改进的冶金熔渣干熄处理装置及其处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种改进的冶金熔渣干式处理装置以及熔渣干式处理方法，通过将粒化室(5)和处理炉(1)适当分离，并在粒化室(5)下部设置大颗粒渣收集仓和事故排渣管(6)，可以避免在熔渣喷吹粒化过程可能产生的大颗粒渣块和渣团落入位于处理炉下部的卧式多段流化床而影响流化床的稳定操作。同时，在卧式多段流化床的第一段冷却仓下部还设置了大颗粒排出口，可以更好地保证在不停机的情况下大颗粒渣的自动排出，从而保证了干熄处理装置的可靠性和干熄工艺的连续性。
【专利说明】改进的冶金熔渣干熄处理装置及其处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种改进的冶金熔渣干熄处理装置，其用于对冶金熔渣进行粒化冷却处理以到达回收利用熔渣中显热的目的。另外，本发明还涉及一种相应的冶金熔渣干熄处
理方法。
【背景技术】
[0002]现有高炉炼铁过程产生的大量高炉熔渣通常采用水淬工艺来处理，每处理I吨高炉渣需要消耗新水1-1.2吨，而且熔渣中的显热(每吨1500°c的高炉渣中的显热含量相当于61kg标煤)基本上随着水的蒸发散失而没有得到回收利用。2012年中国的高炉渣产量约为2.2亿吨，其中没有回收而浪费的显热相当于1350万吨标煤，因为渣处理每年消耗的新水约为2.2亿吨，此外现有的 水淬工艺还产生大量H2S酸雾，对环境产生严重污染。
[0003]为了回收利用高温熔渣中的显热，并避免水资源的浪费和对环境的污染，本专利 申请人:申请的中国实用新型专利201020238358.5公开了一种冶金熔渣干熄处理设备，如图1所示，其包括:用于使高温熔渣粒化、冷却并获得高温空气的竖式处理炉，其包括:处理炉主体；粒化和冷却喷嘴，从该粒化和冷却喷嘴吹出的高速空气流将以渣帘形式进入处理炉的熔渣吹向处理炉的上部炉身内以形成热渣喷泉；以及位于处理炉的下部多段流化床装置，从处理炉的上部炉身落下的热渣粒与从下部多段流化床出来的上升气体进行逆流热交换，并在多段流化床内完成多段循环热交换，从而在该处理炉内完成热渣粒的二次冷却。
[0004]在上述专利所涉及的冶金熔渣干熄处理技术方案中，如果所导入的熔渣中夹带了一些半凝固的渣块，这些渣块有可能很难被高速空气流破碎而充分粒化和冷却，没有充分粒化和冷却的渣块在落到多段流化床顶层孔状流化板时将会产生粘结甚至造成孔板的堵塞。此外，由于熔渣液滴在处理炉炉壁上粘结而形成的渣皮也会产生剥落，这些块状的渣皮在落到多段流化床顶层孔状流化板时同样会造成孔板的堵塞。为此，在上述专利所公示的干熄处理装置中，还专门设置了位于顶层流化板附近用于事故检修的排渣管，但排渣管只是为了便于清除顶层流化板上积累的大块渣块和渣皮而设置的，并不能从根本上解决由于上述原因产生的渣块和渣皮而导致的孔板堵塞问题。因此，有必要针对上述专利中存在的这一缺陷提出一种改进的技术方案以从根本上避免由于渣块和渣皮在顶层流化板上积累而导致的孔板堵塞问题，进而更好地保证干熄处理装置的可靠性以及干熄工艺的连续性。
【发明内容】
[0005]本发明公开一种冶金熔渣干式处理装置以及熔渣干式处理方法，包括:处理炉；渣罐；渣槽；粒化喷嘴；大颗粒渣收集仓；事故排渣管；从一次冷却风机吹出的冷却气体使得在大颗粒渣收集仓中的熔渣大颗粒能够通过事故排渣管向下排出。事故排渣管的上端与所述大颗粒渣收集仓连接，事故排渣管的下端与事故排渣口连接。
[0006]本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题和缺陷的至少一个方面。
[0007]相应地，本发明一方面提出了一种改进的冶金熔渣干熄处理装置，其可以避免现有技术中由于大块渣块和渣皮在顶层流化板上积累而导致的孔板堵塞问题，进而更好地保证干熄处理装置的可靠性以及干熄工艺的连续性。
[0008]具体地，本发明所提出的一种改进的冶金熔渣干熄处理装置，包括:熔渣粒化系统、热渣粒二次冷却系统和高温气体除尘系统。所述熔渣粒化系统由供渣单元、粒化室和大颗粒渣排渣单元组成，熔渣以渣帘形式被导引至熔渣入口后被气淬喷嘴喷出的高速空气流吹向粒化室出口，熔渣被气淬气体快速粒化，并在上升过程受到从粒化室下部鼓入的一次冷却气体的快速冷却，在颗粒群运动轨迹顶部达到表面不发生粘结的温度，熔渣中可能存在的未被高速空气流充分破碎粒化的渣块则下落至位于粒化室下部的大颗粒排渣管，并在下落过程受到一次冷却气体的冷却。排渣管配有两道水冷闸板阀，通过切换这两道闸板阀的开关状态可以将大颗粒渣间隙式排出。所述热渣粒二次冷却系统由一竖炉和位于竖炉下部的多段卧式流化床组成，从粒化室出口出来的颗粒群在飞行至所述竖炉的顶部后开始下落，并在下落过程与从下部卧式流化床出来的上升气体进行逆流热交换，并在流化床各段冷却仓内与从流化床下部喷入的冷却气体进行二次热交换，冷却后的渣粒再从设在最后一段冷却仓(如图示C仓)的旋转密封阀排出。在第一段冷却仓(即图示A仓)的下部还设置了一利用流化速度的差异将大于某一粒度的大颗粒予以排除的大颗粒排除管。所述高温气体除尘系统由高温气体烟道和除尘装置组成，由上述熔渣粒化冷却系统和热渣粒二次冷却系统产生的高温气体在竖炉顶部混合后上升至通过高温气体烟道进入除尘装置以去除其中的颗粒粉尘，净化后的高温气体作为可回收利用的高质量热源用于产生蒸汽和发电或其它有意义的用途。
[0009]优选地，所述干熄处理装置的供渣单元包括:渣罐，用于容纳高温熔渣；渣槽，位于渣罐下部并导引熔渣以渣帘形式进入粒化室，该渣槽上覆盖有保温盖板。
[0010]优选地，所述干熄处理装置包括:设置在粒化室下部的多个一次冷却气体喷嘴，由此鼓入的大量一次冷却气体不仅可以使粒化后的熔渣液滴快速冷却，还可以冷却从粒化喷嘴附近落下的未充分粒化的大块渣团。
[0011]优选地，所述干熄处理装置包括:粒化风机，用于为粒化喷嘴提供压缩空气以将熔渣快速粒化；一次冷却风机，用于提供从粒化室下部鼓入的冷却空气以保证熔渣液滴在向斜上方飞行时的快速冷却；流化床二次风机，用于提供热渣粒在多段卧式流化床内二次冷却用的空气。
[0012]优选地，所述干熄处理装置还包括位于多段卧式流化床最后一段冷却仓用于排出冷却渣粒的旋转密封阀。
[0013]进一步地，该干熄处理装置还包括高温气体烟道，位于竖炉的顶部，熔渣在粒化飞行过程与一次冷却气体换热所产生的高温气体与热渣粒二次冷却后产生的高温气体在竖炉上部混合，并通过所述高温气体烟道排出。
[0014]更进一步地，该干熄处理装置还包括除尘装置，来自高温气体烟道的高温气体通过所述除尘装置进行处理，将其中较粗的颗粒分离出来，除尘灰经排料阀返回竖炉内，利用多段流化床进一步回收其中的热量，经除尘后的高温气体可作为产生蒸汽和发电的优质热源。
[0015]本发明另一方面提出了一种冶金熔渣干熄处理方法，包括:(a):将高温熔渣导引到粒化室入口 ；(b):高温熔渣被粒化喷嘴喷出的高速空气流快速粒化，并在沿斜上方飞行的过程中，受到从粒化室下部鼓入的一次冷却空气的快速冷却，在颗粒群运动轨迹顶部达到表面不发生粘结的温度；(C):使用上述步骤(b)产生的热渣粒在竖炉上部开始下落，在下落过程与从下部多段卧式流化床出来的上升气体进行逆流热交换，并在多段卧式流化床内完成二次热交换。
[0016]优选地，还包括步骤(d):经上述步骤(b)和步骤(C)分别产生的高温气体在竖炉上部混合并从顶部烟道排出，排出的高温气体经过除尘去除大颗粒后可作为产生蒸汽和发电的优质热源。
[0017]与本 申请人:现有的中国发明专利201010214703.6所公开的冶金熔渣干熄处理装置及其处理方法比较，本发明技术方案的特点是在粒化室粒化喷嘴下部设置了一大颗粒收集仓和排渣管并从大颗粒收集仓下部鼓入大量的一次冷却气体。同时，在热渣粒二次冷却工艺上采用了多段卧式流化床而不是多段立式流化床，并在卧式流化床的第一段冷却仓下部设置了一通过流化速度差异去除大于一定粒度的大颗粒排渣管。此方案具有以下显著的优点和效果。
[0018]通过改进粒化区域的结构将粒化室与竖炉本体适当分离并在粒化室下部设置了一大颗粒收集仓和相应的排渣管，有利于将喷吹粒化过程未充分粒化的渣团与粒化良好的渣粒分离，让渣团落入喷嘴下部的大颗粒收集仓，而渣粒则穿过粒化室出口进入到竖炉内，从而避免原发明方案中由于粒化区域与竖炉本体没有任何隔离致使未充分粒化的渣团可以进入竖炉内，并在顶层流化孔板积累造成孔板堵塞的问题。此外，将原技术方案中的多段立式流化床改成多段卧式流化床，也可以进一步避免由于大粒度渣团和渣皮的存在而造成的堵塞问题，由于在卧式流化床第一段冷却仓下部设置了利用流化速度的差异去除大于一定粒度的大颗粒排渣管，即便进入流化床的热渣粒中夹杂有一些大粒度的渣团和渣皮，也可以通过大颗粒排渣渣管将它们排出，从而保证了流化床运行的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是说明本发明的实施方式的示意图；和
`[0020]图2是冶金熔渣干式处理方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0021]结合附图并参照本发明的优选实施例，本领域的技术人员能更好地理解本申请的进一步的公开、目的、优点和方面，所给出的这些附图和实施例只是为了说明的目的，而不是对发明的保护范围进行限制。
[0022]下面结合附图详细说明本发明的示例性实施例。附图中相同的附图标记表示相同的部件。
[0023]如图1所示，本发明的设备包括:处理炉1、渣槽2、渣罐3、粒化喷嘴4、粒化室5、事故排渣管6、水冷排渣阀7、流化床二次风机8、一次冷却风机9、粒化风机10、流态化布风板11、大颗粒排放旋转密封阀12、流态化冷却床1`3、流态化冷却仓隔板14、除尘器排渣旋转密封阀15、除尘器16和热烟气管道17。
[0024]具体地，在本发明的实施方式中，如图1所示，包括:渣罐3，渣罐容纳高温熔渣；渣槽2，渣槽位于渣罐3的下部，并且导引高温熔渣流动以渣帘的形式进入处理炉；粒化喷嘴4设置以与水平面成大角度向斜上方吹起熔渣并形成熔渣喷泉，熔渣液滴在上升过程被从大颗粒收集仓下部鼓入的一次冷却气体快速冷却至表面不发生粘结的温度。在粒化喷嘴4附近可能由于粒化不充分而形成的渣块和渣团则落入粒化室5下部的事故排渣管6，并在下落过程被从事故排渣管喷入的一次冷却气体冷却，收集的大颗粒渣再通过设置的两道水冷排渣阀间歇式排出。
[0025]从处理炉上部落下的热渣粒与从卧式多段流化床上方出来的热气流进一步发生逆流热交换后进入卧式流化床的第一段冷却仓(即图示的A仓)，在与此仓底部吹入的冷空气进行流态化热交换后再依次进入第二段和第三段冷却仓(即分别如图示的B仓和C仓)进行流态化换热，经过卧式多段流化床被充分冷却后的冷渣粒再从位于C仓的冷却渣排渣口排出。在所述卧式流化床第一段冷却仓的下方还设置了大颗粒渣排出口，通过流化速度的差异可以将大于一定粒度的大颗粒渣从流化室下部排出。在各仓内被加热的气体从流化床上方混合后从流化床与处理炉的连接口排出，在上升过程与下落的热渣粒发生逆流热交换，并在处理炉上部与用于熔渣喷吹粒化和快速冷却而被加热的高温气体混合后从顶部烟道排出。在从卧式多段流化床装置被充分冷却后的冷渣粒则通过冷却渣排出口排出。
[0026]根据本发明的示例性实施例的冶金熔渣干式处理装置，事故排渣管中设置有水冷排渣阀。
[0027]根据本发明的示例性实施例的冶金熔渣干式处理装置，在处理炉的下部设置有卧式多段流化床装置，从处理炉的上部炉身落下的热渣粒与从所述多段流化床装置出来的上升气体进行逆流热交换。
[0028]根据本发明的示例性实施例的冶金熔渣干式处理装置，在卧式多段流化床装置中设置有多个流态化冷却仓隔板，所述流态化冷却仓隔板将多段流化床装置中的各段分隔开，并且配置为使得多段流化床装置中的渣粒成卧S字形顺序地流动。
[0029]根据本发明的示例性实施例的冶金熔渣干式处理装置，在卧式多段流化床装置第一段冷却仓的下方还设置有大颗粒渣排出口，在此冷却仓与大颗粒渣排出口之间设置有流态化布风板。
[0030]根据本发明的示例性实施例的冶金熔渣干式处理装置，在大颗粒渣排出口外设置有大颗粒排放旋转密封阀。
[0031]根据本发明的示例性实施例的冶金熔渣干式处理装置，在所述卧式多段流化床装置最后一段冷却仓的出口处设置有冷却渣排出口，冷渣粒通过冷却渣排出口排出。
[0032]本发明的另一个实施方式是一种冶金熔渣干式处理方法，包括:
[0033]将存储在渣罐中的高温熔渣通过渣槽导入处理炉的步骤；
[0034]通过粒化喷嘴吹出的高速空气流，将进入处理炉的高温熔渣吹向处理炉的上部炉身以形成熔渣喷泉，熔渣喷泉在上升过程被从大颗粒收集仓下部鼓入的一次冷却气体快速冷却至表面不发生粘结的温度的步骤；
[0035]落入大颗粒渣收集仓中的大颗粒熔渣被一次冷却风机鼓入的冷却气体冷却，并通过事故排渣管向下排出的步骤。
[0036]本发明在保证不停机的情况下，完成大颗粒渣的排出。
[0037]在本发明的一种实施方式中，卧式多段流化床装置为三段，通过两个流态化冷却仓隔板14分隔成A仓、B仓和C仓，并且配置为使得多段流化床装置中的渣粒成卧S字形顺序地流动通过A仓、B仓和C仓。
[0038]在本发明的一个实施方式中，卧式多段流化床装置第一段冷却仓的下方设置大颗粒渣排出口，在第一段冷却仓与大颗粒渣排出口之间设置有流态化布风板11。
[0039]本发明的另一个实施方式还包括如下步骤:
[0040]从处理炉I的上部炉身落下的热渣粒与从多段流化床装置中的上升气体进行逆流热交换；
[0041]处理炉的上部炉身落下的热渣粒在与从所述多段流化床装置的第一段冷却仓的底部吹入的冷空气进行流态化热交换后再依次进入所述多段流化床装置的第二段冷却仓和第三段冷却仓进行流态化换热，经过所述卧式多段流化床被充分冷却后的冷渣粒再从位于第三段冷却仓的冷却渣排渣口排出；
[0042]通过设置在所 述卧式多段流化床装置第一段冷却仓下方的大颗粒渣排出口将落入卧式多段流化床装置中的大颗粒渣排出。
[0043]尽管对本发明的典型实施例进行了说明，但是显然普通技术人员可以理解，在不背离本发明的精神和原理的情况下可以进行改变，其范围在权利要求书以及其等同物中进行了限定。
【权利要求】
1.一种冶金熔渣干式处理装置，包括: 用于使高温熔渣粒化、冷却并获得高温空气的处理炉(I); 存储高温熔渣的渣罐(3)； 将存储在渣罐(3)中的高温熔渣导入到所述处理炉(I)中的渣槽(2); 粒化喷嘴(4)，位于粒化室(5)内，并且设置在所述渣槽(2)的下方，从所述粒化喷嘴(4)吹出的高速空气流将熔渣吹向处理炉(I)的上部炉身内以形成热渣粒； 其特征在于: 在所述粒化室(5)的下方设置有大颗粒渣收集仓，所述大颗粒渣收集仓与一次冷却风机(9)流体连通； 在所述大颗粒渣收集仓的下方设置有事故排渣管￠)，在粒化喷嘴(4)附近由于粒化不充分而形成的渣块和渣团落入所述事故排渣管(6)； 从一次冷却风机(9)吹出的冷却气体使得所述渣块和渣团被冷却，并且通过事故排渣管(6)向下排出。
2.根据权利要求1所述的冶金熔渣干式处理装置，其特征在于，所述事故排渣管(6)的上端与所述大颗粒渣收集仓连接，所述事故排渣管出)的下端与事故排渣口连接。
3.根据权利要求1所述的冶金熔渣干式处理装置，其特征在于，所述事故排渣管(6)中设置有水冷排渣阀(7)。
4.根据权利要求1所述的冶金熔渣干式处理装置，其特征在于，在处理炉(I)的下部设置有卧式多段流化床装置，从处理炉的上部炉身落下的热渣粒与从所述多段流化床装置中的上升气体进行逆流热交换。
5.根据权利要求4所述的冶金熔渣干式处理装置，其特征在于，所述卧式流化床包括第一段冷却仓、第二段冷却仓和第三段冷却仓，从处理炉的上部炉身落下的热渣粒在与所述第一段冷却仓的底部吹入的冷空气进行流态化热交换后再依次进入第二段冷却仓和第三段冷却仓进行流态化换热，经过所述卧式多段流化床被充分冷却后的冷渣粒再从位于第三段冷却仓的冷却渣排渣口排出。
6.根据权利要求5所述的冶金熔渣干式处理装置，其特征在于，在所述卧式多段流化床装置中设置有多个流态化冷却仓隔板(14)，所述流态化冷却仓隔板(14)将所述卧式多段流化床装置中的第一段冷却仓、第二段冷却仓和第三段冷却仓分隔开，并且配置为使得流体在所述卧式多段流化床装置中成卧S字形顺序地流动。
7.根据权利要求5所述的冶金熔渣干式处理装置，其特征在于，在所述卧式多段流化床装置第一段冷却仓的下方还设置有大颗粒渣排出口，所述第一段冷却仓与所述大颗粒渣排出口之间设置有流态化布风板(11)。
8.根据权利要求7所述的冶金熔渣干式处理装置，其特征在于，在所述大颗粒渣排出口外设置有大颗粒排放旋转密封阀(12)。
9.根据权利要求5所述的冶金熔渣干式处理装置，其特征在于，在所述卧式多段流化床装置第三段冷却仓的出口处设置有冷却渣排出口，冷渣粒通过冷却渣排出口排出。
10.一种冶金熔渣干式处理方法，包括以下步骤: (a):将存储在渣罐(3)中的高温熔渣通过渣槽(2)导入处理炉(I)； (b):通过粒化喷嘴(4)吹出的高速空气流，将进入处理炉(I)的高温熔渣吹向处理炉的上部炉身以形成熔渣喷泉，所述熔渣喷泉在上升过程被从大颗粒收集仓下部鼓入的一次冷却气体快速冷却至表面不发生粘结的温度； (C):落入大颗粒渣收集仓中的大颗粒熔渣被一次冷却风机(9)鼓入的冷却气体冷却，并且通过事故排渣管(6)向下排出。
11.根据权利要求10所述的冶金熔渣干式处理方法，其特征在于，还包括步骤: (d)从处理炉(I)的上部炉身落下的热渣粒与从多段流化床装置中的上升气体进行逆流热交换； (e)处理炉的上部炉身落下的热渣粒在与从所述多段流化床装置的第一段冷却仓的底部吹入的冷空气进行流态化热交换后再依次进入所述多段流化床装置的第二段冷却仓和第三段冷却仓进行流态化换热，经过所述卧式多段流化床被充分冷却后的冷渣粒再从位于第三段冷却仓的冷却渣排渣口排出； (f):通过设置在所述卧式多段流化床装置第一段冷却仓下方的大颗粒渣排出口将落入卧式多段流化床装置中的大颗`粒渣排出。
【文档编号】C21B3/08GK103451330SQ201310397512
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月4日 优先权日:2013年9月4日
【发明者】林佐华, 安文, 魏恩发, 魏连启, 汪翔, 陶玲, 葛宇 申请人:北京神风创新热能技术有限公司