專利名稱：一種熔融高爐渣?；^程的螺旋振動床余熱回收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高溫固體廢棄物處理及余熱余能回收利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及熔融高爐渣液干法?；幚碇械哪汤鋮s處理過程的熔融高爐渣的螺旋振動床余熱回收裝置。
背景技術(shù)：
冶金工業(yè)是最大的耗能單位，年能耗達20GJ。自1980年以來，我國鋼鐵工業(yè)在節(jié)能方面取得很大成績，但在余熱資源回收利用方面，尚有不足，相關(guān)研究結(jié)果顯示，煙氣、冷卻水和熔融渣的顯熱回收率都很低，其中渣顯熱的回收率最少，只有1.59%。鋼鐵工業(yè)熔渣包括煉鐵高爐熔渣、煉鋼熔渣、鐵合金熔渣、有色冶煉熔渣等，我國以高爐渣比例最大，每煉I t生鐵約產(chǎn)生300kg 700kg高爐熔渣，出渣溫度1500°C左右，2010年，我國生鐵產(chǎn)量59733. 34萬t，以300kg渣/t鐵計算，高爐渣量約1. 8億萬t。堆積如山的高溫熔融態(tài)高爐渣不能隨意排放，必需經(jīng)過冷卻或其他相關(guān)處理，否則將非常危險。目前我國鋼鐵企業(yè)大多數(shù)采用水淬工藝(也稱濕法工藝)處理高爐渣，處理后的渣料可用作水泥原料或水泥添加料、混凝土骨料等。但堆積如山的高爐熔渣水淬冷卻需消耗大量的水資源，沖渣過程中放出大量水蒸氣和硫化物等有害氣體對大氣造成污染，且熔渣冷卻后需干燥除濕又要額外耗能。另外，1500°C左右的熔融高爐渣比熱約1. 19kJ/(kg · °C )，凝固潛熱50kcal/kg，I t高爐熔渣約含1800 MJ顯熱和209MJ潛熱，折合標(biāo)煤約62kg/t渣，熔融渣熱是一種高品質(zhì)的余熱資源，但水冷處理后的沖渣水熱卻是一種低品位余熱，需經(jīng)沉淀、除污后方可用于冬季取暖，其熱利用率不到10%，夏季和無取暖設(shè)備的地方，這部分能量只能白白地浪費掉，到目前為止，高爐渣的余熱回收問題一直沒有得到很好的解決。 針對水淬工藝處理過程中存在的不足，為有效回收蘊含在熔融高爐渣中的余熱，目前正大力發(fā)展高爐渣的干法處理工藝。熔渣干法處理工藝主要分兩個階段?；A段和二次冷卻階段。首先，?；A段(也指粒化凝固階段)是將熔融渣?；癁榧毿☆w粒，便于實現(xiàn)急速冷卻為玻璃體結(jié)構(gòu)物質(zhì)以滿足高爐渣處理后的物質(zhì)品質(zhì)要求，至渣粒不再重新粘結(jié)為準(zhǔn)(渣粒平均溫度大約降至850°C 1000°C)，此階段處理重點是?；涂焖倌蹋黄浯?，二次冷卻階段是指繼渣粒經(jīng)粒化階段的再次冷卻階段，此階段余熱回收處理相對容易，回收效率相對較高。上述兩階段中，?；A段是熔渣干法處理工藝過程的關(guān)鍵，也是難點。因為熔融狀態(tài)下的高爐渣粘性和附著性很高但導(dǎo)熱性卻很差，而固體高爐渣料的玻璃體結(jié)構(gòu)性能需要凝固過程達到急速冷卻要求，即要求熔融渣粒凝固過程中有著極高的冷卻速度才能實現(xiàn)高爐渣粒的玻璃體結(jié)構(gòu)性能(高爐渣料玻璃體率達90%以上才可以做水泥原料)，致使它比其他冶金熔渣更難處理
發(fā)明內(nèi)容
為實現(xiàn)熔融高爐渣粒的急速冷卻目的，解決熔融高爐渣干法粒化過程中冷卻速度不夠或渣粒粘結(jié)在器壁上等問題，以往方法是增大設(shè)備尺寸，加大冷卻風(fēng)量，導(dǎo)致?；幚碓O(shè)備的尺寸較大，回收風(fēng)溫較低，致使高爐渣干法粒化處理設(shè)備實用化比較困難，至今沒有實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化推廣應(yīng)用。針對這一問題，本發(fā)明開發(fā)設(shè)計了一種熔融高爐渣?；^程的螺旋振動床余熱回收裝置，使設(shè)備在保證急速冷卻、防止粘結(jié)的前提下更加緊湊，提高?；A段余熱回收效率。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種熔融高爐渣粒化過程的螺旋振動床余熱回收裝置， 該裝置由粒化階段螺旋振動床快冷單元和余熱回收單元組成；所述粒化階段螺旋振動床快冷單元包括具有水冷壁及保溫層的?；覛んw、螺旋振動篩床、高溫風(fēng)排風(fēng)口、第一除塵器、冷卻風(fēng)供風(fēng)機和供風(fēng)管；所述螺旋振動篩床由振動電機、 螺旋振動體支撐底座、螺旋振動支撐柱和螺旋振動體面板組成；所述余熱回收單元包括除塵系統(tǒng)、二次冷卻室和余熱利用裝置；所述除塵系統(tǒng)由第二除塵器和氣體分配室組成；所述二次冷卻室設(shè)有渣粒入口、二次冷卻氣入口和高溫空氣出口 ；所述余熱利用單元包括熱風(fēng)爐和余熱鍋爐；所述帶有水冷壁及保溫層的?；覛んw內(nèi)的底部均勻鋪設(shè)所述供風(fēng)管，所述供風(fēng)管的管壁頂端設(shè)有出風(fēng)口，所述粒化室殼體內(nèi)的底部的圓心位置設(shè)置所述螺旋振動體支撐底座，所述螺旋振動支撐柱固結(jié)在所述螺旋振動體支撐底座上，所述螺旋振動體面板安裝所述螺旋振動支撐柱上，所述振動電機與所述螺旋振動體支撐底座固結(jié)，所述?；覛んw的底部一側(cè)設(shè)有渣粒出口，所述渣粒出口通過渣粒輸送裝置與所述二次冷卻裝置的渣粒入口連接，所述?；覛んw的頂部設(shè)有高溫風(fēng)排風(fēng)口，所述高溫風(fēng)排風(fēng)口通過管路依次與第一除塵器和氣體分配箱分別與所述熱風(fēng)爐和二次冷卻室的二次冷卻氣入口連接，所述二次冷卻室的高溫空氣出口通過第二除塵器與所述余熱鍋爐的一端連接，所述余熱鍋爐另一端通過管路與集氣箱一端連接，歲數(shù)集氣箱另一端與所述冷卻風(fēng)供風(fēng)機連接。
進一步，所述螺旋振動體面板的螺距和半徑比大于O. 3。
進一步，所述螺旋振動體面板為耐高溫強硬度材料制成，結(jié)構(gòu)為孔板結(jié)構(gòu)，厚度為 3mm ο
進一步，所述的循環(huán)供風(fēng)管路內(nèi)的氣體自氣體分配箱出來后進入二次冷卻室繼續(xù)升溫，得到高品質(zhì)的余熱能量供入余熱鍋爐產(chǎn)蒸汽，經(jīng)鍋爐利用冷卻后進入集氣箱循環(huán)利用。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明具有以下特點1、螺旋結(jié)構(gòu)的振動床，在同等空間內(nèi)相對延長了渣粒的流動距離，相應(yīng)的可以減小粒化處理設(shè)備尺寸。
2、振動床面上開有適當(dāng)間距的孔隙，便于冷卻空氣流過，振動床的振動力和冷卻空氣浮力共同作用于熔融渣粒，實現(xiàn)快速冷卻并防止粘結(jié)。
3、針對熔融高爐渣余熱回收供風(fēng)系統(tǒng)，?；A段回收的余熱部分供給熱風(fēng)爐，大部分用于二次冷卻余熱回收裝置中；充分換熱后得到700°C高溫風(fēng)，通入余熱鍋爐用于產(chǎn)蒸汽發(fā)電；余熱鍋爐出來的循環(huán)風(fēng)補充新風(fēng)后供給?；A段冷風(fēng)系統(tǒng)。`


圖1為本發(fā)明熔融高爐渣?；^程的螺旋振動床余熱回收裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明熔融高爐渣噴吹?；崩涮幚怼菪駝哟怖鋮s裝置示意圖。
圖3為本發(fā)明熔融高爐渣離心?；崩涮幚怼菪駝哟怖鋮s裝置示意圖。
圖4為本發(fā)明螺旋振動體立體示意圖。
圖5為本發(fā)明螺旋振動體結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖中1、?；A段螺旋振動床快冷單元；I1、余熱回收單元；1、導(dǎo)流管；2、熔融高爐渣液；3-1、噴嘴；3-2、離心?；b置；4、粒化室殼體；5、螺旋振動床；5-1、螺旋振動體支撐底座；5-2、螺旋振動支撐柱；5-3、螺旋振動體面板；6、冷卻空氣進風(fēng)管；7、渣粒輸送裝置；8、渣粒出口 ；9、振動電機；10、第一除塵器；11、冷卻風(fēng)供風(fēng)機；12、氣體分配箱；13、熱風(fēng)爐；14、二次冷卻室；15、第二除塵器；16、余熱鍋爐；17、集氣箱；18、高溫風(fēng)排風(fēng)口 ；19、出風(fēng)口 ；20、渣粒入口 ；21、二次冷卻氣入口 ；22、高溫空氣出口。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步說明。
如圖1-5所示，本發(fā)明一種熔融高爐渣?；^程的螺旋振動床余熱回收裝置，可應(yīng)用于高爐渣的滾筒?；幚怼⒘；喠；幚?、風(fēng)淬?；幚砗碗x心粒化處理等多種?；椒ㄌ幚磉^程中，該裝置由?；A段螺旋振動床快冷單元I和余熱回收單元II組成；所述?；A段螺旋振動床快冷單元I包括具有水冷壁及保溫層的?；覛んw4、螺旋振動篩床5、高溫風(fēng)排風(fēng)口 18、第一除塵器10、冷卻風(fēng)供風(fēng)機11和冷卻通風(fēng)管6 ;所述螺旋振動篩床5由振動電機9、螺旋振動體支撐底座5-1、螺旋振動支撐柱5-2和螺旋振動體面板5-3組成；所述余熱回收單元II包括除塵系統(tǒng)、二次冷卻室14和余熱利用裝置；所述除塵系統(tǒng)由第二除塵器15和氣體分配室12組成；所述二次冷卻室14設(shè)有渣粒入口 20、二次冷卻氣入口 21和高溫空氣出口 22 ;所述余熱利用單元包括熱風(fēng)爐13和余熱鍋爐16 ；所述帶有水冷壁及保溫層的?；覛んw4內(nèi)的底部均勻鋪設(shè)所述冷卻通風(fēng)管6，所述冷卻通風(fēng)管的管壁頂端設(shè)有出風(fēng)口 19，所述?；覛んw4內(nèi)的底部的圓心位置設(shè)置所述螺旋振動體支撐底座5-1,所述螺旋振動支撐柱5-2固結(jié)在所述螺旋振動體支撐底座5-1上, 所述螺旋振動體面板5-3安裝所述螺旋振動支撐柱5-2上，所述振動電機9與所述螺旋振動體支撐底座5-1固結(jié)，所述?；覛んw4的底部一側(cè)設(shè)有渣粒出口 8，所述渣粒出口 8通過渣粒輸送裝置7與所述二次冷卻裝置14的渣粒入口 20連接，所述粒化室殼體4的頂部設(shè)有高溫風(fēng)排風(fēng)口 18，所述高溫風(fēng)排風(fēng)口 18通過管路依次與第一除塵器10和氣體分配箱 12分別與所述熱風(fēng)爐13和二次冷 卻室14的二次冷卻氣入口 21連接，所述二次冷卻室14 的高溫空氣出口 22通過第二除塵器15與所述余熱鍋爐16的一端連接，所述余熱鍋爐16另一端通過管路與集氣箱17 —端連接，歲數(shù)集氣箱17另一端與所述冷卻風(fēng)供風(fēng)機11連接。
具體實施方式
一對于風(fēng)淬粒化處理方法，采用附圖2所示結(jié)構(gòu)裝置，高爐排出的 1500°C左右的熔融渣2通過導(dǎo)流管I進入該粒化裝置的?；覛んw4內(nèi)，經(jīng)由噴嘴3-1噴射出的高壓氣體流束噴射破碎成熔融渣粒，渣粒在飛行、降落過程中經(jīng)螺旋振動床5上，經(jīng)底部冷卻經(jīng)風(fēng)管6通入的冷卻空氣急速冷卻并防止粘結(jié)，渣粒溫度降至850°C 100(TC時經(jīng)渣粒出口 8流落至渣粒輸送裝置7上被輸送到二次冷卻室14中；換熱后的高溫風(fēng)經(jīng)高溫風(fēng)出口 18噴出，經(jīng)第一除塵器10除塵處理后，一部分輸送到熱風(fēng)爐13內(nèi)，另一部分部分緩慢輸送到二次冷卻室14內(nèi)和渣粒充分換熱后，得到700°C以上的高溫風(fēng)經(jīng)第二除塵器15除塵處理后，進入余熱鍋16爐產(chǎn)蒸汽發(fā)電。滾筒?；ā⒘；喠；ㄒ部刹捎迷撗b置。
具體實施方式
二 對于離心粒化處理方法，采用附圖3所示結(jié)構(gòu)裝置，高爐排出的1500°C左右的熔融渣2通過導(dǎo)流管I進入該?；b置，經(jīng)由離心?；b置3-2?；扑槌扇廴谠?，渣粒在飛行、降落過程中經(jīng)螺旋振動床5上，經(jīng)底部冷卻經(jīng)風(fēng)管6通入的冷卻空氣急速冷卻并防止粘結(jié)，渣粒溫度降至850°C 1000°C時經(jīng)渣粒出口 8流落至渣粒輸送裝置7上被輸送到二次冷卻室14中；換熱后的高溫風(fēng)經(jīng)高溫風(fēng)出口 18噴出，經(jīng)第一除塵器10除塵處理后，一部分輸送到熱風(fēng)爐13內(nèi)，另一部分部分緩慢輸送到二次冷卻室14內(nèi)和渣粒充分換熱后，得到700°C以上的高溫風(fēng)經(jīng)第二除塵器15除塵處理后，進入余熱鍋爐16產(chǎn)蒸汽發(fā)電。滾筒?；?、?；喠?化法也可采用該裝置。
權(quán)利要求
1.一種熔融高爐渣?；^程的螺旋振動床余熱回收裝置，該裝置由?；A段螺旋振動床快冷單元(I)和余熱回收單元(II)組成；所述?；A段螺旋振動床快冷單元(I )包括具有水冷壁及保溫層的粒化室殼體(4)、 螺旋振動篩床(5)、高溫風(fēng)排風(fēng)口( 18)、第一除塵器(10)、冷卻風(fēng)供風(fēng)機(11)和冷卻通風(fēng)管(6);所述螺旋振動篩床(5)由振動電機(9)、螺旋振動體支撐底座(5-1)、螺旋振動支撐柱 (5-2)和螺旋振動體面板(5-3)組成；所述余熱回收單元(II)包括除塵系統(tǒng)、二次冷卻室(14)和余熱利用裝置；所述除塵系統(tǒng)由第二除塵器(15)和氣體分配室(12)組成；所述二次冷卻室(14)設(shè)有渣粒入口(20)、 二次冷卻氣入口(21)和高溫空氣出口(22);所述余熱利用單元包括熱風(fēng)爐(13)和余熱鍋爐(16)；所述帶有水冷壁及保溫層的?；覛んw(4)內(nèi)的底部均勻鋪設(shè)所述冷卻通風(fēng)管(6)， 所述冷卻通風(fēng)管的管壁頂端設(shè)有出風(fēng)口(19)，所述?；覛んw(4)內(nèi)的底部的圓心位置設(shè)置所述螺旋振動體支撐底座(5-1)，所述螺旋振動支撐柱(5-2)固結(jié)在所述螺旋振動體支撐底座(5-1)上，所述螺旋振動體面板(5-3)安裝所述螺旋振動支撐柱(5-2)上，所述振動電機(9)與所述螺旋振動體支撐底座(5-1)固結(jié)，所述?；覛んw(4)的底部一側(cè)設(shè)有渣粒出口(8)，所述渣粒出口(8)通過渣粒輸送裝置(7)與所述二次冷卻裝置(14)的渣粒入口(20)連接，所述粒化室殼體(4)的頂部設(shè)有高溫風(fēng)排風(fēng)口(18)，所述高溫風(fēng)排風(fēng)口(18)通過管路依次與第一除塵器(10)和氣體分配箱(12)分別與所述熱風(fēng)爐(13)和二次冷卻室(14)的二次冷卻氣入口(21)連接，所述二次冷卻室(14)的高溫空氣出口(22)通過第二除塵器(15)與所述余熱鍋爐(16)的一端連接，所述余熱鍋爐(16)另一端通過管路與集氣箱(17)—端連接，歲數(shù)集氣箱(17)另一端與所述冷卻風(fēng)供風(fēng)機(11)連接。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的一種熔融高爐渣?；^程的螺旋振動床余熱回收裝置，其特征在于所述螺旋振動體面板(5-3)的螺距和半徑比大于O. 3。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的一種熔融高爐渣粒化過程的螺旋振動床余熱回收裝置，其特征在于所述螺旋振動體面板(5-3)為耐高溫強硬度材料制成，結(jié)構(gòu)為孔板結(jié)構(gòu)，厚度為3mm。
4.根據(jù)權(quán)利I所述的一種熔融高爐渣?；^程的螺旋振動床余熱回收裝置，其特征在于所述的循環(huán)供風(fēng)管路內(nèi)的氣體自氣體分配箱(12)出來后進入二次冷卻室(14)繼續(xù)升溫，得到高品質(zhì)的余熱能量供入余熱鍋爐(16)產(chǎn)蒸汽，經(jīng)鍋爐利用冷卻后進入集氣箱(17) 循環(huán)利用。
全文摘要
本發(fā)明一種熔融高爐渣?；^程的螺旋振動床余熱回收裝置，該裝置由?；A段螺旋振動床快冷單元及余熱回收單元。所述?；A段螺旋振動床快冷單元，其螺旋結(jié)構(gòu)可延長經(jīng)干法粒化處理后的熔融高爐渣粒的降落距離，底部循環(huán)冷卻空氣通過篩床面孔隙與熔融渣粒逆流換熱，提高冷卻速度，實現(xiàn)高爐熔渣急冷處理目標(biāo)，并有效防止熔融渣粒之間及渣粒和振動床面的粘結(jié)，得到盡可能多的玻璃體結(jié)構(gòu)高爐渣粒；所述余熱回收單元包括配套除塵供風(fēng)系統(tǒng)、二次冷卻裝置、余熱利用裝置。?；A段螺旋振動床冷卻單元回收的高溫風(fēng)經(jīng)除塵器、供風(fēng)管路部分供給熱風(fēng)爐，其余供入二次冷卻裝置內(nèi)繼續(xù)換熱升溫，得700℃高溫風(fēng)進入余熱鍋爐產(chǎn)蒸汽發(fā)電。
文檔編號F27D17/00GK103060495SQ20131002029
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月18日
發(fā)明者馮俊小, 陳艷梅 申請人:北京科技大學(xué)