专利名称：一种液态高炉渣粒化方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液态高炉渣粒化方法及其装置，属于冶金行业的高炉渣利用技术领域。
背景技术：
高炉渣是一种性能良好的硅酸盐材料，通过处理可以作为生产建筑材料和化肥的原料。液态高炉渣经过急速冷却，其内部来不及形成矿物结晶而把一部分化学能储存于形成的玻璃体中，因而具有较高的活性，急冷处理后的高炉渣具有潜在的水硬胶凝性能，是优良的水泥原料，因此急冷处理的高炉渣具有巨大的市场需求。
同时，液态高炉渣温度在135(TC到150(TC之间，属于高品位的余热资源，具有很高的回收利用价值。
目前我国液态高炉渣主要采用水淬法急冷处理，水淬后的高炉渣可用于制作水泥等建筑
材料，水淬法存在的问题是水耗高；水淬渣过程中产生的大量H2S和SOx随蒸汽排入大气，促进酸雨形成，环境污染；高炉熔渣的显热没有得到回收利用；水淬渣含水率高，作为水泥原料仍需干燥处理，需要消耗一定的能源；系统电耗大；水冲渣循环水中所含微细颗粒对水泵和阀门等部件的磨损和堵塞非常严重，系统维护工作量非常大，增加了维护费用。
针对高炉熔渣水淬工艺的缺点，20世纪70年代国外就已经开始研究干式急冷粒化高炉渣的方法，主要有风淬法和离心粒化法，二者都是首先将液态高炉渣快速破碎、凝固为小颗粒，再采取技术手段回收其显热的方法。风淬法是用大功率造粒风机产生高压、高速气流将熔渣流吹散、粒化的方法，主要缺点是动力消耗大、设备庞大复杂、占地面积大、投资和运行费用高。离心粒化法是依靠转盘或转杯的高速旋转产生的离心力将液态高炉渣粒化，虽然不需要造粒风机这样的高耗能设备，且粒化渣的粒径分布也较小，但是在高温下高速旋转粒化装置的机械可靠性较差，其对负荷变动的适应性也有待确证。
液态高炉渣的粒化对于高炉渣这样的固体废弃物的再利用和液态高炉渣显热回收都具有重要意义，研究一种动力消耗低、粒化效果好、结构简单可靠性高的的粒化方法是非常必要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种动力消耗低、结构简单的干法粒化方法和装置。
本发明的技术方案如下
一种液态高炉渣干法粒化方法，该方法是将液态高炉渣通过导流槽流入干法粒化器，通过粒化喷嘴喷出携带有固体颗粒的气固两相流，液体高炉渣在气固两相流的冲击下被破碎，并冷却凝固为小颗粒，然后经排渣口排出。该方法中气固两相流中的气体为压縮空气、高压
3惰性气体或高压蒸汽；所述压缩空气和高压惰性气体的压力为0.05 1.0MPa，高压蒸汽的压力为0.1 10.0MPa。所述气固两相流中的气流携带的固体颗粒与气流不发生化学反应且在流动过程中始终保持固态，粒径范围为0.1 0.5mm的固体颗粒的质量占气体携带的固体颗粒总质量的80%。
本发明提供了一种液态高炉渣干法粒化装置，其特征在于所述的液态高炉渣粒化装置包括导流槽、落渣口、粒化器、粒化喷嘴和排渣口，所述导流槽以耐火材料砌筑而成，设置在粒化器顶部，所述落渣口设置在导流槽的底部，并与干法粒化器连通；所述落渣口为上宽下窄的圆锥形；粒化器上部设有至少一个粒化喷嘴，粒化喷嘴出口中心轴线与竖直方向夹角a大于O。且小于等于90。；所述的排渣口设置在干法粒化器的底部的最低处。
上述技术方案中，所述的粒化喷嘴可以为单侧布置，下法粒化器的底面沿粒化喷嘴的轴线方向倾斜。
上述技术方案中，所述的粒化喷嘴还可以为双侧对称布置，或以落渣口中心垂线为圆心环向布置。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果本发明采用携带固体颗粒的气流
作为粒化介质，增强了对液态高炉渣的冲击力，强化了干法粒化的效果，并可减少气流消耗
量；本发明还具有结构简单、环保节能等优点。
图1为本发明所提供的液态高炉渣粒化装置粒化喷嘴单侧布置实施例示意图。
图2为本发明所提供的液态高炉渣粒化装置粒化喷嘴组对称布置实施例示意图。
图中l一导流槽；2 —落渣口； 3—干法粒化器；4一粒化喷嘴；5 —排渣口。
具体实施例方式
下面结合附图详细描述该装置的具体结构、工作原理及实施方式。
本发明包括导流槽1、落渣口 2、干法粒化器3、粒化喷嘴4、排渣口 5。导流槽1以耐火材料砌筑而成，设置在粒化器顶部，导流槽最低点设有落渣口2与干法粒化器3连通，落渣口 2为圆台形，上宽下窄。来自高炉渣沟或渣罐的液态高炉渣流入导流槽1，从导流槽1下部的落渣口 2流出并垂直下落进入粒化器3。粒化器3上部设有粒化喷嘴4，粒化喷嘴4出口轴线与竖直方向夹角a为0 9(T ，可以使粒化介质斜向切割液态高炉渣。粒化喷嘴4内介质为携带固体颗粒的高速气流，形成高速气固两相流。用于切割、粒化高温液态高炉渣的气固两相流中夹带固体颗粒的载体气流为压縮空气或高压惰性气体或高压蒸汽，所使用的压縮空气或高压惰性气体的压力为0.05 1.0MPa，高压蒸汽的压力为0.1 10.0MPa。载体气流携带的固体颗粒与载体气流不发生化学反应且在流动过程中始终保持固态。在液态高炉渣下流的过程中，高速气固两相流以特定方向吹向液态高炉渣，液态高炉渣在与此高速气固两相流碰撞的过程中，被破碎、快速冷却凝固为小颗粒。由于气流夹带固体颗粒后其密度和动量提高，可以大大增强气流对液态高炉渣的冲击力，从而得到平均粒径更小的粒化高炉渣颗粒，增强了粒化的效果，在保证粒化效果的前提下，可以减少高压气体的消耗量，从而减少粒化装置的动力消耗和设备的投资。粒化气流介质夹带的固体颗粒，可以是具有一定粒径分布的高炉渣颗粒、砂粒等，也可以采用其它不与载体气流发生化学反应且在流动过程中始终保持固态的固体颗粒，还可以通过夹带特定成分构成的颗粒，以改变高炉渣的成分构成，为高炉渣的后利用提供便利。通常，气固两相流中夹带的粒径范围为0.1 0.5mm的固体颗粒的质量占气体携带的固体颗粒总质量的80%，亦即气固两相流中80wt。/。的固体颗粒粒径集中在0.1 0.5mm，而只有10wt。/。的固体颗粒粒径小于O.lmm，另有约10wt。/。的固体颗粒粒径大于0.5mm。
为了便于渣粒顺利排出粒化器3，粒化器底部为倾斜布置，排渣口设在粒化器底部的最低处。粒化颗粒从排渣口5排出粒化器3，进入后续的换热装置中。
粒化喷嘴可以设置两个或两个以上，粒化喷嘴可以单侧布置，或对称布置，或以落渣口中心垂线为圆心环向布置。图1为液态高炉渣干法粒化装置粒化喷嘴单侧布置实施例示意图，单个或两个至两个以上的粒化喷嘴设置在粒化器上部一侧，如为两个以上，则粒化喷嘴为上下平行布置，形成粒化喷嘴组。图2为液态高炉渣粒化系统粒化喷嘴对称布置示意图，两个或两个以上的粒化喷嘴设置在粒化器上部的两侧，对称布置；同一侧的粒化喷嘴为上下平行布置，形成一组粒化喷嘴组。两个以上的喷嘴或喷嘴组，还可以以落渣口中心垂线为圆心环向布置。
经过粒化后从排渣口排出的高炉渣颗粒进入后续换热装置换热，产生热风或蒸汽以供生产使用或发电；从排渣口排出的还有含有粉尘的热气体，其所含热量可以回收利用，为防止粉尘污染，该气体经除尘器除尘后排放。
本发明所涉及的高炉熔渣干法粒化方法，其原理在于利用夹带了固体颗粒的正压气体，形成高速气固两相流，在可调喷嘴的导向下，高速撞击流动的高炉熔渣，对高温的液态熔渣进行横向或斜向切割，气固两相射流与流动熔渣的动量交换使液态熔渣碎裂成粒状；在液态熔渣碎裂为颗粒并在空中飞行下落的过程中由于辐射的作用，碎裂后的高炉熔渣表面迅速凝固，完成干法粒化过程。控制液态熔渣的流量，并且控制气固两相流的方向、气固流率和气相压力，可以获得不同粒径范围的高炉渣固体颗粒，以便后续热量利用。
权利要求
1.一种液态高炉渣干法粒化装置，其特征在于所述的液态高炉渣粒化装置包括导流槽(1)、落渣口(2)、干法粒化器(3)、粒化喷嘴(4)和排渣口(5)，所述的导流槽设置在干法粒化器(3)顶部，所述落渣口(2)设置在导流槽(1)的底部，并与干法粒化器(3)连通；所述干法粒化器(3)上部设有至少一个粒化喷嘴(4)，粒化喷嘴(4)出口中心轴线与竖直方向的夹角α大于0°且小于等于90°；所述的排渣口(5)设置在干法粒化器(3)的底部的最低处。
2. 根据权利要求1所述的干法粒化装置，其特征在于所述的粒化喷嘴(4)为单侧布 置，干法粒化器的底面沿粒化喷嘴的轴线方向倾斜。
3. 根据权利要求1所述的干法粒化装置，其特征在于所述的粒化喷嘴(4)为双侧对 称布置，或以落渣口 (2)中心垂线为圆心环向布置。
4. 根据权利要求1所述的干法粒化装置，其特征在于所述导流槽(1)以耐火材料砌 筑而成，所述落渣口 (2)为上宽下窄的圆锥形。
5. —种采用如权利要求1所述装置的液态高炉渣干法粒化方法，其特征在于该方法是将液态高炉渣通过导流槽流入干法粒化器，通过粒化喷嘴喷出携带有固体颗粒的气固两相流，液体高炉渣在气固两相流的冲击下被破碎，并冷却凝固为小颗粒，然后经排渣口 (5)排出。
6. 根据权利要求5所述的干法粒化方法，其特征在于所述气固两相流中的气体为压縮 空气、高压惰性气体或高压蒸汽；所述压縮空气和高压惰性气体的压力为0.05 1.0MPa，高 压蒸汽的压力为0.1 10.0MPa。
7. 根据权利要求5所述的干法粒化方法，其特征在于；所述气固两相流中的气流携带的 固体颗粒与气流不发生化学反应且在流动过程中始终保持固态，粒径范围为0.1 0.5mm的固 体颗粒的质量占气体携带的固体颗粒总质量的80%。
全文摘要
一种液态高炉渣粒化方法及其装置，属于冶金行业的高炉渣利用技术领域。它包括导流槽、落渣口、粒化器、粒化喷嘴、排渣口。本发明采用携带固体颗粒的高速气固两相流作为粒化介质，冲击液体高炉渣将其破碎、快速冷却凝固为小颗粒，实现干法急冷粒化。本粒化装置中，导流槽用耐火材料砌筑而成，设置在粒化器顶部，导流槽最低点设有落渣口与粒化器连通，粒化器上部设有粒化喷嘴，粒化喷嘴出口轴线与竖直方向夹角大于0°且小于等于90°。粒化喷嘴可以设两个或两个以上，为单侧布置，或对称布置，或以落渣口中心垂线为圆心环向布置。本发明利用气固两相流强射流破碎液态高炉渣流的能力，增强粒化效果，降低粒化装置动力消耗和设备投资。
文档编号C21B3/00GK101665845SQ20091009375
公开日2010年3月10日 申请日期2009年9月28日 优先权日2009年9月28日
发明者张衍国, 李清海, 滨 杜, 蒙爱红 申请人:清华大学;昆明阳光基业股份有限公司