半湿法炉渣处理系统及处理方法

专利名称：半湿法炉渣处理系统及处理方法
技术领域：
本发明涉及钢铁冶金过程炉渣处理领域；尤其是指一种半湿法炉渣处理系统及处 理方法。
背景技术：
钢铁冶金过程——高炉炼铁、转炉炼钢等工序，每年以钢产量的30 40%的比 例产出大量冶炼炉渣，全球以每年上亿吨的数量产出，其带走的热能折合标准煤2000多万 吨，折合人民币150亿元，如不能有效消耗这部分炉渣将成为社会的公害，而将炉渣作为副 产品变废为宝可提高炉渣的附加值。 为此，前人做了大量工作，其中使用最多的水法处理，是将炉渣通过水淬制造水泥 用原料，从而解决了炉渣的去向问题，然而，水淬方法每年需要数倍于产渣量的水用于炉渣 处理，从而造成了资源的极端浪费以及水资源的污染。另外，水法将1400 150(TC的高温 炉渣冷却到50 9(TC的渣水混合物的同时，产生大量蒸汽及有害气体进入大气，不仅恶化 了工作环境，而且，本来品质较高的高温炉渣热源变为了利用价值极低的50 9(TC热水，
造成能量极度浪费，同时用水淬炉渣制作水泥的过程中，还需要对水渣进行沉淀去水、离心 脱湿、炉窑烘干等，不仅要提供所需的水处理场地，而且给后续工序带来了很大负担。
近年来，人们为了利用炉渣带走的热能，北方寒冷地区采用水渣产生的热能取暖、 南方采用此热能夏季制冷等；但是，这些方法都存在着使用的局限性，而且综合利用效率仍 然极低。 另有一种完全不用水的干式处理方法，其是利用液态渣风冷直接造粒或采用机械
旋转加风冷造粒，回收冷却气体带出的热能。这种干式处理方法的不足之处包括一方面单
纯采用风冷造粒方法时，如风速过高则极易将液态渣吹成丝絮状，如风速低则不足以带走
大量的热能，将造成炉渣的再次粘连，增加了制粒生产的不稳定因素。此外，冷却强度不足，
处理的炉渣产品玻璃体含量低、活性差，将会降低制造水泥的质量级别，另外干法所需机械
设备工作环境恶劣，在承受高温、磨损等条件机械设备极易损坏造成故障率较高。 综上所述，传统炉渣处理方法存在着水资源浪费、热能回收效率低、生产稳定性
差、产品品质低等不足。

发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种半湿法炉渣处理系统及处理方法，克服传 统炉渣处理方法水资源用量大、浪费、热能回收困难、炉渣副产品再加工费用高的缺陷，降 低设备故障率。 本发明的技术解决方案是一种半湿法炉渣处理系统，该半湿法炉渣处理系统包 括炉渣缓存仓、高压气雾喷嘴及可高速旋转的破碎装置，所述炉渣缓存仓上部具有高温液 态炉渣入口 ，所述炉渣入口与高炉出渣口相连；所述高压气雾喷嘴和破碎装置设置于该炉 渣缓存仓内，并位于炉渣入口的下方，高压气雾喷嘴将高压气雾喷向破碎装置方向冲击和冷却高炉液态炉渣，并利用破碎装置对炉渣进一步机械破碎、冷却，处理成用于制造水泥的 原料。
本发明还提出一种半湿法炉渣处理方法，其包括下列步骤 A.利用高压气雾冲击高温液态炉渣使其初步破碎、降温冷却至半凝固状态； B.由高速旋转的破碎装置对落下的半固态渣进一步破碎并冷却成固态颗粒； C.固体渣料传输冷却装置向外传输前述固态渣料，同时对固体渣料进一步降温冷
却； D.出渣。 本发明的特点和优点如下 由于本发明采用的半湿法炉渣处理方法，使用少量的高压气雾加破碎装置机械破
碎相结合，与纯湿法(水法)相比用水量更少；与干法相比炉渣冷却强度高，炉渣颗粒内外
冷却均匀、作水泥原料所需的玻璃体含量高、活性质量更好，机械故障率低。 破碎装置的轮齿采用弧形锥状齿，在自身离心力作用下有自动脱渣能力，粘性的
炉渣当落到在轮齿上时靠自脱模作用可实现自脱渣；中空水冷及齿面喷水功能第一有防止
炉渣粘附作用，其二水冷作用有降低轮齿温度提高机械零件寿命的作用，其三从齿面喷出
的高压水起到对炉渣边破碎边冷却作用，有防止炉渣颗粒再粘连作用； 破碎轮采用耐热、耐磨金属材料可以抵御高温磨损的恶略环境；破碎轮组采用多
个破碎轮组合结构，易拆易更换维护检修方便，维修成本低；破碎装置采用两轮组上下错
开更有利于接受气雾初冷后的炉渣进入破碎装置，同时经破碎的炉渣按要求的抛出方向堆
放；两轮组轮齿错开结构避免了未经破碎的液态炉渣落入储存仓，防止渣料堵塞。 由于破碎的炉渣颗粒，经板式、输送绞龙、流化床换热器三级换热被冷却的同时使
风机鼓入的循环气体加热；加上尾气换热器、热泵的使用使进入流化床换热器内的循环气
体温度降得很低，保证了更低的出渣温度和炉渣带走更少的热能损失；同时炉渣靠自身温
度和被凝结去除了水分的循环空气对流，使炉渣的含水量很低，大大降低了下游制作水泥
时去湿和干燥费用。 本发明依据水汽化蒸发吸收热能高、冷却强度大、水资源相对充裕的特点，以及利 用机械粒化克服了炉渣粘度大、传热慢的不利影响，采用少量水作冷却介质加机械破碎相 结合的构思实现提高炉渣副产品质量、提高换热效率的目的。


图1为本发明的半湿法炉渣处理系统的一具体实施例的结构示意图, 图2为图1中该具体实施例中所采用的两个破碎轮组的结构示意图, 图2A、图2B为图2中该两个破碎轮组配合组装剖面示意图。 图2C为图2中一破碎轮组的三维示意剖面图。 图2D为图2中一破碎轮组的三维示意图。 图2E为图2中一破碎轮组的破碎轮组装配过程三维示意图。 图2F为图2中一破碎轮组的破碎轮组剖面组装图。 图3为本发明的一具体应用实施例的结构及处理流程示意图。 附图标号说明
100、炉渣处理系统300、余热回收系统500、余热发电系统101、液态炉渣102、渣铁分离器103、炉渣导向管104、炉渣缓存仓(蒸汽回收仓)105、高压气雾喷嘴106、破碎装置107、板式换热器108、绞龙换热输送器109、流化床换热器110、出渣车111、篦水器112、储水池113、尘灰冲洗水管道114、尘灰冲洗喷嘴116、破碎轮组H6i、垫圈1162、锁紧螺母1163、键117、轴118、破碎轮H80、轮毂H8i、轮齿1182、喷水孔H83、空腔H88、通孔1189、透孔201、第一级换热器202、第二级换热器203、第三级换热器204、定压风机205、循环风机206、尾气换热器207、过滤器301、高压汽包302、中压蓄热器303、低压包304、调压阀305、调压阀306、除氧器307、311、312、液态泵308 310、射流器1171、径向透孔501、汽轮机502、发电机503、蒸汽冷凝器511、氨气轮机512、发生器513、吸收器514、热交换器515、515'、调压阀516、氨气过热器517、节流阀518、泵520、蒸汽过热器521、调压阀
具体实施例方式
下面配合附图及具体实施例对本发明的具体实施方式
作进一步详细说明。
本发明提出一种半湿法炉渣处理系统，该半湿法炉渣处理系统包括炉渣缓存仓、 高压气雾喷嘴、可高速旋转的破碎装置，所述炉渣缓存仓上部具有高温液态炉渣入口 ，所述 炉渣入口与高炉出渣口相连；所述高压气雾喷嘴和破碎装置设置于该炉渣缓存仓内，并位 于炉渣入口的下方，高压气雾喷嘴将高压气雾喷向破碎装置方向冲击和冷却高炉液态炉
渣，并利用破碎装置对炉渣进一步机械破碎，处理成用于制造水泥的原料。本系统适用于高 炉炼铁生产过程，其仅使用少量的高压气雾(或水雾)加破碎装置机械破碎相结合，与纯湿 法(水法)相比用水量更少；与干法相比炉渣冷却强度高，炉渣颗粒内外冷却均匀、作为水 泥原料所需的玻璃体含量高、活性质量更好。 所述半湿法炉渣处理系统还包括固体渣料传输冷却装置，所述固体渣料传输冷却 装置设于该破碎装置的下方，用于传输破碎后的固体渣料，并在传输过程中进一步对固体 渣料进行冷却降温。 如图1所示，其为本发明的半湿法炉渣处理系统的一具体实施例的结构示意图， 其中，半湿法炉渣处理系统100包含液态炉渣101、渣铁分离器102、炉渣导向管103、炉渣 缓存仓104、高压气雾喷嘴105、破碎装置106、板式换热器107、绞龙换热输送器108、流化床 换热器109、风机、出渣车110。 高炉出渣口流出的1400 150(TC炽热的液态炉渣101先经渣铁分离器102实现渣铁分离，然后经炉渣导向管103使液态渣按一定形状、分布、方向导入到炉渣缓存仓104。 本实施例中，所述炉渣导向管103的出渣嘴呈扁平形状且沿破碎装置轴向分布，以将炉渣 垂直导入炉渣缓存仓104，由于本实施例的破碎装置包括两个破碎轮组，因此，该出渣嘴可 沿破碎轮组的轴向将炉渣分布到破碎装置上。 破碎装置设于炉渣缓存仓104上部的炉渣入口的下方位置，所述炉渣导向管103 的出渣嘴将炉渣垂直导入到炉渣缓存仓104内的破碎装置的上方，且高压气雾喷嘴105将 高压气雾喷向破碎装置方向。 如图1所示，本实施例的固体渣料传输冷却装置包括板式换热器107、绞龙换热输 送器108、流化床换热器109，其中，所述板式换热器107装设于所述炉渣缓存仓104的中下 部，位于所述破碎装置106的下方，所述绞龙换热输送器108的进料端设于该板式换热器 107的底部，且其出料端接设该流化床换热器109，流化床换热器109的出口外设置运渣设 备。破碎后的固体渣料落入板式换热器107间，并在重力以及底部绞龙输送换热器108旋 转传输带动的联合作用下不断下移，且在下移过程中通过与板式换热器107的接触换热而 降温并将热量传给板式换热器107中的循环水，同时还与板式换热器周围渣料缝隙间的气 体换热；而所述绞龙换热输送器108、流化床换热器109则利用反方向通入的低温空气进行 换热降温。由于该板式换热器107、绞龙换热输送器108及流化床换热器109的具体结构及 设置方式可参照现有技术来实施，因此，此处不再赘述。 该炉渣缓存仓104的底部为篦水器111，该篦水器111的出水口可通过管道通向沉 淀式储水池，储水池112的水经过沉淀过滤后可循环使用，给高压气雾喷嘴105和尘灰冲洗 水管道113供水。 较佳地，该半湿法炉渣处理系统中形成有对固体渣料进行换热回收热能的固体渣 料换热系统，所述固体渣料换热系统是在固体渣料向后传输过程中对所述固体渣料冷却降 温并进行热能的换热回收；所述炉渣缓存仓的顶部设有高温气体出口，该高温气体出口与 蒸汽换热系统相连，由该蒸汽换热系统对炉渣处理过程中产生的高温混合气体的热能进行 回收。利用该结构，前述固体渣料的传输冷却过程中，炉渣缓存仓的高温炉渣与板式换热器 进行接触式换热，利用板式换热器将固体渣料的热能转化为高温热能进行储存，所述绞龙 换热输送器、流化床换热器内通有气体，以与传输过程中的固体渣料进一步换热获得高温 气体，从而构成多级换热的固体渣料换热系统。 本实施例中，蒸汽换热系统包括高、中、低温分级换热器系统，该高、中、低温分级 换热器系统为串联的三级蒸汽换热器201、202、203，所述炉渣处理过程中产生的高温混合 气体从炉渣缓存仓104经蒸汽输送管道顺序进入各级蒸汽换热器201、202、203，且各级蒸 汽换热器将回收的热能储存到对应温度的储热装置。 此外，所述蒸汽换热系统的最后一级蒸汽换热器203的尾气出口与所述流化床换 热器109的进风口之间设有循环风机205，在所述蒸汽换热系统和固体渣料换热系统间形 成气体循环通路，采用循环风机提供的循环空气作为冷却介质与板式换热器107、绞龙换热 输送器108、流化床换热器109的炉渣进行换热。为了避免蒸汽换热回收通路中的压力过 高，在循环风机205的上游侧设有一定压风机204，该定压风机204的具体设置方式可参考 现有技术，此处不再赘述。 为了使进入流化床换热器109内的循环空气的温度更低，从而使输出的炉渣温度更低，本实施例中，所述循环风机205和流化床换热器109间还设有尾气换热器206，该尾气 换热器206的进水口经一过滤器207连接至储水池112，通过储水池112的出水口可将经 过加热后的水提供至尘灰冲洗管道113。高温混合气体经前述三级换热后使尾气温度达到 《5(TC并由循环风机205加压，进一步与尾气换热器206换热，将热能传给冲渣水和灰尘冲 洗用水；低温尾气再作为冷却介质进一步经流化床换热器109换热，炉渣出渣温度降到最 低50 8(TC，而被流化床换热器109加热了的尾气再经绞龙换热输送器108、板式换热器 107换热升温转化为高温混合气体，经炉渣缓存仓104进入下一个循环。
本实施例中，所述破碎装置包括两个破碎轮组116，且两破碎轮组轴线平行、但上 下错开，且二者中心连线与水平面具有夹角，该夹角优选为45° ;如图2、图2A、图2B所示， 两破碎轮组116的轮数差为l，其中一组轮齿轴向错开在另一组轮齿的相邻两齿中心线延 长线上，如图2A所示，两个轮组为非接触式换向啮合。如图2F所示，所述破碎轮组116包 括轴117及其上间隔装设的一个以上的破碎轮118，所述破碎轮118包括轮毂1180和多个 轮齿1181。 为了使得破碎轮本身具有冷却通水作用，较佳地，本发明的一具体实施例中，如图 2至图2F所示，各破碎轮118的轮齿面上具有多个喷水孔1182，所述轴117为空心结构，其 一端封闭，另一端与外部高压水源(图中未示出)旋转密封连通，所述空心的轴117、轮毂 1180、轮齿1181内形成有水流通道与轮齿面上所设的多个喷水孔1182相通。
参考所述，所述破碎轮118也可采用空心结构，较佳地，该破碎轮由耐热、耐磨金 属材料制成，其具体结构为轮齿1181为内部具有空腔1183的弧形锥状齿，如图2C所示， 其两弧形齿面分别设有与内部空腔1183联通的喷水孔1182，轮齿1181与轮毂1180铸造为 一体，轮毂1180设有中心轴向通孔1188，且沿径向设有与轮齿118内部空腔1183相联通 的透孔1189，请参阅图2A，空心轴117与对应各轮毂透孔1189的部位设有径向透孔1171， 该透孔1171与轮毂1180的透孔1189、轮齿1181内空腔1183及轮齿面喷水孔1182联通； 轮毂1180两端面分别为公母止口相配合，止口间由耐高温的密封垫圈1161密封，破碎轮组 116两端由锁紧螺母1162紧固，空心轴117上设有键槽，键1163设于该键槽而将破碎轮118 锁住。 该破碎轮组116的装配步骤为首先，将制备好的空心轴117放在装配平台的装配 架子上，安装键1163到空心轴117的键槽，然后从左或右安装中部(如3#或4#)任一个破 碎轮118使轮齿透孔1189与对应轴117上的透孔槽对齐，安装密封垫圈1161到轮毂1180 的止口内，安装相邻的另一个破碎轮118，然后依次左边一个、右边一个直到六个破碎轮全 部安装到位，最后安装两侧密封圈1161，锁紧两侧锁紧螺母1162即组装完毕。当然上述只 是组装方法的一种，也可以采用垂直摆放、垂直组装这里不再一一介绍。
在该系统中，高温液态炉渣101通过渣铁分离器102实现炉渣的渣铁分离；炉渣 导向管103将液态炉渣1按照一定形状、分布、方向导入到炉渣缓存仓104(可同时作为气 体吸热升温的蒸汽回收仓)；高压气雾喷嘴105将高压水指向破碎装置方向，冲击液态炉渣 101使其初步破碎、降温冷却至半凝固状态；高速旋转的换向破碎装置对落下的半固态渣 进一步破碎，同时破碎轮116上的喷水孔1182进一步对其降温冷却至满足后续风冷所需的 条件，包括均匀的粒度、不粘连的温度、较好的透气性和散料流动性，本发明的一具体实施 例中，所述炉渣被所述破碎装置上的喷水结构破碎、降温冷却至粒度1 8mm、温度600 700°C ;该固态颗粒经板式换热器107、输送绞龙换热器108、流化床换热器109进一步降温 冷却至50 8(TC;由出渣车110运送至水泥加工厂；本发明还采用循环风机205提供的循 环空气作冷却介质与板式换热器107、输送绞龙换热器108、流化床换热器109内的炉渣进 行换热。 本发明还提出一种半湿法炉渣处理方法，其用高压气雾加破碎轮破碎相结合的半 湿法炉渣处理方法，与传统水法相比用水量更少；与干法相比炉渣颗粒冷却强度高、内外均 匀、作水泥活性指标好，同时还有机械故障率低等特点。 本发明的半湿法炉渣处理方法包括利用高压气雾冲击高温液态炉渣使其初步破 碎、降温冷却至半凝固状态；由高速旋转的破碎装置对落下的半固态渣进一步破碎并冷却 成固态颗粒；固体渣料传输冷却装置在向外传输前述固态渣料，并对固体渣料进一步降温 冷却；出渣。
本发明的一具体实施例中，该半湿法炉渣处理方法包括下列步骤
A.通过渣铁分离器高温液态炉渣渣铁分离； B.由炉渣导向管将液态炉渣按照一定形状、分布、方向导入到炉渣缓存仓；
C.高压气雾喷嘴将高压气雾喷向并冲击液态炉渣使其初步破碎、降温冷却至半凝 固状态； D.高速旋转的破碎装置对落下的半固态渣进一步破碎、喷水冷却；
E.该固态颗粒经固体渣料传输冷却装置进一步降温冷却至50 80°C ;
F.由出渣车运送至水泥加工厂。 较佳地，该半湿法炉渣处理方法的一具体实施例中，破碎装置包括两个以上的破 碎轮组，破碎轮上设有喷水孔，以进一步对炉渣降温冷却至满足后续风冷所需的条件—— 即均匀的粒度、不粘连的温度、较好的透气性和散料流动性，本发明的一具体实施例中，是 将所述炉渣破碎并降温冷却至粒度1 8mm、温度600 700°C 。 较佳地，该半湿法炉渣处理方法的一具体实施例中，所述经破碎装置破碎形成的 固态颗粒被抛落在炉渣缓存仓下部后经过多级渣料换热后再输出至运渣设备，具体地，首 先经过炉渣缓存仓下部的板式换热器接触换热和经过板式换热器周围渣料缝隙间的气体 换热，然后由板式换热器底部的绞龙换热输送器输送至流化床换热器及至运渣设备的过程 中，由该绞龙换热输送器及流化床换热器进行换热。 为了提高蒸汽热能的回收效率，所述半湿法炉渣处理方法还可包括对所产生高温 混合气体进行多级换热回收的步骤，炉渣缓存仓的高温混合气体经输送管道经顺序进入串 联的各级蒸汽换热器，且各级蒸汽换热器还可以将回收的热能储存到对应温度的各级储热 装置，即对所回收的热能进行多级储存。各级蒸汽换热器的顶部设有尘灰冲洗喷嘴，底部设 有篦水器，且篦水器的出口经管道连接至储水池。 此外，为了进一步提高炉渣处理的余热回收效率，所述炉渣处理系统还形成有气
体循环通路，炉渣处理过程中产生的高温混合气体的热能由蒸汽换热系统换热回收，蒸汽
换热系统的尾气出口与所述流化床换热器的进风口之间设有循环风机，采用循环风机提供
的循环空气作为冷却介质与固体渣料传输冷却装置中的炉渣进行换热。 为了使进入流化床换热器内的循环空气的温度更低，从而使输出的炉渣温度更
低，本发明的方法的一实施例中，利用尾气换热器对多级蒸汽换热后的气体进行换热处理，即在所述循环风机和流化床换热器间设置该尾气换热器，该尾气换热器的进水口经一过滤 器连接至储水池，其出水口将经过加热后的水提供至尘灰冲洗管道。尾气经三级换热使尾 气温度达到《5(TC由循环风机加压，进一步与尾气换热器换热，将热能传给冲渣水和灰尘 冲洗用水；低温尾气再作为冷却介质进一步经流化床换热器换热，炉渣出渣温度降到最低 50 8(TC，而被流化床换热器加热了的尾气再经绞龙换热输送器、板式换热器换热升温在 炉渣缓存仓上部转化为高温蒸汽、空气混合气，经炉渣缓存仓进入下一个循环。
本发明的半湿法炉渣处理方法采用可以喷水的破碎装置，具体为两个破碎轮组， 且两破碎轮组轴线平行、但上下错开，且二者中心连线与水平线具有夹角(该夹角优选为 45° );两破碎轮组为非接触式换向啮合，且两个轮组的轮数差为l，且其中一破碎轮组的 各轮齿相对另一破碎轮组的各轮齿轴向错开0. 5倍轮距长度，亦即其中一破碎轮组的各轮 齿轴向错开在另一破碎轮组的相邻两齿中心线的延长线上，从而使得落下的半固体炉渣能 够落入两个破碎轮组的各对应齿面间，可以避免较大的炉渣不经破碎而漏到板式换热器上 并堵塞板式换热器的垂直通道。 由于该两个破碎轮组的中心连线与水平线夹角为45° ，因此，破碎过程中被破 碎后的炉渣向下的抛出方向将使得炉渣缓存仓的固态炉渣堆积面呈一斜面(对应约为 45° )，由此，为了便于固体渣料充分换热，该板式换热器107的上端面可对应形成斜面，具 体请参见图1。 本发明的半湿法炉渣处理方法中，其各步骤均可以参考前述对于结构及其工作过 程的描述进行适当的选择或变换，而且，各步骤具体实施时，并不仅限于利用上述结构，而 可根据需要选择现有的其它结构，在此不再一一说明。 本发明依据水汽化蒸发吸收热能高、冷却强度大、水资源相对充裕的特点，以及利 用机械粒化解决了炉渣粘度大、传热慢的不利影响，采用少量水作冷却介质加机械破碎相 结合的构思实现提高炉渣副产品质量、提高换热效率的目的。 本发明的具体工作原理为如图1所示，首先启动循环风机205 ;在放渣的同时打 开高压气雾喷嘴105 ;从高炉出渣口放出的高温1400 150(TC的液态炉渣IOI，在经过渣 铁分离器102时夹杂在炉渣中的金属液受重力作用被沉积在沉积池底部，较轻的炉渣浮于 上方，实现炉渣内的渣铁分离；炉渣由炉渣导向管103疏导经扁平形状的出渣嘴并将液态 炉渣101沿破碎轮组116轴向分布、垂直导入到炉渣缓存仓104内破碎轮组116的上方；高 压气雾喷嘴105将高压气水混合体喷向破碎轮组方向，冲击液态炉渣101使其初步破碎、降 温冷却至半凝固状态(900 IOO(TC );高速旋转的换向破碎轮组116对半固态渣进一步破 碎，同时分布在破碎轮齿118上的喷水孔(高压水嘴)喷出的冷却水进一步对其降温冷却 至600 700°C ，达到满足后续风冷要求的玻璃体数量和粒度1 8mm，形成中温固态颗粒； 中温固态颗粒在板式换热器107间直接与接触的板式换热器107换热，加热板式换热器107 内的水；同时由循环风机205及管路进入的循环空气被板式换热器107间的固态炉渣加热， 使固态颗粒进一步冷却至300 40(TC，进入绞龙换热输送器108，固体渣料与进入绞龙换 热输送器108的逆向流动的循环气体进一步换热，降至200 250°C ;然后进入流化床换热 器109由上向下落下的固体颗粒被由下向上运动的循环气体进一步冷却至50 8(TC ;由 出渣车110运送至水泥厂进行深加工。 另一方面，由高压气雾喷嘴105冷却液态炉渣101产生的大量高温蒸汽及被固态炉渣加热的循环气体混合为300 40(TC高温混合气体，经蒸汽一级换热器201、二级换热器202、三级换热器203及尾气换热器206冷却，由循环风机205驱动实现循环，并可通过定压风机204调整整个循环管路的压力，实现管路总气量的动态平衡控制，使出渣口处的压力保持微负压或微正压；由一、二、三级蒸汽换热器冷凝形成的冷凝水及定期间断冲洗换热器的冲洗水连同灰泥由回水管导入沉淀池经过滤加压泵加压进入水循环系统。
借由上述技术方案，本发明的半湿法炉渣处理系统及方法至少有下列优点
1.本发明用高压气雾配合破碎轮破碎相结合的半湿法炉渣处理方法，与传统水法相比用水量更少；与干法相比炉渣颗粒冷却强度高、内外均匀、作水泥活性指标好；
2.本发明其弧形锥状轮齿，在离心力作用下粘附在轮齿上的炉渣不易存留；同时中空水冷及齿面喷水孔有防止炉渣粘附作用；还有降低轮齿温度提高零件寿命的功效；从齿面喷出的高压水有对炉渣边破碎边冷却作用，有防止炉渣颗粒再粘连作用；
3.破碎轮采用耐热、耐磨金属材料可以抵御高温磨损环境的恶略环境；
4.破碎轮组采用多个破碎轮组合结构，易拆易更换维护检修方便，维修成本低；
5.破碎装置采用两轮组上下错开更有利于接受气雾初冷后的炉渣进入破碎装置，同时经破碎的炉渣按要求的抛出方向堆放；两轮组轮齿错开分布避免了未经破碎的液态炉渣落入储存仓造成渣料堵塞现象。 6.本发明炉渣的冷却换热，经板式_ >绞龙_ >流化床三级换热器换热，循环气体
升温的同时炉渣被冷却；由于尾气换热器、热泵的强行制冷使进入流化床换热器的循环气
体温度更低，出渣温度更低，炉渣带走的热能损失更少，热能利用效率更高。 7.由于炉渣从500 60(TC逐渐冷却至出料温度，其自身温度对水分的蒸发和去
除了凝结水的循环气体的对流作用，使炉渣冷却的过程实现了脱水去湿，降低了下游水泥
制备去湿和干燥费用。 为了便于对本发明的准确理解，下面结合一具体应用实施例对本发明的半湿法炉渣处理系统及方法进行详细说明。如图3所示，其为该具体应用实施例的结构及处理流程示意图，反映了一种半湿法炉渣处理余热回收发电系统及方法。该半湿法炉渣处理余热回收发电系统包括半湿法炉渣处理系统、炉渣余热回收系统及余热发电系统，其中，该半湿法炉渣处理系统利用高压水雾或气雾(以下以高压气雾为例进行说明)冷却高炉液态炉渣，并利用破碎装置对炉渣进行机械破碎，处理成用于制造水泥的原料；所述炉渣余热回收系统对所述半湿法炉渣处理过程中产生的余热进行回收并储存至热能储存系统；所述余热发电系统将热能储存系统中的热能转化为动力机械能，并带动发电机将机械能转化为电能。
其中，半湿法炉渣处理系统包括炉渣缓存仓、高压气雾喷嘴(或高压水雾喷嘴，以下以高压气雾喷嘴为例进行说明)、可高速旋转的破碎装置及固体渣料传输冷却装置，所述炉渣缓存仓上部具有高温液态炉渣入口及高温气体出口 ，所述炉渣入口通过渣铁分离器、炉渣导向管连接至高炉出渣口 ；所述高压气雾喷嘴和破碎装置设置于炉渣入口的下方，高压气雾喷嘴将高压气雾喷向破碎装置方向，所述炉渣导向管的出渣嘴将炉渣垂直导入到炉渣缓存仓的破碎装置的上方，所述固体渣料传输冷却装置位于该破碎装置的下方，用于传输该固体渣料，并在该固体渣料的传输过程中进一步对所述固体渣料进行冷却降温。由于本具体应用实施例中该半湿法炉渣处理系统及方法可参考前述说明内容，此处不再赘述，下面主要结合炉渣余热回收系统、余热发电系统进行说明。
本发明的该具体应用实施例中，炉渣余热回收系统300包括在炉渣处理系统内形成的固体渣料换热系统、对炉渣处理系统的高温混合气体的热能进行分级回收的蒸汽换热系统及多级热能储存系统。较佳的，所述固体渣料换热系统是基于前述固体渣料传输冷却装置而形成的，以便在固体渣料传输过程中对所述固体渣料进行换热冷却；所述蒸汽换热系统包括两级以上的蒸汽换热装置，所述多级热能储存系统将前述固体渣料换热系统及蒸汽换热系统所回收蒸汽的热能按照不同温度进行分级储存。 如图3所示，本发明的该具体实施例中，蒸汽换热系统可以为高、中、低温分级换热系统，其包括串联的三级蒸汽换热器第一级蒸汽换热器201、第二级蒸汽换热器202及第三级蒸汽换热器203，各级换热器由两个回路组成外部提供热能的介质(炉渣处理系统产生的高温混合气体)组成第一回路；内部用来利用回收热能的介质(本实施例采用水作该介质)组成第二回路。如图所示，所述三级蒸汽换热器中，各蒸汽换热器均包括壳体及设置于该壳体内的换热管，第一级蒸汽换热器201的换热管高温端出口连接至中压蓄热器302，第二级蒸汽换热器202的高温端出口连接至低压包303，第三级蒸汽换热器203包括两组换热管，其中图示上方的一组换热管是以来自发电汽轮机冷凝下来的蒸馏水作水源，其高温端出口可直接接入换热器的循环水路；第三级蒸汽换热器203下方的另一组换热管用于补充新冷水，其高温端出口先连接到除氧器306再接入低压包303，进入各级蒸汽换热器的循环水路。 所述炉渣处理系统100中产生的高温混合气体从炉渣缓存仓104上部的蒸汽回收仓经蒸汽输送管道顺序进入各级蒸汽换热器201、202、203，并与对应的各级换热管进行热量交换，使得各蒸汽换热器的第一回路中的介质(混合气体)温度降低，第二回路中的介质(换热管内部的水)温度升高，然后，由各级蒸汽换热器的换热管的高温端出口将回收的热能储存到对应温度等级的储热装置(参见下文)。 多级热能储存系统包括高压汽包301、中压蓄热器302及低压包303三级储热装置，且前述各储热装置中，高压汽包能够向中压蓄热器补给所需热量，使中压蓄热器中的温度相对更稳定；同时，相对低一级的储热装置通过高一级别的换热装置向高一级别的储热装置补给水。图1中，高压汽包301通过调压阀304连接到中压蓄热器302 ;在无炉渣处理的间歇，随着发电消耗大量蒸汽，中压蓄热器302内温度不断下降，此时储存在高压汽包301的高温蒸汽可经调压阀304将高压汽包301内的热能传递给中压蓄热器302，以稳定中压蓄热器302内的温度；当高压汽包301消耗的水达到某临界值时，中压蓄热器301的中温水经液态泵312加压后与高压汽包301的底部的液态水经射流器310射流混合并经板式换热器107加热后供给高压汽包301 ;低温冷凝水由液态泵307加压给第三级蒸汽换热器203，并由第三级蒸汽换热器203加热后与低压包303底部的液态水经由射流器308混合并经第二级蒸汽换热器202加热后再补给到低压包303，进入换热器的循环水管路，同时，低压包303下部温度较低的液态水可由液态泵311加压后与中压蓄热器302底部的液态水经射流器309混合进入第一级蒸汽换热器201加热后再补给到中压蓄热器302，以补充发电消耗的蒸汽用水；另外，中压蓄热器302通过调压阀305、除氧器306连接到低压包303，新补冷软水经过第三级蒸汽换热器203换热并经除氧器306除氧后注入低压包303，使低压包303集蓄热、新水补给、除氧功能于一体。其中，射流器308的第一进口端、第二进口端分别连接至第三级蒸汽换热器203的上部冷凝水换热管的高温端出口及低压包底部出水口，其出口端连接第二级蒸汽换热器202的换热管低温端入口 ；且射流器309的第一进口端、第二进口端分别连接至低压包303底部出水口及中压蓄热器302的底部出水口，其出口端连接第一级蒸汽换热器201的换热管低温端入口 ；射流器310的第一进口端、第二进口端分别连接至中压蓄热器302底部出水口及高压汽包301的底部出水口 ，其出口端连接板式换热器107的换热管低温端入口 ，具体请参见附图。 另一方面，所述固体渣料换热系统是在固体渣料的传输过程中对所述固体渣料进行换热冷却。本实施例中，该固体渣料换热系统包括板式换热器107及基于前述固体渣料传输冷却装置而形成的空气换热系统。炉渣缓存仓104的高温炉渣首先与板式换热器107进行接触式换热，将固体渣料冷却换热的热能由板式换热器107转化为高温热能储存到作为高温储热装置的高压汽包301。结合所述炉渣处理系统可知，本发明的该具体实施例中，所述固体渣料换热系统还包括在该炉渣缓存仓及所述固体渣料传输冷却装置中形成的空气换热系统，具体如下 本发明的实施例中，所述蒸汽换热系统的最 后一级蒸汽换热器(本实施例为第三级蒸汽换热器203)的尾气出口与所述流化床换热器109的进风口之间设有循环风机205，在所述蒸汽换热系统和固体渣料换热系统间形成气体循环通路，采用循环风机205提供循环空气作为冷却介质与炉渣缓存仓104(含板式换热器107间隙中的炉渣)、绞龙换热输送器108、流化床换热器109内的炉渣进行换热，被加热的空气和水蒸汽混合后进入蒸汽换热系统。为了避免蒸汽换热回收通路中的压力过高，在循环风机205的上游侧可设有一定压风机204，具体设置方式可参考现有技术，此处不再赘述。 炉渣处理过程中产生的高温混合气体受循环风机205抽力作用，由炉渣缓存仓104顶部的蒸汽回收仓经第一级蒸汽换热器201时将高温热能传给中压蓄热器302 (中压汽包)以200 25(TC高温热能形式储存起来，从第一级蒸汽换热器201出来的尾气再经第二级蒸汽换热器202将热能传给低压包303并以90 12(TC低温热能形式储存起来，从第二级蒸汽换热器202出来的尾气蒸汽经第三级蒸汽换热器203将热能传给低压包303与其内的90 12(TC水混合，亦以低温热能形式储存起来。 为了使进入流化床换热器109内的循环空气的温度更低，从而使输出的炉渣温度更低，本实施例中，所述循环风机205和流化床换热器109间还设有尾气换热器206，该尾气换热器206的换热管的低温进水口经一过滤器207连接至沉淀式储水池112，以将经过加热后的水提供至尘灰冲洗管道。高温混合气体经前述三级换热后可使尾气温度达到《50°C，再由循环风机加压，进一步与尾气换热器206换热，将热能传给冲渣水和尘灰冲洗用水；低温尾气再作为冷却介质在流化床换热器与炉渣换热，可使得炉渣出渣温度降到最低(50 80°C )，而被流化床换热器109加热了的尾气再经绞龙换热输送器108、板式换热器107时与固态炉渣换热，并升温转化为蒸汽和空气的高温混合气(简称高温混合气体)，经炉渣缓存仓104进入下一个循环。 结合前述炉渣处理系统可知，本发明的该余热回收系统的工作原理如下
1400 150(TC高温炽热的液态炉渣经导向管后按照一定形状、方向导入到蒸汽回收仓；用指向破碎装置的高压气雾(本实施例为雾状的气水混合体)喷冲液态炉渣使其降温、初步换热冷却至900 IIO(TC ;再由一对高速旋转的换向破碎装置对炉渣破碎过程进一步喷水换热降温至600 700°C ;在高温炉渣降温、凝固、冷却换热过程中，高压气雾 中的水被蒸发汽化并与管路内的空气形成300 40(TC高温混合气体；高温混合气体受循 环风机抽力作用，由蒸汽回收仓经第一级蒸汽换热器时将高温热能传给中压蓄热器，并以 200 25(TC高温热能形式储存起来；出第一级蒸汽换热器的尾气经第二级蒸汽换热器将 热能传给低压包，并以90 12(TC低温热能形式储存起来；出第二级蒸汽换热器的尾气蒸 汽经第三级蒸汽换热器将热能传给低压包，并与90 12(TC水混合，亦以低温热能形式储 存起来；尾气经循环风机加压，进一步与尾气换热器换热使尾气温度达到最低，同时用吸收 的余热加热冲渣水和换热器尘灰冲洗用水；尾气再作为冷却介质进一步在流化床换热器内 与固态炉渣换热，尾气再次被加热，同时使炉渣出渣温度降到最低；被流化床换热器加热了 的气体，再经输送绞龙换热器、板式换热器时与固体渣料换热并升温转化为300 40(TC高 温空气，进入蒸汽回收仓与水蒸气混合进入下一个循环；600 70(TC的高温固体炉渣在板 式换热器间与换热管进行接触换热，将热能传递给板式换热器中的介质水，从而将炉渣热 能由板式换热器转化为高温热能以300 40(TC高温饱和水形式储存到高压汽包，除此之 外，循环空气经过板式换热器时也能够与其间的高温固体炉渣进行换热，进一步加热循环 空气；高温混合气体中的水蒸汽经蒸汽三级换热器冷凝形成的冷凝水以及由尘灰冲洗水冲 洗下来的污水，经除尘回流管道进入储水池沉淀，经过滤器过滤后进入下一轮循环。
由于该炉渣余热回收系统采用了高、中、低温分级换热器系统把对应的不同品质 热能在高、中、低温储热包中分级储存，使中压蓄热器的高品质热能能够直接用于发电；高 压汽包与中压蓄热器的配合，使无炉渣处理时的热量能够由高压汽包向中压蓄热器补给， 使中压蓄热器实现了中压发电与蓄热于一体，保证了中压蓄热器温度的相对更稳定，配合 汽轮机调压阀的使用使汽轮机工作更稳定；低压包、除氧器的配合使用，使低压包集蓄热、 新水补给除氧于一体；使系统部件功能更强、结构更简单。 本发明的该应用实施例中，炉渣余热发电系统500是利用多级热能储存系统中分
级储存的热能进行发电，该发电系统包括发电机、汽轮机、氨气轮机和吸收式热泵，炉渣处
理过程中回收的热能按不同的温度等级分级储存在所述多级热能储存系统中，所述多级热
能储存系统向汽轮机输送蒸汽，汽轮机将热能转化为动力机械能，并带动发电机将机械能
转化为电能；该吸收式热泵采用氨_水作工质，所述热泵中的浓氨水混合溶液在高压下经
来自热能储存系统的驱动热源加热，使氨大量蒸发形成高压饱和氨气，并驱动氨气轮机将
氨气产生的压力能转换为机械能，并与汽轮机产生的机械能合并输出给发电机。 本发明利用热能的分级回收，使得热能回收回来的高品质热能实现高品质直接利
用，低品质热能及以往放散的尾气可借助于热泵提升利用，从而起到了提高综合利用率的
目的，而且，由于氨气轮机的使用，除比单纯汽轮机的发电量更多外，氨气轮机的使用还有
降低发电波动，提高发电质量的功效；而且，热泵使得汽轮机尾气温度压力降低，有利于提
高汽轮机效率，而尾气温度的降低，有利于降低渣料出口温度，并具有减少能量排放功效。 本实施例中，汽轮机和氨气轮机能够采用现有的多种方式实现以合并的动力带动
发电机转动发电的目的，此处不再赘述。 如图1所示并结合前述内容，该多级热能储存系统可包括高压汽包301、中压蓄热 器302及低压包303。 由炉渣处理过程中的高温混合气体回收的热能按不同的温度等级分级储存在高压汽包301、中压蓄热器302和低压包303中，炉渣处理过程中固体渣料换热系统回收的高 品质热能回收至高压汽包301 ;炉渣处理过程中产生的高温混合气体的热能通过蒸汽换热 系统回收，并将高温等级的热能储存到中压蓄热器302中用于发电。 所述中压蓄热器302向汽轮机501输送蒸汽，汽轮机501将热能转化为动力机械 能，并带动发电机502将机械能转化为电能；该吸收式热泵采用氨_水作工质，所述热泵中 的浓氨水混合溶液在高压下经来自高压汽包301的驱动热源加热至100 120°C ，使氨大量 蒸发形成高压饱和氨气，经120 15(TC过热去除游离液态分子并进入氨气轮机511，将氨 气产生的压力能转换为机械能，与汽轮机501产生的机械能合并输出给发电机502。
如图l所示，较佳地，中压蓄热器302与汽轮机501间设有蒸汽过热器520和调压 阀521，该蒸汽过热器520设置于炉渣处理的蒸汽回收仓104的顶部，所述中压蓄热器302 出来的饱和蒸汽经蒸汽过热器520过热去除蒸汽中液态饱和水，并经调压阀521向汽轮机 501输送压力相对稳定的发电过热蒸汽。 此外，所述高压汽包301与中压蓄热器302通过一调压阀304相连通，在无炉渣处 理的间歇期间，随着发电不断消耗中温蒸汽，中压蓄热器302内温度不断下降，此时储存在 高压汽包301的高温蒸汽经该调压阀304将高压汽包301内的热能传递给中压蓄热器302， 维持中压蓄热器302温度相对稳定，而高压汽包301被消耗的水也可由中压蓄热器302的 中温水经水泵310加压再经板式换热器107加热后供给高压汽包301。
如图所示，吸收式热泵包括发生器512、吸收器513、蒸汽冷凝器503和热交换器 514，该发生器512以高压汽包301的高温蒸汽作为驱动热源，且一氨气过热器516的进口 与该高压汽包301连接，其出口端通过一调压阀515'连接至热泵发生器512的蒸气进口， 且该发生器512的蒸气出口连接至中压蓄热器302 ;本实施例在所述氨气过热器516的出 口端还通过另一调压阀515连接至中压蓄热器302，以便在氨气过热器516过热氨气的同 时，便于灵活调节过热与驱动用热量的比例。 —方面，本发电系统中的蒸汽-水的循环路径为所述中压蓄热器302的高温气体 出口通过蒸汽过热器520、调压阀521连接到汽轮机501，该汽轮机501的尾气(低温饱和 蒸汽)出口通过管道送入蒸汽冷凝器503中形成低温冷凝水，该蒸汽冷凝器503的冷凝水 出口连接至蒸汽换热系统的低温冷凝水进口端，以提供循环水。 另一方面，该发电系统的氨气-氨水循环路径为高压汽包301的高温气体出口通 过调压阀515'连接至热泵发生器512作为驱动热源；所述发生器512的氨气出口经由一节 流阀517输送至氨气轮机511，且该氨气管道同时经过一设置于该发生器外部的氨气过热 器516，以便对氨气进行过热处理；氨气轮机511的低温氨气出口连接至吸收器513，该吸收 器513的低浓度氨水入口通过热交换器514连接到发生器512的低浓度氨水出口，该吸收 器513的低温高浓度氨水出口通过一加压泵518送至蒸汽冷凝器503加热后再经过该热交 换器514连接至发生器512的高浓度氨水入口，实现氨的循环，同时实现了低品质热能、放 散尾气的提升利用。 其中该发生器512中的浓氨水混合溶液在高压下经来自高压汽包301的驱动热源 加热至100 120°C ，使氨大量蒸发形成高压饱和氨气，经氨气过热器516进行120 150°C 过热去除游离液态分子，并经节流阀517进入氨气轮机501 ;发生器512中氨气蒸发后的低 浓度氨水溶液经热交换器514换热后回到吸收器513 ;而离开氨气轮机511出口的氨气在吸收器513内与来自发生器512的低浓度水溶液混合吸收再次形成高浓度氨水，高浓度氨 水由泵518加压，经蒸汽冷凝器503与汽轮机501出口 60 8(TC末端蒸汽换热使水蒸气冷 凝，并吸收水蒸气的凝结潜热，再经热交换器514与来自发生器512的低浓度氨水换热后进 入发生器512，从而使得本实施例可以利用该热泵将吸收的低品质热能转化为100 120°C 的较高品质热能进入下一个循环。 由图中可以看出，由汽轮机501出口排出的60 8(TC末端低温饱和蒸汽经蒸汽冷 凝器503冷却，将末端蒸汽冷却凝结为30 4(TC的蒸馏水，且低温蒸馏水作冷却介质由液 态泵307加压注入第三级蒸汽换热器203，经第三级换热器203被加热的热水进入蒸汽换热 系统的循环水路；最终可在加压加热后补给到中压蓄热器用于补充发电消耗的蒸汽用水。
由于汽轮机501末端蒸汽冷凝器503使用，不仅提高了末端负压值，从而提高了汽 轮机501热能-机械能转化效率，同时使原来凉水塔的开放式末端改为了内部热能回收回 路，大大降低了末端热能损失。而且，在无炉渣处理的间歇，中压蓄热器内的压力会随温度 降低而降低，从而影响到发电机的正常工作，如果间歇过长就可能无法保证发电机的正常 工作，而氨气轮机的使用，可以保证在中压蓄热器302蒸汽压力偏低的情况下维持发电机 正常工作，而且其使用的热动力源是以往被丢弃的廉价发电机尾气，因此，本实施例除比单 纯汽轮机的发电量更多外，氨气轮机的使用还能够降低发电波动，提高发电质量，进一步还 可以削弱无炉渣处理时的间歇对发电系统波动的影响。 由上述结构可知，本实施例中，该炉渣余热发电系统的工作过程如下
由中压蓄热器302出来的饱和蒸汽，经蒸汽过热器520过热去除蒸汽中液态饱和 水，经调压阀521向汽轮机501输送压力相对稳定的发电蒸汽，经汽轮机501将热能转化为 动力带动发电机502转化为电能；汽轮机501出口排出的60 8(TC末端低温饱和蒸汽经 蒸汽冷凝器503冷却，将末端蒸汽冷却为30 4(TC冷凝水，低温冷凝水作冷却介质由水泵 307加压给第三级蒸汽换热器203，经第三级蒸汽换热器203后被加热的热水进入循环水 路；在无炉渣处理的间歇期间，随着发电不断消耗大量蒸汽，中压蓄热器302内温度不断下 降，此时存储在高压汽包301内的高温蒸汽经调压阀304将高压汽包301内的热能传递给 中压蓄热器302，维持中压蓄热器302温度的相对稳定，且被消耗的水由低压包303的低温 水经水泵309加压后经第二级蒸汽换热器202加热后供给中压蓄热器302 ;在高压汽包301 被消耗的水由中压蓄热器302的中温水经水泵310加压并经板式换热器107加热后供给高 压汽包301 ;吸收式热泵采用氨-水作工质，其发生器512中的氨水混合溶液在高压下经来 自高压汽包301的驱动热源加热至100 12(TC，使氨大量蒸发产生的氨气经120 150°C 过热去除游离液态分子，经节流阀517进入氨气轮机501，将氨气产生的压力能转换为机械 能，并可与汽轮机501产生的机械能合并输出给发电机502 ;蒸发后的低浓度氨水溶液，经 热交换器514换热后回到吸收器513 ;离开氨气轮机511出口的氨气由于气压急剧下降吸 热致使自身温度降到0 l(TC，在吸收器513内与来自发生器512的低浓度水溶液混合吸 收再次形成高浓度氨水；高浓度氨水由泵518加压，经蒸汽冷凝器503与汽轮机501出口的 60 8(TC末端蒸汽换热使水蒸气冷凝，吸收水蒸气的凝结潜热，再经热交换器514与来自 发生器512的低浓度氨水换热后进入发生器512，将吸收的低品质热能转化为100 120°C 的较高品质热能进入下一个循环。 该余热发电系统采用了热泵技术和汽轮机、氨气轮机联合驱动发电技术并利用多级回收、储存的炉渣余热，实现了高品质热能(汽轮机)直接发电；利用热泵吸收汽轮机尾 气的低品质热能转换为可用于氨气发电的高品质能量，解决了传统汽轮机冷却塔散热热能 损失大、热电转换效率低的问题；热泵还使汽轮机末端温度更低，负压值更大，使汽轮机能 量转化效率更高；低的凝结水温度以及补充新水和用于冲渣水、尘灰冲洗水对尾气的换热 使余热回收系统循环气体温度更低，炉渣出渣温度更低，系统综合热损失更少，大大提高了 整个余热发电系统的热_电转换效率。 虽然本发明已以具体实施例揭示，但其并非用以限定本发明，任何本领域的技术 人员，在不脱离本发明的构思和范围的前提下所作出的等同组件的置换，或依本发明专利 保护范围所作的等同变化与修饰，皆应仍属本专利涵盖的范畴。而且需要说明的是，本发明 的各组成部分及各方法步骤并不仅限于上述整体应用，而是可根据实际需要与其它现有技 术进行结合，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。
权利要求
一种半湿法炉渣处理系统，其特征在于，该半湿法炉渣处理系统包括炉渣缓存仓、高压气雾喷嘴及可高速旋转的破碎装置，所述炉渣缓存仓上部具有高温液态炉渣入口，所述炉渣入口与高炉出渣口相连；所述高压气雾喷嘴和破碎装置设置于该炉渣缓存仓内，并位于炉渣入口的下方，高压气雾喷嘴将高压气雾喷向破碎装置方向冲击和冷却高炉液态炉渣，并利用破碎装置对炉渣进一步机械破碎、冷却，处理成用于制造水泥的原料。
2. 如权利要求1所述的半湿法炉渣处理系统，其特征在于，所述半湿法炉渣处理系统 还包括固体渣料传输冷却装置，所述固体渣料传输冷却装置设于该破碎装置的下方，用于 传输破碎后的固体渣料，并在传输过程中进一步对固体渣料进行冷却降温。
3. 如权利要求1所述的半湿法炉渣处理系统，其特征在于，所述破碎装置包括两个具有喷水结构的破碎轮组，两破碎轮组间为非接触式换向啮合。
4. 如权利要求3所述的半湿法炉渣处理系统，其特征在于，所述破碎轮组包括轴及其 上间隔装设的多个破碎轮，所述破碎轮包括轮毂和多个轮齿；所述破碎轮采用空心结构， 其轮齿面上具有喷水孔，所述轴为空心轴，其一端封闭，另一端与外部高压水源旋转密封连 通，所述空心轴、轮毂、轮齿形成有与喷水孔相通的水流通道，构成上述喷水结构。
5. 如权利要求4所述的半湿法炉渣处理系统，其特征在于，所述破碎轮由耐热、耐磨 金属材料制成，轮齿为内部具有空腔的弧形锥状轮齿，且其两弧形齿面分别设有与内部空 腔联通的所述喷水孔，轮齿与轮毂铸造为一体，轮毂上沿径向设有与轮齿内部空腔相联通 的透孔，空心轴在对应各轮毂透孔的部位具有径向透孔，以与轮毂、轮齿及轮齿面喷水孔联 通；轮毂两端面分别为公母止口相配合，止口间由耐高温的密封垫圈密封，轮组两端由锁紧 螺母紧固，空心轴上设有键槽，键设于该键槽而将破碎轮锁住。
6. 如权利要求3所述的半湿法炉渣处理系统，其特征在于，所述两破碎轮组轴线平行 设置，二者中心连线与水平面具有夹角而呈上下错开状态；两个破碎轮组的轮数差为l，且 其中一破碎轮组的各轮齿相对另一破碎轮组的各轮齿轴向错开0. 5倍轮距长度。
7. 如权利要求6所述的半湿法炉渣处理系统，其特征在于，所述夹角为45。。
8. 如权利要求1所述的半湿法炉渣处理系统，其特征在于，所述高温液态炉渣入口通 过渣铁分离器、炉渣导向管与高炉出渣口相连，且所述炉渣导向管的出渣嘴将炉渣垂直导 入到炉渣缓存仓内的破碎装置的上方。
9. 如权利要求8所述的半湿法炉渣处理系统，其特征在于，所述炉渣导向管的出渣嘴 呈扁平形状且沿破碎装置轴向分布，以将炉渣垂直导入并沿破碎装置的轴向分布到破碎装 置上。
10. 如权利要求2所述的半湿法炉渣处理系统，其特征在于，所述固体渣料传输冷却装 置包括板式换热器、绞龙换热输送器、流化床换热器，其中，所述板式换热器装设于所述破 碎装置的下方；所述绞龙换热输送器进料端设于该板式换热器的底部，且其出料端接设该 流化床换热器，流化床换热器的出口外设置运渣设备。
11. 如权利要求io所述的半湿法炉渣处理系统，其特征在于，所述固体渣料传输冷却装置在传输、冷却固体渣料的过程中还对该固体渣料进行热能的换热回收，形成固体渣料 换热系统，同时，所述炉渣缓存仓的顶部设有高温气体出口，该高温气体出口与一蒸汽换热 系统相连，炉渣处理过程中产生的高温混合气体的热能由蒸汽换热系统进行换热回收。
12. 如权利要求11所述的半湿法炉渣处理系统，其特征在于，前述固体渣料的传输冷却过程中，炉渣缓存仓的高温固体渣料与板式换热器进行接触式换热，利用板式换热器将 固体渣料的热能转化为高温热能进行储存，所述绞龙换热输送器、流化床换热器内通有气 体，以与传输过程中的固体渣料进一步换热获得高温气体，从而构成多级换热的固体渣料 换热系统。
13. 如权利要求12所述的半湿法炉渣处理系统，其特征在于，所述固体渣料换热系统 及蒸汽换热系统连通形成气体换热循环通路，且该气体换热循环通路上设有循环风机，炉 渣处理过程中产生的高温混合气体在蒸汽换热系统进行换热处理后的尾气利用该循环风 机送入固体渣料传输冷却装置内，作为与固体渣料进行换热的冷却介质。
14. 如权利要求13所述的半湿法炉渣处理系统，其特征在于，所述蒸汽换热系统的尾 气出口与流化床换热器进风口间还设有尾气换热器，以对蒸汽换热系统的低温尾气进一步 换热降温后送入固体渣料传输冷却装置，且该尾气换热器的进水口经一过滤器连接至储水 池，以将经过加热后的水提供至尘灰冲洗管道。
15. —种半湿法炉渣处理方法，其包括下列步骤A. 利用高压气雾冲击高温液态炉渣使其初步破碎、降温冷却至半凝固状态；B. 由高速旋转的破碎装置对落下的半固态渣进一步破碎并冷却成固态颗粒；c.固体渣料传输冷却装置向外传输前述固态渣料，同时对固体渣料进一步降温冷却；D.出渣。
16. 如权利要求15所述的半湿法炉渣处理方法，其特征在于，所述破碎装置具有喷水 结构，所述步骤B中，所述喷水结构向所述炉渣喷水以将所述炉渣进一步降温冷却，并达到 粒度1 8mm及温度600 700°C 。
17. 如权利要求15所述的半湿法炉渣处理方法，其特征在于，所述固体渣料传输冷却 装置包括板式换热器、绞龙换热输送器及流化床换热器；所述步骤C中，所述经破碎装置破 碎形成的固态颗粒被抛落在炉渣缓存仓下部后经过多级换热后运出首先经过炉渣缓存仓 下部的板式换热器接触换热，然后由板式换热器底部的绞龙换热输送器输送至流化床换热 器及至运渣设备的过程中，在该绞龙换热输送器及流化床换热器内进行气体换热处理。
18. 如权利要求15所述的半湿法炉渣处理方法，其特征在于，所述半湿法炉渣处理方 法还包括对炉渣处理过程产生的高温混合气体进行多级换热回收，所述炉渣缓存仓的高温 气体经输送管道顺序进入多级蒸汽换热系统。
19. 如权利要求18所述的半湿法炉渣处理方法，其特征在于，所述半湿法炉渣处理方 法还包括对所回收的热能进行多级储存，各级蒸汽换热器将回收的热能储存到对应温度等 级的各级储热装置。
20. 如权利要求18所述的半湿法炉渣处理方法，其特征在于，将炉渣处理过程中产生 的高温混合气体在蒸汽换热系统进行换热处理后的尾气利用循环风机送入固体渣料传输 冷却装置内，作为与固体渣料进行换热的冷却介质。
21. 如权利要求15所述的半湿法炉渣处理方法，其特征在于，所述破碎装置包括两个 破碎轮组，两破碎轮组间为非接触式换向啮合；所述破碎轮组包括空心轴及其上间隔装设 的多个空心结构的破碎轮，所述破碎轮包括轮毂和多个轮齿，所述破碎轮的轮齿面上具有 喷水孔，所述空心轴一端封闭，另一端与外部高压水源旋转密封连通，所述空心轴、轮毂、轮 齿形成有水流通道与喷水孔相通。
22. 如权利要求21所述的半湿法炉渣处理方法，其特征在于，所述破碎轮由耐热、耐磨 金属材料制成，其轮齿为内部具有空腔的弧形锥状齿，且在其两弧形齿面分别设置与内部 空腔联通的所述喷水孔，将轮齿与轮毂铸造为一体，轮毂上设有径向透孔与轮齿内部空腔 相联通，空心轴与对应各轮毂透孔及轮齿空腔的部位设有径向透孔，以与轮毂、轮齿及齿面 喷水孔联通；轮毂两端面分别为公母止口相配合，止口间由耐高温的密封垫圈密封，轮组两 端由锁紧螺母紧固，空心轴上设有键槽，键设于该键槽而将破碎轮锁住。
23. 如权利要求21所述的半湿法炉渣处理方法，其特征在于，所述两破碎轮组轴线 平行、但上下错开，且二者中心连线与水平面具有夹角；两破碎轮组为非接触式换向啮合， 两个轮组的轮数差为l，且其中一破碎轮组的各轮齿相对另一破碎轮组的各轮齿轴向错开 0.5倍轮距长度。
24. 如权利要求23所述的半湿法炉渣处理方法，其特征在于，所述夹角为45。。
25. 如权利要求15所述的半湿法炉渣处理方法，其特征在于，在所述步骤A前，还包括 通过渣铁分离器实现高温液态炉渣的渣铁分离以及由炉渣导向管将液态炉渣按照一定形 状、分布、方向导入到炉渣缓存仓。
26. 如权利要求25所述的半湿法炉渣处理方法，其特征在于，将所述炉渣导向管的出 渣嘴设呈扁平形状且沿破碎装置轴向分布，以将炉渣垂直导入并沿破碎轮组的轴向分布到 破碎装置上。
全文摘要
本发明公开了一种半湿法炉渣处理系统及方法，其中，该半湿法炉渣处理系统包括炉渣缓存仓、高压气雾喷嘴、可高速旋转的破碎装置，所述炉渣缓存仓上部具有高温液态炉渣入口，所述炉渣入口与高炉出渣口相连；所述高压气雾喷嘴和破碎装置设置于该炉渣缓存仓内，并位于炉渣入口的下方，高压气雾喷嘴将高压气雾喷向破碎装置方向冲击和冷却高炉液态炉渣，并利用破碎装置对炉渣进一步机械破碎、冷却，处理成用于制造水泥的原料。本发明克服了传统炉渣处理方法水资源用量大、浪费、热能回收困难、炉渣副产品再加工费用高的缺陷。
文档编号C21B3/06GK101709338SQ20091025433
公开日2010年5月19日 申请日期2009年12月11日 优先权日2009年12月11日
发明者周守航, 张西鹏, 施设, 杨源满, 林杨, 陈克明, 黄衍林 申请人:中冶京诚工程技术有限公司