本发明专利技术公开了一种基于多介质耦合的高炉熔渣粒化换热装置，包括熔渣粒化组件、渣粒输送组件、余热回收组件和尾气处理组件；所述的熔渣粒化组件包括渣沟（1）、中间包（2）、旋转粒化机构（4）、粒化腔（7）和鼓风系统（9），所述的渣粒输送组件包括环冷机（8）、鼓风系统（9）、高温输送机（10）、钢球（11）、第一斗提机（12）、换热器（13）、输送机（14）、第二斗提机（16）和粒渣料仓（17），所述的余热回收组件的进气端口连接到熔渣粒化组件和渣粒输送组件的出气端口，尾气处理组件连接到余热回收组件的出气端口。本发明专利技术能实现高炉熔渣的干式粒化，延长粒化器转盘的寿命，处理能力大，且热能回收利用率高。
【技术实现步骤摘要】
基于多介质耦合的高炉熔渣粒化换热装置
本专利技术涉及一种冶金熔渣处理设备，尤其涉及一种基于多介质耦合的高炉熔渣粒化换热装置。
技术介绍
高炉渣是高炉炼铁的主要副产物，每冶炼1吨铁水大约产生350公斤的高炉熔渣。高炉熔渣的温度在1450℃～1550℃，吨渣携带的显热相当于57kg标准煤的发热量，是有较高回收价值的高品位余热资源。目前高炉熔渣的处理多采用水淬工艺，熔渣被冲制成水渣，高品位的显热随之转移到80℃左右的水渣和废水中，回收利用价值大大降低，且每处理1吨熔渣需要消耗0.4～0.5吨水、同时排放大量富含H2S、SO2等污染物的废蒸汽。在后续资源化利用（如微粉化）时，还需要将水渣中8～15%的水分烘干，吨渣又需要消耗1200m3的500℃的热风。因此，干法处理将是有效回收利用高炉熔渣显热、减少环境污染的有效手段。由于高炉熔渣导热系数低、粘度具有随温度降低而急剧升高的特性，造成高炉熔渣的换热慢，余热回收难度高。因此，快速、高效回收高炉熔渣显热的前提是将高炉熔渣快速颗粒化，增加换热面积，提高传热效率。熔渣颗粒的快速冷却不仅为回收热量创造条件，同时可以保持冷却后渣粒的玻璃体含量和活性能够达到矿渣微粉原料的要求，维持现有炉渣资源化途径的畅通。目前，熔渣快速干式粒化的工艺主要有：风碎法、球冷法和离心粒化法。风碎法因风量大、噪音大、回收的热能品质比较低而未能推广应用。PW公司开发的球冷工艺，即利用铸铁机承接熔渣、再注入钢球将其快速冷却，随后回收热量并进行渣和钢球的破碎分离，将分离后的钢球重新输送到高炉排渣沟附近循环利用，该技术动力消耗和设备损耗较大，但处理能力大，目前正在进行工业试验。离心粒化法作为高炉熔渣的主流干式粒化工艺，主要采用转碟或转杯为粒化器，利用离心力将熔渣分散、碎裂成细小的熔滴并增大比表面积以便快速冷却，保持冷却后渣粒的玻璃体含量和活性能够达到矿渣微粉原料的要求。目前，西门子-VAI、澳大利亚澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）、瑞典国家冶金研究院（SwereaMEFOS）、POSCO、北京钢铁研究总院、东北大学、重庆大学、青岛理工、重庆赛迪等也都开展了干式粒化的研发工作，但在实验过程中存在炉渣结壳、粒化渣粒度不均匀以及产生渣棉等问题，有待进一步开展研究改进。中国专利技术专利ZL201410755689.9公开了一种高温熔渣余热回收系统及其回收方法，包括熔渣输送单元、熔渣粒化单元及余热回收单元；熔渣输送单元主要由渣罐及天车组成；熔渣粒化单元主要由转杯、旋转装置、粒化冷却装置及渣粒收集冷却装置组成，粒化冷却装置设置在转杯与旋转装置外围，渣粒收集冷却装置设置在粒化冷却装置外围；余热回收单元为余热锅炉，余热锅炉中渣粒进口端的换热管叉排顺流设置，渣粒出口端的换热管叉排逆流设置。该专利技术专利虽然实现了高温熔渣处理与生产系统的无缝链接，适用于工业化生产运行；但熔渣用渣罐远距离输送容易降温，需要另外的补热，且粒化盘钢结构内衬耐材容易被熔渣冲蚀，表面凸凹不平后会导致熔渣在盘表面分摊不匀，液膜厚薄不均，可能导致粒化后的渣粒粒径波动大，甚至无法粒化。中国专利技术专利ZL201010128750.9公开了一种液态高炉渣粒化装置，包括浇口、粒化器、一级转盘、水嘴、二级转盘、驱动装置、中心输水管、渣斗和排气管；浇口设置在粒化器上端中部,粒化器上半部份采用水冷壁结构，下半部分收缩形成渣斗；一级转盘、水嘴、二级转盘、驱动装置和中心输水管均设置在粒化器内部中心线上；二级转盘直径大于一级转盘；水嘴位于一级转盘和二级转盘之间，出口方向指向二级转盘上表面；中心输水管设置在转盘中心，上部与水嘴相连；粒化器侧壁接有排气管。该专利技术专利利用离心力和水膜爆破力的作用将液态高炉渣破碎凝固成固体颗粒，虽然增强了粒化效果，但降低了粒化装置动力消耗和设备投资，水力破碎熔渣影响余热回收利用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于多介质耦合的高炉熔渣粒化换热装置，能实现高炉熔渣的干式粒化，延长粒化器转盘的寿命，处理能力大，且热能回收利用率高。本专利技术是这样实现的：一种基于多介质耦合的高炉熔渣粒化换热装置，包括熔渣粒化组件、渣粒输送组件、余热回收组件和尾气处理组件；所述的熔渣粒化组件包括渣沟、中间包、旋转粒化机构、粒化腔和鼓风系统，旋转粒化机构包括粒化器凸起、转盘、转动电机、喷枪固定机构、喷枪和转轴，转盘安装在转轴上并与转轴经转动电机控制同步转动，粒化器凸起与喷枪的上端部连接，且粒化器凸起内部设有若干条气体通道，转盘位于粒化器凸起的下方，喷枪通过喷枪固定机构固定在转轴内的中心部位，粒化器凸起和喷枪固定不转动；熔渣通过渣沟经中间包形成熔渣流股进入粒化腔内，并落在粒化器凸起上，熔渣流股通过由喷枪喷入并经气体通道喷出的高压气体辅助作用下分散成液滴；鼓风系统设置在粒化腔的底部并向粒化腔内鼓入空气，使液滴冷却形成固态的渣粒；所述的渣粒输送组件包括环冷机、鼓风系统、高温输送机、钢球、第一斗提机、换热器、输送机、第二斗提机和粒渣料仓；环冷机置于粒化腔的下部并设有出渣口，收集粒化下来的固态高温的粒渣并分配冷却气体，环冷机的出渣口将接收的固态且高温的粒渣均匀的送到高温输送机上，高温输送机的出料端通过第一斗提机连接到换热器的顶部入料口，鼓风系统连接到环冷机和换热器的底部进气口；钢球通过设置在高温输送机上方的钢球贮仓输出到高温输送机上并与渣粒接触换热；换热器的底部出料口通过输送机经第二斗提机连接到粒渣料仓的顶部入口；所述的余热回收组件的进气端口连接到熔渣粒化组件和渣粒输送组件的出气端口，尾气处理组件连接到余热回收组件的出气端口。所述的余热回收组件包括旋流除尘器、锅炉和发电机，旋流除尘器的输入端连接在粒化腔和换热器的顶部出气口上，旋流除尘器的输出端接入锅炉并通过发电机发电。所述的尾气处理组件包括深度净化器、风机和烟囱，深度净化器的进气口与余热回收组件的锅炉的出气口连接，深度净化器的出气口通过风机连接到鼓风系统和烟囱。所述的渣粒输送组件还包括渣铁分离器，渣铁分离器的输入端位于输送机的上方并分离钢球和渣粒，渣铁分离器的输入端连接到钢球贮仓。所述的粒化腔的中部为水套结构，熔渣液滴与粒化腔的水套结构内壁撞击，位于水套结构下部的粒化腔为上宽下窄的斗状结构。所述的粒化腔内设有环缝结构，环冷机与环缝结构相衔接，环冷机呈环形设置在粒化腔的底部，环冷机的出渣口与高温输送机的输入端相接。所述的粒化器凸起为锥形结构，若干个气体通道沿粒化器凸起的径向设置，粒化器凸起通过螺纹结构固定在喷枪的顶端。所述的转盘为平面盘状结构。所述的转盘为中部平直且边缘弧形上翘的盘状结构。本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：1、本专利技术通过旋转粒化机构分流熔渣，并利用气体通道进一步分散熔渣膜，加速熔渣膜的离心速度，同时又能冷却吹扫转盘表面，达到较好的粒化效果。2、本专利技术的高温渣粒通过钢球和换热器进行两次换热冷却，并通过筛分装置与钢球分离，使收集的渣粒能定时、定量的送用户，钢球能回收参与新的换热循环。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多介质耦合的高炉熔渣粒化换热装置，其特征是：包括熔渣粒化组件、渣粒输送组件、余热回收组件和尾气处理组件；/n所述的熔渣粒化组件包括渣沟（1）、中间包（2）、旋转粒化机构（4）、粒化腔（7）和鼓风系统（9），旋转粒化机构（4）包括粒化器凸起（41）、转盘（42）、转动电机（43）、喷枪固定机构（44）、喷枪（45）和转轴（46），转盘（42）安装在转轴（46）上并与转轴（46）经转动电机（43）控制同步转动，粒化器凸起（41）与喷枪（45）的上端部连接，且粒化器凸起（41）内部设有若干条气体通道（411），转盘（42）位于粒化器凸起（41）的下方，喷枪（45）通过喷枪固定机构（44）固定在转轴（46）内的中心部位，粒化器凸起（41）和喷枪（45）固定不转动；熔渣通过渣沟（1）经中间包（2）形成熔渣流股（3）进入粒化腔（7）内，并落在粒化器凸起（41）上，熔渣流股（3）通过由喷枪（45）喷入并经气体通道（411）喷出的高压气体分散成液滴；鼓风系统（9）设置在粒化腔（7）的底部并向粒化腔（7）内鼓入空气，使液滴冷却形成固态的渣粒（6）；/n所述的渣粒输送组件包括环冷机（8）、鼓风系统（9）、高温输送机（10）、钢球（11）、第一斗提机（12）、换热器（13）、输送机（14）、第二斗提机（16）和粒渣料仓（17）；环冷机（8）置于粒化腔（7）的下部并设有出渣口，环冷机（8）的出渣口将接收的固态的粒渣（6）均匀的送到高温输送机（10）上，高温输送机（10）的出料端通过第一斗提机（12）连接到换热器（13）的顶部入料口，鼓风系统（9）连接到环冷机（8）和换热器（13）的底部进气口；钢球（11）通过设置在高温输送机（10）上方的钢球贮仓输出到高温输送机（10）上并与渣粒（6）接触换热；换热器（13）的底部出料口通过输送机（14）经第二斗提机（16）连接到粒渣料仓（17）的顶部入口；/n所述的余热回收组件的进气端口连接到熔渣粒化组件和渣粒输送组件的出气端口，尾气处理组件连接到余热回收组件的出气端口。/n...
【技术特征摘要】
1.一种基于多介质耦合的高炉熔渣粒化换热装置，其特征是：包括熔渣粒化组件、渣粒输送组件、余热回收组件和尾气处理组件；
所述的熔渣粒化组件包括渣沟（1）、中间包（2）、旋转粒化机构（4）、粒化腔（7）和鼓风系统（9），旋转粒化机构（4）包括粒化器凸起（41）、转盘（42）、转动电机（43）、喷枪固定机构（44）、喷枪（45）和转轴（46），转盘（42）安装在转轴（46）上并与转轴（46）经转动电机（43）控制同步转动，粒化器凸起（41）与喷枪（45）的上端部连接，且粒化器凸起（41）内部设有若干条气体通道（411），转盘（42）位于粒化器凸起（41）的下方，喷枪（45）通过喷枪固定机构（44）固定在转轴（46）内的中心部位，粒化器凸起（41）和喷枪（45）固定不转动；熔渣通过渣沟（1）经中间包（2）形成熔渣流股（3）进入粒化腔（7）内，并落在粒化器凸起（41）上，熔渣流股（3）通过由喷枪（45）喷入并经气体通道（411）喷出的高压气体分散成液滴；鼓风系统（9）设置在粒化腔（7）的底部并向粒化腔（7）内鼓入空气，使液滴冷却形成固态的渣粒（6）；
所述的渣粒输送组件包括环冷机（8）、鼓风系统（9）、高温输送机（10）、钢球（11）、第一斗提机（12）、换热器（13）、输送机（14）、第二斗提机（16）和粒渣料仓（17）；环冷机（8）置于粒化腔（7）的下部并设有出渣口，环冷机（8）的出渣口将接收的固态的粒渣（6）均匀的送到高温输送机（10）上，高温输送机（10）的出料端通过第一斗提机（12）连接到换热器（13）的顶部入料口，鼓风系统（9）连接到环冷机（8）和换热器（13）的底部进气口；钢球（11）通过设置在高温输送机（10）上方的钢球贮仓输出到高温输送机（10）上并与渣粒（6）接触换热；换热器（13）的底部出料口通过输送机（14）经第二斗提机（16）连接到粒渣料仓（17）的顶部入口；
所述的余热回收组件的进气端口连接到熔渣粒化组件和渣粒输送组件的出气端口，尾气处理组件连接到余热回收组件的出气端口。
2.根据权利要求1所述的基于多介质耦合的高炉熔渣粒化换热...
【专利技术属性】
技术研发人员：李永谦，肖永力，王英杰，张友平，谢梦芹，关运泽，顾秋生，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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