本發(fā)明涉及瓦斯灰脫鋅技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種瓦斯灰脫鋅過程中的熱量利用裝置及其方法。

背景技術(shù)：

瓦斯灰為高爐生產(chǎn)鐵水過程中產(chǎn)生的微細(xì)爐塵經(jīng)干式布袋收塵器后形成的一種微細(xì)物質(zhì)，瓦斯灰為微粒物料，化學(xué)成分復(fù)雜，除了鐵之外，還含有未完全燃燒的炭以及鋅、鉛、錫、鉍、鎘，銦等金屬氧化物。現(xiàn)有的許多鋼鐵廠都將瓦斯灰直接投入高爐中重新燒結(jié)，用于回收瓦斯灰中的鐵，但是，含量較高的氧化鋅在高爐中被還原氣體還原成鋅蒸汽滲入爐襯，使?fàn)t襯異常膨脹，脆化導(dǎo)致高爐壽命縮短；因此，將瓦斯灰重返高爐前需降低瓦斯灰中氧化鋅的含量。

目前降低瓦斯灰中氧化鋅的含量的處理方法主要有回轉(zhuǎn)窯法與轉(zhuǎn)底爐法。其中，回轉(zhuǎn)窯法是將連續(xù)轉(zhuǎn)動的回轉(zhuǎn)窯作反應(yīng)器，以固體碳作還原劑，通過固相還原反應(yīng)把氧化鋅冶煉成金屬蒸氣，被還原出的金屬蒸氣再進(jìn)入氣相，在氣相中又被氧化成氧化鋅，經(jīng)冷卻后導(dǎo)入收塵系統(tǒng)，收集得到氧化鋅。如文獻(xiàn)“本鋼高鋅含鐵塵泥回轉(zhuǎn)窯處理工藝研究，廢鋼論壇，2016年4月，第2期，P18-22?！敝姓撌隽艘环N瓦斯灰處理的回轉(zhuǎn)窯工藝，該工藝的過程為：首先將露天堆放的含鋅瓦斯灰與炭粉混合投入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，窯尾處鼓入空氣，點(diǎn)火讓爐料中的炭燃燒，產(chǎn)生高溫還原氣體，氧化鋅被還原氣體還原為鋅蒸氣，鋅蒸氣與高溫氣體進(jìn)入煙道，在煙道中首先經(jīng)重力除塵器，將煙氣中較大粒徑顆粒去除，然后進(jìn)入U型管道，U型管道底部沉入水槽中進(jìn)行降溫，并在U型段底部設(shè)有沉降斗，對沉降下來的物料和次氧化鋅進(jìn)行收集。但是該方法是將露天堆放瓦斯灰投入回轉(zhuǎn)窯中，這種瓦斯灰含水量大，若含水量大的瓦斯灰進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯后，在瓦斯灰水分蒸發(fā)與還原產(chǎn)物結(jié)合，很容易粘結(jié)在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯上，形成結(jié)圈，嚴(yán)重時將影響回轉(zhuǎn)窯的正常生產(chǎn)；其次，該工藝的能量利用率低，產(chǎn)生的高溫?zé)煔庵苯舆M(jìn)入U型管道降溫，浪費(fèi)了大量熱量。

轉(zhuǎn)底爐法是將高爐瓦斯泥經(jīng)濃縮脫水烘干后與除塵灰和粘結(jié)劑、煤粉按比例配料，經(jīng)潤磨、造球、篩分后生球再經(jīng)干燥后均勻布到轉(zhuǎn)底爐環(huán)形臺車上,利用轉(zhuǎn)底爐爐內(nèi)約1300℃的高溫還原性氣氛及球團(tuán)中的碳產(chǎn)生還原反應(yīng)，在10～20min內(nèi)，將氧化鐵大部分還原為金屬鐵，同時將氧化鋅大部分還原為鋅，鋅隨煙氣一并排出，煙氣通過熱交換器進(jìn)一步降溫，最后經(jīng)袋式除塵器凈化后外排，除塵得到的鋅礦粉則被回收。但是轉(zhuǎn)底爐出來的高溫?zé)煔?在1100℃左右)進(jìn)入熱交換器，熱交換器經(jīng)常出現(xiàn)黏結(jié)堵塞，需停產(chǎn)清理，從而影響轉(zhuǎn)底爐正常生產(chǎn)。國內(nèi)現(xiàn)已投產(chǎn)的轉(zhuǎn)底爐雖經(jīng)過不斷改進(jìn)，如：在換熱器前加余熱鍋爐、在換熱器周圍加水冷裝置進(jìn)行循環(huán)水冷卻等，使粘結(jié)堵塞現(xiàn)象有所減輕，但仍未完全解決該問題，這也是國內(nèi)轉(zhuǎn)底爐工序普遍存在的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決以上問題，本發(fā)明提供一種瓦斯灰脫鋅過程中的熱量利用裝置及其方法，不僅實(shí)現(xiàn)瓦斯灰脫鋅，而且利用脫鋅過程中的熱量對瓦斯灰原料進(jìn)行加熱，脫除水分。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種瓦斯灰脫鋅過程中的熱量利用裝置，包括回轉(zhuǎn)窯，回轉(zhuǎn)窯進(jìn)料口設(shè)有進(jìn)料裝置，回轉(zhuǎn)窯出煙口通過冷卻器與收塵器相連，回轉(zhuǎn)窯進(jìn)氣口與空氣連通；其中，冷卻器包括橫向設(shè)置的長管，長管一端設(shè)有煙氣進(jìn)氣口，煙氣進(jìn)氣口通過管道與回轉(zhuǎn)窯出煙口連通，長管另一端設(shè)有煙氣出氣口，煙氣出氣口通過管道與收塵器連通，長管中部均勻設(shè)有若干個倒“U”型管，倒“U”型管的兩端開口與長管連通，每個倒“U”型管內(nèi)均設(shè)有內(nèi)管，內(nèi)管一端通過空氣泵與空氣連通，內(nèi)管的另一端從長管上的內(nèi)管入口進(jìn)入依次穿過每個倒“U”型管后從長管上的內(nèi)管出口穿出，內(nèi)管出口穿出的內(nèi)管通過分支軟管與進(jìn)料裝置相連。

進(jìn)一步地，所述長管的下端均勻設(shè)有若干個煙氣沉降斗。

進(jìn)一步地，所述倒“U”型管設(shè)有4個，所述內(nèi)管的內(nèi)徑與倒“U”型管內(nèi)徑的比為1：3。

進(jìn)一步地，每個所述倒“U”型管內(nèi)壁與對應(yīng)內(nèi)管外壁之間設(shè)有用于支撐內(nèi)管的支撐定位板。

進(jìn)一步地，所述內(nèi)管入口與內(nèi)管出口均設(shè)有水封結(jié)構(gòu)。

一種瓦斯灰脫鋅過程中的熱量利用方法，包括以上步驟：

1)將瓦斯灰投入進(jìn)料裝置，啟動回轉(zhuǎn)窯，從回轉(zhuǎn)窯進(jìn)氣口鼓入空氣，瓦斯灰進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯中，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的還原氣體將瓦斯灰中的氧化鋅還原成鋅蒸汽并與煙氣進(jìn)入冷卻器；

2)啟動空氣泵，將空氣鼓入內(nèi)管中，空氣在內(nèi)管流動的過程中，鋅蒸汽與煙氣同時在倒“U”型管中流動，內(nèi)管內(nèi)的空氣與鋅蒸汽、煙氣發(fā)生熱交換，內(nèi)管內(nèi)的空氣通入進(jìn)料裝置中對瓦斯灰進(jìn)行加熱，脫除水分；倒“U”型管內(nèi)的鋅蒸汽與煙氣通入收塵器進(jìn)行過濾，收集濾渣用以回收鋅；

3)當(dāng)收塵器中的濾渣不再增加后關(guān)閉回轉(zhuǎn)窯以及空氣泵，回收回轉(zhuǎn)窯中還原瓦斯灰后的產(chǎn)物。

進(jìn)一步地，所述內(nèi)管內(nèi)空氣的流通方向與倒“U”型管中鋅蒸汽與煙氣的流通方向相反。

進(jìn)一步地，所述冷卻器還包括煙氣沉降斗，鋅蒸汽與煙氣中一部分顆粒較大的粉塵沉降到煙氣沉降斗中，另一部分顆粒較小的粉塵通入倒“U”型管中流動。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1，通過在倒“U”型管內(nèi)設(shè)置內(nèi)管，向內(nèi)管中通入冷空氣，在脫鋅過程中，倒“U”型管內(nèi)流通有高溫的鋅蒸汽與煙氣，因此，通過這種裝置，內(nèi)管內(nèi)的空氣與倒“U”型管內(nèi)的高溫鋅蒸汽與煙氣發(fā)生熱交換，內(nèi)管內(nèi)的空氣溫度升高用于加熱瓦斯灰原料進(jìn)行加熱，脫除水分；脫水后的瓦斯灰原料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)形成一個相對穩(wěn)定的原料供應(yīng)環(huán)境，穩(wěn)定爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)，減少爐內(nèi)結(jié)圈的現(xiàn)象，提高回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)效率和壽命；倒“U”型管內(nèi)的高溫鋅蒸汽與煙氣溫度降到100℃以下，相比于傳統(tǒng)冷卻器將高溫鋅蒸汽與煙氣溫度降到200～250℃，本發(fā)明的冷卻效果更好，低溫的煙氣既有利于除塵的效率又可以避免高溫破壞收塵器。

2，通過在長管下端設(shè)置煙氣沉降斗，用于煙氣中大顆粒物質(zhì)的沉降收集，防止阻塞長管。

3，內(nèi)管內(nèi)空氣流通的方向與倒“U”型管內(nèi)煙氣流通的方向相反，有利于熱交換的更加充分。

4，在實(shí)際生產(chǎn)中，倒“U”型管的高度為6米，在倒“U”型管內(nèi)的內(nèi)管的高度略小于6米，因?yàn)椤癠”型管內(nèi)通有高溫?zé)煔?，?nèi)管在倒“U”型管內(nèi)容易左右擺動，不穩(wěn)定，通過在倒“U”型管內(nèi)壁與對應(yīng)內(nèi)管外壁之間設(shè)置用于支撐內(nèi)管的支撐定位板，內(nèi)管即可穩(wěn)固地套設(shè)在倒“U”型管內(nèi)。

5，內(nèi)管的另一端從長管上內(nèi)管入口進(jìn)入依次穿過每個倒“U”型管后從長管上內(nèi)管出口穿出，因此，會造成內(nèi)管入口與內(nèi)管出口的密封性降低，廢氣從內(nèi)管入口與內(nèi)管出口泄漏出去，因此，在內(nèi)管入口與內(nèi)管出口均設(shè)置水封結(jié)構(gòu)，有效地將大氣環(huán)境與冷卻器地環(huán)境隔離開來，而且由于負(fù)壓，水封結(jié)構(gòu)不易失效。

附圖說明

圖1為本發(fā)明瓦斯灰脫鋅過程中的熱量利用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中各部件標(biāo)號如下：回轉(zhuǎn)窯1(其中，進(jìn)料口1.1、出煙口1.2、進(jìn)氣口1.3)、進(jìn)料裝置2、冷卻器3(其中，長管3.1、煙氣進(jìn)氣口3.2、煙氣出氣口3.3、倒“U”型管3.4、內(nèi)管3.5、內(nèi)管入口3.6、內(nèi)管出口3.7、分支軟管3.8、支撐定位板3.9、水封結(jié)構(gòu)3.10)、收塵器4、空氣泵5、煙氣沉降斗6。

具體實(shí)施方式

為更好地理解本發(fā)明，以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)例對發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。

如圖1所示，一種瓦斯灰脫鋅過程中的熱量利用裝置，包括回轉(zhuǎn)窯1，回轉(zhuǎn)窯1進(jìn)料口1.1設(shè)有進(jìn)料裝置2，回轉(zhuǎn)窯1出煙口1.2通過冷卻器3與干式布袋收塵器4相連，回轉(zhuǎn)窯1進(jìn)氣口1.3與空氣連通；其中，冷卻器3包括橫向設(shè)置的長管3.1，長管3.1一端設(shè)有煙氣進(jìn)氣口3.2，煙氣進(jìn)氣口3.2通過管道與回轉(zhuǎn)窯1出煙口1.2連通，長管3.1另一端設(shè)有煙氣出氣口3.3，煙氣出氣口3.3通過管道與收塵器4連通，長管3.1中部均勻設(shè)有4個倒“U”型管3.4，長管3.1的下端均勻設(shè)有5個煙氣沉降斗6，倒“U”型管3.4的兩端開口與長管3.1連通，每個倒“U”型管3.4內(nèi)均設(shè)有內(nèi)管3.5，每個倒“U”型管3.4內(nèi)壁與對應(yīng)內(nèi)管3.5外壁之間設(shè)有用于支撐內(nèi)管3.5的支撐定位板3.9，內(nèi)管3.5一端通過空氣泵5與空氣連通，內(nèi)管3.5的另一端從長管3.1上內(nèi)管入口3.6進(jìn)入依次穿過每個倒“U”型管3.4后從長管3.1上內(nèi)管出口3.7穿出，內(nèi)管出口3.7穿出的內(nèi)管3.5通過分支軟管3.8與進(jìn)料裝置2相連；內(nèi)管入口3.6與內(nèi)管出口3.7均設(shè)有水封結(jié)構(gòu)3.10。

其中，內(nèi)管3.5的內(nèi)徑與倒“U”型管3.4內(nèi)徑的比為1：3，內(nèi)管的內(nèi)徑太大會造成倒“U”型管3.4內(nèi)的煙氣流通不暢，內(nèi)管的內(nèi)徑太小通入的空氣量太小，導(dǎo)致內(nèi)管內(nèi)空氣與倒“U”型管3.4內(nèi)煙氣的熱交換效果不佳。內(nèi)管3.5內(nèi)空氣流通的方向與倒“U”型管3.4內(nèi)煙氣流通的方向相反，有利于熱交換的更加充分。

結(jié)合圖1，瓦斯灰脫鋅過程中的熱量利用方法，包括以下步驟：

1)將瓦斯灰投入進(jìn)料裝置2，啟動回轉(zhuǎn)窯1，從回轉(zhuǎn)窯1進(jìn)氣口1.3鼓入空氣，瓦斯灰進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯1，回轉(zhuǎn)窯1內(nèi)的還原氣體將瓦斯灰中的氧化鋅還原成鋅蒸汽并與煙氣進(jìn)入冷卻器3；

2)啟動空氣泵5，將空氣鼓入內(nèi)管3.5中，空氣在內(nèi)管3.5流動的過程中，鋅蒸汽與煙氣同時在倒“U”型管3.4中流動，并且內(nèi)管3.5內(nèi)的空氣的流通方向與倒“U”型管3.4中鋅蒸汽與煙氣的流通方向相反；內(nèi)管3.5內(nèi)的空氣與鋅蒸汽與煙氣發(fā)生熱交換，吸收熱量的內(nèi)管3.5空氣通入進(jìn)料裝置2中對瓦斯灰進(jìn)行加熱，脫除水分；倒“U”型管3.4內(nèi)的鋅蒸汽與煙氣通入收塵器4進(jìn)行過濾，收集濾渣用以回收鋅；

3)當(dāng)收塵器4中的濾渣不再增加后關(guān)閉回轉(zhuǎn)窯1以及空氣泵5，回收回轉(zhuǎn)窯中還原瓦斯灰后的產(chǎn)物。

冷卻器3還包括煙氣沉降斗6，鋅蒸汽與煙氣中一部分顆粒較大的粉塵沉降到煙氣沉降斗6中，另一部分顆粒較小的粉塵通入倒“U”型管3.4中流動，用于煙氣中大顆粒物質(zhì)的沉降收集，防止阻塞長管。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。