[發明專利]一種冶金熔渣粒化及其熱能回收系統與方法

無效

• 申請號: 201410671009.5
• 申請日: 2014-11-20
• 公開（公告）號: CN104388609A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 張衍國;李清海;徐可培;馬曉玲
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C21B3/06
• 分類號: C21B3/06
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術領域

本發明涉一種冶金熔渣粒化及其熱能回收系統與方法，屬于冶金熔渣處理和余熱回收利用技術領域。

背景技術

熔渣是在冶金生產過程中的高溫、熔融態產物，如液態的高爐渣、鋼渣、銅渣等，其中蘊含著豐富的熱能資源。

例如液態高爐渣是一種典型的熔渣，2013年我國高爐渣產生量約2.5億噸，其處理技術在熔渣處理技術中具有代表性。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物質，具有較高的水合活性，是生產水泥等建筑材料的優質原料。同時，液態高爐渣溫度在1300℃到1600℃之間，具有很高的熱能回收利用價值。

目前，液態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題有：耗水量大；產生大量的H₂S和SO_x造成大氣污染；熱能沒有得到回收；水淬渣含水率高，需進行干燥處理；循環水中所含微細顆粒對水泵和閥門等部件的磨損和堵塞非常嚴重，系統維護工作量大，增加了維護費用。

針對高爐熔渣水淬工藝的缺點，20世紀70年代國外就已經開始研究既節水又能回收液態高爐渣熱能的液態高爐渣干式處理方法。

目前已出現的液態高爐渣干式粒化方法，比較有代表性的有風淬法和離心法。風淬法是用大功率造粒風機產生高速氣流吹散、粒化液態高爐渣，其主要缺點是動力消耗大、設備龐大復雜、占地面積大、投資和運行費用高，在液態高爐渣流量變化時，風速和風量不易協調，且大量的冷風進入系統也降低了熱量回收的品質。離心法是依靠轉盤或轉杯高速旋轉產生的離心力將液態高爐渣粒化，雖然不需要造粒風機這樣的高耗能設備，但是在高溫下高速旋轉的粒化裝置的可靠性較差，加之粒化效果對液態高爐渣的溫度和流量變化較為敏感，僅靠調節轉速效果并不理想，高溫熔渣集中高速撞擊設備內部某一部位，也易造成設備的局部過熱而損壞設備。

熔渣的粒化對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程中的能耗又是決定工藝和系統經濟性的一個關鍵性因素，因此研究一種動力消耗相對低，無二次污染，運行可靠，可節約大量水資源并可充分回收熔渣熱能的系統與方法是當前行業所急需。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有動力消耗相對低、熱能回收品質高、且無二次污染的冶金熔渣粒化及其熱能回收系統與方法。

本發明的技術方案如下：

本發明提供的第一種冶金熔渣粒化及其熱能回收系統，其特征在于，所述系統包含：

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、高速射流粒化設備、旋風分離器以及布置在流化床本體下部的換熱埋管、排渣口、布風板、風室和進氣口；所述流化床本體采用水冷壁結構；所述高速射流粒化設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渣粒輸送設備與熔渣粒化及流化床換熱裝置底部的排渣口連接，該渣粒換熱單元內部布置水冷壁，其上設有高溫渣粒進口、熱水進口、低溫渣粒排出口和飽和蒸汽出口；熱水經水冷壁與來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口、高溫煙氣進口、低溫給水進口、過熱器段、省煤器段、低溫煙氣出口、過熱蒸汽出口和熱水出口；來自旋風分離器的高溫煙氣通過管道與所述的高溫煙氣進口連接，煙氣在氣體換熱單元內部依次經過過熱器段與省煤器段，然后經過低溫煙氣出口排出；來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口進入所述的過熱器段，然后由過熱蒸汽出口排出；低溫給水經過低溫給水進口進入所述的省煤器段，然后經熱水出口排出后通過管道分別進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。

本發明提供的第二種冶金熔渣粒化及其熱能回收系統，其特征在于，所述系統包含：

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、高速射流粒化設備、旋風分離器以及布置在流化床本體下部的換熱埋管、排渣口、布風板、風室和進氣口；所述流化床本體采用水冷壁結構；所述高速射流粒化設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渣粒輸送設備與熔渣粒化及流化床換熱裝置底部的排渣口連接，該渣粒換熱單元內部布置水冷壁，其上設有高溫渣粒進口、低溫給水進口、低溫渣粒排出口和蒸汽出口；低溫給水經水冷壁與來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；