[发明专利]一种高温熔渣急冷干法处理及回收显热的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及高温熔渣利用技术，特别涉及一种高温熔渣急冷干法处理及回收显热的装置和方法。

背景技术

在工业领域存在着大量的高温熔渣，如高炉熔渣、钢渣、铜渣、镍渣等；这些熔渣温度大部分在1500℃左右；总量以亿吨计，属于高品质的余热资源，具有很高的回收利用价值。

以总量最大的高炉熔渣为例，目前针对高炉熔渣的处理以水淬工艺为主，即用大量的水对高炉熔渣进行急冷，所形成的水淬渣由于玻璃体含量在95%以上，具有很好的水合活性，可以用于生产水泥等建材；但这种湿式处理工艺存在水量消耗大、渣中成分污染水、处理过程中生成硫化氢等有害气体等问题；另外，水淬工艺中余热回收利用率低，只有在我国北方少部分钢铁厂冬天利用冲渣水余热进行采暖，高品质的显热大部分都浪费掉了。其它种类的高温熔渣有采用水淬法处理的，也有采用其他方法的，如热泼法等；整体而言，高温熔渣的显热基本没有得到回收利用。

高温熔渣的导热系数一般较低，如硅酸盐质类的高温熔渣的热传导率不足2W/m·K，这也给余热回收带来困难；渣的总量巨大，渣制品最具前景的去处是用作生产水泥的原料，这就要求所得渣制品的玻璃体含量与水淬渣的相当。高温熔渣只有在高温固化阶段满足急冷的条件才能生成高玻璃体含量的成品渣，因此采用干式处理技术并实现快速冷却，才能获得高附加值的渣制品；显然，高温、低热传导率和兼顾炉渣的玻璃体含量是制约高温熔渣余热回收的难点。

自20世纪70年底，国外就开始针对以高温熔渣为代表的高温熔渣开展能够回收显热的干式处理技术的研究，近几年国内针对这方面的研究也多起来；目前已有多种高温熔渣干式处理技术，其中风碎法和离心粒化法最具代表性，关于这两种技术的研究也最多。风碎法使用高速空气射流粒化熔渣，得到固态渣颗粒，并使用冷风作为冷却介质回收渣粒余热，风碎法所得渣粒整体玻璃化率大于95%，粉碎性好，品质与水淬渣相当，余热回收率约48%；但风碎法存在动力消耗大、占地面积大、综合成本高等问题。离心粒化法基本原理是利用旋转杯的离心力作用，将高温熔渣粒化成小的熔渣颗粒，冷却后形成高温固态颗粒，使用流化床或固体颗粒余热锅炉回收固态颗粒余热；离心粒化法所得颗粒较均匀，玻璃体含量也能满足制造水泥的要求；但离心粒化法的粒化装置结构复杂，可靠性有待完善，离工业应用尚有距离。

发明内容

针对现有高温熔渣在处理技术上存在的上述问题，本发明提供一种高温熔渣急冷干法处理及回收显热的装置和方法，通过转鼓和冷却辊对高温熔渣进行快速降温，再经破碎并回收余热，促进高温熔渣固化形成玻璃相，并回收余热。

本发明的一种高温熔渣急冷干法处理及回收显热的装置包括导渣槽、挡渣板、转鼓、冷却辊组、除渣辊、渣粒收集器和余热回收装置；挡渣板、导渣槽、冷却辊组和除渣辊在转鼓外表面沿转鼓转动方向依次排布，导渣槽和挡渣板分别位于转鼓顶部的上方两侧，除渣辊和挡渣板与转鼓之间留有缝隙，冷却辊组与转鼓外表面之间的间距为5~100mm，导渣槽与转鼓外表面之间的间距为100~1000mm；除渣辊下方设有渣粒收集器，渣粒收集器下部设有破碎机，破碎机下方设有余热回收装置；所述的冷却辊组由4~25个水冷轧辊构成，各水冷轧辊内部与冷却水管道连通；所述的转鼓的内表面与冷却水管道连通；所述的除渣辊内部与冷却水管道连通。

上述装置中，各水冷轧辊与转鼓之间的间隙相同，相邻的两个水冷轧辊之间的间距沿转鼓转动方向依次增大。

上述装置中，除渣辊为具有齿状工作面的轧辊。

上述装置中，余热回收装置选用固定床、流化床、移动床或固体颗粒余热锅炉；当余热回收装置为固定床、流化床和移动床时，冷却介质为空气，当余热回收装置为固体颗粒余热锅炉时，冷却介质为水。

本发明的一种高温熔渣急冷干法处理及回收显热的方法是采用上述装置，按以下步骤进行：

1、向转鼓内通入冷却水，向冷却辊组的各水冷轧辊内通入冷却水；将高温熔渣通过导渣槽放到转动的转鼓表面，此时冷却辊组的各水冷轧辊按转鼓转动的相反方向旋转，转鼓将高温熔渣传输到转鼓与冷却辊组之间，并将高温熔渣挤压成片状，同时在转鼓和冷却辊组的冷却作用下降温；

2、向除渣辊内部通入冷却水，启动除渣辊按转鼓转动的相反方向旋转，降温后的高温熔渣被冷却固化形成玻璃体固体渣，并被传输到除渣辊的位置，被除渣辊从转鼓表面剥离，进入渣粒收集器中；

3、进入渣粒收集器的玻璃体固体渣落入渣粒收集器下方的破碎机内，经粉碎后形成颗粒渣，再进入余热回收装置内，经过余热回收后排出。

上述方法中，转鼓的旋转速度为1~150r/min。