[發(fā)明專利]一種冶金熔渣粒化及其熱能回收系統(tǒng)與方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410671009.5
• 申請(qǐng)日: 2014-11-20
• 公開（公告）號(hào): CN104388609A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張衍國(guó);李清海;徐可培;馬曉玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): C21B3/06
• 分類號(hào): C21B3/06
• 代理公司: 北京鴻元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉一種冶金熔渣粒化及其熱能回收系統(tǒng)與方法，屬于冶金熔渣處理和余熱回收利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

熔渣是在冶金生產(chǎn)過(guò)程中的高溫、熔融態(tài)產(chǎn)物，如液態(tài)的高爐渣、鋼渣、銅渣等，其中蘊(yùn)含著豐富的熱能資源。

例如液態(tài)高爐渣是一種典型的熔渣，2013年我國(guó)高爐渣產(chǎn)生量約2.5億噸，其處理技術(shù)在熔渣處理技術(shù)中具有代表性。高爐渣是一種性能良好的硅酸鹽材料，急冷處理的高爐渣形成大量的玻璃相的非晶態(tài)物質(zhì)，具有較高的水合活性，是生產(chǎn)水泥等建筑材料的優(yōu)質(zhì)原料。同時(shí)，液態(tài)高爐渣溫度在1300℃到1600℃之間，具有很高的熱能回收利用價(jià)值。

目前，液態(tài)高爐渣主要采用水淬法處理，水淬后的高爐渣可用于制作水泥等建筑材料，水淬法存在的主要問(wèn)題有：耗水量大；產(chǎn)生大量的H₂S和SO_x造成大氣污染；熱能沒(méi)有得到回收；水淬渣含水率高，需進(jìn)行干燥處理；循環(huán)水中所含微細(xì)顆粒對(duì)水泵和閥門等部件的磨損和堵塞非常嚴(yán)重，系統(tǒng)維護(hù)工作量大，增加了維護(hù)費(fèi)用。

針對(duì)高爐熔渣水淬工藝的缺點(diǎn)，20世紀(jì)70年代國(guó)外就已經(jīng)開始研究既節(jié)水又能回收液態(tài)高爐渣熱能的液態(tài)高爐渣干式處理方法。

目前已出現(xiàn)的液態(tài)高爐渣干式粒化方法，比較有代表性的有風(fēng)淬法和離心法。風(fēng)淬法是用大功率造粒風(fēng)機(jī)產(chǎn)生高速氣流吹散、粒化液態(tài)高爐渣，其主要缺點(diǎn)是動(dòng)力消耗大、設(shè)備龐大復(fù)雜、占地面積大、投資和運(yùn)行費(fèi)用高，在液態(tài)高爐渣流量變化時(shí)，風(fēng)速和風(fēng)量不易協(xié)調(diào)，且大量的冷風(fēng)進(jìn)入系統(tǒng)也降低了熱量回收的品質(zhì)。離心法是依靠轉(zhuǎn)盤或轉(zhuǎn)杯高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將液態(tài)高爐渣粒化，雖然不需要造粒風(fēng)機(jī)這樣的高耗能設(shè)備，但是在高溫下高速旋轉(zhuǎn)的粒化裝置的可靠性較差，加之粒化效果對(duì)液態(tài)高爐渣的溫度和流量變化較為敏感，僅靠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速效果并不理想，高溫熔渣集中高速撞擊設(shè)備內(nèi)部某一部位，也易造成設(shè)備的局部過(guò)熱而損壞設(shè)備。

熔渣的粒化對(duì)于熔渣處理再利用和熱能回收具有決定性意義，而粒化和熱能回收過(guò)程中的能耗又是決定工藝和系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的一個(gè)關(guān)鍵性因素，因此研究一種動(dòng)力消耗相對(duì)低，無(wú)二次污染，運(yùn)行可靠，可節(jié)約大量水資源并可充分回收熔渣熱能的系統(tǒng)與方法是當(dāng)前行業(yè)所急需。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有動(dòng)力消耗相對(duì)低、熱能回收品質(zhì)高、且無(wú)二次污染的冶金熔渣粒化及其熱能回收系統(tǒng)與方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供的第一種冶金熔渣粒化及其熱能回收系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包含：

a、熔渣粒化及流化床換熱裝置，其包括流化床本體、熔渣漏斗、高速射流粒化設(shè)備、旋風(fēng)分離器以及布置在流化床本體下部的換熱埋管、排渣口、布風(fēng)板、風(fēng)室和進(jìn)氣口；所述流化床本體采用水冷壁結(jié)構(gòu)；所述高速射流粒化設(shè)備布置在流化床本體的上部；

b、渣粒換熱單元，該渣粒換熱單元通過(guò)渣粒輸送設(shè)備與熔渣粒化及流化床換熱裝置底部的排渣口連接，該渣粒換熱單元內(nèi)部布置水冷壁，其上設(shè)有高溫渣粒進(jìn)口、熱水進(jìn)口、低溫渣粒排出口和飽和蒸汽出口；熱水經(jīng)水冷壁與來(lái)自熔渣粒化及流化床換熱裝置的高溫渣粒換熱后由飽和蒸汽出口排出；

c、氣體換熱單元，該氣體換熱單元含有飽和蒸汽進(jìn)口、高溫?zé)煔膺M(jìn)口、低溫給水進(jìn)口、過(guò)熱器段、省煤器段、低溫?zé)煔獬隹凇⑦^(guò)熱蒸汽出口和熱水出口；來(lái)自旋風(fēng)分離器的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)管道與所述的高溫?zé)煔膺M(jìn)口連接，煙氣在氣體換熱單元內(nèi)部依次經(jīng)過(guò)過(guò)熱器段與省煤器段，然后經(jīng)過(guò)低溫?zé)煔獬隹谂懦觯粊?lái)自熔渣粒化及流化床換熱裝置的飽和蒸汽和渣粒換熱單元的飽和蒸汽從飽和蒸汽進(jìn)口進(jìn)入所述的過(guò)熱器段，然后由過(guò)熱蒸汽出口排出；低溫給水經(jīng)過(guò)低溫給水進(jìn)口進(jìn)入所述的省煤器段，然后經(jīng)熱水出口排出后通過(guò)管道分別進(jìn)入熔渣粒化及流化床換熱裝置的水冷壁和渣粒換熱單元的水冷壁。

本發(fā)明提供的第二種冶金熔渣粒化及其熱能回收系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包含：

a、熔渣粒化及流化床換熱裝置，其包括流化床本體、熔渣漏斗、高速射流粒化設(shè)備、旋風(fēng)分離器以及布置在流化床本體下部的換熱埋管、排渣口、布風(fēng)板、風(fēng)室和進(jìn)氣口；所述流化床本體采用水冷壁結(jié)構(gòu)；所述高速射流粒化設(shè)備布置在流化床本體的上部；

b、渣粒換熱單元，該渣粒換熱單元通過(guò)渣粒輸送設(shè)備與熔渣粒化及流化床換熱裝置底部的排渣口連接，該渣粒換熱單元內(nèi)部布置水冷壁，其上設(shè)有高溫渣粒進(jìn)口、低溫給水進(jìn)口、低溫渣粒排出口和蒸汽出口；低溫給水經(jīng)水冷壁與來(lái)自熔渣粒化及流化床換熱裝置的高溫渣粒換熱后由蒸汽出口排出；