[实用新型]螺旋管式旋流水淬熔渣余热回收装置

说明书

本实用新型提供了一种螺旋管式旋流水淬熔渣余热回收装置，包括依次连接形成密闭高压系统的熔渣加压输送装置、旋流反应器、渣浆泵和渣水分离装置，其中旋流反应器为螺旋管式结构，螺旋管式结构上开有蒸汽排除口。所述渣水分离装置具有两个出水口，其中一个出水口连接到熔渣加压输送装置形成循环回路，另一个出水口通过换热器连接到渣浆泵的入口。本实用新型在能够获得玻璃体含量高、颗粒均匀且细小的水淬炉渣的同时，提高炉渣显热的回收利用水平，经济高效。

技术领域

本实用新型涉及熔渣热能回收技术领域，具体是一种螺旋管式旋流水淬熔渣余热回收装置。

背景技术

使用各种工业炉窑生产钢铁、有色金属、黄磷等产品的过程中，由于炉窑高温的反应环境，副产品炉渣具有很高的温度，在高温条件下，炉渣呈熔融液态，流动性好。炉渣的主要成分为CaO、MgO、SiO₂、Al₂O₃等，经过水或空气急速冷却淬制后，变成颗粒细小均匀的颗粒炉渣，可作为水泥熟料，具有很高的商业价值。同时，高温炉渣有较高的显热，以1500℃计算，其可利用显热约为1400至1800kJ/kg，我国各类炉渣每年总产量数亿吨，在淬制过程中，炉渣的显热以热交换形式传递至水或空气中，目前90%以上的熔渣以水淬为主，淬制后产生的副产品为60-90℃的热水和低温饱和蒸汽，部分企业在冬季作为采暖热源予以回收利用，整体利用水平不高，尤其在春夏秋三季，热量主要以水蒸发的的形式直接排放到大气中，产生了巨大的浪费。并且，在淬制过程中产生一定量的H₂S、SO₂等有害气体以及粉尘，随淬制白烟排放到大气中污染环境。

针对上述问题，国内外自20世纪70年代以来提出了以转轮、转杯、转鼓、转盘、粒化轮等熔渣机械破碎方法、并以空气等介质作为二次热媒回收熔渣热量；以金属球与熔渣混合，使炉渣冷却、破碎，并以金属球和热空气或氮气为二次热媒回收熔渣热量；以压缩空气或蒸汽，或以水与蒸汽或空气混合，冲击熔融渣流完成破碎与淬制，并以热空气或过热蒸汽为二次热媒回收熔渣热量；以固体渣冲击熔融液态炉渣或混合搅拌的固体颗粒冲击法，以固体渣粒和凝固的熔融渣粒混合物为二次热媒回收熔渣热量；以上等方法目前均未在工业生产中大量推广，主要原因为机械磨损、熔渣粘结、冲制气体能耗大、故障率高、能源回收率低等问题没有彻底解决。目前工业生产中仍以水淬的方法处理熔渣，主要分为因巴法（INBA）、图拉法（TYNA）、拉萨法（RASA）、底滤法（OCP），具有热量损失大、有害气体排放污染空气的缺点。其中因巴法（INBA）、拉萨法（RASA）、底滤法（OCP）三种方法均为以高速水流冲击熔渣流，使渣流被水力冲击为小的液渣滴或液渣团，然后在冲渣沟或粒化管内继续湍流流动，利用熔渣液滴或颗粒表面与内部高温差所产生的热应力，加之紊流状态较高的传热系数，在数秒内完成水淬过程，使炉渣破碎为粒径更小的颗粒水渣，其间炉渣的冷却速率也远高于研究报告提出的22℃/s的临界冷却速率。但此三种方法在实际操作中存在渣中带铁爆炸，水路堵塞造成渣水比过大爆炸、水温过高散热不良爆炸等问题，操作压力始终处于常压水平。而图拉法（TYNA）是以先机械破碎熔渣为液滴，再进行水淬的方法，其对渣中带铁的比例承受能力甚至可达到40%含铁比例。

在水淬法熔渣余热回收利用的研究上，各国研究人员都提出了具体的方案，例如：

在公开号为CN115235253A的中国专利中记载，在密闭高压的系统中，以机械破碎的方法将熔渣破碎为熔渣液滴，熔渣液滴飞入旋流的水中，急速冷却，将熔渣热能转换为蒸汽的内能，获得玻璃体含量较高的水淬炉渣和饱和蒸汽；对水淬过程中产生的水渣、饱和水、蒸汽以机械强制离心旋流的方法进行分离并抑制泡沫渣的生成。但其狭小法反应器空间内，汽液两相的旋流抛物界面面积受限，导致单个反应器处理能力低，并且反应器内有转动部件，易造成磨损。

因此，在获得玻璃体含量高、颗粒均匀且细小的水淬炉渣的同时，提高炉渣显热的回收利用水平，提高余热回收设备的处理能力和稳定性十分迫切。

实用新型内容