锅炉汽水循环法渣处理工艺制造技术

本发明专利技术提供一种新的高炉渣处理、渣热能回收方法及装置。该方法渣采用水淬水冷工艺，采用渣机械粒化加喷水、汽冷却渣，直接产生饱和过热蒸汽，蒸汽再经过蓄热器或锅炉、凝汽器冷凝成饱和水，再通过水泵循环该饱和水(汽)冷却渣的一种新的渣处理工艺方法，该方法利用了水汽化过程吸热大的工艺原理，将渣水淬汽化过程与锅炉换热理论相结合，循环利用水的汽化和冷凝过程，靠蒸汽带走渣显热，实现渣热利用。该工艺渣处理过程完全在容器密闭中进行，产生蒸汽可带压，可直接输出利用，或二次换热后输出利用。该方法较现有渣的湿法处理工艺节水、节能、环保、回收热效率高、经济效益好，该工艺具有实际推广应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金渣处理过程，二次能源回收技术，具体涉及一种冶金液态炉渣处理热能回收利用的工艺及装置。
技术介绍
炼铁、炼钢过程中产生大量的冶金渣，这些渣中带有大量的显热。根据我国炼铁高炉、炼钢转炉生产实际统计每炼一吨铁约产生280-400kg/t的高炉渣，每炼一吨钢约产生120-150kg/t的钢渣，这些渣中含有大量的显热。根据资料介绍每公斤高炉渣焓值约1797.4KJ/kg，每公斤钢渣焓值约为2000KJ/kg。如果标准煤按29260KJ/kg计算，则每炼一吨生铁产生的渣的显热约相当于20kg标准煤，则每炼一吨钢产生的渣的显热约相当于8kg标准煤，根据焦炭与标煤折算系数0.9714公斤，则相当于20.5kg和8.2kg的焦炭。根据统计数据2013年我国粗钢产量按6.8亿吨计算，则每年因高炉渣带走热相当于1360万吨标准煤，钢渣带走热相当于544万吨标准煤，相当于1400万吨和560万吨的焦炭，如每座焦炉年产量按100万吨计算，我国每年因炉渣带走的热相当于19.6座焦炉的年产量，焦炭价格按1200元/t计算相当于235.2亿元。另外我国每年还产生大量的其它工业炉渣。如每年约产生5000-8000万吨铁合金炉渣，3000万吨/t的磷酸渣，等等。目前全国来看冶金渣热能利用率极低，所谓的利用就是北方企业冬季用高炉热的渣水进行冬季取暖，由于受到供热区域、流量等条件的限制，以及渣水含有大量的碱性物质对泵及管道腐蚀等因素，渣热能利用率极低。而且春、夏、秋三个季节不能使用，大量热的渣水无法排除，影响生产、作业环境。因此渣的显热回收利用是十分重要的课题，值得认真研究。目前国内外炉渣显热利用的研究不少，方法也很多。在密闭容器中利用水的汽化及过热过程带走渣热的理论是本人国内外首次提出的，尽管目前专利市场也有不少类似该原理、方法的专利，但都是一种侵权行为。申请号200710157873申请了一种《高炉渣处理及渣热能利用方法及实施装置》；申请号200810229364申请了一种《蒸汽循环法高炉渣热能利用及渣处理实施装置》，该二个专利其核心都是利用水的汽化及过热过程冷却渣，靠密闭容器水淬产生蒸汽，所不同的是二种方法工艺过程、装置有差异，产生的蒸汽性质不同。新的锅炉汽水循环法渣处理工艺采用全新的渣处理理论和工艺方法，该工艺将蒸汽法渣处理理论与锅炉汽水循环换热理论相结合，将锅炉汽水循环工艺的部分工艺及设备引用到蒸汽法渣处理工艺中，引进了锅炉的蒸发器、过热器、汽包、蓄热器、冷凝器等装置，利用冷凝器的冷凝过程实现系统水-蒸汽的闭路循环，解决了蒸汽循环法渣处理工艺中蒸汽风机循环困难的问题。该工艺靠高温水闭路循环进行渣处理，利用了水的汽化过程吸热，直接输出蒸汽，靠蒸汽带走渣显热，实现渣热的全利用，该方法融合了锅炉换热理论及上述二个专利的渣处理方法，形成又一新的渣处理工艺方法及装置，新的渣处理方法主要从以下几个方面进行改进的：一是采用全新的渣处理理论和工艺方法，该工艺将蒸汽法渣处理理论与锅炉汽水循环换热理论相结合，将锅炉汽水循环原理及部分设备引用到蒸汽法渣处理工艺中，循环利用水的汽化、冷凝过程，利用冷凝过程实现系统水-蒸汽的闭路循环，解决了蒸汽循环法渣处理工艺中蒸汽风机循环困难的问题，直接输出蒸汽，靠蒸汽带走渣显热，实现渣热的全利用，热效率高；二是采用高温水、汽闭路循环冷却渣，原有的蒸汽循环法渣处理工艺采用的是蒸汽闭路循环，靠风机循环蒸汽十分困难，由于蒸汽品位低，因此换热热效率低，新的渣处理方法靠渣先机械粒化加喷水、汽冷却渣，直接产生饱和和过热蒸汽，蒸汽再经过蓄热器(或汽包)、过热器、锅炉或发电装置、冷凝器冷凝成高温水，再通过水泵循环冷凝水，靠水反复汽化及蒸汽过热过程带走渣的显热，靠蒸汽的反复冷凝成水后进行再循环。进一步的说水淬渣的水主要是高温水、饱和水或汽，渣水淬温度一般大于60℃，渣水淬过程主要是利用水汽化及过热过程带走渣热，换热后直接产生饱和或过热蒸汽输出，蒸汽温度一般大于100℃，而现有的渣处理方法尽管也产生蒸汽，也部分利用了水汽化过程，但渣处理理论主要是建立在水冷基础上的，大量的热进入水中，靠水带走渣热，因此该方法与现有水淬法、蒸汽循环法渣处理不同。锅炉汽水循环法渣处理工艺采用密闭循环，主要是靠水汽化及过热过程冷却渣，靠蒸汽带走渣热，因此该方法节水；三是渣处理汽水循环过程中设备上设置了蓄热器或汽包、蒸发器、过热器、冷凝器等新的装置，将锅炉的汽水循环理论应用到渣处理工艺中，将具有蓄热、存储功能的蓄热器或汽包引用到渣处理工艺中，利用蓄热器二次蒸发过程对蒸汽二次净化，利用蓄热器进行蒸汽的蓄热、存储，将发电系统常用的冷凝器引入到渣处理工艺中，将换热后的蒸汽经冷凝器冷凝成水后进行再循环；四是采用了蒸汽法，蒸发罐法渣处理的密闭渣处理方法，将渣处理过程放入密闭容器中进行，将于原有密闭空气、饱和蒸汽输出变为饱和蒸汽输出，将原来的蒸汽风机循环变为凝结水的水泵循环，使渣处理的汽水密闭循环变为可能，进而减少了环境污染；五是该渣处理装置及工艺既适用于机械粒化后喷水冷却，也适应于渣入水水淬粒化工艺，既适合泡渣工艺，也适合机械粒化后喷水、喷蒸汽工艺，既可以输出干渣，也可以输出水渣，装置原理简单适用性广，一套装置满足多种工艺需求；六是依然采用水冷渣，没有改变渣的性质，不影响后续利用；七是该工艺渣处理装置内的喷水水量、压力按工艺分段进行，即压力、流量根据工艺要求进行变化，既可以喷也可以停，既可以喷雾、喷蒸汽也可以只循环饱和水冷却，还可以喷水、喷雾、喷蒸汽、循环结合或交替进行，喷水、喷雾、喷蒸汽、循环根据工艺需要进行选取；八是渣处理装置和换热锅炉内根据需要采用了喷高温水及气爆法随时在线清灰，不影响正常生产，减少了用普通清洗水造成的锅炉降温，离线清灰影响作业的问题；九是节水、热效率高，系统采用了闭路循环系统循环，循环系统除散热损失、排渣热损失外几乎没有其它热损失，故节水、热效率高。进一步的本人在蒸汽法及蒸汽循环法渣处理工艺中用的水是渣处理装置内盛的水或渣处理装置外喷的水或蒸汽，或者说是“水池”的水，而新的渣处理方法中增加了换热锅炉，该锅炉可以是普通锅炉或低温介质锅炉，增加了具有凝汽、蓄热作用的凝汽器、蓄热器或汽包装置，增加了从锅炉、蓄热器二次回来冷却渣的饱和水或高温水的循环，利用了锅炉的汽水循环原理及装置将蒸汽凝结水后用水泵再循环，解决了蒸汽二次循环困难的问题，也就是说本装置在保留原有的“水池”水的冷却同时，又增加了从锅炉、蓄热器循环回来的凝结水的循环冷却渣过程，由于采用了蓄热器的二次蒸发、除尘过程，进而减少了蒸汽的含尘量及乏汽倾向，为蒸汽的后续利用创造了有利条件。进一步的新的渣处理方法结合了现有干、湿渣处理工艺及锅炉汽水循环理论基础上研发的一种新的渣处理热利用工艺及设备，与现有的干、湿渣处理方法具有本质的区别，与本人先前提出的蒸汽法、蒸汽循环法有着重大改进。尽管新的锅炉汽水循环法渣处理工艺同样也包含了密闭装置内喷水、利用水汽化过程带走渣热过程，但是系统工艺采用的原理、工艺过程、装置结构、换热锅炉形式，以及蒸汽发电的结果都发生了大的变化，属于重大的结构、工艺改进，因此重新提出。
技术实现思路
针对申请号2007本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液态炉渣处理和余热回收装置，其特征在于主要由中间罐、机械粒化装置、渣处理装置、蓄热器或汽包、换热循环泵、换热锅炉、冷凝器、发电机、凝汽器、发电循环泵、冷却循环系统、渣输入输出装置及自动控制系统组成，其中渣处理装置为渣处理系统的关键设备，其可以理解为广义的渣处理系统装置和狭义的罐体容器，其系统装置包括罐体、渣机械粒化装置及渣进出口密闭进出料装置，其结构可根据现场及工艺需要进行调整，可立式或卧式安装，可一个装置或几个装置并联组成的系统装置，其罐体容器可圆形、方型或几种几何体组合而成的罐，或2‑3个罐的串联、套装的组合结构，其内部可根据使用要求增设换热流化床、固定床、除尘结构装置，或安装过热器、高压水清洗、水冷壁、衬板结构和装置，即这里的罐并非简单的单罐体容器，可根据使用需求设置成一个组合结构装置；为了满足渣处理装置的进出渣要求，在罐的顶部及下部，安装有渣的进出料装置，该进出料装置是阀门、阀与罐共同组成的组合装置，是阀门与输送机共同组成的系统装置；这里的中间罐为盛渣的罐体容器，通过中间罐满足储渣、匀流倒渣的目的；这里渣机械粒化装置为液态渣的机械粒化设备，通过该设备实现渣粒化，该设备是盘式、轮式机械粒化装置，该渣粒化装置的粒化轮体部分可布置在渣处理装置的内部，便于渣粒化后直接进入换热床换热，提高换热效率，可布置在渣处理装置的外部，渣通过溜槽或罐按批次输入换热床内换热，如采用泡渣法渣处理时该装置取消；蓄热器是市场常见蓄热器的改进结构，安装在渣处理装置蒸汽输出口部位，起到蓄热、存储、除尘作用，该蓄热器可独立安装，可安装在渣处理装置上部，与渣处理装置设计成一体，成为渣处理装置结构的一个部分，这里蓄热器功用类似锅炉的汽包，故其可以用汽包代替，这里的蓄热器功能也可以通过改进的除尘器实现，故蓄热器可与除尘器结合成一个组合装置；这里的循环水泵是指加压水泵，或其它的水、汽加压循环设备，满足汽水循环为目的；余热锅炉为普通换热锅炉、加热锅炉或低温介质换热锅炉，该锅炉根据工艺要求应设置灰尘高压清洗或气爆清灰装置；所述冷凝器为现发电及锅炉常用的冷凝器，其近似于凝汽器，本系统图叫冷凝器主要是为了区分发电系统的凝汽器，冷凝器放在锅炉蒸汽的出口部位，起到使蒸汽进一步冷凝，以及冷凝水储存、排污作用，本系统设置冷凝器的目的就是利用低温水将换热后的蒸汽、水进一步冷凝成水后便于水泵再循环，所述冷凝器允许采用蒸汽经管道直接进入水池冷却，即用冷却水池代替冷凝器的结构；这里的发电装置是螺杆发电机或汽轮发电机；这里的凝汽器是蒸汽的进一步冷凝场所，该凝汽器是现发电系统常用的凝汽结构装置；这里的发电循环泵是普通水泵，满足水或低温液态介质循环作用；这里的水冷却系统是当汽轮机采用水循环冷却时用的一种结构，当汽轮机凝汽器采用风冷时该系统用风冷系统所代替；这里过热器是为实现蒸汽过热而添加的，当蒸汽不需要过热时该装置取消。...

【技术特征摘要】
1.一种液态炉渣处理和余热回收装置，其特征在于主要由中间罐、机械粒化装置、渣处理装置、蓄热器或汽包、换热循环泵、换热锅炉、冷凝器、发电机、凝汽器、发电循环泵、冷却循环系统、渣输入输出装置及自动控制系统组成，其中渣处理装置为渣处理系统的关键设备，其可以理解为广义的渣处理系统装置和狭义的罐体容器，其系统装置包括罐体、渣机械粒化装置及渣进出口密闭进出料装置，其结构可根据现场及工艺需要进行调整，可立式或卧式安装，可一个装置或几个装置并联组成的系统装置，其罐体容器可圆形、方型或几种几何体组合而成的罐，或2-3个罐的串联、套装的组合结构，其内部可根据使用要求增设换热流化床、固定床、除尘结构装置，或安装过热器、高压水清洗、水冷壁、衬板结构和装置，即这里的罐并非简单的单罐体容器，可根据使用需求设置成一个组合结构装置；为了满足渣处理装置的进出渣要求，在罐的顶部及下部，安装有渣的进出料装置，该进出料装置是阀门、阀与罐共同组成的组合装置，是阀门与输送机共同组成的系统装置；这里的中间罐为盛渣的罐体容器，通过中间罐满足储渣、匀流倒渣的目的；这里渣机械粒化装置为液态渣的机械粒化设备，通过该设备实现渣粒化，该设备是盘式、轮式机械粒化装置，该渣粒化装置的粒化轮体部分可布置在渣处理装置的内部，便于渣粒化后直接进入换热床换热，提高换热效率，可布置在渣处理装置的外部，渣通过溜槽或罐按批次输入换热床内换热，如采用泡渣法渣处理时该装置取消；蓄热器是市场常见蓄热器的改进结构，安装在渣处理装置蒸汽输出口部位，起到蓄热、存储、除尘作用，该蓄热器可独立安装，可安装在渣处理装置上部，与渣处理装置设计成一体，成为渣处理装置结构的一个部分，这里蓄热器功用类似锅炉的汽包，故其可以用汽包代替，这里的蓄热器功能也可以通过改进的除尘器实现，故蓄热器可与除尘器结合成一个组合装置；这里的循环水泵是指加压水泵，或其它的水、汽加压循环设备，满足汽水循环为目的；余热锅炉为普通换热锅炉、加热锅炉或低温介质换热锅炉，该锅炉根据工艺要求应设置灰尘高压清洗或气爆清灰装置；所述冷凝器为现发电及锅炉常用的冷凝器，其近似于凝汽器，本系统图叫冷凝器主要是为了区分发电系统的凝汽器，冷凝器放在锅炉蒸汽的出口部位，起到使蒸汽进一步冷凝，以及冷凝水储存、排污作用，本系统设置冷凝器的目的就是利用低温水将换热后的蒸汽、水进一步冷凝成水后便于水泵再循环，所述冷凝器允许采用蒸汽经管道直接进入水池冷却，即用冷却水池代替冷凝器的结构；这里的发电装置是螺杆发电机或汽轮发电机；这里的凝汽器是蒸汽的进一步冷凝场所，该凝汽器是现发电系统常用的凝汽结构装置；这里的发电循环泵是普通水泵，满足水或低温液态介质循环作用；这里的水冷却系统是当汽轮机采用水循环冷却时用的一种结构，当汽轮机凝汽器采用风冷时该系统用风冷系统所代替；这里过热器是为实现蒸汽过热而添加的，当蒸汽不需要过热时该装置取消。2.如权利要求1所述的液态炉渣处理和余热回收装置，其系统装置根据需要有多种变化结构，满足多种使用要求，控制其喷水量，可直接输出饱和蒸汽或过热蒸汽，可产生干渣或水渣；取消换热锅炉，蒸汽可直接进入发电系统发电；取消机械粒化装置，渣处理装置内下部盛水，即满足泡渣法渣处理工艺；为了提高冷凝水的冷凝效果，便于冷凝水沉淀净化，可采用冷凝水开式循环工艺结构；为了实现蒸汽过热，产生的蒸汽可返回到渣处理装置或经加热锅炉二次加热，通过增加过热器结构实现过热蒸汽输出。3.如权利要求1所述的渣处理和余热回收装置，其特征在于：采用了蓄热器(汽包)、过热器、换热锅炉、冷凝器、凝汽器及冷却水换热系统新的装置，将锅炉的汽水循环理论应用
\t到渣处理工艺中，将具有蓄热、存储、除尘功能的蓄热器，将换热锅炉、冷凝器、凝汽器锅炉、发电上的设备装置应用到渣处理热利用过程中，利用蓄热器对蒸汽进行除尘、存储，利用...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜学仕，姜宏泽，
申请(专利权)人：姜学仕，姜宏泽，
类型：发明
国别省市：辽宁;21