[发明专利]高温冶金渣粒余热回收装置

说明书

技术领域

本发明属于冶金行业余热回收技术领域，具体涉及一种高温冶金渣粒余热回收装置。

背景技术

冶金渣（如高炉渣、镍渣、铜渣、合金渣）是金属冶炼过程中排出的副产品，其排出温度较高，蕴含大量的余热余能。冶金渣干法粒化余热回收工艺是在不消耗新水的情况下，冶金渣与传热介质直接或间接接触进行粒化和余热回收的工艺，该工艺不仅能够高品质地回收冶金渣的余热，而且不消耗冲渣水，几乎没有有害气体排出，减少了处理冶金渣对环境造成的污染，属于环境友好型冶金渣处理工艺。

现有冶金渣余热回收方法主要有：a.干法粒化余热回收技术，利用转盘或转鼓等粒化装置，在机械力的作用下将熔态冶金渣破碎成细小的冶金渣粒，空气与高温渣粒在流化床（或固定床、移动床）中进行热交换，被加热的空气带动余热锅炉产生蒸汽用于发电；b.风洞风淬法，利用高压空气直接冲击冶金渣流股，将其破碎，同时空气与破碎的渣粒进行热交换。两种工艺方法均未得到推广应用，由于存在如下弊端：（1）冶金渣排出时的温度较高，其蕴含能量巨大，空气的比热较低，约为C_g=1.0kJ/（kg·℃），以空气为换热介质回收冶金渣的热量势必会造成风渣比较大，这就需要大风量的风机与之匹配；（2）干法粒化余热回收得到的冶金渣颗粒较小，渣粒在固定床、移动床和流化床中空隙率较低，导致鼓风空气压力很高，增加了余热回收系统的动力消耗；（3）细小的冶金渣粒被吹起，夹携在热空气中，需要增设除尘设备，提高了系统的成本；（4）高温空气带动余热锅炉生产蒸汽导致能量的二次损失，再考虑电力消耗，最后可能造成回收热量价值不抵投入成本的结果。

发明内容

针对冶金渣干法粒化余热回收工艺中，风渣比大、动力消耗高、能量二次损失、投资成本高等缺点，本发明提供一种高温冶金渣粒余热回收装置，包括中间料斗、锅炉炉体、汽包、过热器、蒸发器、省煤器和出料机，中间料斗设置在锅炉炉体进料口上方，锅炉炉体为焊接而成的矩形炉壳，内置耐火材料形成矩形腔体，固定在锅炉支架上，锅炉炉体由上至下分为储存段和工作段，储存段的高度为工作段高度的1/4~1/2，过热器、蒸发器、省煤器由上至下依次布置在工作段内，均由单个或多个换热管组组成，每个换热管组由单根或多根锅炉换热管组成，换热管的两端分别连接在换热管组的进水联箱、出水联箱上，进水联箱通过分配管与分配联箱连接，出水联箱通过汇集管与汇集联箱连接，省煤器入口端连接有水泵，出口端连接汽包，汽包又与过热器的入口端相连，并通过循环水泵连接分配联箱，汇集联箱连接汽包，过热器的出口端连接蒸汽管网或蒸汽轮机；锅炉出口处安装出料机。

所述锅炉炉体为为炉体模块拼接的形式，相邻炉体模块端部采用法兰固定连接，炉体模块的个数根据换热管组的组数确定，换热管组的进水联箱、出水联箱中心线设置在上、下炉体模块的交界面上，两联箱分别固定在由锅炉炉体构成的半圆腔内。

所述换热管沿渣粒流动方向以叉排的排列方式布置在锅炉工作段内，形成冶金渣粒的流通通道，换热管垂直间距L=(2~4)·D，换热管水平间距S=(2~5)·D，D为换热管直径。

所述锅炉换热管下端与出料机之间的位置设置有漏斗形的导流器，导流器通过支撑柱与锅炉底部相连，使冶金渣粒以柱塞流的方式向下流动。

本发明装置的余热回收过程如下：

高温冶金渣粒通过输送装置送入中间料斗，再进入余热锅炉的储存段，在储存段内，冶金渣粒的温度变得更加均匀，而且消除了前一工序粒化装置产量波动对工作段换热过程的影响；冶金渣粒继续向下流动，先后经过余热锅炉的过热器、蒸发器、省煤器，经导流器由出料机排出，渣粒的排出温度可低于100℃；渣粒循环过程中，工质水经水泵进入省煤器，被加热后产生的汽水混合物进入汽包，在循环水泵的作用下，工质水进入分配联箱，再经分配管进入蒸发器，在蒸发器内加热气化，汽水混合物经汇集管进入汇集联箱，最后进入汽包，形成饱和蒸汽；饱和蒸汽进入过热器被加热形成过热蒸汽，过热蒸汽最后进入蒸汽管网或蒸汽轮机用于发电；漏斗形的导流器限制了余热锅炉中心区域冶金渣粒的流速，使渣粒在水平界面上流动更加均匀；出料机安装在余热锅炉出口处，通过变频调速器控制出料机的转速，进而改变余热锅炉冶金渣粒的流量，冷却的冶金渣粒通过传送装置被运往料场。

本发明的有益效果是：

⑴ 冶金渣粒与换热管直接接触换热，由于渣粒流速较慢，当渣粒掠过换热管时，锅炉换热管不会产生磨损和腐蚀，其表面的污垢厚度会相应变薄，起到了自清洁的作用，有益于锅炉的换热；