[发明专利]一种高温工业渣研磨余热利用系统及方法

说明书

本发明公开了一种高温工业渣研磨余热利用系统及方法，系统包括研磨设备、研磨介质储存筒、余热发电设备和引风机，所述研磨设备和研磨介质储存筒连通形成介质循环回路，所述研磨介质储存筒、余热发电设备和引风机依次连通形成余热发电回路。由此，研磨媒介对高温工业渣进行研磨并跟工业渣热交换后，通过介质循环回路回至研磨媒介筒，通过余热发电回路将空气引入研磨媒介筒中与研磨媒介进行热交换，从而既实现了工业渣的研磨，又能对高温工业渣的高热能进行利用。

技术领域

本发明涉及工业废渣处理技术领域，尤其涉及一种高温工业渣研磨余热利用系统及方法。

背景技术

在工业领域，采矿和冶炼工业生产过程中会产生各种工业废渣。工业渣绝大部分出炉时具有较高温度，比如锅炉渣（700-1000℃），冶金渣（1200-1600℃），化工渣（600-1200℃）。 随着社会经济的迅速发展，工业废渣日益增多，它不仅对城市环境造成巨大压力，而且限制了城市的发展。目前通常采用“冷却+分选+综合利用”三步法对工业高温渣进行处理和利用。

工厂生产产生的高温工业渣往往采用自然或强制冷却，这会造成大量的热能浪费，据相关研究报告显示：锅炉渣每个单位年节能价值在30-500万元，冶金渣在500-8000万元，甚至上亿元。工业渣的分选往往先采用破碎、筛分工艺进行，主要是为了从废渣中回收附加值高的金属元素，同时为后续综合利用提供条件，而分选的前提是废渣需要研磨至粒径在20mm以下，更优粒径在10mm以下，最优粒径在5mm以下。工业渣的综合利用往往根据工业渣的类别、成分进行变废为宝。比如用作建材、制作水泥及制品、微晶玻璃、钙镁磷肥等。

现有技术中有少量高温工业渣热能利用的研究。主要分为两类，一是热交换，二是热功转化。热交换技术是最直接的经济方式，主要是以热水、热风形式回收。热功转换技术可提高余热的品位，获得最大经济价值，如以水为工质的蒸汽透平发电，和以低沸点工质的有机工质发电热功转化。不管哪种热能利用技术，都需要冷却介质跟高温工业渣直接接触或者间接接触，从而获得热交换能量。

间接接触技术一般是在高温工业渣容器或者出渣溜槽外壁敷设管道，管道内通入水或者空气从而跟高温工业渣进行间接热交换。但是往往受管道铺设方式的限制，管道铺设空间有限，从而导致热交换效率有限，无法做到工业应用，同时后续对冷却后的工业渣的分选利用前还是需要配置研磨设备（破碎机、磨机等）。

直接接触技术即在高温工业渣放流过程中，精确控制渣流速度，采用空气或者水对高温工业渣进行冷却，高温工业渣被冷却的同时也被粒化。但是这个冷却方式对工业渣的适应性差，即流动性不好的工业渣很难被粒化，后续对工业渣的分选利用前仍然需要配置研磨设备（破碎机、磨机等）才能得到满足要求粒径的产品。除此之外，还有以下弊端：对于用空气作为冷却介质来说，效率低，污染大，工业渣中的金属（铁、镁等）容易氧化，不利于后续金属回收，热能难以收集利用；而用水作为冷却介质来说，高温工业渣遇水容易发生爆炸，危险性大，同时水中含有大量颗粒杂质和悬浮物（0-0.25mm），如果是处理碱性大的工业渣（PH=7-13）的，进行热能利用时，换热器和输送管道内表面结垢现象十分严重，直接影响热换器的使用性能，也最终影响后续热能利用效果。

对于冷却后的工业渣，分选利用之前，必须利用研磨设备对其进行研磨，现有技术中的研磨设备通常使用磨机，根据筒体中心轴与水平面的相对关系，分为卧式磨机和立式磨机。其工作原理分别如下：

卧式磨机一般为一焊接筒体，物料由磨机进料端空心轴装入筒体内，当磨机筒体转动时候，研磨介质和物料由于惯性和离心力作用，摩擦力的作用，使它附在筒体衬板上被筒体带走，当被带到一定的高度时候，由于其本身的重力作用而被抛落，下落的研磨介质像抛射体一样将筒体内的物料给击碎。

立式磨机一般为一焊接筒体，内壁附有保护衬板、筒体中心设置一搅拌轴，搅拌轴的径向设有间隔排列的若干旋叶（或推杆），利用搅拌轴及旋叶（或推杆）带动研磨介质做强制机械剪切研磨作用，使物料与研磨介质充分接触、研磨。

所以这两种方式研磨的关键是研磨介质需要快速运动。