CN203782162U - 一种熔融态固态物显热回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种熔融态固态物显热回收系统，包括预存罐、余热锅炉、风冷粒化器和固体冷却设备；能够将炉渣中可利用的能量进行有效地回收，即炉渣中的热量分别通过预存罐，风冷粒化器和固体冷却设备进行回收。可以回收温度在1600℃左右的炉渣显热，也可以回收其它行业中的固态物显热；系统主要用于钢铁、电力等行业，具有非常广阔的应用市场，可以取得显著的经济效益和社会效益。

Description

一种熔融态固态物显热回收系统

技术领域

本实用新型属于余热回收技术领域，涉及一种熔融态固态物显热回收系统。

背景技术

当前，面对世界能源形势的紧张情况，国内外一直在研究可替代的新型能源，同时也在节能减排过程中，对能量进行回收利用。2012年，国务院正式印发了《节能减排“十二五”规划》，特别明确了“十二五”节能减排的重点工程，余热余压利用在节能改造工程中被重点提及。

对于熔融态炉渣，国内现阶段普遍采用的处理方法是水淬法，就是直接用水来冷却并凝固高温炉渣，这种方法工艺简单，设备投资小，但是造成了高温炉渣的高品位热能流失，无法回收利用，而且还会附带产生大量二氧化硫，氮氧化物等有毒有害气体，同时需要消耗大量新水进行补充。

实用新型内容

本实用新型解决的问题在于提供一种熔融态固态物显热回收系统，将熔融态炉渣中的热能进行回收，实现对炉渣显热的充分、梯形利用。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种熔融态固态物显热回收系统，包括预存罐、余热锅炉、风冷粒化器和固体冷却设备；

所述的预存罐内壁中设置有过热面，过热面内通入有工质，预存罐设有供熔融态固态物进出入口和出口，出口与风冷粒化器相连接；

所述的风冷粒化器设有冷却风入口，熔融态固态物在风冷粒化器中粒化、凝固，热风出口与余热锅炉相连接，熔融态固态物被粒化、凝固后被输送到固体冷却设备；

所述的固体冷却设备内壁中设置有夹层，夹层设有进行热交换的工质，再次降温后的固态物传送出固体冷却设备，夹层中的工质通过管道输出到余热锅炉中；

所述的余热锅炉设有换热管，固体冷却设备输出的工质进入换热管，风冷粒化器输出的热风与换热管内的工质进行热交换，降温后的热风从余热锅炉出口排出，换热管内的工质输出到预存罐的过热面中。

所述的固体冷却设备夹层中的工质为冷却循环水，冷却循环水被加热至饱和态后输出到余热锅炉的换热管中；

余热锅炉的换热管中的饱和水被加热至饱和蒸汽，饱和蒸汽输出到预存罐的过热面中；

预存罐的过热面中的饱和蒸汽被加热至过热蒸汽，输出驱动负载。

所述的预存罐由内向外依次为耐火材料层、过热面、保温层和钢结构。

所述的预存罐的入口设有封盖，其出口设有流量调节阀以调节熔融态固态物连续输出的流量；

熔融态固态物在预存罐内存储时，与过热面换热使其中所包含的饱和蒸汽加热为过热蒸汽，熔融态固态物降温后通过出口进入到风冷粒化器中。

所述的风冷粒化器中包括旋转的粒化盘粒化，同时由风机提供的冷却风冷却。

所述固体冷却设备的夹层与冷却循环水给水泵相连接，夹层中的冷却循环水被固体颗粒加热；固体颗粒从具有倾斜角度的固体冷却设备的一端滑落到另一端。

所述的预存罐的过热面所产生的过热蒸汽还被输送至汽轮机。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型提供的熔融态炉渣显热回收系统，能够将炉渣中可利用的能量进行有效地回收，即炉渣中的热量分别通过预存罐，风冷粒化器和固体冷却设备进行回收。首先熔融态炉渣预存在罐体中，不仅保证了产汽的连续性，满足了余热发电机组运行的要求，同时在罐体周围布置了换热面，作为余热锅炉产生的饱和水蒸汽的过热器；然后炉渣进入风冷粒化器，在冷风和粒化器的作用下炉渣完成粒化成为固体颗粒，冷却风变为热风，通过管道进入余热锅炉，加热锅炉给水，产生饱和水蒸汽；最后炉渣颗粒进入固体冷却设备，通过间壁换热将热量传导给另一侧的锅炉给水，炉渣降温至可以用皮带传送的温度，而锅炉给水由常温加热到工作压力下的饱和温度。

本实用新型提供的熔融态炉渣显热回收系统，可以回收温度在1600℃左右的炉渣显热，也可以回收其它行业中的固态物显热；系统主要用于钢铁、电力等行业，像钢铁行业高炉炼铁过程中会产生相当于铁产量30%～60%的熔融态炉渣，这些炉渣中包含了大量的高品位显热资源。因此这项技术有非常广阔的应用市场，可以取得显著的经济效益和社会效益。

本实用新型提供的熔融态炉渣显热回收系统，熔融态的炉渣从预存罐进入风冷粒化器后，经过离心力、表面张力、摩檫力等综合作用，流动态的炉渣破碎为小颗粒，增大了炉渣表面积，有利于冷风对炉渣的冷却；炉渣瞬间粒化，有效地避免了液态炉渣凝固过程中的结块和粘连，而且增大表面积有利于炉渣在有限空间进行对流冷却，可使炉渣颗粒进入下面处理工序，加强了设备处理能力。

附图说明

图1为本实用新型的结构连接示意图。

其中，1为预存罐；2为余热锅炉；3为风冷粒化器；4为固体冷却设备

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

参见图1，一种熔融态固态物显热回收系统，包括预存罐1、余热锅炉2、风冷粒化器3和固体冷却设备4；

所述的预存罐1内壁中设置有过热面，过热面内通入有工质，预存罐1设有供熔融态固态物进出入口和出口，出口与风冷粒化器3相连接；熔融态固态物从预存罐1的入口进入，对过热面中的工质进行过热，再通过出口进入风冷粒化器3；

所述的风冷粒化器3设有冷却风入口，熔融态固态物在风冷粒化器3中粒化、凝固并与冷却风换热，冷却风被加热为热风，热风出口与余热锅炉2相连接，热风从热风出口进入到余热锅炉2中，熔融态固态物被粒化、凝固后被输送到固体冷却设备4；

所述的固体冷却设备4内壁中设置有夹层，夹层设有进行热交换的工质，凝固后的固态物与夹层中的工质进行热交换，再次降温后的固态物传送出固体冷却设备，夹层中被加热的工质输出到余热锅炉2中；

所述的余热锅炉2设有换热管，固体冷却设备4输出的工质进入换热管，风冷粒化器3输出的热风与换热管内的工质进行热交换，降温后的热风从余热锅炉2出口排出，换热管内的工质输出到预存罐1的过热面中。

进一步的，所述的固体冷却设备4夹层中的工质为冷却循环水，冷却循环水被加热至饱和态后输出到余热锅炉2的换热管中；

余热锅炉2的换热管中的饱和水被加热至饱和蒸汽，饱和蒸汽输出到预存罐1的过热面中；

预存罐1的过热面中的饱和蒸汽被加热至过热蒸汽，输出驱动负载。

具体的，所述的熔融态炉渣显热回收系统中，熔融态炉渣由提升装置注入带封盖的预存罐1，在罐子中储存待处理并通过罐体周围的过热面使余热锅炉的饱和蒸汽成为过热蒸汽；炉渣经过一定程度降温后通过罐体下部的出口进入到风冷粒化器3，炉渣粒化凝固的过程由机械力、冷却风的共同作用，使液态炉渣成为小颗粒的固体炉渣，这些小颗粒将进入到固体冷却设备4中进一步降温，而冷却风被加热后则进入余热锅炉2，产生饱和水蒸汽；在固体冷却设备4中炉渣颗粒通过间壁换热，加热给水至饱和态，而炉渣颗粒降温至100℃以下，以便用传送带直接输送。

利用上述系统，熔融态炉渣中的热能分别通过预存罐，风冷粒化器和固体冷却设备回收。首先炉渣通过预存罐，风冷粒化器和固体冷却设备将热量转化为过热蒸汽的内能；然后蒸汽进入汽轮机做功，其内能转化为机械能用于驱动或用发电，将其转化为电能或热电联产或热电冷三联产。

具体的，所述预存罐罐体布置由内向外顺序依次是，耐火材料、过热面、保温层和钢结构，这种布置方式可以实现能量的梯级利用，在炉渣温度最高的阶段对蒸汽进行过热，过热面的设置可以减少罐体保温层厚度，降低对钢结构的强度要求。

所述的预存罐1的入口设有封盖，其出口设有流量调节阀以调节熔融态固态物连续输出的流量；

熔融态固态物在预存罐1内存储时，与过热面换热使其中所包含的饱和蒸汽加热为过热蒸汽，熔融态固态物降温后通过出口进入到风冷粒化器3中。

所述的风冷粒化器能将熔融态炉渣破碎并瞬间凝固，包括高速旋转的粒化盘和提供冷却风的高压风机；风冷粒化器3中熔融态固态物凝固的过程由旋转的粒化盘粒化，同时由风机提供的冷却风冷却，使其成为小颗粒的固体；炉渣经过离心力、表面张力、摩檫力等综合作用及冷却风的急速冷却，炉渣在通过粒化器中实现了粒化，将大量的热量传递给了冷却风，供余热锅炉使用，冷却风不仅使炉渣凝固而且起到保护粒化轮的作用。

具体的固体冷却设备4的夹层与冷却循环水给水泵相连接，夹层中的冷却循环水被固体颗粒加热；固体颗粒在重力作用下，从具有倾斜角度的固体冷却设备的一端滑落到另一端，在这个滑落过程中固体颗粒降温至可用皮带传送的温度。

利用上述系统的熔融态固态物显热回收的方法，包括以下操作：

1）熔融态固态物被注入带封盖的预存罐中，在预存罐中储存等待输出，在等待输出过程中与预存罐内壁中设置的过热面进行热交换，使过热面中输入的饱和蒸汽加热称为过热蒸汽，过热蒸汽输出做功；

2）熔融态固态物在预存罐中热交换后，输入到风冷粒化器中，其在下降过程中与冷却风进行热交换，将冷却风加热为热风，熔融态固态物由机械力、冷却风的共同作用，冷却为颗粒状的固体，然后输出到固体冷却设备中；风冷粒化器产生的热风送入到余热锅炉中；

3）颗粒状的固体在固体冷却设备中与夹层中的冷却循环水进行热交换，加热夹层中的冷却循环水，颗粒状的固体降温至100℃以下，以便用传送带直接输送；冷却循环水加热至饱和态作为工质输送到余热锅炉中；

4）热风加热余热锅炉中的饱和态水至饱和水蒸汽，输送到预存罐中的过热面中。

图1中表明炉渣从预存罐1到风冷粒化器3再到固体冷却设备4，经过了初冷、凝固和最终降温三个冷却过程，而工质水首先经过固体冷却设备4成为饱和水，再经过余热锅炉2变为饱和蒸汽，最后经过布置在预存罐1周围的过热面成为发电用的过热蒸汽。

进一步的，所述的预存罐中的熔融态固态物连续输出，保证过热蒸汽产生的连续性。所述的温度达1600℃的熔融态固态物经预存罐、风冷粒化器和固体冷却设备的连续换热，温度降至100℃以下。

具体的过程为：首先由提升装置将炉渣注入预存罐1中，大量的炉渣存储在预存罐中可以保证产汽的连续性，并且炉渣在罐子中可以得到初步降温，将热量传递给过热面；炉渣由预存罐下部出口进入风冷粒化器3，完成破碎和凝固的过程，被加热的冷却风进入余热锅炉2产生饱和蒸汽；最后炉渣颗粒进入固体冷却设备4，通过间壁换热来加热锅炉给水至饱和态。

本实用新型提供的熔融态炉渣显热回收系统，可以回收温度在1600℃左右的炉渣显热，也可以回收其它行业中的固态物显热；系统主要用于钢铁、电力等行业，像钢铁行业高炉炼铁过程中会产生相当于铁产量30%～60%的熔融态炉渣，这些炉渣中包含了大量的高品位显热资源。因此这项技术有非常广阔的应用市场，可以取得显著的经济效益和社会效益。

Claims (7)

1.一种熔融态固态物显热回收系统，其特征在于，包括预存罐（1）、余热锅炉（2）、风冷粒化器（3）和固体冷却设备（4）；

所述的预存罐（1）内壁中设置有过热面，过热面内通入有工质，预存罐（1）设有供熔融态固态物进出入口和出口，出口与风冷粒化器（3）相连接；

所述的风冷粒化器（3）设有冷却风入口，熔融态固态物在风冷粒化器（3）中粒化、凝固，热风出口与余热锅炉（2）相连接，熔融态固态物被粒化、凝固后被输送到固体冷却设备（4）；

所述的固体冷却设备（4）内壁中设置有夹层，夹层设有进行热交换的工质，再次降温后的固态物传送出固体冷却设备（4），夹层中的工质通过管道输出到余热锅炉（2）中；

所述的余热锅炉（2）设有换热管，固体冷却设备（4）输出的工质进入换热管，风冷粒化器（3）输出的热风与换热管内的工质热交换，降温的热风从余热锅炉（2）出口排出，换热管内的工质输出到预存罐（1）的过热面中。

2.如权利要求1所述的熔融态固态物显热回收系统，其特征在于，所述的固体冷却设备（4）夹层中的工质为冷却循环水，冷却循环水被加热至饱和态后输出到余热锅炉（2）的换热管中；

余热锅炉（2）的换热管中的饱和水被加热至饱和蒸汽，饱和蒸汽输出到预存罐（1）的过热面中；

预存罐（1）的过热面中的饱和蒸汽被加热至过热蒸汽，输出驱动负载。

3.如权利要求1所述的熔融态固态物显热回收系统，其特征在于，所述的预存罐（1）由内向外依次为耐火材料层、过热面、保温层和钢结构。

4.如权利要求1所述的熔融态固态物显热回收系统，其特征在于，所述的预存罐（1）的入口设有封盖，其出口设有流量调节阀以调节熔融态固态物连续输出的流量；

熔融态固态物在预存罐（1）内存储时，与过热面换热使其中所包含的饱和蒸汽加热为过热蒸汽，熔融态固态物降温后通过出口进入到风冷粒化器（3）中。

5.如权利要求1所述的熔融态固态物显热回收系统，其特征在于，所述的风冷粒化器（3）中包括旋转的粒化盘粒化，同时由风机提供的冷却风冷却。

6.如权利要求1所述的熔融态固态物显热回收系统，其特征在于，固体冷却设备（4）的夹层与冷却循环水给水泵相连接，夹层中的冷却循环水被固体颗粒加热；固体颗粒从具有倾斜角度的固体冷却设备的一端滑落到另一端。

7.如权利要求1所述的熔融态固态物显热回收系统，其特征在于，所述的预存罐（1）的过热面所产生的过热蒸汽还被输送至汽轮机。