高温熔融炉渣喷射粒化装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及冶金、磷化工及节能环保等领域的余热回收装置，尤其涉及一种利用饱和蒸汽将高温熔融炉渣喷射粒化成渣粒的装置。
【背景技术】
[0002]冶金、磷化工及节能环保等领域在生产过程中均产生高温熔融炉渣这一副产品。这些高温熔融炉渣都具有高温、高焓值等特点，属于高品质的余热资源。如高炉渣是高炉炼铁的副产物，其从高炉中排出的温度在1450?1650°C，热焓约为1870MJ/t ;黄磷炉熔融磷炉渣1427°C时的热焓为1887.83kJ/kg、比热容为1.256kJ/(kg*°C )。因此，做好高温熔融炉渣的余热回收和综合利用，是相关行业节能降耗的有效途径。
[0003]在目前工业生产中，高温熔融炉渣的处理方法主要是采用水淬法，即将高温熔融炉渣直接从高温炉的排渣口排放到敞口的水渣池中。但水淬法处理工艺存在如下缺点:(1)水淬法的渣处理需要消耗大量的水来降低其高温；(2)高温熔融炉渣中的一些元素会污染水资源和空气；(3)高温熔融炉渣含有大量热能没有再回收而被浪费；(4)生产现场的劳动条件恶化。
[0004]据报道，国内外均在致力研发采用高温熔融炉渣的急冷干式粒化工艺，但其存在运行成本高及粒化渣质量(活性)差，设备体积庞大，制造和运行成本高等缺点，制约了其竞争力，至今未见有成功进行工业化生产的报道。急冷干式粒化法主要有3种:滚筒法、风淬法和离心粒化法。其中，滚筒法存在着处理能力不高、设备作业率低、设备体积庞大等缺点，不适合在现场大规模连续处理高温熔融炉渣；风淬法设备体积庞大、结构复杂，制造、安装困难，造价相应也高，且动力消耗大。其次该法的颗粒直径分布范围较宽，不利于后续处理；离心粒化法为了加快急冷速度，须加大冷却介质(通常为空气)的流量，这样会导致回收热量的品质不高(表现为换热后气体的平均温度低)，否则所产生的渣粒因冷却速度太慢而结晶，减少玻璃相的含量而降低其化学活性，影响炉渣的后期综合利同，造成了冷却速度和热回收效果之间的矛盾。
[0005]申请号为200910093757.9的发明专利申请提供了一种液态高炉渣干法粒化装置，该装置包括导流槽、落渣口、干法粒化器、粒化喷嘴和排渣口 ；导流槽设置在干法粒化器顶部，落渣口设置在导流槽底部，并与干法粒化器连通；干法粒化器上部设有粒化喷嘴，粒化喷嘴出口中心轴线与竖直方向的夹角大于0°且小于等于90° ;排渣口设置在干法粒化器的底部最低处。该干法粒化装置的粒化喷嘴虽然设置在干法粒化器的上部，但粒化喷嘴距离落渣口较远，喷射粒化效果差，渣粒的颗粒直径分布范围很宽，不利于后续处理；经该干法粒化装置粒化的渣粒直接落入干法粒化器内，粒化过程中，渣粒四散，需要很大的体积的干法粒化器，占地面积大，造价成本高。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种高温熔融炉渣喷射粒化装置，优先采用低、中压饱和蒸汽，也可采用过热蒸汽、压缩空气或其它压缩气体作为喷射介质，将高温熔融炉渣进行喷射粒化的装置，这是解决高温熔融炉渣余热回收的关键。
[0007]本发明所提供的高温熔融炉渣喷射粒化装置，其特征在于:包括料斗、喷孔管和下封头；所述喷孔管的下端开设有向下倾斜的喷孔，该喷孔管套在所述料斗外，所述料斗的下端面略高于所述喷孔；所述下封头靠近所述喷孔管下端设置，该下封头与喷孔管之间构成拦截气幕喷气缝。从高温炉的排渣口排出的高温熔融炉渣，直接落入料斗内，在继续下落过程中，被从喷孔中高速喷出的饱和蒸汽喷射粒化成渣粒，再被下一道从拦截气幕喷气缝内喷出的拦截气幕拦截，使得已被喷射粒化的渣粒，被限制在较小的空间范围内；料斗下端面略高于喷孔，排渣时，喷孔与炉渣之间的间距小，产生的喷射粒化效果好，距离小，喷孔喷出的气体的速度高、动能高，对炉渣的喷射效果。从喷孔、喷气缝喷出的喷射介质，优先采用饱和蒸汽，也可采用过热蒸汽、压缩空气或其它压缩惰性气体。
[0008]在所述喷孔管外安装外管，所述外管与喷孔管、下封头围成封闭区域，该封闭区域与一饱和蒸汽接管连接，向饱和蒸汽接管内通入饱和蒸汽等气体，饱和蒸汽等进入封闭区域内，并通过喷孔、喷气缝喷出。使用饱和蒸汽作为喷射介质，具有如下两点优点:一、饱和蒸汽容易获得，从炉渣余热回收系统的汽包中即可获得；二、饱和蒸汽的比热容大约是空气的两倍，更容易将炉渣快速冷却，现有技术一般采用压缩空气作为喷射介质，冷却效果差、能耗尚。
[0009]喷孔管上的喷孔沿喷孔管径向分布，可以设置一周或多周，喷孔与重力方向的夹角为10-80° ;所述喷孔直径为l-8mm。拦截气幕喷气缝为锥形环缝，缝宽l_8mm，锥度为20-160° 。
[0010]由于炉渣温度高，所述料斗采用水夹套结构，通水进行冷却。料斗也可以采用能耐高温氧化的无机非金属材料或其与金属的多层组合材料制成。
[0011]本发明明显具有如下优点:
[0012](1)因与本发明配套使用的生产系统均有相当的余热可供产生饱和蒸汽，优先回用具有足够压力的部分饱和蒸汽作为喷射粒化介质，既可节约大量能耗，又大幅减少设备。
[0013](2)由于本发明设置的喷孔与高温熔融炉渣之间的间距小，所产生的喷射粒化效果佳。另外，从喷孔中喷射出来的高速饱和蒸汽，在喷入高温熔融炉渣的瞬间，温度急剧上升转变为过热蒸汽，其体积也瞬间急剧膨胀，在高温熔融炉渣内连续不断地发生“微型轻度爆炸”，从而强化了粒化效果，且不会影响安全生产。
[0014](3)由于本发明设置了拦截气幕，使得已被喷射粒化的渣粒，被限制在较小的空间范围内，可大幅减小设备体积，节省生产现场的布置空间，降低制造成本，同时也强化了对渣粒的冷却作用。
[0015](4))因整个喷射粒化过程全部在封闭的筒体内完成，显著改善了生产现场的劳动条件，安全生产也更有保障。
【附图说明】
[0016]图1是本发明的整体结构示意图；
[0017]图2是本发明实施效果照片。
[0018]图中:1.料斗，2.外管，3.喷孔管，4.喷孔，5.下封头，6.拦截气幕锥形缝，7.饱和蒸汽接管。
【具体实施方式】
[0019]如图1所示，本发明所提供的高温熔融炉渣喷射粒化装置，包括料斗1、外管2、喷孔管3、下封头5和饱和蒸汽接管7。由于炉渣温度高，料斗1采用水夹套结构，通水进行冷却，料斗1也可以采用能耐高温氧化的无机非金属材料或其与金属的多层组合材料制成。喷孔管3的下部开有若干向下倾斜的喷孔4，喷孔4沿喷孔管3的径向分布，可以设置一周或多周喷孔4，喷孔4与重力方向的夹角为10-80°，喷孔直径为l_8mm。喷孔管3套在料斗1的外部，并与料斗1焊接，料斗1的下端面略高于喷孔4，高温熔融炉渣从料斗1出料时，可以迅速被喷孔4的喷射的饱和蒸汽粒化。下封头5靠近喷孔管3的下端设置，喷孔管3的下端外锥面与下封头5的内锥面构成拦截气幕锥形缝6，该锥形缝的截面为环形，其缝宽l-8mm，锥度为20-160°。外管2的上端与喷孔管3的上端外缘焊接，其下端与下封头5的外缘焊接，外管2的侧面与饱和蒸汽管7接通，外管2、喷孔管3与下封头5围成封闭区域，通过饱和蒸汽管7向封闭区域内优先通入饱和蒸汽，也可通入过热蒸汽、压缩空气或其它压缩惰性气体作为喷射介质，再从喷孔4、拦截气幕锥形缝6喷出。
[0020]图2为采用本发明所提供的高温熔融炉渣喷射粒化装置进行炉渣喷射粒化效果图片，喷射粒化效果佳，已被喷射粒化的渣粒，被限制在较小的空间范围内，也强化了对渣粒的冷却作用。
[0021]本发明具体工作方式如下:
[0022]饱和蒸汽流经饱和蒸汽接管7并被分配到喷孔4和拦截气幕锥形缝6，饱和蒸汽优选使用低、中压饱和蒸汽；高温熔融炉渣从高温炉的排渣口排出，直接落入料斗1，在继续下落到喷孔管3时，被从喷孔4中高速喷出的饱和蒸汽喷射粒化成渣粒，再被从下面一道拦截气幕锥形缝6中喷出的拦截气幕拦截。至此即完成高温熔融炉渣喷射粒化的全过程。高温熔融炉渣既被饱和蒸汽喷射粒化而变成渣粒，同时又被饱和蒸汽快速冷却；而饱和蒸汽也被高温熔融炉渣加热变为过热蒸汽，可提供给换热器回收高温熔融炉渣的高品位余热。
【主权项】
1.一种高温熔融炉渣喷射粒化装置，其特征在于:包括料斗、喷孔管和下封头；所述喷孔管的下端开设有向下倾斜的喷孔，该喷孔管套在所述料斗外，所述料斗的下端面略高于所述喷孔；所述下封头靠近所述喷孔管下端设置，该下封头与喷孔管之间构成拦截气幕喷气缝，该拦截气幕喷气缝位于喷孔的下方。2.如权利要求1所述的高温熔融炉渣喷射粒化装置，其特征在于:所述喷孔管外安装有外管，所述外管与喷孔管、下封头围成封闭区域，该封闭区域与一饱和蒸汽接管连接。3.如权利要求1或2所述的高温熔融炉渣喷射粒化装置，其特征在于:所述喷孔与重力方向的夹角为10-80° ;所述喷孔直径为1-8_。4.如权利要求1或2所述的高温熔融炉渣喷射粒化装置，其特征在于:所述喷孔沿所述喷孔管径向分布。5.如权利要求1或2所述的高温熔融炉渣喷射粒化装置，其特征在于:所述拦截气幕喷气缝为锥形环缝，缝宽l_8mm，锥度为20-160°。6.如权利要求1或2所述的高温熔融炉渣喷射粒化装置，其特征在于:所述喷孔和/或拦截气幕喷气缝内通入的喷射介质为饱和蒸汽、过热蒸汽、压缩空气或压缩惰性气体。7.如权利要求1或2所述的高温熔融炉渣喷射粒化装置，其特征在于:所述料斗为水夹套结构。8.如权利要求1或2所述的高温熔融炉渣喷射粒化装置，其特征在于:所述料斗采用能耐高温氧化的无机非金属材料，或无机非金属材料与金属的多层组合材料制成。
【专利摘要】本发明提供一种高温熔融炉渣喷射粒化装置，包括料斗、喷孔管和下封头；所述喷孔管的下端开设有向下倾斜的喷孔，该喷孔管套在所述料斗外，所述料斗的下端面略高于所述喷孔；所述下封头靠近所述喷孔管下端设置，该下封头与喷孔管之间构成拦截气幕喷气缝。本发明设置的喷孔与高温熔融炉渣之间的间距小，所产生的喷射粒化效果佳，从喷孔中喷射出来的高速饱和蒸汽，在喷入高温熔融炉渣的瞬间，温度急剧上升转变为过热蒸汽，其体积也瞬间急剧膨胀，在高温熔融炉渣内连续不断地发生“微型轻度爆炸”，从而强化了粒化效果。设置拦截气幕，使得已被喷射粒化的渣粒，被限制在较小的空间范围内，可大幅减小设备体积，同时也强化了对渣粒的冷却作用。
【IPC分类】C01B25/027, C21B3/06
【公开号】CN105296691
【申请号】CN201510830849
【发明人】陈兴元, 杨峻, 郭宏新, 陈军, 詹岳, 汪夏
【申请人】南京圣诺热管有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月25日