CN219603612U - 一种转炉高温稀熔渣余热处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种转炉高温稀熔渣余热处理系统，本实用新型适用于转炉炼钢的余热回收领域，其技术方案如下，包括转炉，渣液转注装置，储气罐，气力喷射装置，粒渣处理系统以及烟气处理系统，气力喷射装置将储气罐内的CO₂气体和气力喷射装置中的煤粉喷射到转炉中，粒渣处理系统连接转炉的底部，烟气处理系统连接转炉的顶部，其特征在于，转炉包括沸腾流化床。通过采用上述技术方案，利用稀熔渣液的高温热能在转炉内进行强吸热的化学反应，有效利用熔渣热能的同时，急冷粒化稀熔渣液，避免水淬后还需二次烘干熔渣造成资源浪费的情况，且转炉内产生的气体经过烟气处理系统进行过滤以及烟气有害气体的吸附，从而保护环境。

Description

一种转炉高温稀熔渣余热处理系统

技术领域

本实用新型涉及转炉炼钢的余热回收领域，尤其涉及一种转炉高温稀熔渣余热处理系统。

背景技术

转炉高温稀熔渣的出炉温度一般在1673～1823K之间，每吨高温炉渣含(1260～1880)×103kJ的显热，相当于60kg标准煤。作为转炉冶炼过程中产生的钢渣，基于其中含有一定量的有害物质会对环境污染；但它其中还含有一定有益成分，是一种宝贵的二次资源，必须加以处理和利用。目前，在处理转炉钢渣方面较成熟的工艺有热泼法和水淬法等。

但是，现有的转炉高温稀熔渣处理技术存在以下问题：

1、水淬法或热泼法处理过程中消耗了大量水资源。为保证高温稀熔渣与水充分接触，对冲渣水的用量有一定要求，同时在水与高温稀熔渣的接触过程中，还存在大量水的蒸发耗散。据测算，处理1吨高温稀熔渣需要消耗新水～1.2吨，循环用水量～10吨，高温稀熔渣经过处理后在用于制粉(磨粉)时,水渣还需要进行再次烘干处理，还进一步需要消耗能源。

2、“水淬法”过程中伴有SO2和H2S等酸性气体污染物的排放，吨渣的硫化物排放在5000mg以上，这部分硫化物主要随水蒸汽耗散在空气中，带来了严重的二次污染。

3、转炉高温稀熔渣所蕴含的高品质显热得不到有效回收利用，能耗浪费巨大。采用水淬工艺处理后，高温稀熔渣的高值显热(～1773K)被转化成冲渣水的低温余热(～363K)，只能用于冬季供暖等有限场合，由此每年造成了大量高品质热能的损失和浪费。

发明内容

针对上述现有技术的缺点，本实用新型的目的是提供一种转炉高温稀熔渣余热处理系统，具有稀熔渣液的高温热能有效的回收利用，水渣无需进行再次烘干处理以及环保的优点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种转炉高温稀熔渣余热处理系统，包括转炉，渣液转注装置，储气罐，气力喷射装置，粒渣处理系统以及烟气处理系统，渣液转注装置连接转炉，并将稀熔渣液注入到转炉中，储气罐分别连接转炉和气力喷射装置，气力喷射装置连接转炉，且气力喷射装置将储气罐内的CO2气体和气力喷射装置中的煤粉喷射到转炉中，粒渣处理系统连接转炉的底部，烟气处理系统连接转炉的顶部，其特征在于，转炉包括沸腾流化床，沸腾流化床布置在转炉设置的壳体的内壁上。

通过采用上述技术方案，转注装置将稀熔渣液转注到转炉内，转炉对稀熔渣液进行离心甩出，气力喷射装置向转炉内喷射CO2气体和煤粉，且CO2气体和煤粉利用稀熔渣液的高温热能进行强吸热的化学反应，有效利用稀熔渣液热能以及急冷粒化熔渣，转炉内产生的烟气经过烟气处理系统对烟气余热的回收，烟气的过滤，且能够吸附烟气中的有害气体，从而保护环境。同时，通过设置的沸腾流化床通入CO2气体进一步的对稀熔渣液的热能进行再利用，且对熔渣上残留的煤粉进一步产生吸热的化学反应，充分利用高温细熔渣的热能，同时该技术方案采用CO2气体和煤粉的强吸热化学反应降低熔渣的温度，避免水淬的方式冷却熔渣，还需对熔渣烘干处理的情况。

进一步的，沸腾流化床通过转炉壳体上设置的安装孔四与储气罐设置的出气管二连接，沸腾流化床上间隔设置有若干个鼓风口。

进一步的，沸腾流化床为无床底板布置。

进一步的，转炉包括膜式水冷结构一和膜式水冷结构二，膜式水冷结构一和膜式水冷结构二贴合在壳体上，膜式水冷结构一和膜式水冷结构二在壳体上上下布置。

进一步的，渣液转注装置包括注入包，注入包设置有注入管，注入管通过安装孔一插入到转炉内。

进一步的，转炉包括离心装置，离心装置布置在注入管一端端口的下方，离心装置包括电机和离心转盘，电机与离心转盘转动连接。

进一步的，离心转盘外部上侧设置有梯形凸块，梯形凸块的斜边向离心转盘中心方向布置，且梯形凸块的斜边向与离心转盘盘面的夹角为钝角。

进一步的，离心转盘的中心处设置有圆锥块，且注入管一端端口布置在圆锥块的上方。

进一步的，气力喷射装置设置有支撑管，气力喷射装置的一端连接储气罐设置的出气管一，另一端连接支撑管，支撑管通过壳体上设置的安装孔二伸入到转炉内，并布置在离心转盘上梯形凸块的一侧，支撑管上设置有环管，环管布置在梯形凸块的外侧，环管上间隔设置有若干个喷射口。

进一步的，粒渣处理系统包括筛分装置，细渣储存斗，粗渣粉碎装置，磁选分离装置和渣粉库，筛分装置布置在转炉的底部，磁选分离装置分别连接细渣储存斗和粗渣粉碎装置，渣粉库布置在磁选分离装置的底部。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

通过转炉注入的稀熔渣液，气力喷射装置将CO2气体和煤粉喷入到转炉中，CO2气体和煤粉有效利用稀熔渣液的高温热能进行强吸热的化学反应，从而实现熔渣热能的有效利用，并降低熔渣的温度，同时，沸腾流化床对熔渣进行流化冷却，且沸腾流化床通入高压的CO2气体进一步将熔渣上残留的煤粉进行二次强吸热的化学反应，进一步利用熔渣的高温热能，进一步降低熔渣的温度。

通过转炉壳体上贴合设置的膜式水冷结构一和膜式水冷结构二，对转炉壳体上的温度进行热能回收利用，同时能够对熔渣起到降温的作用。

通过设置的烟气处理系统，能够对转炉中的稀熔渣液所产生的烟气进行烟气的过滤以及烟气中硫化物的吸附，避免硫化物排放至大气中，从而保护环境。

通过CO2气体和煤粉在转炉中的二次强吸热反应以及沸腾流化床的流化降温，将熔渣的温度降至323℃以下，并从转炉的卸料装置卸出，并经粒渣处理系统进行磨粉，避免高温稀熔渣经过水淬处理后在用于制粉(磨粉)时,水渣还需要进行再次烘干处理。

附图说明

图1是转炉高温稀熔渣液余热处理系统的结构示意图；

图2是转炉的结构示意图；

图3是图2中A处的放大示意图。

图中，1、转炉；2、渣液转注装置；3、储气罐；4、气力喷射装置；5、壳体；6、离心装置；7、沸腾流化床；8、卸料装置；9、上壳体；10、中壳体；11、下壳体；12、安装孔一；13、安装孔二；14、安装孔三；15、安装孔四；16、膜式水冷结构一；17、膜式水冷结构二；18、电机；19、离心转盘；20、圆锥块；21、梯形凸块；22、鼓风口；23、转运包；24、注入包；25、注入管；26、出气管一；27、出气管二；28、支撑管；29、环管；30、喷射口；31、筛分装置；32、细渣储存斗；33、粗渣粉碎装置；34、磁选分离装置；35、渣粉库；36、烟气管道；37、过滤装置；38、余热回收装置一；39、余热回收装置二；40、冷却装置；41、吸附装置；42、轴流风机；43、切换阀；44、烟囱；45、煤气柜；46、输灰装置。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施方式对本实用新型提出的装置作进一步详细说明。根据下面说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施方式的目的。为了使本实用新型的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

实施例：

一种转炉高温稀熔渣余热处理系统，如图1所示，包括转炉1，渣液转注装置2，储气罐3，气力喷射装置4，粒渣处理系统以及烟气处理系统，渣液转注装置2连接转炉1，并将稀熔渣液注入到转炉1中，储气罐3分别连接转炉1和气力喷射装置4，气力喷射装置4连接转炉1，并将CO2气体和煤粉喷射到转炉1中，粒渣处理系统连接转炉1的底部，并对冷却粒化后的稀熔渣液进行渣粉处理，烟气处理系统连接转炉1的顶部，并对稀熔渣液在转炉1中产生的烟气进行烟气温度的余热回收，烟气的过滤以及可燃气体的收集。

具体的，如图1和图2所示，转炉1包括壳体5，离心装置6，沸腾流化床7以及卸料装置8。壳体5内布置离心装置6，沸腾流化床7布置在壳体5的内壁上，卸料装置8布置在壳体5的底部。

具体的，如图1和图2所示，壳体5包括上壳体9，中壳体10以及下壳体11，上壳体9，中壳体10以及下壳体11一体成型；上壳体9为上下开口的圆锥筒，中壳体10为上下开口的圆柱筒，下壳体11为上下开口的漏斗；上壳体9设置有安装孔一12，安装孔二13和安装孔三14，安装孔一12布置在上壳体9的上侧，安装孔二13布置在上壳体9的中部，安装孔三14设置有两个或两个以上，分别间隔布置在上壳体9的下部；中壳体10的外壁上设置有安装孔四15，膜式水冷结构一16和膜式水冷结构二17，安装孔四15布置在中壳体10的上侧以及膜式水冷结构一16和膜式水冷结构二17的上侧，膜式水冷结构一16和膜式水冷结构二17贴合在中壳体10的外壁上，且膜式水冷结构一16和膜式水冷结构二17在中壳体10上上下布置，膜式水冷结构一16和膜式水冷结构二17回收的热量通过高压饱和蒸汽送出。

具体的，如图2和图3所示，离心装置6布置在上壳体9内，离心装置6设置有电机18和离心转盘19，电机18与离心转盘19连接，并带动离心转盘19转动，且离心转盘19水平布置在电机18的输出端上，离心转盘19外部上侧设置有梯形凸块21，且梯形凸块21的斜边与离心转盘19盘面的夹角为钝角，通过梯形凸块21的设置，使离心转盘19转动时，将离心转盘19上的稀熔渣液甩到上壳体9内壁上，通过上壳体9为圆锥筒的设置，使离心转盘19甩出的稀熔渣液从上壳体9内壁至流淌中壳体10内壁或滑入至中壳体10内，同时，离心转盘19的中心处设置有圆锥块20，通过圆锥块20的设置，能够对流入到离心转盘19上的稀熔渣液进行泄力，使稀熔渣液顺利流入离心转盘19，防止稀熔渣液直接冲击转盘平面，影响稀熔渣液的离心效果。

具体的，如图1和图2所示，沸腾流化床7无床底板布置，且沸腾流化床7环形贴合布置在中壳体10的内壁上，沸腾流化床7通过安装孔四15与储气罐3连接，且沸腾流化床7上间隔设置有若干个鼓风口22。若干个鼓风口22对上壳体9流下的稀熔渣沸腾流化，通过沸腾流化床7无床底板设置，防止玻璃体的热熔渣粘黏，同时也可有效强化熔渣的急冷效果确保粒化渣的晶体品质。

具体的，如图1所示，卸料装置8布置在下壳体11内侧的顶部，卸料装置8间隔设置有若干凸块，通过若干凸块的设置，使粒化的熔渣均匀的卸料。

具体的，如图1和图2所示，渣液转注装置2包括转运包23和注入包24，转运包23将熔渣液转运至注入包24，注入包24设置有注入管25，注入管25的一端连接注入包24，注入管25的另一端通过安装孔一12进入转炉1的上壳体9内，且另一端注入管25的管口布置在离心转盘19的圆锥块20上，使稀熔渣液能够从圆锥块20流入到离心转盘19上。

具体的，如图1和图2所示，储气罐3内储存气体，储气罐3包括出气管一26和出气管二27，出气管一26的一端与储气罐3连接，出气管一26的另一端与气力喷射装置4连接，出气管二27与沸腾流化床7连接，出气管二27布置在出气管一26上，出气管二27的一端连接出气管一26，出气管二27的另外一端分别连接沸腾流化床7和安装孔三14。

具体的，如图1和图2所示，气力喷射装置4储存有煤粉，气力喷射装置4能够将煤粉和CO2气体喷入到转炉1内，气力喷射装置4设置有支撑管28，气力喷射装置4的一端连接出气管一26，另一端连接支撑管28，支撑管28的的形状为“L”形，支撑管28的一端连接气力喷射装置4，另一端通过安装孔二13伸入到转炉1内，并布置在离心转盘19上梯形凸块21的一侧，且支撑管28的另外一端不超过梯形凸块21的高度，支撑管28设置有环管29，环管29布置在梯形凸块21的外侧，且环管29的高度不超过梯形凸块21的高度，环管29上间隔设置有若干个喷射口30，喷射口30的喷射方向与离心转盘19的外圆侧面平行布置，且喷射口30的高度不超过梯形凸块21的高度，防止离心转盘19甩熔渣液时，因若干个间隔设置的喷射口30的高度大于梯形凸块21的高度，导致稀熔渣液不能将稀熔渣液甩出离心转盘19。

具体的，如图1所示，粒渣处理系统包括筛分装置31，细渣储存斗32，粗渣粉碎装置33，磁选分离装置34和渣粉库35，筛分装置31布置在转炉1的底部，磁选分离装置34分别连接细渣储存斗32和粗渣粉碎装置33，渣粉库35布置在磁选分离装置34的底部。粒渣处理系统的工序如下：筛分装置31将转炉1里冷却粒化的熔渣进行收集，并进行筛分，直径较小的细熔渣或渣粉放置在细渣储存斗32内，直径较大的粗熔渣放置在粗渣粉碎装置33中进行进一步的粉碎，筛分后的细熔渣和经过粉碎后的粗熔渣经过磁选分离装置34进行分离，分离后的渣粉进入到渣粉库35，渣粉库35的渣粉由转运罐车进行转移处理。

具体的，如图1所示，烟气处理系统包括烟气管道36，过滤装置37，余热回收装置一38，余热回收装置二39，冷却装置40，吸附装置41，轴流风机42，切换阀43，烟囱44和煤气柜45。烟气管道36的一端与转炉1上壳体9的顶端开口套接，另一端与过滤装置37连接，过滤装置37与余热回收装置一38连接，余热回收装置一38与余热回收装置二39连接，且余热回收装置一38与余热回收装置二39回收的热量通过高压饱和蒸汽送出，余热回收装置二39与冷却装置40连接，冷却装置40与吸附装置41连接，吸附装置41与轴流风机42连接，轴流风机42与切换阀43连接，切换阀43分别连接煤气柜45和烟囱44。通过吸附装置41的设置，进一步防止有害烟气的排出，同时，在吸附装置41与余热回收装置二39之间布置有冷却装置40，冷却装置40设置有温度传感器，当烟气温度过高时，冷却装置40向管道内烟气喷入液氮或干冰进行急性降温，防止余热回收装置二39输送至吸附装置41的烟气温度较高，从而导致吸附装置41损坏的情况。

具体的，如图1所示，过滤装置37设置有输灰装置46，输灰装置46将过滤装置37中过滤的烟尘集中，并输送至磁选分离装置34进行分离，分离后进入渣粉库35。

具体的，如图1所示，转炉高温稀熔渣余热处理系统的工艺流程包括以下步骤：

步骤一：1200～1450℃稀熔渣液通过渣液转注装置2注入到转炉1中的离心转盘19上，离心转盘19转动甩液的同时，气力喷射装置4将CO2气体和煤粉喷射在离心转盘19的边缘，CO2气体和煤粉有效利用1200～1450℃稀熔渣液温度并产生化学反应C(煤粉)+CO2＝2CO(△H＝173.4kJ/mol)，因该化学反应为强吸热反应，能够将稀熔渣液急冷粒化，同时，煤粉和CO2在1200～1450℃稀熔渣液的环境中反应生成的2CO和烟气，经过烟气处理系统进行烟气过滤，进行烟气余热回收以及CO气体的收集。

步骤二：储气罐3内的CO2气体经过沸腾流化床7高压喷出，将熔渣进行沸腾流化冷却，同时利用熔渣的余热将熔渣上的残留的C(煤粉)与CO2气体进行二次化学反应，通过二次的强吸热化学反应C(煤粉)+CO2＝2CO(△H＝173.4kJ/mol)，进一步降低熔渣的温度。

步骤三：在转炉1的壳体5上设有膜式水冷结构一16和模式水冷结构二，在1200～1450℃稀熔渣液注入转炉1后，膜式水冷结构一16和膜式水冷结构二17对转炉1壳体5升高的温度进行吸收，并能够冷却转炉1壳体5上的熔渣，降低熔渣的温度。

步骤四：经过步骤一，步骤二和步骤三的吸热和冷却使熔渣粒化，粒化的熔渣排出的温度小于323℃，粒化的熔渣通过粒渣处理系统进行粉碎，磁选以及收集。

工作原理：

稀熔渣液通过转运包23输送到注入包24，注入包24内的稀熔渣液通过注入管25流出，注入管25通过转炉1上壳体9设置的安装孔一12进入到转炉1内，并且注入管25的稀熔渣液流出到离心转盘19的圆锥块20上，离心转盘19转动，带动稀熔渣液通过梯形凸块21甩出，气力喷射装置4吸入CO2气体并将煤粉一并喷入到离心转盘19的外边缘侧，使CO2气体和煤粉产生强吸热的化学反应，利用稀熔渣液温度的同时，并生成可燃烧CO气体，稀熔渣液经过CO2气体和煤粉的强吸热反应后冷却粒化，随重力下滑至沸腾流化床7，储气罐3将罐内的CO2气体高压喷射在熔渣上，进行沸腾流化，同时熔渣上具有在煤粉喷射后的煤粉残留，通过熔渣的余热再与CO2气体进行强吸热的化学反应；稀熔渣液注入到转炉1后，转炉1壳体5的温度随之升高，通过转炉1壳体5上的中壳体10设置的膜式水冷结构一16和膜式水冷结构二17，对转炉1壳体5的热量进行回收利用。

转炉1中的熔渣进行余热利用后，通过转炉1中的卸料装置8进行卸出至筛分装置31，筛分装置31将熔渣分为需要继续加工的粗熔渣和不需要加工的细熔渣，细熔渣存储至细渣储存斗32后，经过磁选分离装置34分离后进入到渣粉库35，粗熔渣通过粗渣粉碎装置33进行粉碎成细熔渣，再经过磁选分离装置34分离后进入到渣粉库35，渣粉库35的熔渣通过转运车运送到水泥厂。

转炉1产生的烟气包括CO气体和烟尘等，烟气经过烟气管道36，进入过滤装置37中，过滤装置37对烟气进行过滤，过滤出的烟尘通过输灰装置46输送到磁选分离装置34，磁选分离装置34分离后将烟尘收集到渣粉库35，过滤后的烟气通过余热回收装置一38进行烟气温度的第一次余热回收，然后再通过余热回收装置二39进行烟气温度的第二次余热回收，经过两次烟气温度的余热回收，大幅降低烟气的温度，同时冷却装置40内设置有温度传感器，当温度过高时，冷却装置40向烟气管道36内喷入液氮或干冰进行降温，防止过高温度损坏吸附装置41，吸附装置41吸附烟气中的有害气体，烟气经过吸附装置41吸附后，通过轴流风机42输送至切换阀43，切换阀43分别将烟输送给烟囱44排出，将CO气体输送至煤气柜45进行收集。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种转炉高温稀熔渣余热处理系统，包括转炉，渣液转注装置，储气罐，气力喷射装置，粒渣处理系统以及烟气处理系统，所述渣液转注装置连接转炉，并将稀熔渣液注入到转炉中，所述储气罐分别连接转炉和气力喷射装置，所述气力喷射装置连接转炉，且气力喷射装置将储气罐内的CO₂气体和气力喷射装置中的煤粉喷射到转炉中，所述粒渣处理系统连接转炉的底部，所述烟气处理系统连接转炉的顶部，其特征在于，所述转炉包括沸腾流化床，所述沸腾流化床布置在转炉设置的壳体的内壁上。

2.根据权利要求1所述的转炉高温稀熔渣余热处理系统，其特征在于，所述沸腾流化床通过转炉壳体上设置的安装孔四与储气罐设置的出气管二连接，所述沸腾流化床上间隔设置有若干个鼓风口。

3.根据权利要求2所述的转炉高温稀熔渣余热处理系统，其特征在于，所述沸腾流化床为无床底板布置。

4.根据权利要求3所述的转炉高温稀熔渣余热处理系统，其特征在于，所述转炉包括膜式水冷结构一和膜式水冷结构二，所述膜式水冷结构一和膜式水冷结构二贴合在壳体上，所述膜式水冷结构一和膜式水冷结构二在壳体上上下布置。

5.根据权利要求4所述的转炉高温稀熔渣余热处理系统，其特征在于，所述渣液转注装置包括注入包，所述注入包设置有注入管，所述注入管通过安装孔一插入到转炉内。

6.根据权利要求5所述的转炉高温稀熔渣余热处理系统，其特征在于，所述转炉包括离心装置，所述离心装置布置在注入管一端端口的下方，所述离心装置包括电机和离心转盘，所述电机与离心转盘转动连接。

7.根据权利要求6所述的转炉高温稀熔渣余热处理系统，其特征在于，所述离心转盘外部上侧设置有梯形凸块，所述梯形凸块的斜边向离心转盘中心方向布置，且所述梯形凸块的斜边向与离心转盘盘面的夹角为钝角。

8.根据权利要求7所述的转炉高温稀熔渣余热处理系统，其特征在于，所述离心转盘的中心处设置有圆锥块，且所述注入管一端端口布置在圆锥块的上方。

9.根据权利要求8所述的转炉高温稀熔渣余热处理系统，其特征在于，所述气力喷射装置设置有支撑管，所述气力喷射装置的一端连接储气罐设置的出气管一，另一端连接支撑管，所述支撑管通过壳体上设置的安装孔二伸入到转炉内，并布置在离心转盘上梯形凸块的一侧，所述支撑管上设置有环管，所述环管布置在梯形凸块的外侧，所述环管上间隔设置有若干个喷射口。

10.根据权利要求9所述的转炉高温稀熔渣余热处理系统，其特征在于，所述粒渣处理系统包括筛分装置，细渣储存斗，粗渣粉碎装置，磁选分离装置和渣粉库，所述筛分装置布置在转炉的底部，所述磁选分离装置分别连接细渣储存斗和粗渣粉碎装置，所述渣粉库布置在磁选分离装置的底部。