一种用于干法粒化高温液态熔渣的调质补燃装置的制作方法

本发明涉及冶金领域高温熔融液态渣干法粒化余热回收及利用高温熔融液态渣烧成硅酸盐水泥熟料的水泥建材领域。更具体的说，本发明主要是涉及高温熔融液态渣干法粒化和烧成硅酸盐水泥熟料的调质补燃装置。

背景技术

冶金生产过程中副产大量的高温熔融液态渣，如液态高炉炉渣、液态炼钢钢渣和铜冶炼液态渣。其排放时温度为1450—1650℃，一吨高温熔融液态渣约含1800mj的热量，相当于60kg标准煤，目前是冶金行业唯一没有回收利用的余热二次能源。

高温熔融液态渣主要成分为cao、mgo、sio2和al2o3，约占总量的95％以上。其中含cao30％以上，具有和硅酸盐水泥熟料相近的组分，可用作液相烧成水泥熟料原料。

现在高温熔融液态渣主要处理方法是水淬，大量的高压水冲入高温熔融液态渣，使液态渣迅速淬冷形成固态粒化，在水压下随高压水冲入渣池。所以，水淬渣存在的问题是：要对参与水淬渣的大量的循环水加压耗能，循环水中的渣粒造成设备磨损，循环水遇高温熔融液态渣蒸发产生水蒸汽排放空中，造成大量水的消耗，所以循环水中要不断补充新水，一吨渣要耗水0.8—1.5吨；水淬中高温熔融液态渣中的硫遇水产生h2s和sox,随水蒸气排入大气，造成大气环境污染。最主要的是高温熔融液态渣中热量没有回收利用，其高品质的热能随着循环水流走，每年损失的热能相当几千万吨标准煤。

为了解决水淬渣存在的问题，国内外研究了高温熔融液态渣干法处理工艺，冷却高温熔融液态渣，回收热能。高温熔融液态渣干法处理工艺主要是干法粒化，比较有代表性的是风淬法和离心法，不论两种代表性方法孰优孰劣，高温熔融液态渣的粘度和表面张力是影响干法粒化的重要因素之一。

当前，高炉水淬渣的利用是烘干、磨细，用于水泥行业粉磨水泥的混合材或混凝土搅拌站的微集料，部分替代水泥。

硅酸盐水泥熟料的烧成是利用含cao、sio2、al2o3和feo的矿石配料、磨细、烘干脱水、烧结，最后在窑温1350—1450℃，磨细的cao、sio2、al2o3和feo的矿石在液相下烧成硅酸盐水泥熟料，熟料掺混高炉水淬渣磨细成矿渣水泥。

本发明利用高温熔融液态渣在高温液相状态下直接烧成水泥熟料会更节能和节省资源。

技术实现要素：

本发明提供一种用于干法粒化高温液态熔渣的调质补燃装置，通过调质补燃装置，液态渣的温度、粘度、流动性可调，保证了干法粒化工艺的粒化，粒度。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种用于干法粒化高温液态熔渣的调质补燃装置，包括带有熔池结构的竖式圆筒状调质炉、固定支撑调质炉的支架，在调质炉的炉顶处设置有注液口、喷枪口和调质料进口，在调质炉的侧面还连接有水平烟道；调质炉炉底位置两侧连接流液洞，流液洞设有出液口，并连接熔渣喷出口；炉顶的喷枪口内设有垂直可升降的喷枪，喷枪由五层同心圆管组成，中心是轴向风道，第二层是燃气通道，第三层是旋流风道，旋流风道末端装有轴向旋流叶片，第四层、第五层分别是冷却水进管和冷却水出管。

本发明为了解决其技术问题，所采用的进一步技术方案是：

进一步地说，所述调质炉的炉壳为钢结构，炉壳的厚度足以承受炉体和熔液的重量及炉体膨胀力和应力；炉底采用混合支撑结构，使炉底和基础保持一定的间隙，并将炉体紧紧固定在基础之上。

进一步地说，调质炉炉衬采用悬吊膜式水冷壁结构，保护炉衬耐火材料。熔池段工况恶劣，渣液面渣对耐火材料侵蚀严重；此处水冷壁管管壁加厚并采用耐热合金，管内冷却介质强制循环，使耐火材料的热面形成稳定的挂渣层，而挂渣层是对耐火材料的最好保护，水冷壁包裹在保温材料层内，保温材料层为含锆硅酸铝纤维毡，水冷壁自由向下膨胀，所以支撑炉底有间隙，炉底环形水套使缝隙内渣液冷却凝固，密封炉隙。

进一步地说，调质炉炉底采用环形水套结构。

进一步地说，炉衬为镁铬浇注料浇筑而成的炉衬，浇筑于膜式水冷壁内侧爪钉上，膜式水冷壁与炉壳之间紧密填充保温材料。

进一步地说，水平烟道连接有余热锅炉，用于烟气的余热回收和收尘。

进一步地说，该调质补燃装置还包括喷枪卷扬机及供风、供燃气、收尘系统。

进一步地说，喷枪包括顶吹、底吹、侧吹、斜吹等多种布置方式。

本发明的有益效果是：

1、通过调质补燃装置，液态渣的温度、粘度、流动性可调，保证了干法粒化工艺的粒化，粒度。

2、通过调质补燃装置，为液态渣直接烧结水泥熟料提供了调质配料、搅拌混合的空间，提供了温度，速度、时间的条件。替代回转窑烧成水泥熟料。

3、炉体为竖式筒状结构，炉型简单，密闭性好，热损失少，占地少。

4、采用顶吹、浸没喷吹燃烧技术，燃烧、搅拌均在高温熔池中进行，可燃烧低热值、点火困难的燃气，且熔池内传质传热迅速；鼓风压力低，动力消耗少。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明中一种用于干法粒化高温液态熔渣的调质补燃装置的结构示意图。

图2为本发明中喷枪结构示意图。

图中标号：1、支架；2、水冷壁；3、保温材料层；4、注液口；5、喷枪；51、轴向风道；52、燃气通道；53、旋流风道；54、冷却水进管；55、冷却水出管；6、调质料进口；7、水平烟道；8、调质炉；9、流液洞。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的具体实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点及功效。本发明也可以其它不同的方式予以实施，即，在不背离本发明所揭示的范畴下，能予不同的修饰与改变。

实施例：如图1-2所示，一种用于干法粒化高温液态熔渣的调质补燃装置，包括带有熔池结构的竖式圆筒状调质炉8、固定支撑调质炉8的支架1，在调质炉8的炉顶处设置有注液口4、喷枪口和调质料进口6，在调质炉8的侧面还连接有水平烟道7；调质炉8炉底位置两侧连接流液洞9，流液洞9设有出液口，并连接熔渣喷出口；炉顶的喷枪口内设有垂直可升降的喷枪5，喷枪由五层同心圆管组成，中心是轴向风道51，第二层是燃气通道52，第三层是旋流风道53，旋流风道53末端装有轴向旋流叶片，第四层、第五层分别是冷却水进管54和冷却水出管55。

具体的，如排渣沟内的高炉高温熔融液态渣经调质补燃炉入液口，流入调质补燃炉内熔池；熔池容量根据高炉排渣量大小、排渣间隔时间设计；按干法粒化要求实时使用顶吹浸没喷枪，喷枪浸入熔液100—300mm，经喷枪喷入熔池助燃空气和燃气，助燃空气和燃气在熔液内燃烧并形成强烈搅拌，迅速传质传热，热损失小，热效率高；降低熔液粘度、表面张力、增加流动度除提高熔液温度，也可加入矿化剂进行调剂；烧成水泥熟料需要加入配料，配料和矿化剂经加料口加入炉内，在重力作用下落入熔池，经喷枪搅拌，迅速被熔液润湿、熔化、扩散、混合，在高温熔液内进行化学反应，烧成水泥熟料熔液。助燃空气和燃气燃烧后产生的烟气经水平烟道流入余热锅炉换热降温排出。符合干法粒化要求的经流液洞到出液口，进入干法粒化装置粒化。

本发明的炉体结构，炉筒外层为厚钢板卷制，内层由膜式水冷壁和耐火材料组成的内衬层。外层筒体紧紧固定在基础上，承托整个内衬层和炉顶的重量，并支撑水冷壁承受熔液侧压，外筒壁与内衬间隙由含锆硅酸铝纤维毡填充，形成保温隔热层；炉底单独固定在基础上，但与基础有空隙，利于炉底通风冷却；炉底承受熔池内全部熔液的重力，与内衬层有一定的间隙，不影响水冷壁的膨胀收缩，炉底下部外圈设有环形水套，冷却炉底与炉衬间隙中的溶液。炉顶为平炉顶，炉顶设有喷枪口、入液口、加料口，炉顶耐火隔热采用轻型耐火材料吊顶。

膜式水冷壁耐火材料组成的内衬与熔池渣液接触，熔渣附着在内衬上，熔渣的导热系数很低，形成一定厚度固化渣层、过渡层、流动层，产生非常大的热阻，即阻断了水冷壁对溶液的冷却，也阻断熔液热量对外的传导是很好的隔热层；避免了熔液对耐火衬里的侵蚀，使水冷壁耐火衬里处于相对稳定的工作环境，保证调质补燃装置的长期运行。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。