专利名称：高温炉渣热能利用系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高温炉渣热能利用系统。
背景技术：
黄磷是一种非常重要的化工原料，用于生产磷酸、农药、洗涤剂、磷肥等数百种产品， 广泛使用在肥料工业，食品工业，医药工业、农药工业，电子工业，纺织工业，饲料工业、 玻璃工业、冶金工业和陶瓷工业等，在国防工业上也有重要地位。黄磷的生产原理是将磷矿 石和还原剂焦丁在电炉的高温下起还原反应，从而将五氧化二磷中的磷还原成单质磷，同时 产生出大量的尾气，尾气中一氧化碳的含量要占80-90%，目前的尾气基本被放空燃烧掉。
黄磷生产是高耗能行业，每生产1吨黄磷至少要消耗1.4万千瓦时电和1.6吨碳，中国现 有的年产能为80万吨。同样，炼钢、炼铝、炼铜等行业，也存在类似问题。因此，如何降低 黄磷等资源生产的耗能，以相应大幅降低温室气体排放，是我国急需解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能大幅降低资源生产的耗能的高温炉渣热能利用 系统。
为解决上述技术问题，本发明的高温炉渣热能利用系统，包括螺旋自转式的风炉，用 于将来自矿物燃烧炉的高温炉渣与空气进行换热;蒸汽蒸发器组，用于利用风炉输出的高温 空气将水转换为过热蒸汽；汽轮发电机，与蒸汽蒸发器组的过热蒸汽输出端相连以发电，然 后通过并网控制电路装置实现并网；所述风炉的内壁上设有耐高温钢材制成的螺纹，以在风 炉绕其中心轴自转时，将风炉一端的进料口的高温炉渣送至风炉另一端的出料口；风炉内的 中心轴线上设有水管，水管的末端经所述出料口与高压水源相连，水管的前端延伸至邻近所 述进料口处，且在水管的前端管壁上分布有多个开口向下的用于定时定量喷水的前端喷水口 ，水管上邻近出料口的管壁四周均匀分布有多个的后端喷水口。
本发明相对于现有技术具有积极的效果(1)本发明的高温炉渣热能利用系统，利用 螺旋自转式的风炉将来自黄磷炉的高温炉渣与空气进行换热，然后通过蒸汽蒸发器组将风炉 输出的高温空气将水转换为过热蒸汽，然后驱动汽轮发电机发电，最后通过并网控制电路装置实现并网，从而有效利用了高温炉渣的余热，能大幅降低磷、铁、铝、铜等资源生产的耗 能，节约能源并相应减少大量温室气体的排放，具有很好的经济效益和社会效益。其中，风 炉内的中心轴线上设有水管，以在邻近进料口和出料口处高压喷水，从而使液态高温炉渣落 入进料口后，在高压喷水的作用下，使炉渣快速固化并产生高温蒸汽，固化的炉渣在自转式 风炉内翻转并逐渐碎化并与炉内空气成分换热；在邻近出料口处喷水口，可进一步利用炉渣 的余热生成热蒸汽，该热蒸汽、经换热的空气和所述高温蒸汽被抽入蒸汽蒸发器组进行换热 ，相对于仅采用普通空气换热的方式，采用热空气高混合热蒸汽的方式，其热容量更大，利 于提高换热效率。另外，由于落入进料口后的高温炉渣被高压喷水迅速降温，且固态的炉渣 温度相对较低，同时风炉始终处于绕其水平中心轴自转的状态，使风炉内壁与高温炉渣的接 触时间控制在一定范围内，可防止高温炉渣将炉壁熔化。故而风炉内壁上的螺纹可采用耐高 温钢材制成，成本相对低廉，生产维护方便。(2)本发明中，风炉包括空心锥体段，故而 风炉的出料口的高度相对较高，可防止液态的高温炉渣直接从风炉的出料口流出；同时利于 风炉内的空气温度分布均匀。(3)本发明中，在风炉的出风口相对处设置存风箱，可确保 将风炉送出的热风全部送至蒸汽蒸发器组。风炉内邻近风炉的出风口处具有较大空间，可确 保有足够的高温空气送入蒸汽蒸发器组。(4)风炉的入风口为空心小柱体段，其开口相对 较小，利于控制进风大小，也可防止热空气从所述顶端的开口溢出。(5)本发明中的燃烧 炉还是适于燃烧煤炭和天然气的气煤两用燃烧炉；矿物燃烧炉包括黄磷炉、金属提炼炉等 一切适于产生高温炉渣的炉体。过热蒸汽蒸发器的过热蒸汽出口与汽轮发电机之间还可设置 一高压储气罐，以确保向汽轮发电机提供稳定压强的过热蒸汽。
图l为实施例l中高温炉渣热能利用系统的结构示意图； 图2为图1的黄磷炉、沉淀池、水洗塔和沉降池的结构示意图； 图3为图1中风炉的剖面结构示意图4为图1中风炉的侧视图5为图1中出渣机和矿物预热干燥房的结构示意图； 图6为图1中热水塔的结构示意图7为实施例1中高温炉渣热能利用系统的结构简图。
其中各附图标记为l一沉淀池，l-l一金属矿，2—风炉，2-l—进料口， 2-2—出风板 ，2-2-1--出风口， 2-3--存风箱，2-4--齿条，2-5--齿轮，2-6--同步调速电机，2-7--自动阀门，2-8—承压轮，2-9—出料口， 2-10—空心柱体段，2-ll—空心锥体段，2-12—水管 ，2-13 — 一前端喷水口， 2-14--支架，2-15 — 一后端喷水口， 3--出渣机，3-1--入渣口， 3-2—出渣口， 3-3—螺旋杆，4一高压储气罐，5—蒸汽蒸发器组，5-l—过热蒸汽蒸发器， 5-2--次级蒸汽蒸发器，5-3--初级蒸汽蒸发器，5-4--燃烧炉，8--引风机，9--汽轮发电机 ，10--矿物燃烧炉，11--水洗塔，12--沉降池，13--矿物预热干燥房，14--气缸，15--高压 泵，16--操作台，20--挡风板，21--热水塔，22--高压水源。
具体实施例方式
(实施例l)
见图l-9，本实施例的高温炉渣热能利用系统包括螺旋自转式的风炉2，用于将来自矿 物燃烧炉10的高温炉渣与空气进行换热；蒸汽蒸发器组5，用于利用风炉2输出的高温空气将 水转换为过热蒸汽；汽轮发电机9，与蒸汽蒸发器组5的过热蒸汽输出端相连以发电，然后通 过并网控制电路装置实现并网；所述风炉2的内壁上设有耐高温钢材制成的螺纹，以在风炉 2绕其中心轴自转时，将风炉2—端的进料口 2-1的高温炉渣送至风炉2另 一端的出料口 2-9; 风炉2内的中心轴线上设有水管2-12，水管2-12的末端经所述出料口2-9与高压水源22相连， 水管2-12的前端延伸至邻近所述进料口2-l处，且在水管2-12的前端管壁上分布有多个开口 向下的用于定时定量(在所述进料口2-l处有炉渣进入时开始喷水，并按实际炉渣的多少相 应控制喷水量，具体是将液态的炉渣基本变成固态即可，这对于本领域的技术人员来讲是可 以通过有限次的实验即可实现)喷水的前端喷水口2-13，水管2-12上邻近出料口2-9的管壁 四周均匀分布有多个的后端喷水口2-15。
所述风炉2包括金属外壳体、依次设于金属外壳体内壁上的保温材料层和由耐高温钢 材构成的角度为10-60度的螺旋式螺纹;所述水管2-12为套管，其包括用于在邻近所述进料口 2-l处喷水的细管和套于该细管上的用于在邻近所述出料口2-9处喷水的粗管，细管和粗管的 前部端口密封；细管和粗管上设有用于控制其通断的电磁阀；所述风炉2内还设有与水管 2-12轴承连接的致使2个支架2-14。
为使所述风炉实现绕其中心轴自转，所述风炉2包括设于炉体外壁的至少2个齿条2-4、 由同步调速电机2-6驱动的与各齿条2-4相啮合以驱动所述风炉2自转的齿轮2-5、以及对称设 于炉体下方的用于支撑风炉2的至少两对承压轮2-8。
所述蒸汽蒸发器组5包括依次相连的过热蒸汽蒸发器5-l、次级蒸汽蒸发器5-2和初级蒸 汽蒸发器5-3;过热蒸汽蒸发器5-l的底部设有气煤两用的燃烧炉5-4，燃烧炉5-4与用于输送由矿物燃烧炉10排放的可燃气体的管路相连；燃烧炉5-4的一侧为蒸汽蒸发器组5的高温空气 入口，与用于输送来自风炉2的高温空气的管路相连。
所述过热蒸汽蒸发器5-l的换热气体出口接次级蒸汽蒸发器5-2的换热气体入口，次级蒸 汽蒸发器5-2的换热气体出口接初级蒸汽蒸发器5-3的换热气体入口，初级蒸汽蒸发器5-3的 换热气体出口即为所述蒸汽蒸发器组5的换热气体出口 ；初级蒸汽蒸发器5-3的换热气体出口 串接有引风机8;
初级蒸汽蒸发器5-3的入水口与用于预热软水的热水塔21相连；初级蒸汽蒸发器5-3的出 水口与次级蒸汽蒸发器5-2的入水口相连，次级蒸汽蒸发器5-2的蒸汽出口连接有汽包4，汽 包4与过热蒸汽蒸发器5-l的蒸汽入口相连，过热蒸汽蒸发器5-l的过热蒸汽出口与汽轮发电 机9相连；热水塔21的热气输入端与汽轮发电机9的废气出口相连，从而有效利用了汽轮发电 机9的废气的余热。
所述风炉2与蒸汽蒸发器组5之间的气管上和/或所述蒸汽蒸发器组5的出气口设有至少一 个引风机8;所述风炉2内设有多个温度传感器，温度传感器与PLC相连；PLC经电机驱动控制 电路与所述引风机8相连；当所述风炉2内的温度高于预设高温值时，PLC经电机驱动控制电 路控制所述引风机8减速运转，和/或减少运转状态下的引风机8的个数；当所述风炉2内的温 度低于预设低温值时，PLC经电机驱动控制电路控制所述引风机8加速运转，和/或增加运转 状态下的引风机8的个数。
所述风炉2依次由空心大柱体段2-10、空心锥体段2-ll和空心小柱体段2-15构成一体， 空心大柱体段2-10的左端设有端板；进料口2-l为穿过所述端板中央的推拔式进料口，端板 上于进料口2-l的外缘设有多个出风口2-2-l，与各出风口2-2-l左侧相对处设有用于吸纳热 风的存风箱2-3;存风箱2-3具有与蒸汽蒸发器组5的高温空气入口相连的出风口；在风炉2的 进料口2-l停止进料时，所述进料口2-l闭合；所述顶端的开口为出料口2-9，也是风炉2的进 风口，该进风口外端设有气缸控制的用于控制进风大小的挡风板20。
在出风口2-2-l相对处设置存风箱2-3，以确保将风炉2送出的热风全部送至蒸汽蒸发器 组5。存风箱2-3与外部支撑架相连，不随风炉2转动。端板包括由外及里的金属外侧板、保 温材料层和耐高温材料层。
高温炉渣落入风炉2内后，随着风炉2的自转，风炉2内邻近进料口2-l—端的炉渣温度高 于邻近风炉2顶端的炉渣温度，由于风炉2内邻近进料口2-l—端的空间相对于邻近风炉2顶端 的空间较大，从而确保了出风口2-2-l—端具有足够的高温空气可送入蒸汽蒸发器组5;另外 ，风炉2中央包括空心锥体段2-11，适于调节风炉2的出料口2-9出料的速度。为回收矿渣中的金属，如铁等，所述高温炉渣从黄磷炉10流出经用于沉淀金属矿1-1的 沉淀池1后，流至风炉2的进料口2-l。
为利用从风炉2送出的炉渣的余热，风炉2的出料口2-9下方设有螺旋滚筒式的出渣机3， 出渣机3的两端分别设有与所述出料口2-9相对的开口向上的入渣口3-l和开口向下的出渣口 3-2 ，出渣机3内设有用于使炉渣向出渣口 3-2作翻滚式位移的由电机驱动的螺旋杆3-3，翻滚 状态下的炉渣，利于与出渣机3内的气流充分换热；在邻近入渣口3-l的一端所述出渣机3与 所述蒸汽蒸发器组5的出气口相连，出渣机3的另一端具有用于连接有矿物预热干燥房13的出 气口；在出渣机3向矿物预热干燥房13通干燥用的热气时，出渣机3的入渣口3-l和出渣口 3-2闭合。矿物预热干燥房13包括用于堆放矿物的通气孔板13-1，出渣机3的出气口经通气管 延伸至通气孔板13-1底部。
为防止在出风口2-2-1出风时，外部空气直接经进料口2-1和出风口2-2-1进入存风箱 2-3，在风炉2的进料口2-1停止进料时，所述进料口2-1通过由气缸l4控制的动阀门2-7密封 闭合；为使进入风炉2的空气具有较长的换热行程并实现充分换热，所述出料口2-9也是风炉 的进风口。
作为另一种实施方案，所述风炉2与蒸汽蒸发器组5之间的气管上和/或所述蒸汽蒸发器 组5的出气口设有至少一个引风机8。从而确保将风炉2输出的高温空气引入蒸汽蒸发器组5， 实现将水转换为高温热蒸汽的目的。
所述并网是指将汽轮发电机9发出的交流电送入可供黄磷炉10使用的电网中。 显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明 的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其 它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明 的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
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权利要求
1、一种高温炉渣热能利用系统，其特征在于包括螺旋自转式的风炉(2)，用于将来自矿物燃烧炉(10)的高温炉渣与空气进行换热；蒸汽蒸发器组(5)，用于利用风炉(2)输出的高温空气将水转换为过热蒸汽；汽轮发电机(9)，与蒸汽蒸发器组(5)的过热蒸汽输出端相连以发电，然后通过并网控制电路装置实现并网；所述风炉(2)的内壁上设有耐高温钢材制成的螺纹，以在风炉(2)绕其中心轴自转时，将风炉(2)一端的进料口(2-1)的高温炉渣送至风炉(2)另一端的出料口(2-9)；风炉(2)内的中心轴线上设有水管(2-12)，水管(2-12)的末端经所述出料口(2-9)与高压水源(22)相连，水管(2-12)的前端延伸至邻近所述进料口(2-1)处，且在水管(2-12)的前端管壁上分布有多个开口向下的用于定时定量喷水的前端喷水口(2-13)，水管(2-12)上邻近出料口(2-9)的管壁四周均匀分布有多个的后端喷水口(2-15)。
2、 根据权利要求l所述的高温炉渣热能利用系统，其特征在于所述风炉(2)包括设 于炉体外壁的至少2个齿条(2-4)、由同步调速电机(2-6)驱动的与各齿条(2-4)相啮合 以驱动所述风炉(2)自转的齿轮(2-5)、以及对称设于炉体下方的用于支撑风炉(2)的 至少两对承压轮(2-8)。
3、 根据权利要求2所述的高温炉渣热能利用系统，其特征在于所述高温炉渣从矿物 燃烧炉(10)流出经用于沉淀金属矿(1-1)的沉淀池(1)后，流至风炉(2)的进料口 ( 2—1)。
4、 根据权利要求2或3所述的高温炉渣热能利用系统，其特征在于所述风炉(2)的 出料口 (2-9)下方设有螺旋滚筒式的出渣机(3)，出渣机(3)的两端分别设有与所述出 料口 (2-9)相对的开口向上的入渣口 (3-1)和开口向下的出渣口 (3-2)，出渣机(3)内 设有用于使炉渣向出渣口 (3-2)作翻滚式位移的由电机驱动的螺旋杆(3-3);在邻近入渣 口 (3-1)的一端所述出渣机(3)与所述蒸汽蒸发器组(5)的换热气体出口相连，出渣机(3)的另一端具有用于连接有矿物预热干燥房(13)的出气口；在出渣机(3)向矿物预热 干燥房(13)输出干燥用的热气时，出渣机(3)的入渣口 (3-1)和出渣口 (3-2)闭合。
5、 根据权利要求l所述的高温炉渣热能利用系统，其特征在于所述蒸汽蒸发器组(5 )包括依次相连的过热蒸汽蒸发器(5-1)、次级蒸汽蒸发器(5-2)和初级蒸汽蒸发器( 5-3);过热蒸汽蒸发器(5-1)的底部设有气煤两用的燃烧炉(5-4)，燃烧炉(5-4)与用 于输送由矿物燃烧炉(10)排放的可燃气体的管路相连；燃烧炉(5-4)的一侧为蒸汽蒸发 器组(5)的高温空气入口，与用于输送来自风炉(2)的高温空气的管路相连。
6、 根据权利要求5所述的高温炉渣热能利用系统，其特征在于所述过热蒸汽蒸发器 (5-1)的换热气体出口接次级蒸汽蒸发器(5-2)的换热气体入口，次级蒸汽蒸发器(5-2)的换热气体出口接初级蒸汽蒸发器(5-3)的换热气体入口，初级蒸汽蒸发器(5-3)的换 热气体出口即为所述蒸汽蒸发器组(5)的换热气体出口；初级蒸汽蒸发器(5-3)的换热气 体出口串接有引风机(8);初级蒸汽蒸发器(5-3)的入水口与用于预热软水的热水塔(21)相连；初级蒸汽蒸发 器(5-3)的出水口与次级蒸汽蒸发器(5-2)的入水口相连，次级蒸汽蒸发器(5-2)的蒸 汽出口连接有汽包(4)，汽包(4)与过热蒸汽蒸发器(5-1)的蒸汽入口相连，过热蒸汽 蒸发器(5-1)的过热蒸汽出口与汽轮发电机(9)相连；热水塔(21)的热气输入端与汽轮发电机(9)的废气出口相连。
7、 根据权利要求2所述的高温炉渣热能利用系统，其特征在于所述风炉(2)与蒸汽 蒸发器组(5)之间的气管上和/或所述蒸汽蒸发器组(5)的出气口设有至少一个引风机( 8);所述风炉(2)内设有多个温度传感器，温度传感器与PLC相连；PLC经电机驱动控制电 路与所述引风机(8)相连；当所述风炉(2)内的温度高于预设高温值时，PLC经电机驱动控制电路控制所述引风 机(8)减速运转，和/或减少运转状态下的引风机(8)的个数；当所述风炉(2)内的温度低于预设低温值时，PLC经电机驱动控制电路控制所述引风 机(8)加速运转，和/或增加运转状态下的引风机(8)的个数。
8、 根据权利要求l所述的高温炉渣热能利用系统，其特征在于所述风炉(2)依次由 空心大柱体段(2-10)、空心锥体段(2-11)和空心小柱体段(2-15)构成一体，空心大柱 体段(2-10)的左端设有端板；进料口 (2-1)为穿过所述端板中央的推拔式进料口，端板上于进料口 (2-1)的外缘 设有多个出风口 (2-2-1)，与各出风口 (2-2-1)左侧相对处设有用于吸纳热风的存风箱( 2-3);存风箱(2-3)具有与蒸汽蒸发器组(5)的高温空气入口相连的出风口；在风炉(2)的进料口 (2-1)停止进料时，所述进料口 (2-1)闭合；所述顶端的开口 为出料口 (2-9)，也是风炉(2)的进风口，该进风口外端设有气缸控制的用于控制进风大 小的挡风板(20)。
9、 根据权利要求l所述的高温炉渣热能利用系统，其特征在于所述风炉(2)包括 金属外壳体、依次设于金属外壳体内壁上的保温材料层和由耐高温钢材构成的螺旋式螺纹；所述水管(2-12)为套管，其包括用于在邻近所述进料口 (2-1)处喷水的细管和套于 该细管上的用于在邻近所述出料口 (2-9)处喷水的粗管，细管和粗管的前部端口密封；细 管和粗管上设有用于控制其通断的电磁阀；所述风炉(2)内还设有与水管(2-12)轴承连接的致使2个支架(2-14)。
全文摘要
本发明涉及一种高温炉渣热能利用系统，包括螺旋自转式的风炉，用于将来自矿物燃烧炉的高温炉渣与空气进行换热；蒸汽蒸发器组，用于利用风炉输出的高温空气将水转换为过热蒸汽；汽轮发电机，与蒸汽蒸发器组的过热蒸汽输出端相连以发电，然后通过并网控制电路装置实现并网；所述风炉的内壁上设有耐高温钢材制成的螺纹，以在风炉绕其中心轴自转时，将风炉一端的进料口的高温炉渣送至风炉另一端的出料口；风炉内的中心轴线上设有水管，水管的末端经所述出料口与高压水源相连，水管的前端延伸至邻近所述进料口处，且在水管的前端管壁上分布有多个开口向下的用于定时定量喷水的前端喷水口，水管上邻近出料口的管壁四周均匀分布有多个的后端喷水口。
文档编号F01K27/02GK101575993SQ200910303438
公开日2009年11月11日 申请日期2009年6月19日 优先权日2009年6月19日
发明者邹岳明 申请人:邹岳明