[发明专利]一种高温熔渣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干法处理及回收显热的装置和方法。

背景技术

在工业生产领域，高温熔渣广泛存在，如冶金行业中的高炉熔渣、转炉熔渣，熔融镍渣、铜渣等。这部分渣产量巨大，温度高，是高品位的余热资源。目前，这部分余热资源上绝大部分都没有得到回收利用。在节能减排的大背景下，积极发展高温熔渣技术，具有十分重要的意义。下面以产量最为巨大的高炉熔渣为例，具体进行说明。

高炉熔渣是高炉炼铁的副产品，国内年产量以亿吨计，温度在1500℃左右，无论是从量上还是从质上看高炉熔渣的显热都是高品质的，回收这部分余能可节约大量的能源。高炉熔渣绝大部分的处理方式是水淬法，即使用高速水流快速冷却熔融的高炉熔渣，冲渣水余热可用于取暖等；但夏季和无取暖设备的地区，这部分能量只能白白地浪费掉；另外水淬法还存在浪费水资源、产生硫化氢有毒气体等问题。

自20世纪70年代起，世界上一些主要产钢国家如日本、美国、英国、德国和瑞典等积极开展高温熔渣干法处理的研究，最近几年国内关于这方面的研究也多起来，但目前尚未有能够工业化应用的技术。

高温熔渣显热回收的难点与高温熔渣的特殊性质有关；高温熔渣的温度高，要求处理设备长时间的耐受高温；高温熔渣的导热性能极差，熔融状态时不超过2W/m·K，热量传递困难；高温熔渣温度降到某个温度时（1200℃附近），粘度急剧增大，并逐渐凝固，流动性变差；另外，高温熔渣干法处理工艺还要兼顾生成高附加值的渣成品；目前高温熔渣的最具前景去处是用作生产水泥的原材料，渣成品的玻璃体含量要求在90%以上；研究表明，高炉渣熔渣只有在高温段（1000℃以上）快速冷却，才会生成高玻璃体含量的炉渣固体，能够具有很好的水合活性，用于生产水泥等建材；这意味着高温熔渣干法处理工艺还要满足在高温段快速冷却的要求。

现有的高温熔渣干法处理工艺多采用机械法将高温熔渣粒化成小颗粒，然后冷却回收余热的处理方式；其中部分处理方式冷却效果好，所得的渣成品玻璃体含量高，也能回收大部分的余热；但由于需要先对熔渣进行粒化，粒化过程容易形成渣棉；另外，有的高温粒化设备存在占地面积大，动力消耗高（如风碎法），设备结构复杂（如离心粒化法）、余热回收率有待提高等问题，离工业化应用尚有距离。

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干法处理及回收显热的装置和方法，通过采用链篦机对高温熔渣进行先急冷后破碎，促进高温熔渣固化形成玻璃相，并回收余热。

本发明的高温熔渣干法处理及回收显热的装置包括链篦机、水冷壁、刮渣板、渣粒收集器和余热回收装置，其中链篦机的第一驱动链轮位于中间包的下方，水冷壁位于篦板上方，刮渣板的一端与第二驱动链轮上方的篦板留有缝隙，刮渣板的另一端的下方设有渣粒收集器，渣粒收集器的底部设有破碎机，破碎机下方设有余热回收装置。

上述装置中，水冷壁内设有冷却水通道，水冷壁与篦板之间的距离为100~500mm。

上述装置中，篦板的厚度为10~150mm。

上述装置中，中间包的底部设有开孔，开孔的形状选用长条形，其轴线与链篦机的轴线垂直；开孔的宽度为10~200mm，长度与篦板宽度的比例为（0.82~0.95）:1。

上述装置中，链篦机上位于下部的篦板处设有冷却室，冷却室内设有冷却管道，冷却管道的出口与链篦机下部的篦板相对。

上述装置中的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。

本发明的高温熔渣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、启动链篦机，链篦机上部的篦板从第一驱动链轮向第二驱动链轮方向运动，将高温熔渣通过中间包放入到链篦机上部的篦板上，篦板将高温熔渣向刮渣板方向传送，水冷壁内流通有冷却水；高温熔渣经过水冷壁下方时，高温熔渣一方面通过热传导被篦板冷却固化，另一方面通过热辐射被水冷壁冷却固化，形成玻璃相固体渣；

 2、当玻璃相固体渣被传输到第二驱动链轮上方时，被刮渣板从篦板上分离，并从刮渣板上表面传送到渣粒收集器中；

3、进入渣粒收集器的玻璃相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。