高溫熔融爐渣兩步法余熱回收裝置及余熱回收方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磷化工、冶金及節(jié)能環(huán)保等領(lǐng)域的余熱回收系統(tǒng)，尤其涉及一種高溫熔融爐渣兩步法余熱回收裝置及余熱回收方法。
【背景技術(shù)】
[0002]磷化工、冶金及節(jié)能環(huán)保等領(lǐng)域在生產(chǎn)過程中都產(chǎn)生高溫熔融爐渣這一副產(chǎn)品。這些高溫熔融爐渣均具有高溫、高焓值等特點，屬于高品質(zhì)的余熱資源。如高爐渣是高爐煉鐵的副產(chǎn)物，其從高爐中排出的溫度在1450?1650°C，熱焓約為1870MJ/t ;從黃磷電爐排出的熔融磷爐渣約1400°C，其熱焓為1887.83kJ/kg、比熱容為1.256kJ/(kg.°C )。因此，若能做好高溫熔融爐渣的余熱回收和綜合利用，是相關(guān)行業(yè)節(jié)能降耗的有效舉措。
[0003]在目前的工業(yè)生產(chǎn)中，高溫熔融爐渣的處理方法主要是采用水淬法，即將高溫熔融爐渣從高溫爐的排渣口直接排放到敞口的水渣池中。但水淬法處理工藝存在如下隱患和缺點:(1)水淬法需要消耗大量的水來降低其高溫；(2)高溫熔融爐渣中的一些有害元素會污染水資源和空氣；(3)高溫熔融爐渣含有大量的高溫?zé)崮軟]有回收而被浪費；(4)生產(chǎn)現(xiàn)場的勞動條件惡化，且存在不安全隱患。
[0004]據(jù)報道，國內(nèi)外均在致力研究開發(fā)高溫熔融爐渣的急冷干式?；に嚕嬖谶\行成本高，粒化渣的化學(xué)活性差，難以滿足后期綜合利用的需要，設(shè)備體積龐大，制造和運行成本高等缺點，制約了其競爭力，所以，至今未見有成功進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)的報道。急冷干式?；ㄖ饕腥缦?種方法:滾筒法、風(fēng)淬法和離心?；āＦ渲?，滾筒法存在處理能力不高、設(shè)備作業(yè)率低、體積龐大等缺點，不適合大規(guī)模連續(xù)處理高溫熔融爐渣；風(fēng)淬法設(shè)備體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造、安裝困難，造價高，而且動力消耗大；離心?；榱思涌旒崩渌俣?，必須加大冷卻介質(zhì)(通常為空氣)的流量，這樣會導(dǎo)致回收熱量的品質(zhì)不高，表現(xiàn)為換熱后氣體的平均溫度低，否則，所產(chǎn)生的渣粒因冷卻速度太慢而結(jié)晶，減少玻璃相的含量，降低其化學(xué)活性，影響爐渣的后期綜合利用，造成了冷卻速度和熱回收之間的矛盾。
[0005]申請?zhí)枮?01310011276.5的發(fā)明專利提供了一種高溫熔融爐渣水淬法余熱回收裝置，包括恪渣排管、水渣槽、水渣槽給水栗及出渣機；在水渣槽的上部設(shè)置夾套管，所述夾套管包括由一個環(huán)形板隔開的夾套管上段和夾套管下段，夾套管上段與恪渣排管連通，夾套管下段的下部插入水渣槽中；所述蒸發(fā)器翅片管束通過冷凝液下降管和蒸汽上升管與一汽包連通；所述夾套管為水夾套管，其中，夾套管下段的出水口與汽包的進(jìn)水口連通，夾套管上段的汽水進(jìn)口與蒸發(fā)器翅片管束的出口連通，夾套管上段的汽水出口與汽包連通。該發(fā)明雖然采用逐級開展高溫熔融爐渣熱量回收，但其對高溫熔融爐渣的處理為在夾套管內(nèi)進(jìn)行部分余熱回收后，直接送入水渣槽內(nèi)進(jìn)行水淬處理，需要消耗大量的水來降低其高溫，得到的渣粒品相不好，玻璃相含量不高，高溫熔融爐渣含有大量熱能回收利用不充分；由于高溫熔融爐渣直接進(jìn)行水淬處理，為加強換熱效果，需要在夾套管內(nèi)通入冷卻水或蒸汽進(jìn)行換熱，增加了設(shè)備的復(fù)雜程度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種高溫熔融爐渣兩步法余熱回收裝置，該裝置先利用飽和蒸汽將高溫熔融爐渣進(jìn)行噴射?；稍＃賹⒁驯涣；脑Ｔ谏形茨虝r落入水中進(jìn)行水淬處理。
[0007]本發(fā)明所提供的高溫熔融爐渣余熱回收裝置，包括水渣池；所述?；搀w的下端插入所述水渣池內(nèi)，該?；搀w下端的內(nèi)外因壓力差而形成液位差；所述?；搀w的上端與所述噴射粒化器的出料口連接；所述粒化筒體與一換熱器煙道連通，該換熱器煙道中設(shè)置有蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器通過冷凝液下降管和蒸汽上升管與一汽包連接。高溫熔融爐渣流經(jīng)噴射粒化器時，噴射粒化器內(nèi)噴出的飽和蒸汽將爐渣?；稍?，渣粒在尚未凝固時落入水渣池內(nèi)進(jìn)行水淬處理，得到玻璃相含量很高的水渣。在爐渣?；退氵^程中分兩步回收余熱。
[0008]可以在粒化筒體中部一側(cè)開口并與換熱器煙道連通，也可以在?；搀w的側(cè)壁開設(shè)多個蒸汽排出口，再將多個蒸汽排出口匯集后與換熱器煙道連通，如，在粒化筒體側(cè)壁開有蒸汽排出口的外圍加裝封閉的外圍筒體，再將外圍筒體與換熱器煙道連通，氣體從蒸汽排出口排出后進(jìn)入外圍筒體，從外圍筒體進(jìn)入換熱器煙道，開設(shè)多個蒸汽排出口可以加快氣體流出。
[0009]為進(jìn)一步實現(xiàn)逐級換熱，在所述換熱器煙道中沿過熱蒸汽的流動方向，所述蒸發(fā)器的下游設(shè)置有省煤器，所述省煤器的進(jìn)水口與水栗連接，其出水口與所述汽包連接，常溫軟水栗入省煤器，在省煤器中進(jìn)行預(yù)熱后送入汽包內(nèi)。
[0010]所述汽包與一蓄熱器連接，所述蓄熱器的出汽口與所述噴射粒化器連接。該蓄熱器為相變式蓄熱器，使得因受生產(chǎn)工藝制約，蒸發(fā)器在間歇產(chǎn)汽時，通過蓄熱器也能實現(xiàn)連續(xù)對外供汽；蓄熱器產(chǎn)生的飽和蒸汽一部分為自用蒸汽，供噴射?；髯鳛閲娚浣橘|(zhì)，其余全部對外產(chǎn)出蒸汽。
[0011]為防止渣粒被過熱蒸汽夾帶進(jìn)入換熱器煙道內(nèi)，堵塞依次設(shè)置的蒸發(fā)器和省煤器，在所述換熱器煙道的入口處設(shè)置有擋板。
[0012]本發(fā)明所述噴射粒化器包括料斗、噴孔管和下封頭；所述噴孔管的下端開設(shè)有向下傾斜的噴孔，該噴孔沿所述噴孔管徑向分布；所述噴孔管套在所述料斗外，所述料斗的下端面略高于所述噴孔；所述下封頭靠近所述噴孔管下端設(shè)置，該下封頭與噴孔管之間構(gòu)成攔截氣幕噴氣縫，該攔截氣幕噴氣縫位于噴孔的下方。從高溫爐的排渣口排出的高溫熔融爐渣，直接落入料斗內(nèi)，在繼續(xù)下落到噴射?；鲿r，被從噴孔中高速噴出的飽和蒸汽噴射?；稍＃俦幌乱坏缽臄r截氣幕噴氣縫內(nèi)噴出的攔截氣幕攔截，使得已被噴射?；脑＃幌拗圃谳^小的空間范圍內(nèi)；料斗下端面略高于噴孔，排渣時，噴孔與爐渣之間的間距小，產(chǎn)生的噴射?；Ч?。
[0013]在所述噴孔管外安裝有外管，所述外管與噴孔管、下封頭圍成封閉區(qū)域，該封閉區(qū)域與一飽和蒸汽接管連接。向飽和蒸汽接管內(nèi)通入飽和蒸汽作為噴射介質(zhì)，飽和蒸汽進(jìn)入封閉區(qū)域內(nèi)，并通過噴孔、噴氣縫高速噴出。所述噴射粒化器所需的噴射介質(zhì)，優(yōu)先采用蓄熱器產(chǎn)出的飽和蒸汽，也可采用過熱蒸汽或壓縮空氣。采用低壓飽和蒸汽作為噴射介質(zhì)的好處是:(1)本發(fā)明設(shè)置有汽包，容易獲得低壓飽和蒸汽，價格低廉；(2)在100°C時，空氣的比熱容為1.009kj/kg.°C，而飽和蒸汽的比熱容2.0281kj/kg.°C，是空氣的兩倍多，采用低壓飽和蒸汽作為噴射介質(zhì)比空氣更容易快速冷卻熔融爐渣而將熱量帶走。
[0014]沿噴孔管徑向分布的噴孔可以設(shè)置為一周或多周，所述噴孔與重力方向的夾角為10-80°，噴孔直徑為l-8mm;所述攔截氣幕噴氣縫為錐形環(huán)縫，縫寬l_8mm，錐度為20-160° 。
[0015]為進(jìn)一步實現(xiàn)逐級換熱，加強回收效果，在水渣池內(nèi)，沿池壁優(yōu)先設(shè)置螺旋管換熱器，也可以是其它形式換熱管排，清潔常溫水從螺旋管換熱器的下端進(jìn)入，與水渣池內(nèi)的不潔熱水換熱后從上端流出，作為生產(chǎn)或