本发明涉及冶金行业的高炉渣利用技术领域，更具体地说，涉及一种高炉渣旋转粒化的装置。
背景技术
高炉渣是高炉炼铁产生的一种副产品，入炉的各种原燃料经冶炼后，除得到铁水(炼钢生铁或铸造生铁)和高炉煤气等副产品以外，铁矿石中脉石以及燃料中的灰分与熔剂在高温环境中易形成液态炉渣，一般其温度为1350～1450℃，通过渣口和铁口排出。目前高炉渣是钢铁工业中最主要废弃物之一，每生产一吨生铁约产生300～600kg高炉炉渣，据统计，2017年中国生铁产量约为7.1亿吨，产生高炉渣约2.1～4.3亿吨，解决高炉渣资源化高效利用的问题迫在眉睫。目前国内外高炉熔渣的处理方法主要采用水淬法，得到的非晶态炉渣产品可以作为高能耗的水泥熟料替代物，由此获得较高的附加值和环境效益，但采用水淬法和离心法处理高炉渣一般存在一些问题，如粒化渣粒度偏大且粒化效率低，影响高炉渣的粒化效率和资源化回收效率，同时高炉渣的大量的余热不能得到合理的利用。
经检索，发明创造的名称为：液态高炉渣粒化及多滚筒余热回收系统(申请号：201310656436.1，申请日：2013-12-6)，该申请案中公开了液态高炉渣粒化及多滚筒余热回收系统，包括一级汽化滚筒粒化仓、二级汽化滚筒存储仓、三级滚筒冷却器以及余热回收系统，一级汽化滚筒粒化仓的进料口设置有液态渣流槽以及粒化器，一级汽化滚筒粒化仓、二级汽化滚筒存储仓、三级滚筒冷却器串联连接；一级汽化滚筒粒化仓、二级汽化滚筒存储仓以及三级滚筒冷却器上均设置有汽水进出口；余热回收系统包括通过输水管道连通的给水泵、除氧器以及汽包。可以梯级利用高炉渣的余热生产出高品位的饱和蒸汽，并且通过固态渣的快速冷却提高废渣利用品位，整体过程连续运行不受高炉间歇周期的影响。其不足之处在于：位于一级汽化滚筒粒化仓的高炉渣在冷却过程中，易粘结在一级汽化滚筒粒化仓内壁，影响该一级汽化滚筒粒化仓内壁的使用寿命和传热效果，此外，高炉渣粒度较大，不利于粒化渣作为水泥等原料使用，性能较差。
经检索，发明创造的名称为：高炉渣产生水蒸气的系统及方法(申请号：201610329086.1，申请日：2016-08-24)，该申请案公开了一种高炉渣产生水蒸气的系统，包括缓冲罐、粒化塔及换热机构；缓冲罐的入口承接由高炉排出的炉渣，出口端与粒化塔的炉渣入口连通；粒化塔上设有粒化水入口、水蒸气出口及炉渣出口，由粒化水入口喷入的粒化水对由炉渣入口排入的炉渣进行水淬并产生水蒸汽，水蒸气出口通过蒸汽管路与换热机构连通。另外还涉及一种高炉渣产生水蒸气的方法，该方法基于上述系统实施。通过水蒸气作为热量传递载体，避免了高炉冲渣水里的杂质对换热器及管道的结垢、腐蚀；通过设置缓冲罐可解决由于高炉不连续的出渣造成的水蒸气产生不稳定的情况，使得粒化塔内的冲渣连续化，从而可在粒化塔内持续地产生水蒸汽，便于高炉渣的余热利用。但是其不足之处在于炉渣经过缓冲罐直接进入粒化塔中，后经过水冷却而变成固态渣，由于炉渣直接在粒化塔中冷却，经过粒化的炉渣粒度较大，换热效果较差，能量利用率不高，粒化渣粒度较大不利于粒化渣用于水泥等原材料，性能较低。
技术实现要素：
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于针对现有技术中高炉渣通过离心法生产的粒化渣粒度偏大且粒化效率低的问题，提供了一种高炉渣旋转粒化的装置，该装置通过加热部件维持该渣膜处于液态状态，防止激冷而减小渣膜的流动性，减小渣膜的产生，降低粒化渣的粒度。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种高炉渣旋转粒化的装置，包括装渣单元、粒化单元和壳体；粒化单元设置于壳体内部，粒化单元包括旋转渣盘和冷却机构，旋转渣盘上设置有加热部件，冷却机构的渣粒喷头、液化喷头和雾化喷头设置于旋转渣盘圆周侧；上述的装渣单元包括渣罐和出渣通道，出渣通道设置于渣罐的底部，出渣通道的出口位于旋转渣盘的上方。
优选地，加热部件设置在旋转渣盘边缘区域。
优选地，旋转渣盘上表面设置有流渣槽，该流渣槽为圆弧形。
优选地，渣粒喷头设置于旋转渣盘边缘位置的上方，渣粒喷头远离旋转渣盘的圆周外侧均匀的布置有液化喷头；液化喷头的圆周外侧均匀的布置有雾化喷头。
优选地，流渣槽的宽度沿旋转渣盘的流渣槽剖面线方向向外逐渐减小，该流渣槽的深度沿旋转渣盘的流渣槽剖面线方向向外逐渐增大。
优选地，渣粒喷头的喷射方向与水平方向的夹角为a，a的取值为45～90°，液化喷头的喷射方向与竖直方向的夹角为b，b的取值为60～85°。
优选地，渣粒喷头的水平高度高于雾化喷头的水平高度，液化喷头的水平高度介于渣粒喷头和雾化喷头之间。
优选地，渣粒喷头通过渣粒喷吹泵与储渣罐相连；雾化喷头通过水雾喷吹泵与雾化管相连，该雾化管通过第一水泵与第二储水罐相连；雾化喷头通过第二水泵与第一储水罐相连接。
优选地，储渣罐内设置有搅拌部件。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种高炉渣旋转粒化的装置，包括装渣单元、粒化单元和壳体；粒化单元设置于壳体内部，粒化单元包括旋转渣盘和冷却机构，旋转渣盘上设置有加热部件，冷却机构的渣粒喷头、液化喷头和雾化喷头设置于旋转渣盘圆周侧；装渣单元包括渣罐和出渣通道，出渣通道设置于渣罐的底部，出渣通道的出口位于旋转渣盘的上方；高炉渣在高速旋转的旋转渣盘上由于离心力的作用，逐渐脱离旋转渣盘，在旋转渣盘的边缘处形成渣膜，通过加热部件对旋转渣盘的边缘处的高炉渣进行加热保温，使得渣膜维持较高的温度，从而使其具有较好的流动性，进而渣膜减小并且粒化渣的粒度变小，而后从渣膜上脱离的渣液经过冷却机构的冷却作用，形成粒化渣；
(2)本发明的一种高炉渣旋转粒化的装置，加热部件设置在旋转渣盘边缘区域，对边缘区域重点加热，保证高炉渣的流动性，使得旋转渣盘边缘区域形成的渣膜加热均匀，同时减少渣膜的形成；
(3)本发明的一种高炉渣旋转粒化的装置，旋转渣盘上表面设置有流渣槽，该流渣槽为圆弧形，圆弧弯曲方向朝向旋转渣盘的转动方向，流渣槽的宽度沿旋转渣盘的流渣槽剖面线方向向外逐渐减小，该流渣槽的深度沿旋转渣盘的流渣槽剖面线方向向外逐渐增大；有利于旋转渣盘内的高炉渣沿着流渣槽运动，由于流渣槽的宽度沿旋转渣盘的流渣槽剖面线方向向外逐渐减小，使高炉渣从旋转渣盘边缘处形成的渣膜的接触面降低，还有利于从流渣槽流出的高炉渣形成一定宽度的流线型，从而使高炉渣更容易粒化成粒度较小的颗粒；
(4)本发明的一种高炉渣旋转粒化的装置，渣粒喷头设置于旋转渣盘边缘位置的上方，渣粒喷头远离旋转渣盘的圆周外侧均匀的布置有液化喷头；液化喷头的圆周外侧均匀的布置有雾化喷头；渣粒喷头的喷射方向与水平方向的夹角为a，a的取值为45～90°，液化喷头的喷射方向与竖直方向的夹角为b，b的取值为60～85°，渣粒喷头的水平高度高于雾化喷头的水平高度，液化喷头的水平高度介于渣粒喷头和雾化喷头之间；液化喷头在沿渣液运动轨迹的方向上喷射水流，强化渣液的运动方向后方部位的冷却效果，在与渣液运动轨迹相反方向喷射水雾，雾化喷头对沿渣液运动方向的正面部位进行冷却，使得渣液在运动轨迹的前后部分均匀冷却，加快渣液的冷却速度，提高高炉渣的粒化效率；
(5)本发明的一种高炉渣旋转粒化的装置，渣粒喷头通过渣粒喷吹泵与储渣罐相连，储渣罐内设置有搅拌部件，对储渣罐内的粒化渣进行搅拌，防止沉积在储渣罐底部；雾化喷头通过水雾喷吹泵与雾化管相连，该雾化管通过第一水泵与第一储水罐相连；雾化喷头通过第二水泵与第二储水罐相连接；渣粒喷头喷射的粒化渣，一方面可以使粒度较小的粒化渣与渣膜接触形成粒度较大的粒化渣，另一方面可使渣膜破碎，防止形成的渣液颗粒过大，影响粒化渣的质量。
附图说明
图1为本发明一种高炉渣旋转粒化的装置的结构示意图；
图2为本发明一种高炉渣旋转粒化的装置中旋转渣盘的剖面图；
图3为本发明一种高炉渣旋转粒化的装置中旋转渣盘的俯视图；
图4为本发明流渣槽的沿流渣槽剖面线的剖面图；
图5为本发明实施例3旋转渣盘边缘的结构图。
示意图中的标号说明：
100、装渣单元；110、渣罐；120、出渣通道；
200、粒化单元；210、旋转渣盘；211、加热部件；212、流渣槽；213、流渣槽剖面线；214、进渣侧；215、圆周侧；216、凸起面；217、档板；
220、冷却机构；221、渣粒喷头；222、液化喷头；223、雾化喷头；224、渣粒喷吹泵；225、储渣罐；226、水雾喷吹泵；227、雾化管；228、第一水泵；229、第一储水罐；230、第二水泵；231、第二储水罐；232、搅拌部件。
具体实施方式
下文对本发明的详细描述和示例实施例可结合附图来更好地理解，其中本发明的元件和特征由附图标记标识。
实施例1
结合图1～4所示，本实施例的一种高炉渣旋转粒化的装置，包括装渣单元100、粒化单元200和壳体500；粒化单元200设置于壳体500内部，粒化单元200包括旋转渣盘210和冷却机构220，旋转渣盘210上设置有加热部件211，冷却机构220的渣粒喷头221、液化喷头222和雾化喷头223设置于旋转渣盘210圆周边缘；上述的装渣单元100包括渣罐110和出渣通道120，出渣通道120设置于渣罐110的底部，出渣通道120的出口位于旋转渣盘210的上方。
从高炉运送来的高炉渣储存在渣罐110内，经出渣通道120流入旋转渣盘210上，其中旋转渣盘210的上表面为中心下凹的倒锥形，该倒锥形的锥角为c，c的取值范围为120～160°，本实施例中c＝150°，下凹的倒锥形使得旋转渣盘210内具有一定的容积，从而流下的高炉渣可以在旋转渣盘210上进行一定量的存储；与此同时，驱动电机驱动旋转渣盘210高速旋转(在附图中未给出示意)，高速旋转的旋转渣盘210使得高炉渣在离心力的作用下向旋转渣盘210的边缘运动。值得说明的是，当高炉渣运动至旋转渣盘210的边缘处时，由于高炉渣的粘滞系数较高，其与旋转渣盘210之间的粘滞性较强，所以高炉渣容易在旋转渣盘210的边缘处形成渣膜；并且因为渣膜的表面张力较大，所以渣膜不易破裂，导致通过渣膜分裂形成的渣液粒度较大，从而使得渣液冷却形成的粒化渣粒度较大，不利于后续高炉渣的资源化利用。
需要说明的是，旋转渣盘210的边缘处形成渣膜的量对粒化渣颗粒的大小会产生很大的影响；一般而言，渣膜越多其在破碎的时候会产生较大的渣滴，该渣滴经冷却后形成的粒化渣的颗粒较大；相反地，渣膜越少其被破碎后形成的渣滴越小，颗粒小的渣滴冷却后形成的粒化渣的颗粒较小，利于后续高炉渣的资源化利用。
本实施例中，旋转渣盘210上设置有加热部件211，加热部件211为硅钼棒加热或者电磁加热，通过加热部件211对旋转渣盘210内的高炉渣进行加热保温，提高高炉渣的流动性，降低其粘滞系数，进而可以降低高炉渣与旋转渣盘210之间的粘滞性，避免高炉渣与旋转渣盘210之间形成过多的渣膜。值得一提的是，本实施例中加热部件211设置在旋转渣盘210边缘区域，加热部件211对旋转渣盘210的边缘处的高炉渣进行加热保温，目的在于对边缘区域重点加热，保证旋转渣盘210边缘区域高炉渣的流动性，对旋转渣盘210边缘区域的渣膜进行均匀加热。
此外，旋转渣盘210的上表面设置有流渣槽212，该流渣槽212为圆弧形，流渣槽212的圆弧弯曲方向朝向旋转渣盘210的转动方向；流渣槽212的宽度由进渣侧214至圆周侧215逐渐减小，流渣槽212的深度由进渣侧214至圆周侧215逐渐增大；高炉渣通过出渣通道120落下至旋转渣盘210上表面的中央部位，且落入至旋转渣盘210上表面的高炉渣具有一定的流动性，通过将流渣槽212的宽度由进渣侧214至圆周侧215逐渐减小设置，使得中央部位的高炉渣通过流渣槽212的导流聚集作用运动至旋转渣盘210的边缘部位，从而避免高炉渣在旋转渣盘210的边缘部位形成面积较大的渣膜，而且高炉渣在离心力作用下从流渣槽212内以长条状的形状运动出来，进而可以使得高炉渣更容易被粒化成粒度较小的颗粒；另外，流渣槽212的深度沿由进渣侧214至圆周侧215逐渐增大，强化流渣槽212在旋转渣盘210边缘处的导流作用，进一步地限制渣膜的形成。
实施例2
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：渣粒喷头221设置于旋转渣盘210边缘位置的上方，本实施例中渣粒喷头221设置有16个，渣粒喷头221沿旋转渣盘210边缘上方的圆周均匀分布。本实施例中渣粒喷头221通过气体为载体，向旋转渣盘210边缘处喷射粒度较小的粒化渣，喷射粒化渣的载体也可以是水等其他流体，其作用在于：一方面通过喷射粒度较小的粒化渣，使得该具有一定动能的粒化渣和旋转渣盘210边缘处的高炉渣进行撞击融合长大，使得之前不符合资源化利用条件的粒化渣进行二次生产利用；另一方面通过粒度较小的粒化渣和气基载体的冲击作用使得渣膜破碎，防止形成的渣液颗粒过大，影响粒化渣的质量。渣粒喷头221沿远离旋转渣盘210的圆周外侧均匀的布置有液化喷头222，本实施例中液化喷头222数量为16个，沿圆周均匀分布，该液化喷头222用于冷却从渣膜脱落出来的渣液；液化喷头222的圆周外侧均匀的布置有雾化喷头223，本实施例的雾化喷头223的数量为16个，雾化喷头223的喷头方向朝向旋转渣盘210，与液化喷头222相对应地设置，该雾化喷头223用于冷却从渣膜脱落出来的渣液。
值得说明的是，渣粒喷头221的喷射方向与水平方向的夹角为a，a的取值为45～90°，a的取值主要取决于旋转渣盘210的转速、高炉渣的粘度和旋转渣盘210的锥角c，本实施例中，c＝150°，a＝75°，当旋转渣盘210的转速越大、高炉渣的粘度越小且旋转渣盘210的锥角c取值越大时，a的取值越小，反之则越大；其作用在于：a合适的取值可以强化渣粒喷头221喷射出来的粒化渣对旋转渣盘210边缘区域渣膜的破碎效果，减小从渣膜脱落出的渣液的粒度；另外液化喷头222的喷射方向与竖直方向的夹角为b，b的取值为60～85°，b的取值主要取决于渣液的运动轨迹，本实施例中b＝75°，渣液的运动轨迹与水平方向的夹角越大则b取值越小，反之则越大，其作用在于：b合适的取值可以使得液化喷头222喷射出来的水流与运动的渣液更好的接触，对渣液后沿的部分渣液进行更好的冷却，其中上述的渣液后沿是指渣液运动过程中位于相对靠后的部分渣液。渣粒喷头221的水平高度高于雾化喷头223的水平高度，液化喷头222的水平高度介于渣粒喷头221和雾化喷头223之间，目的是使雾化喷头223喷射出来的雾化水或雾化水caf2粉混合物对渣液前沿的部分进行冷却，渣液前沿是指渣液运动过程中位于相对靠前的部分渣液。其工作原理是：渣液前沿冷却速度较快，渣液后沿冷却速度较慢，导致渣液冷却速度不均匀，形成的玻璃质也不均匀，对粒化渣的质量产生不利影响；为此，在沿渣液运动轨迹的方向上喷射水流，加强渣液后沿的冷却效果，在渣液前沿喷射水雾，对渣液前沿冷却强度进行适当补充，且喷射的水雾不影响渣液的运动，使得渣液前沿和渣液后沿冷却均匀，加快渣液的冷却速度，提高高炉渣的粒化速率。
渣粒喷头221通过渣粒喷吹泵224与储渣罐225相连，储渣罐内设置有搅拌部件232，搅拌部件232对储渣罐225内的粒化渣进行搅拌，防止粒化渣沉积在储渣罐底部，储渣罐225中储存的渣粒在喷吹泵224的作用下，经过渣粒喷头221喷射到旋转渣盘210的边缘处形成渣膜上；雾化喷头223通过水雾喷吹泵226与雾化管227相连，该雾化管227通过第一水泵228与第一储水罐229相连，第一储水罐229中储存的水在第一水泵228的作用下喷射到雾化管227中，在水雾喷吹泵226的作用下，雾化管227中会吸入大量高速流动的空气，高速流动的空气会对雾化管227中的水产生冲击作用而使水雾化，该雾化水经水雾喷吹泵226和雾化喷头223喷入到渣液上；液化喷头222通过第二水泵230与第二储水罐231相连接，第二储水罐231中储存的水或水和caf2粉混合物在第二水泵230的作用下喷入到的渣液上，对液滴进行冷却。
本实施例的一种高炉渣旋转粒化的装置使用方法步骤为：
步骤1：储存在渣罐110内的高炉渣通过出渣通道120流入到旋转渣盘210上；
步骤2：旋转渣盘210旋转使得高炉渣在离心力的作用下沿旋转渣盘210上的流渣槽212向边缘处流动，旋转渣盘210上设置的加热部件211位于旋转渣盘210边缘位置，该加热部件211对旋转渣盘210边缘位置的高炉渣进行加热保温，抑制高炉渣在旋转渣盘210的边缘位置形成渣膜。
步骤3：高炉渣在旋转渣盘210边缘处形成渣膜，设置于旋转渣盘210边缘位置的上方的渣粒喷头221向渣膜喷射细粒化渣，高炉渣脱离旋转渣盘210后形成渣液，冷却机构220的液化喷头222向渣液喷射水流进行冷却，雾化喷头223向渣液喷射水雾进行冷却，高炉渣的渣液在强制冷却的过程中粒化。
实施例3
结合图5所示，本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：相邻两流渣槽212之间设置有凸起面216，该凸起面216的圆周边缘位置的两端设置有挡板217，使得挡板217位于流渣槽212的出渣口的两侧，流渣槽212的出渣口即为圆周侧215。其作用在于：位于旋转渣盘210上的高炉渣，在离心力的作用下向旋转渣盘210边缘处运动，其中部分高炉渣沿流渣槽212经出渣口流出；此外还有部分高炉渣会在凸起面216上，进而流向凸起面216的圆周边缘，这部分的高炉渣运动到凸起面216的圆周边缘位置时，会被档板217挡住，抑制其从流渣槽212出渣口的上方流出，避免两部分高炉渣相互混合而形成渣膜；此外，本实施例的档板217靠近对应渣槽212出渣口位置的高度为l1，档板217远离对应渣槽212出渣口位置的高度为l2，l1＞l2，从而减少凸起面216的圆周边缘位置的高炉渣和流渣槽212内高炉渣的混合，提高二者的分离效果。
在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。