一种板式插拔高温熔渣干法粒化及余热回收系统的制作方法

本发明属于冶金熔渣处理及余热回收利用技术领域，特别涉及一种板式插拔高温熔渣干法粒化及余热回收系统。

背景技术：

高炉渣是钢铁冶金工业主要的副产品，在我国现有炼铁技术下，每生产1t生铁约产生0.3t高炉渣，其温度在1450～1550℃左右，且每吨炉渣约含有1.8×10⁶j的余热可供回收利用。中国目前是全球最大的钢铁生产国，以2018年中国7.71亿吨的生铁产量来算，产生的高炉渣约为2.31亿吨，其所含的热量相当于1400万吨标准煤燃烧量(1吨标准煤＝29307.6kj)，如果将这些余热全部回收利用，将减排数以万吨计的co2和so2、h2s等大气污染物。目前对于高温熔渣的处理主要包括湿法和干法。湿法即水淬法，为目前普遍采用的方法。该方法虽然具有粒度小和玻璃体含量高等优点，但是此法不仅浪费大量水资源和高品位热能，还会产生含硫气体，污染环境。干法包括转杯法、滚筒法、转盘法等，主要通过离心力与风冷的双重作用达到粒化熔渣的目的。这些方法对机械稳定性、动态平衡性要求较高，易出现装备损坏。此外，由于高温熔渣流态的不可控性及风冷效率低等问题，最终产品中能用于水泥工业的玻璃相颗粒含量较低。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提出了一种板式插拔高温熔渣干法粒化及余热回收系统。系统运行时，熔渣余热回收热板插入高温熔渣池，液态熔渣将热量传递给熔渣余热回收装置内的湿空气，高温熔渣凝固后附着于热板表面。之后熔渣余热回收装置移至熔渣粒化收集装置处，附着于热板表面的固态熔渣被液压刮刀剥离后进入收集槽，经粉碎机进一步粒化。湿空气在热板内部换热时，同时利用空气显热和水汽化的潜热快速吸收大量热量产生高温气体，再经外部换热器与冷水换热产出高温蒸汽，实现高温熔渣的余热回收利用。

为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种板式插拔高温熔渣干法粒化及余热回收系统，其特征在于：包括高温熔渣池1、熔渣粒化收集装置2、板式熔渣余热回收装置3，所述板式熔渣余热回收装置3上安装有移动装置。

进一步，所述高温熔渣池1，池壁上设有液态熔渣进口，高温熔渣池1正上方设置板式熔渣余热回收装置3的进出口。

进一步，所述板式熔渣余热回收装置3，包括熔渣余热回收热板10、固定板11、雾化喷嘴6，所述熔渣余热回收热板10上设置有接管10-4，接管10-4分别与气体进口总管8-1、气体出口总管8-2相通，雾化喷嘴6与液体进口总管9相连，熔渣余热回收热板10通过固定板11相连，所述雾化喷嘴6，可为单个或多组，设置于熔渣余热回收热板10构成的腔体上端。经气体进口总管8-1进入的常温空气与雾化喷嘴6喷出的雾化水混合后的湿空气与高温液态熔渣进行换热，利用湿空气中空气的显热和水汽化的潜热快速吸收大量热量成为高温气体，再经外部换热器与冷水换热产出高温蒸汽，实现高温熔渣的余热回收利用。

进一步，所述移动装置包括滑轨和吊链12，所述吊链12一端设置在固定板11上。

进一步，所述熔渣粒化收集装置2，正上方设有熔渣余热回收热板10插入的槽口，内部设有液压刮刀4和粉碎机5，板式熔渣余热回收装置3通过滑轨移至熔渣粒化收集装置2处，当熔渣余热回收热板10插入槽口后，液压刮刀4将附着在熔渣余热回收热板10表面的熔渣剥离，进入收集槽后经粉碎机5进一步粒化。

进一步，所述熔渣余热回收热板10，外部包括盖板10-1和封条10-3，内部设有翅片10-2和导流板10-5，侧面设有接管10-4；所述接管10-4分别与气体进口总管8-1、气体出口总管8-2上众多分路接管相通；所述气体进口总管8-1、气体出口总管8-2设置在熔渣余热回收热板10两侧，液体进口总管9设置在熔渣余热回收热板10上部。所述气体进口总管8-1连接金属软管7-1，气体出口总管8-2连接金属软管7-2，液体进口总管9连接金属软管7-3。

进一步，所述熔渣余热回收热板内部翅片10-2可为双层或多层。熔渣余热回收热板10可选用高温合金等耐热性能好的材料；熔渣余热回收热板10内部翅片10-2类型可为平直﹑锯齿﹑多孔﹑百叶窗等型式，层数可为双层或多层，排布可以是横排或纵排；熔渣余热回收热板10内部设有导流板10-5实现湿空气的多程换热。

进一步，所述高温熔渣池1内层为绝热涂层，中间为耐高温材料，外层进行保温处理。

进一步，本系统设有多个板式熔渣余热回收装置3，交替同时进行余热回收和熔渣粒化收集，实现系统运行的连续性。

有益效果：本系统为多台板式熔渣余热回收装置联动工作，余热回收和粒化过程同时进行，实现连续化生产，同时完成高温熔渣余热回收和熔渣粒化收集。避免液态熔渣高品质余热资源严重浪费，有效回收液态熔渣热量，对高温熔渣的余热回收及高效利用有着重大意义。

附图说明

图1为本发明实施例的工作原理图；

图2为本发明熔渣余热回收装置的结构示意图；

图3为本发明熔渣余热回收装置中热板的结构示意图；

图4为本发明一种应用案例示意图。

图中，1-高温熔渣池，2-熔渣粒化收集装置，3-板式熔渣余热回收装置，4-液压刮刀，5-粉碎机，6-雾化喷嘴，7-金属软管，8-气体进出口总管(包括：8-1气体进口总管，8-2气体出口总管)，9-液体进口总管，10-熔渣余热回收热板，10-1-盖板，10-2-翅片，10-3-封条，10-4-接管，10-5-导流板，11-固定板，12-吊链；13-板式插拔高温熔渣干法粒化及余热回收系统，14-储热罐，15-加热器，16-汽包，17-蓄热器，18-汽水分离器，19-汽轮机，20-发电机，21-凝汽器，22-冷却塔，23-凝结水泵，24-除氧器，25-水泵。

具体实施方案

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本实施例的高温熔渣粒化收集系统，包括高温熔渣池1，熔渣粒化收集装置2以及多台板式熔渣余热回收装置3。高温熔渣池1侧边接熔渣入口管。熔渣粒化收集装置2中设有液压刮刀4和粉碎机5，用于剥离和粒化附着于熔渣余热回收装置3上的固态熔渣。如图2和3所示，板式熔渣余热回收装置3的结构组成包括雾化喷嘴6、金属软管7﹑气体进出口总管8﹑液体进口总管9、熔渣余热回收热板10、固定板11和吊链12。工作时，常温空气由气体进口总管8-1随分路接管进入熔渣余热回收热板10内部与从液体进口总管9进入由雾化喷嘴6喷出的雾化水混合成为湿空气。熔渣余热回收热板10插入高温熔渣池1中，该湿空气与高温熔渣进行间壁式换热，液态熔渣凝固于熔渣余热回收热板10表面。之后，板式熔渣余热回收装置3拔出高温熔渣池1，板式熔渣余热回收装置3在滑轨作用下移至熔渣粒化收集装置2处。高温熔渣池1的内层为绝热涂层，中间为耐高温材料，外层进行保温处理，池壁侧上方设有液态熔渣进口，池正上方设置板式熔渣余热回收装置的进出口。另外，熔渣粒化收集装置2正上方设有供热板插入的槽口，内部设有液压刮刀4和粉碎机5。当热板插入槽口后，液压刮刀4将附着在热板表面的熔渣剥离，经粉碎机进一步粒化后的熔渣颗粒储存于收集槽中。板式熔渣余热回收装置3包括熔渣余热回收热板10，雾化喷嘴6、金属软管7、气体进出口总管8，液体进口总管9、固定板11和吊链12。熔渣余热回收热板10内装有翅片10-2和导流板10-5，多个熔渣余热回收热板10通过固定板11固定。气体进出口总管8和液体进口总管9分别与金属软管7相连，金属软管7可以实现一定范围的弯曲变形，便于板式熔渣余热回收装置3在高温熔渣池1与熔渣粒化收集装置2间移动。固定板11四周设有开孔，链接吊链12。雾化喷嘴6喷出的雾化水与入口常温空气进行混合后，与高温熔渣进行换热。

系统具体操作过程如下：

液态高炉渣通过管道进入高温熔渣池1，板式熔渣余热回收装置3放入高温熔渣池1中，熔渣余热回收热板10与高温熔渣接触进行换热。高温熔渣将热量传给熔渣余热回收热板10中的湿空气形成高温气体，经外部换热器与冷水换热产生高温水蒸气，完成余热回收过程。高温熔渣冷却后凝固附着于熔渣余热回收热板10表面。之后吊链12通过固定板11将板式熔渣余热回收装置3提起，在滑轨作用下移至熔渣粒化收集装置2处，附着于熔渣余热回收热板10表面的固态熔渣被液压刮刀4剥离收集于熔渣粒化收集装置2中，经粉碎机5进一步粒化后完成粒化过程。系统采用多台余热回收装置3，同时进行余热回收和粒化收集过程。当熔渣余热回收装置3-a在高温熔渣池1中进行余热回收时，熔渣余热回收装置3-b在熔渣粒化收集装置2中进行熔渣粒化收集，实现系统运行的连续性。

本实施例的板式熔渣余热回收装置3的结构示意图如图2所示。其工作原理为：常温空气由金属软管7-1和气体进口总管8-1随分路接管进入熔渣余热回收热板10内与从金属软管7-3和液体进口总管9进入由雾化喷嘴6喷出的雾化水混合成为湿空气。余热回收过程中，熔渣余热回收热板10中的湿空气与高温熔渣换热变为高温气体，高温气体经气体出口总管8-2和金属软管7-2排出熔渣余热回收装置3进行储存，为余热利用做准备。该雾化喷嘴6安装于熔渣余热回收热板10气体进口处上端，喷嘴在热板内部。雾化喷嘴6根据需要可为单个或多组。通过调节雾化水量，利用水汽化时的潜热从而在较短时间内带走大量热量，使得熔渣余热回收热板10表面熔渣快速冷却，形成玻璃态。

图3为本实施例的板式熔渣余热回收装置3中熔渣余热回收热板10的结构示意图。熔渣余热回收热板10外部包括盖板10-1和封条10-3，内部设有翅片10-2和导流板10-5，侧面设有接管10-4。翅片类型可以为平直﹑锯齿﹑多孔﹑百叶窗等型式，翅片可为双层或多层，排布可以是横排或纵排；内部设有单个或多个导流板实现湿空气的多程换热。熔渣余热回收热板10选用高温合金等耐热性能和传热性能好的材料。

图4为本发明的一种应用案例，利用本发明的余热回收系统进行发电。由于炼铁产生的高炉熔渣具有间断性，由板式插拔高温熔渣干法粒化及余热回收系统13产生的高温气体首先存于储热罐14中，来自储热罐14的高温气体进入加热器15与来自汽包16的水进行换热产生高温汽水混合物，汽水混合物进入汽包16进行汽水分离。来自汽包16的饱和蒸汽一部分进入蓄热器17，使蓄热器充热。通过在蓄热器内喷入过冷水，使高温蒸汽冷凝成为饱和水，将蓄热器内水焓值升高；另一部分饱和蒸汽进入汽水分离器18进一步汽水分离，之后进入汽轮机19，将蒸汽的内能转变为汽轮机19的动能带动发电机20发电。由汽轮机19排出的蒸汽进入凝汽器21冷凝为水，通过凝结水泵23输送到除氧器24除氧处理，之后再由水泵25输送进汽包16进行下一个循环。另外，当来自熔渣余热回收系统13的高温气体气量不足，使得由加热器15生成的饱和蒸汽不足时，蓄热器17内的压力不断下降，其中的饱和水由于压力的降低变成过热水沸腾，产生饱和蒸汽，用于推动汽轮机19发电，从而保证发电系统的连续工作。

本系统为多台熔渣余热回收装置联动工作，余热回收和熔渣粒化过程同时进行，实现连续化生产，换热完成后的高温气体被用于生产高温蒸汽，该蒸汽可作为各种工业化生产所需热源。本系统对高温熔渣的余热回收及高效利用有着重大意义。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本发明的核心是一种高温熔渣干法粒化和余热回收方法，可以运用到钢铁工业的熔渣处理中。本发明的保护范围包括本发明原理和宗旨的前提下任何替换﹑变型﹑改进和润饰。