專利名稱：一種高爐渣顯熱回收利用裝置及回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能源回收利用領(lǐng)域，尤其涉及高爐渣顯熱回收利用裝置及回收方法。
技術(shù)背景
在生產(chǎn)鐵水的同時，高爐還產(chǎn)出大量的液態(tài)高爐渣。液態(tài)高爐渣蘊含著很高的熱能，每噸高爐液態(tài)渣蘊含的熱量約64kg標準煤所含的熱量，屬于高品位的余熱資源，具有很高的回收利用價值。同時高爐渣是一種性能良好的硅酸鹽材料，可以作為生產(chǎn)建筑材料和化肥的原料。急冷處理后的高爐渣具有潛在的水硬膠凝性能，是優(yōu)良的水泥原料，因此國內(nèi)外各研發(fā)機構(gòu)在借鑒前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上爭相針對高爐渣的顯熱回收及其渣的資源化利用展開研究，目前干式顯熱回收系統(tǒng)占主導地位，雖取得了一定的成績，但均沒有取得工業(yè)上的突破。
專利“一種高爐熔渣干式顯熱回收系統(tǒng)和生產(chǎn)工藝”(申請?zhí)?00910086405. O)公開了一種高爐熔渣干式顯熱回收系統(tǒng)和生產(chǎn)工藝。整個系統(tǒng)和生產(chǎn)工藝包括熔渣中間包保溫工藝、噴槍熔渣帶出工藝、熔渣多股射流?；瘬Q熱工藝、沖擊磨粉碎工藝和二冷流化床熱回收工藝五項關(guān)鍵部分。高爐熔渣在中間包內(nèi)通過吹氮飽和處理后，高速氣流噴槍將其帶出，途經(jīng)射流磨高速氣流渣?；ハ嘧矒袅；瑥娀瘬Q熱，渣粒下行經(jīng)過平板沖擊磨反彈破碎換熱冷卻；二冷流化床對渣粒熱量二次回收，一次回收與二次回收的熱量通過換熱器轉(zhuǎn)換成熱能或電能。該方法用N2對高爐渣進行?；蜔崃炕厥?，雖節(jié)約了大量冷卻水但需要大量N2，其造價昂貴，且熱回收效率不高。
專利“高爐渣顯熱回收系統(tǒng)”(申請?zhí)朇N200810229556. 2)公開了一種包含轉(zhuǎn)杯、 渣粒捕集器和余熱鍋爐的熱回收系統(tǒng)。該方法是將高溫液態(tài)爐渣流經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)杯中并沿轉(zhuǎn)杯的切線方向甩出，在此過程中破碎為渣粒，渣粒撞到渣粒捕集器的水冷壁進一步被冷卻凝固并下滑到渣粒捕集器的底部，通過渣輸送帶輸送到余熱鍋爐，將熱量傳遞給管內(nèi)的水，使水汽化產(chǎn)生蒸汽，冷卻后的爐渣從余熱鍋爐底部排除。該方法在渣粒捕集器中單靠水冷壁來冷卻渣粒很難達到渣?；男Ч?，影響高爐渣的資源化再利用，且由于高爐渣導熱系數(shù)低，單靠間壁式冷卻熱回收效率低。
專利“高爐液態(tài)渣的處理與能量回收方法及其用途”(申請?zhí)朇N200910019727. 3) 公開了一種高爐液態(tài)渣的處理與能量回收方法及用途，包括管網(wǎng)的設(shè)置、控制裝置的設(shè)置等，其征在于設(shè)置密閉空間，使高爐液態(tài)渣進入密閉空間內(nèi)，在密閉空間內(nèi)，將進入密閉空間內(nèi)的高爐液態(tài)渣粒化，并使用流態(tài)水使其凝固；凝固后的固體渣的排渣溫度>密閉空間內(nèi)的水的沸點；從密閉空間內(nèi)，排出產(chǎn)生的固體渣及收集產(chǎn)生的流態(tài)水并加以利用。該方法在渣的?；^程中有一定的效果，但是不僅后續(xù)產(chǎn)生的流態(tài)水回收利用困難、熱效率低，而且設(shè)備復雜，控制困難。
這些干式顯熱回收方法的回收介質(zhì)均是氣體，其不足指出在于氣體的熱容量小， 在回收高爐渣的顯熱時需要大量的氣體，且往往存在換熱不充分、冷卻強度不足的問題。因此，選用合理的冷卻介質(zhì)并采用合理的方式在高爐渣粒化的過程中高效回收高爐渣的高溫顯熱，提高熱回收效率，就成為一個亟待解決的問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高爐渣顯熱回收利用裝置及回收方法，高效地回收高爐渣的高溫顯熱，而且粒化后的高爐渣可滿足制造水泥的要求。
本發(fā)明的一種高爐渣余熱回收利用裝置，由一次熱回收系統(tǒng)、渣粒輸送系統(tǒng)和二次熱回收系統(tǒng)組成，其中一次熱回收系統(tǒng)包括粒化室、轉(zhuǎn)杯、耐高溫電機、霧化噴頭、保護裝置、風機、蓄水池，渣粒輸送系統(tǒng)包括渣粒輸送器、電機、氣固分離器，二次熱回收系統(tǒng)由排渣罐、鼓風機、進氣嘴、低溫除塵器組成。
帶冷卻壁的?；野惭b在儲渣罐下方、?；覂?nèi)安裝保護裝置，轉(zhuǎn)杯及霧化噴頭固定在保護裝置上，轉(zhuǎn)杯由耐高溫電機驅(qū)動，?；疑喜堪惭b排氣孔，排氣孔接帶有高溫除塵器的混合氣體管道；
帶冷卻壁的渣粒輸送器安裝在?；蚁路?，由電機驅(qū)動將高爐渣粒再次冷卻后， 送到氣固分離器內(nèi)；氣固分離器上部接高溫氣體管道與?；疑系幕旌蠚怏w管道合并；
霧化噴頭、?；依鋮s壁及渣粒輸送器冷卻壁的用水由蓄水池8供應，霧化噴頭內(nèi)的空氣由風機供應；
氣固分離器接排渣罐，排渣罐底部安裝進氣嘴，進氣嘴接鼓風機，排渣罐下方配有輸送帶，排渣罐上部安裝帶有低溫除塵器的熱空氣管道。
采用上述一種高爐渣余熱回收利用裝置的回收方法液化的高爐渣從儲渣罐進入安裝霧化噴頭的?；覂?nèi)的轉(zhuǎn)杯上，經(jīng)霧化噴頭噴出O. 2^0. 35MPa壓力的水霧和空氣形成的氣固兩相流，使高爐渣離開旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)杯時與氣固兩相流充分接觸產(chǎn)生熱交換，從而達到強化換熱的目的，熱交換后的高爐渣撞擊粒化室的水冷壁形成固態(tài)渣粒沿壁滑落進入渣粒捕集器，完成余熱的一次回收；經(jīng)過水冷壁冷卻后的高爐渣粒經(jīng)氣固分離器在排渣罐內(nèi)進一步與空氣進行熱交換，完成余熱的二次回收；兩次換熱過程得到的熱空氣和蒸汽經(jīng)除塵器后進行后續(xù)利用，實現(xiàn)高爐渣的高效余熱回收，同時獲得滿足水泥要求的玻璃相高爐渣粒。
采用本發(fā)明具有可以實現(xiàn)以下明顯效果
本發(fā)明由于采用一次熱回收系統(tǒng)、渣粒輸送系統(tǒng)和二次熱回收系統(tǒng)對液態(tài)高爐渣進行回收，尤其通過在?；覂?nèi)設(shè)置霧化噴頭，產(chǎn)生由水霧和空氣組成的兩相流，使高爐渣和兩相流充分接觸，換熱效果好，同時由于轉(zhuǎn)杯的?；饔?，無需靠高壓兩相流對高爐渣進行再次?；F化兩相流僅起熱量回收作用，故可節(jié)約大量水資源。采用本發(fā)明高爐渣的熱回收率達65%以上，高爐渣的玻璃化率達95%以上，粒徑小于5mm，滿足作為水泥原料的要求，實現(xiàn)資源的再利用。


圖I為本發(fā)明設(shè)備示意圖。
圖中1儲渣罐、2?；摇?轉(zhuǎn)杯、4霧化噴頭、5保護裝置、6耐高溫電機、7風機、 8蓄水池、9洛粒輸送器、10電機、11氣固分離器、12排洛罐、13鼓風機、14進氣嘴、15輸送帶、16低溫除塵器、17排氣孔、18混合氣體管道、19高溫除塵器。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明裝置的位置關(guān)系及工藝流程進行詳細介紹。
如圖所示本發(fā)明由一次熱回收系統(tǒng)、渣粒輸送系統(tǒng)和二次熱回收系統(tǒng)組成，其中一次熱回收系統(tǒng)包括?；?、轉(zhuǎn)杯3、耐高溫電機6、霧化噴頭4、保護裝置5、風機7、蓄水池8，渣粒輸送系統(tǒng)包括渣粒輸送器9、電機10、氣固分離器11，二次熱回收系統(tǒng)由排渣罐 12、鼓風機13、進氣嘴14、低溫除塵器16組成。
帶冷卻壁的?；野惭b在儲渣罐下方、?；覂?nèi)安裝保護裝置5，轉(zhuǎn)杯3及霧化噴頭4固定在保護裝置5上，轉(zhuǎn)杯3由耐高溫電機6驅(qū)動，?；疑喜堪惭b排氣孔，排氣孔17 接帶有高溫除塵器19的混合氣體管道18 ；
帶冷卻壁的渣粒輸送器9安裝在粒化室2下方，由電機10驅(qū)動，將高爐渣粒再次冷卻后，送到氣固分離器11內(nèi)；氣固分離器11上部接高溫氣體管道與?；疑系幕旌蠚怏w管道合并，氣固分離器11下部接排渣罐12 ；
霧化噴頭、?；依鋮s壁及渣粒輸送器冷卻壁的用水由蓄水池8供應，霧化噴頭內(nèi)的空氣由風機供應；
排渣罐12上部安裝帶有低溫除塵器16的熱空氣管道，排渣罐12底部安裝進氣嘴 14，進氣嘴14接鼓風機13，排渣罐12下方配有輸送帶15。
本發(fā)明工藝流程如下，儲渣罐I中的高溫液態(tài)高爐渣經(jīng)其下部垂直進入?；? 內(nèi)的由耐高溫電機6帶動的高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)杯3表面后，在重力、離心力和摩擦力的作用下， 熔渣被破碎成液滴、收縮并凝固成橢球狀或球狀顆粒，同時在脫離轉(zhuǎn)杯3后與由鼓風機7和蓄水池8經(jīng)霧化噴頭4產(chǎn)生的空氣和水霧兩相流充分接觸，進行對流和傳導換熱，強化了換熱效果，其中5為保護裝置，一方面保護電機系統(tǒng)不受高溫影響，一方面對霧化噴頭4起到支撐作用。經(jīng)兩相流換熱的高爐渣粒撞擊?；?的水冷壁，與由來自蓄水池8的水進行間壁換熱形成固態(tài)渣粒，沿水冷壁滑落進入由電機10帶動的渣粒輸送器9，至此完成高爐渣的?；陀酂岬囊淮位厥?。在此過程中，通過轉(zhuǎn)杯3的高速旋轉(zhuǎn)?；?，水霧和空氣兩相流與高爐渣的充分接觸換熱及水冷壁與高爐渣的間壁式換熱，高爐渣被冷卻到900°C以下，粒徑達5mm。這樣在旋轉(zhuǎn)?；到y(tǒng)中，高溫的熔渣下落到轉(zhuǎn)杯3上的瞬間受到與轉(zhuǎn)杯3的撞擊力和轉(zhuǎn)杯3的高速旋轉(zhuǎn)所對熔渣產(chǎn)生的離心力作用，使熔渣?；w出杯外；另一方面轉(zhuǎn)杯高速旋轉(zhuǎn)時在轉(zhuǎn)杯3表面形成由杯心徑向向外擴展的水汽薄膜層，以防爐渣粘在轉(zhuǎn)杯3 上。在霧化冷卻系統(tǒng)中避免了高爐渣粒沿粒化室3的水冷壁下落時重新粘結(jié)，同時由于轉(zhuǎn)杯3的粒化作用，無需靠高壓兩相流對高爐渣進行再次?；?，而霧化兩相流僅起回收高爐渣熱量的作用，故可節(jié)約大量用水。
冷卻的高爐渣粒及部分高溫氣體在渣粒輸送器9的旋轉(zhuǎn)軸的帶動下經(jīng)管道沿切線方向進入氣固分離器11，高爐渣粒通過氣固分離器11的下部進入排渣罐12。通過鼓風機13經(jīng)管道由進氣嘴14向排渣罐12內(nèi)鼓入冷空氣，使冷空氣與高爐渣粒逆向接觸換熱， 既增大了接觸面積又延長了接觸時間，再次冷卻的高爐渣粒由排渣罐12的下部排出，經(jīng)輸送帶15被運走，至此完成了高爐渣余熱的二次回收。在此過程中，冷空氣與高爐渣粒的逆向接觸換熱，高爐渣被冷卻到200°C以下。
在一次熱回收系統(tǒng)中由霧化噴頭4產(chǎn)生的氣液兩相流與高爐渣充分換熱所形成的高溫氣體由排氣孔17進入混合氣體管道18，經(jīng)高溫除塵器19除塵與氣固分離器11中分離掉渣粒的高溫氣體混合后進行后續(xù)利用；二次熱回收系統(tǒng)中產(chǎn)生的熱空氣經(jīng)低溫除塵器 16后進入下一道工序。至此完成高爐渣余熱的高效梯級利用。
下面介紹幾個采用上述裝置及方法處理液態(tài)高爐渣的實施例。
以尺寸為Φ2. 4m的轉(zhuǎn)杯?；鳛槔谵D(zhuǎn)杯下方安裝6個壓力為O. 35MPa霧化噴頭，如圖I所示。其中熔渣溫度1500 V，熔渣量為500kg/h 3000 kg/h，轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速800rpm llOOrpm，霧化量風量500 900m3/h、水量O. I O. 8m3/h，水冷壁內(nèi)水流量為I kg/s，鼓風機鼓入排渣罐內(nèi)的冷卻風量為2600 13500m3/h。
實施例I
熔渣量為540kg/h，所含的熱量為1001. 7MJ，經(jīng)轉(zhuǎn)杯3高速旋轉(zhuǎn)甩出后，其中轉(zhuǎn)速為lOOOrpm，與霧化噴頭噴出的高壓氣液兩相流充分接觸，其中霧化風量為900m3/h，霧化水量0. 17m3/h。在此過程中，高爐渣被破碎為5mm的高爐渣粒，同時氣液兩相流吸收高爐渣的熱量升溫變?yōu)闇囟葹?00°C的混合氣體，高溫混合氣體經(jīng)排氣孔17進入混合氣體管道18， 經(jīng)高溫除塵器19除塵后進行后續(xù)利用。高爐渣撞擊?；?的水冷壁進一步冷卻使高爐渣達到850°C，然后冷卻的高爐渣沿?；?的水冷壁滑落至渣粒輸送器9，避免了高爐渣粒重新粘結(jié)。850°C的高爐渣由渣粒輸送器9經(jīng)氣固分離器11進入排渣罐12。由鼓風機 13經(jīng)進氣嘴14向排渣罐12通入2800m3/h的冷風，高爐渣與冷風經(jīng)二次換熱冷卻至150°C， 冷風吸熱變?yōu)?00°C的高溫空氣通過低溫除塵器16后進入下一道工序。
根據(jù)熱平衡，回收的熱量包括粒化室2內(nèi)的氣液兩相流吸收高爐渣的熱量和排渣罐內(nèi)冷卻空氣吸收高爐渣的熱量，經(jīng)計算兩相流及冷卻空氣吸收的熱量為701. 82MJ，則熱回收率為70. 06%。經(jīng)檢驗高爐渣粒玻璃化率為96. 3%，滿足作為水泥原料的要求。
實施例2及3的工藝流程如實施例I，其具體參數(shù)參見下表。
權(quán)利要求
1.一種高爐渣顯熱回收利用裝置，其特征在于，它是由一次熱回收系統(tǒng)、渣粒輸送系統(tǒng)和二次熱回收系統(tǒng)組成，其中一次熱回收系統(tǒng)包括?；?、轉(zhuǎn)杯、電機、霧化噴頭、保護裝置、風機、蓄水池，渣粒輸送系統(tǒng)包括渣粒輸送器、電機、氣固分離器，二次熱回收系統(tǒng)由排渣罐、鼓風機、進氣嘴、除塵器組成；帶冷卻壁的粒化室安裝在儲渣罐下方，?；覂?nèi)安裝保護裝置，轉(zhuǎn)杯及霧化噴頭固定在保護裝置上，轉(zhuǎn)杯由耐高溫電機驅(qū)動，?；疑喜堪惭b排氣孔，排氣孔接帶有除塵器的混合氣體管道；帶冷卻壁的渣粒輸送器安裝在粒化室下方，由電機驅(qū)動將高爐渣粒再次冷卻后，送到氣固分離器內(nèi)；氣固分離器上部接高溫氣體管道與粒化室上的混合氣體管道合并；霧化噴頭、?；依鋮s壁及渣粒輸送器冷卻壁的用水由蓄水池供應，霧化噴頭內(nèi)的空氣由風機供應；氣固分離器接排渣罐，排渣罐底部安裝進氣嘴，進氣嘴接鼓風機，排渣罐下方配有輸送帶，排渣罐上部安裝帶有除塵器的熱空氣管道。
2.一種采用權(quán)利要求I所述的高爐渣余熱回收利用裝置的回收方法，其特征在于，液化的高爐渣從儲渣罐進入安裝霧化噴頭的?；覂?nèi)的轉(zhuǎn)杯上，經(jīng)霧化噴頭噴出具有O.2^0. 35MPa壓力的水霧和空氣形成的氣固兩相流，使高爐渣離開旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)杯時與氣固兩相流充分接觸產(chǎn)生熱交換，熱交換后的高爐渣撞擊?；业乃浔谛纬晒虘B(tài)渣粒沿壁滑落進入渣粒捕集器，完成余熱的一次回收；經(jīng)過水冷壁冷卻后的高爐渣粒經(jīng)氣固分離器在排渣罐內(nèi)進一步與空氣進行熱交換，完成余熱的二次回收；兩次換熱過程得到的熱空氣和蒸汽經(jīng)除塵器后進行后續(xù)利用。
全文摘要
本發(fā)明公開一種高爐渣顯熱回收利用裝置及回收方法，它是由一次熱回收系統(tǒng)、渣粒輸送系統(tǒng)和二次熱回收系統(tǒng)組成，液化的高爐渣從儲渣罐進入安裝霧化噴頭的?；覂?nèi)的轉(zhuǎn)杯上，經(jīng)霧化噴頭噴出具有0.2~0.35MPa壓力的水霧和空氣形成的氣固兩相流，使高爐渣離開旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)杯時與氣固兩相流充分接觸產(chǎn)生熱交換，從而達到強化換熱的目的，熱交換后的高爐渣撞擊?；业乃浔谛纬晒虘B(tài)渣粒沿壁滑落進入渣粒捕集器，完成余熱的一次回收；經(jīng)過水冷壁冷卻后的高爐渣粒經(jīng)氣固分離器在排渣罐內(nèi)進一步與空氣進行熱交換，完成余熱的二次回收；兩次換熱過程得到的熱空氣和蒸汽經(jīng)除塵器后進行后續(xù)利用，實現(xiàn)高爐渣的高效余熱回收，同時獲得滿足水泥要求的玻璃相高爐渣粒。
文檔編號C21B3/06GK102925599SQ20121040818
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者李衛(wèi)東, 馬光宇, 謝國威, 劉常鵬, 張宇, 賈振, 張?zhí)熨x, 王東山 申請人:鞍鋼股份有限公司