一种熔渣粒化和显热回收的方法及系统技术方案

一种熔渣粒化和显热回收的方法及系统，属于工业废渣处理和利用技术领域。该方法将水加压并使其从喷嘴喷出，形成柱状高速水射流，冲击自由下落的扁平带状熔渣流较窄侧面，将熔渣击碎，破碎后熔渣在下落过程中被水冷壁冷却并回收部分显热；之后落到流化床床层内或风冷的移动炉排上被从外部进入的空气冷却后完全凝固，完成粒化并获得热风，流化床或移动炉排处获得的热风送到余热锅炉处回收热量；将流化床或移动炉排输出的粒化后熔渣颗粒送入移动床进一步回收显热。本发明专利技术采用高速水射流破碎熔渣，其破碎和飞散的效果好，渣棉生成量小，渣棉带水易于处理，其运行能耗和水耗低，利于熔渣显热的回收。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种熔渣粒化和显热回收的方法及系统，属于工业废渣处理和利用

技术介绍
熔渣是在燃烧、冶金或化工生产过程中产生的高温、熔融态的工业废弃物，如液态的高炉渣、钢渣、铜渣、磷渣等，其中蕴含着丰富的显热资源。液态高炉渣是一种典型的熔渣，我国每年高炉渣产生量数以亿吨计，数量巨大，其处理技术在熔渣处理技术中具有代表性。高炉渣是一种性能良好的硅酸盐材料，通过处理可以作为生产建筑材料和化肥的原料。其中急冷处理的高炉渣由于在急速冷却凝固过程中 来不及形成结晶而形成大量的玻璃相的非晶态物质，具有较高的水合活性，是生产水泥等建筑材料的优质原料，具有巨大的市场需求。同时，液态高炉渣温度在1350°C到1500°C之间，属于高品位的余热资源，具有很高的回收利用价值。目前，液态高炉渣主要采用水淬法急冷处理，水淬后的高炉渣可用于制作水泥等建筑材料，水淬法存在的问题是(I)耗水量大，目前常见的水淬法所采用的水射流压力一般在O. 2MPa O. 8MPa，其射流速度较低，冲击能力较弱，因此必须增加其流量来满足熔渣流破碎的需要，同时为了冷却熔渣，也需要耗费大量的水，因此处理一吨渣用水量可高达5 10t，处理每吨渣要蒸发消耗新水I吨左右；(2)产生大量的H2S和SOx造成二次污染；(3)高炉熔渣的显热没有得到回收；(4)水淬渣含水率高，用作水泥原料仍需耗费能源进行干燥处理；(5)循环水中所含微细颗粒对水泵和阀门等部件的磨损和堵塞非常严重，系统维护工作量非常大，增加了维护费用。其它种类的熔渣也有采用水淬法处理的，其存在问题和处理后的渣的再利用方式也和高炉渣水淬工艺大体类似。即便没有采用水淬法处理，熔渣的显热也基本没有得到很好的回收利用。针对高炉熔渣水淬工艺的缺点，20世纪70年代国外就已经开始研究既节水又能回收液态高炉渣余热的液态高炉渣干式处理方法。由于液态高炉渣的导热系数较低，为了在急冷凝固液态高炉渣并回收其显热的同时降低工艺过程本身的能耗，较好的办法是首先将液态高炉渣破碎为直径较小的液滴后再将其冷却凝固成形，即将液态高炉渣粒化。因此液态高炉渣的粒化包括两个方面，一个是液态高炉渣的破碎，一个是破碎后液态高炉渣的冷却凝固成形。同时在高炉渣冷却过程中还可回收其显热。目前已出现的液态高炉渣干式粒化和显热回收方法，按液态高炉渣的粒化原理划分，比较有代表性的有风淬法和离心法。风淬法是用大功率造粒风机产生高速气流吹散、粒化液态高炉渣，其主要缺点是动力消耗大、设备庞大复杂、占地面积大、投资和运行费用高，在液态高炉渣流量变化时，风速和风量不易协调，且大量的冷风进入系统也降低了余热的品质。离心法是依靠转盘或转杯高速旋转产生的离心力将液态高炉渣粒化，虽然不需要造粒风机这样的高耗能设备，粒化渣的粒径分布也较均匀，但是在高温下高速旋转的粒化装置的可靠性较差，加之粒化效果对液态高炉渣的温度和流量变化较为敏感，仅靠调节转速效果并不理想，因而大型化存在一定的困难，并且熔渣向四周高速飞散也不利于设备的紧凑设计，高温熔渣集中高速撞击设备内部某一部位，也易造成设备的局部过热而损坏设备。此外，无论风淬法还是离心法，在液态高炉渣的破碎过程中都容易产生大量的渣棉，降低粒化的效果，并且渣棉很容易缠绕、堆积在设备内部，影响设备运行的稳定性，同时还可能造成纤维性粉尘污染。而其它熔渣如液态磷渣在破碎过程中也较易产生渣棉。熔渣的粒化对于熔渣处理 和显热回收具有重要意义，而粒化和显热回收过程中的能耗又是决定工艺和系统经济性的一个关键性因素，因此研究一种动力消耗低，渣棉生成量少、易处理，可节约大量水资源并可充分回收熔渣显热的熔渣粒化和显热回收方法及系统是非常必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种动力消耗低，渣棉生成量少、易处理，可节约大量水资源并可充分回收熔渣显热的熔渣粒化和显热回收方法及系统。本专利技术所提供的熔渣粒化和显热回收方法包括以下步骤I)使熔渣从供渣器流入壳体内，形成至少一股扁平带状熔渣流；2)在设有水冷壁的壳体内设置至少一个喷嘴，用高压泵将水加压到IMPa 400MPa，从至少一个喷嘴喷出，形成喷嘴出口流速至少为45m/s的柱状的高速水射流；3)高速水射流冲击扁平带状熔渣流的较窄侧面，射流穿过扁平带状熔渣流的相对的两个较窄侧面，将熔渣破碎为平均直径大于零、小于IOmm的熔渣微团并飞散开；4)熔渣微团在下落过程中被水冷壁冷却，同时加热水冷壁内的工质，回收部分熔渣显热，最后落入流化床床层内或风冷的移动炉排上，然后被从外部进入的空气继续冷却，最终凝固成形并从壳体下部的排渣口排出，完成熔渣的粒化，并获得高温热风；5)将获得的高温热风送入余热锅炉内，加热对流换热管束内工质回收热量。本专利技术的上述技术特征还在于对于一股扁平带状熔渣流，采用多股高速水射流共同冲击扁平带状熔渣流的同一较窄侧面；或者采用两组高速水射流，分别冲击扁平带状熔渣流相对的两个较窄侧面，每组高速水射流至少包含一股高速水射流；所述多股高速水射流相互平行，多股平行的高速水射流位于同一水平面或沿竖直方向的多个水平面上，在同一水平面上每隔3 20mm至少有一股高速水射流冲击扁平带状熔渣流同一较窄侧面。本专利技术提供的一种实现前述方法的熔渣粒化和显热回收系统，该系统包括壳体、用于产生扁平带状熔渣流的供渣器、高压泵、布风装置、热风排出口、余热锅炉、引风机和至少一个喷嘴，所述供渣器设置在壳体顶部；所述喷嘴位于壳体内部，喷嘴出口指向扁平带状熔渣流较窄侧面，喷嘴与所述高压泵相连；所述壳体四周内壁布置有水冷壁，壳体底部为流化床布风板或移动炉排，在壳体下部设有排渣口 ；所述布风装置设置在流化床布风板或移动炉排下部，布风装置包括风室和鼓风机，风室通过管道与鼓风机相连；所述的热风排出口位于壳体的中上部，通过管道与余热锅炉进风口相连；余热锅炉内部布置有对流换热管束，所述引风机与余热锅炉排风口相连。该技术方案还可在热风排出口与余热锅炉之间设有气固分离器，气固分离器的进口与热风排出口通过管道相连，气固分离器的出口与余热锅炉进风口通过管道相连。本专利技术还提供了另一种实现所述方法的熔渣粒化和显热回收系统，其包括壳体、用于产生扁平带状熔渣流的供渣器、高压泵、风室、进风口、余热锅炉、引风机和至少一个喷嘴，所述供渣器设置在壳体顶部；喷嘴位于壳体内部，喷嘴出口指向扁平带状熔渣流较窄侧面，喷嘴与高压泵相连；壳体四周内壁布置有水冷壁，壳体底部设有移动炉排，在壳体下部设有排渣口 ；所述的进风口位于壳体的中上部；所述风室设置在移动炉排下部，风室通过管道与余热锅炉进风口相连；余热锅炉内部布置有对流换热管束，所述的引风机与余热锅炉排风口相连。该技术方案还可在风室与余热锅炉之间设有气固分离器，气固分离器进口通过管道与风室25通过管道相连，气固分离器出口与余热锅炉进风口通过管道相连。在前述两种熔渣粒化和显热回收系统中，所述供渣器为底部开有直线窄缝的漏包或平底的溜渣槽。在前述两种熔渣粒化和显热回收系统中，所述系统还包括一个渣粒冷却系统，渣粒冷却系统包括渣斗、移动床、用于将渣斗提升至移动床顶部的斜桥或吊车，渣斗位于壳体 排渣口下方，移动床顶部开有进渣口，移动床底部开有出渣口，移动床内部有移动床换热管束。在前述两种熔渣粒化和显热回收系统中，在所述壳体内壁上设有渣本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种熔渣粒化和显热回收的方法，其特征在于其包括以下步骤：1）使熔渣从供渣器流入壳体内,形成至少一股扁平带状熔渣流；2）在设有水冷壁的壳体内设置至少一个喷嘴，用高压泵将水加压到1MPa～400MPa，从至少一个喷嘴喷出，形成喷嘴出口流速至少为45m/s的柱状的高速水射流；3）高速水射流冲击扁平带状熔渣流的较窄侧面，射流穿过扁平带状熔渣流的相对的两个较窄侧面，将熔渣破碎为平均直径大于零、小于10mm的熔渣微团并飞散开；4）熔渣微团在下落过程中被水冷壁冷却，同时加热水冷壁内的工质，回收部分熔渣显热，最后落入流化床床层内或风冷的移动炉排上，然后被从外部进入的空气继续冷却，最终凝固成形并从壳体下部的排渣口排出，完成熔渣的粒化，并获得高温热风；5）将获得的高温热风送入余热锅炉内，加热对流换热管束内工质回收热量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张衍国，杜滨，王友才，李清海，蒙爱红，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：