[发明专利]一种冶金熔渣粒化及其热能回收系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉一种冶金熔渣粒化及其热能回收系统与方法，属于冶金熔渣处理和余热回收利用技术领域。

背景技术

熔渣是在冶金生产过程中的高温、熔融态产物，如液态的高炉渣、钢渣、铜渣等，其中蕴含着丰富的热能资源。

例如液态高炉渣是一种典型的熔渣，2013年我国高炉渣产生量约2.5亿吨，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，急冷处理的高炉渣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。同时，液态高炉渣温度在1300℃到1600℃之间，具有很高的热能回收利用价值。

目前，液态高炉渣主要采用水淬法处理，水淬后的高炉渣可用于制作水泥等建筑材料，水淬法存在的主要问题有：耗水量大；产生大量的H₂S和SO_x造成大气污染；热能没有得到回收；水淬渣含水率高，需进行干燥处理；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，系统维护工作量大，增加了维护费用。

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热能的液态高炉渣干式处理方法。

目前已出现的液态高炉渣干式粒化方法，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热量回收的品质。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，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，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。

熔渣的粒化对于熔渣处理再利用和热能回收具有决定性意义，而粒化和热能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相对低，无二次污染，运行可靠，可节约大量水资源并可充分回收熔渣热能的系统与方法是当前行业所急需。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有动力消耗相对低、热能回收品质高、且无二次污染的冶金熔渣粒化及其热能回收系统与方法。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的第一种冶金熔渣粒化及其热能回收系统，其特征在于，所述系统包含：

a、熔渣粒化及流化床换热装置，其包括流化床本体、熔渣漏斗、高速射流粒化设备、旋风分离器以及布置在流化床本体下部的换热埋管、排渣口、布风板、风室和进气口；所述流化床本体采用水冷壁结构；所述高速射流粒化设备布置在流化床本体的上部；

b、渣粒换热单元，该渣粒换热单元通过渣粒输送设备与熔渣粒化及流化床换热装置底部的排渣口连接，该渣粒换热单元内部布置水冷壁，其上设有高温渣粒进口、热水进口、低温渣粒排出口和饱和蒸汽出口；热水经水冷壁与来自熔渣粒化及流化床换热装置的高温渣粒换热后由饱和蒸汽出口排出；

c、气体换热单元，该气体换热单元含有饱和蒸汽进口、高温烟气进口、低温给水进口、过热器段、省煤器段、低温烟气出口、过热蒸汽出口和热水出口；来自旋风分离器的高温烟气通过管道与所述的高温烟气进口连接，烟气在气体换热单元内部依次经过过热器段与省煤器段，然后经过低温烟气出口排出；来自熔渣粒化及流化床换热装置的饱和蒸汽和渣粒换热单元的饱和蒸汽从饱和蒸汽进口进入所述的过热器段，然后由过热蒸汽出口排出；低温给水经过低温给水进口进入所述的省煤器段，然后经热水出口排出后通过管道分别进入熔渣粒化及流化床换热装置的水冷壁和渣粒换热单元的水冷壁。

本发明提供的第二种冶金熔渣粒化及其热能回收系统，其特征在于，所述系统包含：

a、熔渣粒化及流化床换热装置，其包括流化床本体、熔渣漏斗、高速射流粒化设备、旋风分离器以及布置在流化床本体下部的换热埋管、排渣口、布风板、风室和进气口；所述流化床本体采用水冷壁结构；所述高速射流粒化设备布置在流化床本体的上部；

b、渣粒换热单元，该渣粒换热单元通过渣粒输送设备与熔渣粒化及流化床换热装置底部的排渣口连接，该渣粒换热单元内部布置水冷壁，其上设有高温渣粒进口、低温给水进口、低温渣粒排出口和蒸汽出口；低温给水经水冷壁与来自熔渣粒化及流化床换热装置的高温渣粒换热后由蒸汽出口排出；