CN209162105U - 可回收余热的高炉液渣折流冷却处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可回收余热的高炉液渣折流冷却处理装置，涉及钢铁冶金行业中的高炉渣处理设备。本实用新型包括：冷却箱体，冷却箱体内部一对相对的侧壁上分别设有若干个向下方倾斜的导流板；炉渣进入通道，炉渣进入通道与冷却箱体的顶端连通；以及第一喷头，第一喷头与冷却箱体上部的侧面连通，且第一喷头与冷却箱体的连通处位于冷却箱体内部侧壁上最高位置处的一导流板上方。本实用新型的目的在于克服现有高炉渣冷却处理设备用水量较大的不足，其通入少量的冷却水即可将高炉渣在冷却箱体内部充分换热，并产生大量可供回收利用的蒸汽，提高了换热效率，且整个装置结构相对简单，大大降低了制造成本。

Description

可回收余热的高炉液渣折流冷却处理装置

技术领域

本发明涉及钢铁冶金行业中的高炉渣处理设备，更具体地说，涉及一种可回收余热的高炉液渣折流冷却处理装置。

背景技术

在生产铁水的同时，高炉还产出大量的液态高炉渣。液态高炉渣出炉温度在1400～1500℃，蕴含着很高的热能，每吨液态高炉渣蕴含的热量相当于约64kg标准煤所含的热量，属于高品位的余热资源，具有很高的回收利用价值。同时高炉渣是一种性能良好的硅酸盐材料，可以作为生产建筑材料和化肥的原料。急冷处理后的高炉渣具有潜在的水硬胶凝性能，是优良的水泥原料，因此国内外各研发机构在借鉴前人经验的基础上争相针对高炉渣的显热回收及其渣的资源化利用展开研究。现有的水淬高炉渣工艺，会形成大量低品质的温水及饱和蒸气，但很难被回收利用，且其中大约15％的冲渣水会蒸发吸热变成水蒸气而放散掉，不仅造成了能量和水资源的浪费，同时水蒸气中含有大量有害物质，严重污染环境。因此研究高炉渣的新型回收方法成为该领域的一个新研究课题，目前，国内外均已开展了该项研究，并设计了转杯式成渣工艺、滚筒式成渣工艺、喷吹散射工艺和钢球成渣工艺，具体如下。

转杯式成渣工艺：液态高炉渣通过注渣管流入位于中心的旋转气流粒化器，在旋转杯的边缘，液态渣在离心力的作用下甩出粒化，在旋转杯的边周围同时引入环形空气射流，使液态渣薄膜产生不稳定的波动，以促进液态渣的破碎。高温渣粒撞击内壁，与外壁冷却水管中冷却水进行热交换，粒化渣反弹至初级流化床内，与流化空气和埋在床层内的换热管道进行热交换，约回收43％热量。随后，渣粒溢出至二级流化床内，约回收20％热量。最后，炉渣通过排渣槽排出，热空气出口温度达400～600℃，进入余热回收系统加以利用。该工艺的优点是渣粒冷却速度快，粒化中玻璃相大于90％；缺点是工艺回收设备较复杂，水冷壁易沾渣，空气消耗大导致动力消耗大。

滚筒式成渣工艺：滚筒式冷渣器由传热滚筒、进渣装置、出渣装置、转动机构、冷却水系统及控制装置等组成。它由两个直径不等的内外钢筒套装在一起，并构成封闭的水环形空腔，在内筒内壁焊接螺旋状叶片，在螺旋叶片间密布纵向叶片。在滚筒的转动下，锅炉排渣在螺旋叶片形成的沟槽内流动，并沿滚筒轴线方向向冷渣器出口移动。该工艺的优点是安装方便，易操作，对渣粒度要求不严，可靠性高，设备造价低，运行电耗低；缺点是长期运行容易发生旋转接头轴向偏移，螺旋肋片(导流片)易损坏，出渣量及出渣温度有时不能达到设计值，旋转接头易漏水。

喷吹散射工艺：日本新日铁建立了专门进行高炉渣热量回收的工厂，将液态渣倒入倾斜的渣沟中，渣沟下设鼓风机，液渣从渣沟末端流出时与鼓风机吹出的高速空气流接触后迅速粒化并被吹到换热器内，渣在运行过程中从液态迅速凝结成固态，通过辐射和对流进行热交换，渣温从1500℃降到1000℃。渣在热交换器内冷却到300℃左右后，通过传送带送到储渣槽内。该工艺的优点是热回收率高(40～45％)、各项性能参数均比水冲渣好；缺点是风量大、动力消耗大，喷吹散射得到的粒化渣的颗粒直径分布范围较宽，不利于后续处理。

钢球成渣工艺：俄罗斯文献号RU2018494专利公开了一种《渣处理方法及实施装置》，该方法是将液态炉渣注入装置的滚筒内，当炉渣与置于滚筒内的钢球接触时被急冷，炉渣由液态转成脆状可塑态并凝固在球体表面，由于球体的运动和彼此碰撞，炉渣被破碎成700℃左右粒状的固态渣，固态渣连续输送到气渣热交换器内与循环气体进行热交换。NKK公司则将熔融的高炉渣通过管道进入2个转鼓之间，转鼓连续转动将渣挤压形成一层薄渣片，转鼓内通入交换气体冷却渣，热气体回收用于发电、供暖等。该工艺的优点是冷却速度快，成渣速度快；缺点是工艺步骤复杂、故障率高、成本高，滚筒易磨损、高温变形。

上述四种高炉渣处理工艺已经比较成熟，但相对于传统的水淬高炉渣工艺，其工艺过程仍旧比较复杂，设备成本及运行成本较高。现有技术中已提出相对简化的高炉渣处理工艺，例如专利公开号：CN 206188829 U，公开日：2017年05月24日，发明创造名称为：一种基于高温渣余热回收的高炉熔渣干法处理装置，该申请案公开了一种基于高温渣余热回收的高炉熔渣干法处理装置，其包括：炉渣处理箱；冷却单元，冷却单元包括在炉渣处理箱内部形成水柱来对落下的高炉渣进行冲击、冷却的机构。冷却单元包括喷头，喷头包括用于喷射出水柱的水柱喷头；炉渣处理箱内相对的两个侧面上上、下交错布置数层水柱喷头，使得相应位置落下的高炉渣沿“之”字形路线下落。该申请案提供了一种相对简化的基于高温渣余热回收的高炉熔渣干法处理装置，且能有效回收高炉渣处理过程中产生的蒸气。但是，该申请案的缺点在于：其需要通过大量的水柱喷射才能维持高炉渣沿“之”字形路线落下的状态，相对来说用水量仍旧较大。

综上所述，如何设计出一种结构简化且用水量较少的高炉渣冷却处理设备，是现有技术中亟需解决的技术问题。

实用新型内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有高炉渣冷却处理设备用水量较大的不足，提供了一种可回收余热的高炉液渣折流冷却处理装置，通入少量的冷却水即可将高炉渣在冷却箱体内部充分换热，并产生大量可供回收利用的蒸汽，提高了换热效率，且整个装置结构相对简单，大大降低了制造成本。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的可回收余热的高炉液渣折流冷却处理装置，包括：

冷却箱体，所述冷却箱体内部一对相对的侧壁上分别设有若干个向下方倾斜的导流板；

炉渣进入通道，所述炉渣进入通道与冷却箱体的顶端连通，且炉渣进入通道与冷却箱体的连通处位于冷却箱体内部侧壁上最高位置处的一导流板上方；

以及第一喷头，所述第一喷头与冷却箱体上部的侧面连通，且第一喷头与冷却箱体的连通处位于冷却箱体内部侧壁上最高位置处的一导流板上方。

作为本实用新型更进一步，所述冷却箱体内部一侧壁上设有的导流板与冷却箱体内部另一侧壁上设有的导流板相互交错。

作为本实用新型更进一步，在高度方向上上下相邻的两个导流板其在水平面上的投影有重合部分。

作为本实用新型更进一步，每个导流板的下表面分别通过若干个支撑柱与对应侧的冷却箱体侧壁相连接。

作为本实用新型更进一步，设有导流板的冷却箱体侧壁内设有空心夹层，每个导流板内部设有空心夹层，且每个导流板内部的空心夹层与冷却箱体对应侧壁内的空心夹层相连通；一分水板将冷却箱体侧壁内的空心夹层上下分隔且该分水板延伸至对应导流板内部的空心夹层内；设有导流板的冷却箱体侧壁的上部设有与其内空心夹层连通的进水口，设有导流板的冷却箱体侧壁的下部设有与其内空心夹层连通的出水口。

作为本实用新型更进一步，每个导流板的上表面附着一层耐磨层。

作为本实用新型更进一步，所述冷却箱体的顶端连通有缓冲室，该缓冲室的出口与蒸汽排出通道连通。

作为本实用新型更进一步，所述冷却箱体中部的外侧面设有与冷却箱体内部连通的第二喷头。

作为本实用新型更进一步，所述冷却箱体的底端与宽度自上而下渐缩的炉渣排出通道连通。

作为本实用新型更进一步，所述冷却箱体内部的中部及炉渣排出通道内均设有与温度采集机构连接的热电偶。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的装置能回收高炉渣水处理过程中90％左右的蒸汽，提高了整个工艺中的蒸汽利用率，减少了蒸汽污染；降低了50％左右的新水耗量；回收了高炉渣50％的热量，提高了能源利用率；返本期在半年以下，有利于钢铁企业节能减排。

(2)本实施例中，从炉渣进入通道进入的高炉渣到达冷却箱体内后，在第一喷头喷出的高压水柱作用下向一侧移动并撞向对应侧的冷却箱体内侧壁，同时，高炉渣在大动量冲击和液固强冷条件下被破碎成小颗粒，颗粒状的炉渣与水之间的换热速度将更大，然后颗粒状的炉渣和未蒸发的水流在重力作用下顺着冷却箱体内部的导流板依次下滑，从而显著延长了高炉渣在冷却箱体内部的停留时间，使得通入少量的高压水即可将高炉渣在冷却箱体内部充分换热，并产生大量可供回收利用的蒸汽，提高了换热效率，且整个装置结构相对简单，大大降低了制造成本。

(3)本实施例中，冷却箱体内部两侧壁上设有的导流板成交错设置，使得高炉渣在各个导流板的作用下，在冷却箱体内部保持沿“之”字形路线落下的状态，从而有效提高了高炉渣在冷却箱体内部的停留时间及换热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为实施例的可回收余热的高炉液渣折流冷却处理装置的结构示意图；

图2为实施例中导流板处的局部结构示意图。

示意图中的标号说明：1-蒸汽排出通道；2-缓冲室；3-炉渣进入通道；4-第一喷头；5-第二喷头；6-冷却箱体；7-炉渣排出通道；8-导流板；801-耐磨层；802-分水板；9-支撑柱；10-温度采集机构。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

实施例1

结合图1-2，本实施例的可回收余热的高炉液渣折流冷却处理装置，包括：

冷却箱体6，冷却箱体6内部一对相对的侧壁上分别设有若干个向下方倾斜的导流板8(导流板8主要起导流作用，落在导流板8上的高炉渣可顺着导流板8上表面滑落)；

炉渣进入通道3，炉渣进入通道3与冷却箱体6的顶端连通，且炉渣进入通道3与冷却箱体6的连通处位于冷却箱体6内部侧壁上最高位置处的一导流板8上方；

以及第一喷头4，第一喷头4与冷却箱体6上部的侧面连通，且第一喷头4与冷却箱体6的连通处位于冷却箱体6内部侧壁上最高位置处的一导流板8上方，从而确保第一喷头4能第一时间将落下的高炉渣进行喷水冷却以及给高炉渣在冷却箱体6内的折返运动提供初始速度。

本实施例中，第一喷头4为高压水柱喷头，其与冷却水泵连接，用于喷出高压水柱(本实施例中，高压水柱的水压在0.6～1MPa，第一喷头4的水流面呈面状，主要是为了使高温炉渣快速破碎成小颗粒，同时水柱能托起液态炉渣，避免液态炉渣直接粘结在导流板8上)，从炉渣进入通道3进入的高炉渣到达冷却箱体6内后，在第一喷头4喷出的高压水柱作用下向一侧移动并撞向对应侧的冷却箱体6内侧壁，同时，高炉渣在大动量冲击和液固强冷条件下被破碎成小颗粒，颗粒状的炉渣与水之间的换热速度将更大，然后颗粒状的炉渣和未蒸发的水流在重力作用下顺着冷却箱体6内部的导流板8依次下滑，从而显著延长了高炉渣在冷却箱体6内部的停留时间，使得通入少量的高压水即可将高炉渣在冷却箱体6内部充分换热，并产生大量可供回收利用的蒸汽，提高了换热效率，且整个装置结构相对简单，大大降低了制造成本。

本实施例的装置能回收高炉渣水处理过程中90％左右的蒸汽，提高了整个工艺中的蒸汽利用率，减少了蒸汽污染；降低了50％左右的新水耗量；回收了高炉渣50％的热量，提高了能源利用率；返本期在半年以下，有利于钢铁企业节能减排。

实施例2

本实施例的可回收余热的高炉液渣折流冷却处理装置，其结构与实施例1基本相同，更进一步的：冷却箱体6内部一侧壁上设有的导流板8与冷却箱体6内部另一侧壁上设有的导流板8相互交错(即冷却箱体6内部两侧壁上设有的导流板8成交错设置)。

本实施例中，冷却箱体6内部两侧壁上设有的导流板8成交错设置，使得高炉渣在各个导流板8的作用下，在冷却箱体6内部保持沿“之”字形路线落下的状态，从而有效提高了高炉渣在冷却箱体6内部的停留时间及换热效率。

实施例3

本实施例的可回收余热的高炉液渣折流冷却处理装置，其结构与实施例2基本相同，更进一步的：在高度方向上上下相邻的两个导流板8其在水平面上的投影有重合部分。

本实施例中，在高度方向上上下相邻的两个导流板8其在水平面上的投影有重合部分，以上结构设置，使得高炉渣能够从一个导流板8上滑落后有效的到达其下方的导流板8上继续滑动，从而确保高炉渣在冷却箱体6内部足够的换热时间。

实施例4

本实施例的可回收余热的高炉液渣折流冷却处理装置，其结构与实施例3基本相同，更进一步的：每个导流板8的下表面分别通过若干个支撑柱9与对应侧的冷却箱体6侧壁相连接。

本实施例中，每个导流板8的下表面分别通过若干个支撑柱9与对应侧的冷却箱体6侧壁相连接，以上结构设置，使得每个导流板8能够经受住大量高炉渣在其上长时间的滑行，提高了装置的可靠性及使用寿命。

实施例5

本实施例的可回收余热的高炉液渣折流冷却处理装置，其结构与实施例4基本相同，更进一步的：设有导流板8的冷却箱体6侧壁内设有空心夹层，每个导流板8内部设有空心夹层，且每个导流板8内部的空心夹层与冷却箱体6对应侧壁内的空心夹层相连通；一分水板802将冷却箱体6侧壁内的空心夹层上下分隔且该分水板802延伸至对应导流板8内部的空心夹层内；设有导流板8的冷却箱体6侧壁的上部设有与其内空心夹层连通的进水口，设有导流板8的冷却箱体6侧壁的下部设有与其内空心夹层连通的出水口(即每个导流板8内部的空心夹层与冷却箱体6对应侧壁内的空心夹层形成连通的冷却水流通通道，同时各个分水板802的设置使得冷却水能够从上部进入，然后依次经过各个导流板8后再排出，从而形成固定的流通方向，有利于对整个冷却箱体6侧壁及各个导流板8充分换热)。

本实施例中，冷却水自进水口进入冷却箱体6侧壁内的空心夹层上部，然后在分水板802的阻挡下进入对应导流板8内部的空心夹层内，然后从对应导流板8内部的空心夹层内折返出来，最终到达冷却箱体6侧壁内的空心夹层上部而从出水口排出，从而维持对冷却箱体6侧壁及各个导流板8的持续冷却，一方面对直接与高炉渣接触的冷却箱体6侧壁及各个导流板8起降温保护作用，另一方面可对高炉渣进行有效降温，进一步回收高炉渣的显然，提高热回收效率。

实施例6

本实施例的可回收余热的高炉液渣折流冷却处理装置，其结构与实施例5基本相同，更进一步的：每个导流板8的上表面附着一层耐磨层801，可对导流板8进行有效的保护，其中，耐磨层801可为碳化硅耐火材料制成，能长期耐受1000℃以上的高温。

实施例7

本实施例的可回收余热的高炉液渣折流冷却处理装置，其结构与实施例6基本相同，更进一步的：冷却箱体6的顶端连通有缓冲室2，该缓冲室2的出口与蒸汽排出通道1连通，缓冲室2的设置使得从冷却箱体6顶端排出的蒸汽有一个缓冲空间，克服了因蒸汽压力骤变而引发的问题。

实施例8

本实施例的可回收余热的高炉液渣折流冷却处理装置，其结构与实施例7基本相同，更进一步的：冷却箱体6中部的外侧面设有与冷却箱体6内部连通的第二喷头5，该第二喷头5可为喷出水雾的水雾喷头，在冷却箱体6内部补充喷洒水雾，可将高炉渣的热量进一步传递给水雾并形成大量可供回收利用的蒸汽，其中，水雾能提高高炉渣的冷却强度，从而达到高炉渣的速冷速破。

实施例9

本实施例的可回收余热的高炉液渣折流冷却处理装置，其结构与实施例8基本相同，更进一步的：冷却箱体6的底端与宽度自上而下渐缩的炉渣排出通道7连通，使得换热后的高炉渣可通过炉渣排出通道7顺利排出。

实施例10

本实施例的可回收余热的高炉液渣折流冷却处理装置，其结构与实施例9基本相同，更进一步的：冷却箱体6内部的中部及炉渣排出通道7内均设有与温度采集机构10连接的热电偶，通过温度采集机构10可采集冷却箱体6内部及炉渣排出通道7内的温度数据，据此可相适应的调节第一喷头4和第二喷头5的喷水量，有利于更加高效的对高炉渣进行热量回收。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.可回收余热的高炉液渣折流冷却处理装置，其特征在于，包括：

冷却箱体(6)，所述冷却箱体(6)内部一对相对的侧壁上分别设有若干个向下方倾斜的导流板(8)；

炉渣进入通道(3)，所述炉渣进入通道(3)与冷却箱体(6)的顶端连通，且炉渣进入通道(3)与冷却箱体(6)的连通处位于冷却箱体(6)内部侧壁上最高位置处的一导流板(8)上方；

以及第一喷头(4)，所述第一喷头(4)与冷却箱体(6)上部的侧面连通，且第一喷头(4)与冷却箱体(6)的连通处位于冷却箱体(6)内部侧壁上最高位置处的一导流板(8)上方。

2.根据权利要求1所述的可回收余热的高炉液渣折流冷却处理装置，其特征在于：所述冷却箱体(6)内部一侧壁上设有的导流板(8)与冷却箱体(6)内部另一侧壁上设有的导流板(8)相互交错。

3.根据权利要求2所述的可回收余热的高炉液渣折流冷却处理装置，其特征在于：在高度方向上上下相邻的两个导流板(8)其在水平面上的投影有重合部分。

4.根据权利要求3所述的可回收余热的高炉液渣折流冷却处理装置，其特征在于：每个导流板(8)的下表面分别通过若干个支撑柱(9)与对应侧的冷却箱体(6)侧壁相连接。

5.根据权利要求4所述的可回收余热的高炉液渣折流冷却处理装置，其特征在于：设有导流板(8)的冷却箱体(6)侧壁内设有空心夹层，每个导流板(8)内部设有空心夹层，且每个导流板(8)内部的空心夹层与冷却箱体(6)对应侧壁内的空心夹层相连通；一分水板(802)将冷却箱体(6)侧壁内的空心夹层上下分隔且该分水板(802)延伸至对应导流板(8)内部的空心夹层内；设有导流板(8)的冷却箱体(6)侧壁的上部设有与其内空心夹层连通的进水口，设有导流板(8)的冷却箱体(6)侧壁的下部设有与其内空心夹层连通的出水口。

6.根据权利要求5所述的可回收余热的高炉液渣折流冷却处理装置，其特征在于：每个导流板(8)的上表面附着一层耐磨层(801)。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的可回收余热的高炉液渣折流冷却处理装置，其特征在于：所述冷却箱体(6)的顶端连通有缓冲室(2)，该缓冲室(2)的出口与蒸汽排出通道(1)连通。

8.根据权利要求7所述的可回收余热的高炉液渣折流冷却处理装置，其特征在于：所述冷却箱体(6)中部的外侧面设有与冷却箱体(6)内部连通的第二喷头(5)。

9.根据权利要求7所述的可回收余热的高炉液渣折流冷却处理装置，其特征在于：所述冷却箱体(6)的底端与宽度自上而下渐缩的炉渣排出通道(7)连通。

10.根据权利要求9所述的可回收余热的高炉液渣折流冷却处理装置，其特征在于：所述冷却箱体(6)内部的中部及炉渣排出通道(7)内均设有与温度采集机构(10)连接的热电偶。