[发明专利]一种熔融高炉渣粒化过程的螺旋振动床余热回收装置

说明书

技术领域

    本发明属于高温固体废弃物处理及余热余能回收利用技术领域，特别涉及熔融高炉渣液干法粒化处理中的凝固冷却处理过程的熔融高炉渣的螺旋振动床余热回收装置。 

背景技术

冶金工业是最大的耗能单位，年能耗达20GJ。自1980年以来，我国钢铁工业在节能方面取得很大成绩，但在余热资源回收利用方面，尚有不足，相关研究结果显示，烟气、冷却水和熔融渣的显热回收率都很低，其中渣显热的回收率最少，只有1.59%。钢铁工业熔渣包括炼铁高炉熔渣、炼钢熔渣、铁合金熔渣、有色冶炼熔渣等，我国以高炉渣比例最大，每炼1 t生铁约产生300kg~700kg高炉熔渣，出渣温度1500℃左右，2010年，我国生铁产量59733.34万t，以300kg渣/t铁计算，高炉渣量约1.8亿万t。堆积如山的高温熔融态高炉渣不能随意排放，必需经过冷却或其他相关处理，否则将非常危险。 

目前我国钢铁企业大多数采用水淬工艺（也称湿法工艺）处理高炉渣，处理后的渣料可用作水泥原料或水泥添加料、混凝土骨料等。但堆积如山的高炉熔渣水淬冷却需消耗大量的水资源，冲渣过程中放出大量水蒸气和硫化物等有害气体对大气造成污染，且熔渣冷却后需干燥除湿又要额外耗能。另外，1500℃左右的熔融高炉渣比热约1.19kJ/(kg·℃)，凝固潜热50kcal/kg，1 t高炉熔渣约含1800 MJ显热和209MJ潜热，折合标煤约62kg/t渣，熔融渣热是一种高品质的余热资源，但水冷处理后的冲渣水热却是一种低品位余热，需经沉淀、除污后方可用于冬季取暖，其热利用率不到10%，夏季和无取暖设备的地方，这部分能量只能白白地浪费掉，到目前为止，高炉渣的余热回收问题一直没有得到很好的解决。 

针对水淬工艺处理过程中存在的不足，为有效回收蕴含在熔融高炉渣中的余热，目前正大力发展高炉渣的干法处理工艺。熔渣干法处理工艺主要分两个阶段：粒化阶段和二次冷却阶段。首先，粒化阶段（也指粒化凝固阶段）是将熔融渣粒化为细小颗粒，便于实现急速冷却为玻璃体结构物质以满足高炉渣处理后的物质品质要求，至渣粒不再重新粘结为准（渣粒平均温度大约降至 850℃~1000℃），此阶段处理重点是粒化和快速凝固；其次，二次冷却阶段是指继渣粒经粒化阶段的再次冷却阶段，此阶段余热回收处理相对容易，回收效率相对较高。 

上述两阶段中，粒化阶段是熔渣干法处理工艺过程的关键，也是难点。因为熔融状态下的高炉渣粘性和附着性很高但导热性却很差，而固体高炉渣料的玻璃体结构性能需要凝固过程达到急速冷却要求，即要求熔融渣粒凝固过程中有着极高的冷却速度才能实现高炉渣粒的玻璃体结构性能（高炉渣料玻璃体率达90%以上才可以做水泥原料），致使它比其他冶金熔渣更难处理。 

发明内容

为实现熔融高炉渣粒的急速冷却目的，解决熔融高炉渣干法粒化过程中冷却速度不够或渣粒粘结在器壁上等问题，以往方法是增大设备尺寸，加大冷却风量，导致粒化处理设备的尺寸较大，回收风温较低，致使高炉渣干法粒化处理设备实用化比较困难，至今没有实现大规模工业化推广应用。针对这一问题，本发明开发设计了一种熔融高炉渣粒化过程的螺旋振动床余热回收装置，使设备在保证急速冷却、防止粘结的前提下更加紧凑，提高粒化阶段余热回收效率。 

   本发明的技术方案是：一种熔融高炉渣粒化过程的螺旋振动床余热回收装置，该装置由粒化阶段螺旋振动床快冷单元和余热回收单元组成； 

所述粒化阶段螺旋振动床快冷单元包括具有水冷壁及保温层的粒化室壳体、螺旋振动筛床、高温风排风口、第一除尘器、冷却风供风机和供风管；所述螺旋振动筛床由振动电机、螺旋振动体支撑底座、螺旋振动支撑柱和螺旋振动体面板组成；

所述余热回收单元包括除尘系统、二次冷却室和余热利用装置；所述除尘系统由第二除尘器和气体分配室组成；所述二次冷却室设有渣粒入口、二次冷却气入口和高温空气出口；所述余热利用单元包括热风炉和余热锅炉；