CN211972386U - 一种高温熔渣粒化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种高温熔渣粒化装置，包括一对滚筒、外壳、支撑装置、除渣辊等。滚筒对由两个完全一样的、平行布置、相切且反向转动的滚筒组成。所述滚筒由外筒和内筒构成，外筒和内筒之间环形腔的上半部分设有冷却水管，冷却水管上设置有多个喷嘴，冷却水管内的水通过喷嘴喷向滚筒，使外筒外表面的温度不超过100℃，保证滚筒材料不会发生高温蠕变；下半部分形成水腔，积有一定高度的水位。本实用新型的装置，一方面将高温熔渣进行粒化，回收部分热量，另一方面，滚筒表面的渣层，在到达除渣辊被挤压剥离破碎之前，温度不超过850℃，炉渣已经全部被冷却到了固化温度以下，炉渣的最小冷却速率大于60℃/s，满足快速急冷的要求。

Description

一种高温熔渣粒化装置

技术领域

本实用新型涉及炉渣综合利用，具体涉及一种高温熔渣粒化及余热回收装置。

背景技术

高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排出的废物，当炉温达到1450～1650℃时，炉料熔融，矿石中的脉石、焦炭中的灰分和助溶剂和其他不能进入生铁中的杂质形成以硅酸盐和铝酸盐为主浮在铁水上面的熔渣，主要成分为CaO、SiO2、Al2O3,还有少量MgO、MnO、FeO和S等。高炉渣是炼铁的废弃物，每吨生铁约产生0.29吨高炉渣，出炉温度1450～1650℃，熔融态的高炉渣的显热及溶解热达到1883.6MJ/t。按照我国年生铁产量6亿吨计算，每年产生高炉渣1.74亿吨，所含余热相当于1114万吨标准煤。无论是单位热量还是总量，高炉渣都是一种高品位的余热资源，对其高效回收利用，是钢铁行业节能减排、提高二次能源效率的重要途径和方式。

目前国内处理高炉渣的方式绝大多数均为水淬法，即对高炉渣进行冲水冷却，高炉渣粒化成为水渣，经加工后用作建材原料；冲渣水进行沉淀、过滤、冷却后循环使用。由于水淬将高炉渣高品位显热转化为了低品位的冲渣水余热，冲渣水余热回收技术存在的回收率低、能量品位低、用途受限的问题很难得到解决。并且水淬法还产生大量含有SO2等有害气体的水蒸气，不仅造成大气污染，而且对周边环境造成热污染。同时，水淬产生的大量70～90℃的腐蚀性、高硬度、高悬浮物的热水，难以回收其余热。北方地区部分企业用冲渣水间接换热用于冬季采暖，余热回收率不到10％。

高炉渣干法余热回收是利用高炉渣与传热介质直接或间接接触进行高炉渣粒化和显热回收的工艺，它的明显优势是有效回收了高炉渣的显热，节约了大量新水。

高炉渣的干法显热回收包括两个关键的操作：熔渣首先被粒化成为细小固态渣粒，既高炉渣的粒化，然后再回收高温渣粒的余热。高炉熔渣的粒化工艺是进行余热回收的基础和前提，也是国内外众多研究机构的主要研究内容。

高炉渣的导热系数一般较低，给余热回收带来困难。另外由于渣的总量巨大，渣制品最有前景的用途就是用作生产水泥的原料，这就要求渣制品的玻璃体含量需达到要求，一般应95％以上。高温熔渣只有在高温固化阶段进行快速急冷，才能得到高玻璃体含量的成品渣，因此实现快速急冷是高炉渣粒化阶段最重要的技术要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种高温熔渣的粒化装置，实现高炉渣粒化阶段的快速急冷。采用双滚筒设计，滚筒分为内筒和外筒，内筒和外筒之间通冷却水进行换热。为保证外筒表面的渣层顺利脱落，每个滚筒各配置一个除渣辊，除渣辊为齿轮状，做旋转运动，与滚筒相切，将滚筒表面的渣层破碎成渣粒，实现快速急冷粒化作用。

为实现上述目的，本实用新型拟采取如下技术手段：

一种高温熔渣的粒化装置，包括滚筒对、外壳、支撑装置、除渣辊、电动机、减速机、传动齿轮。滚筒对由两个完全一样的、平行布置、相切且反向转动的滚筒组成。滚筒通过支撑装置来支撑，两个滚筒分别在驱动装置的驱动下反向转动。

滚筒由外筒和内筒构成，外筒和内筒之间环形腔的上半部分设有冷却水管，冷却水管上设置有多个喷嘴，冷却水管内的水通过喷嘴喷向滚筒，使外筒外表面的温度不超过100℃，能够满足高炉熔渣的急冷要求，同时保证滚筒材料不会发生高温蠕变；下半部分形成水腔，积有一定高度的水位。

进一步，外壳的顶部和底部的内壁有耐火材料。前后左右四个面的内壁设有水冷壁，水冷器内通冷却水。

进一步，滚筒两端的端面上安装有挡板，使两个滚筒中间形成渣槽。

更进一步，每个滚筒的外侧各配置一个除渣辊。除渣辊与滚筒相切布置，在电机驱动下转动，除渣辊表面为齿轮形状，对滚筒表面的渣层进行挤压和和剥离，是渣层破碎成渣粒，落下后从底部排渣口排出。

熔融高炉渣被泼到两鼓之间的渣槽中，高炉渣一方面由于重力作用在渣槽中往下流动，另一方面又因为转鼓的旋转作用获得向上的运动速度，炉渣在滚筒表面固化形成一个薄层。从粒化装置排出的高温固态渣，约800～900℃，需经过固体颗粒余热锅炉、固体料冷却器等装置进行二次换热，将热量进行回收利用。

此外，滚筒两端的端面上设有进水口，冷却水从进水口进入内筒和外筒之间的冷却水管，并通过喷嘴喷向外筒的内壁，吸收高温熔渣传递过来的热量，冷却水吸收热量后变成水蒸气，从滚筒端面的排气口排出，供工艺系统需要或通过汽轮机发电。

冷却水的流量约为80～100L/min。年处理高炉渣35万吨的粒化装置，滚筒直径0.8米，长度1米。转速约5～10转/分钟。渣层厚度约7mm，渣层厚度可通过滚筒的旋转速度变化来调整厚度。

此外，滚筒表面分别设置有刮板，用于在除渣辊将滚筒表面的渣层破碎后，刮除滚筒表面残留的固态渣。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益的技术效果：

本实用新型的高温熔渣粒化装置，一方面将高温熔渣进行粒化，回收一部分热量，另一方面，本实用新型的装置，滚筒表面的渣层，在到达除渣辊被挤压剥离破碎之前，温度不超过850℃，炉渣已经全部被冷却到了固化温度以下，破碎后的炉渣不会重新粘结。炉渣的最小冷却速率大于60℃/s，满足快速急冷的要求，固态渣的玻璃体含量90％以上，由于快速急冷，固化后的炉渣的玻璃体含量高，易于用作水泥熟料。

本实用新型的装置，两个滚筒和两个除渣辊对称布置，独立安装运行，避免了旋转设备的连接，便于维护和稳定连续运行，易于工业化生产。

采用本实用新型的装置，经模拟计算得知，高温熔渣的热回收率可达到50％以上。

同时，本实用新型的装置，采用双滚筒设计，两个滚筒分别配置一个除渣辊，除渣辊表面是齿轮形状，能够将滚筒表面的渣层挤压剥离破碎。

此外，采用本实用新型的装置，滚筒由内筒和外筒组成，内筒固定不动，外筒和内筒中间设置有冷却水管和喷嘴，保证外筒内壁始终处于冷却水覆盖下，同时外壳的内壁有水冷壁和保温材料，共同保证设备长期可靠运行。

附图说明

图1为本实用新型的装置示意图。

图2为本实用新型的驱动装置示意图。

图中，(1)壳体、(2)水冷器、(3)渣层、(4)进渣口、(5)渣槽、(6)挡板、(7)倒渣槽、(8)冷却水管、(9)喷嘴、(10)除渣辊、(11)渣粒、(12)输送带、(13)排渣口、(14)耐火层、(15)水腔、(16)滚筒、(17)内滚、(18)外滚、(19)刮板、(20)大齿轮、(21)小齿轮、(22)减速器、(23)电机。

以下结合附图以及实施例对本实用新型的方案进一步进行说明。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供一种高温熔渣粒化装置，如图1，包括一对滚筒16、壳体1、除渣辊5、以及驱动装置，所述驱动装置包括电机23、减速器22、传动齿轮(大齿轮20和小齿轮21)。两个滚筒4分别在驱动装置的驱动下反向转动。

滚筒16由两个完全一样的、平行布置、相切且反向转动的滚筒组成。

滚筒16由外滚18和内滚17构成，外滚18和内滚17之间环形腔的上半部分设有冷却水管8，冷却水管8上设置有多个喷嘴9，冷却水管8内的水通过喷嘴9喷向滚筒16，使外滚18外表面的温度不超过100℃，能够满足高炉熔渣的急冷要求，同时保证滚筒16材料不会发生高温蠕变；下半部分形成水腔15，积有一定高度的水位。

壳体1的顶部和底部的内壁有耐火层14。前后左右四个面的内壁设有水冷壁2，水冷器内通冷却水，进一步保证冷却快速。

滚筒16两端的端面上安装有挡板6，使两个滚筒中间形成渣槽5。

熔融高炉渣被泼到两滚筒16之间的渣槽5中，高炉渣一方面由于重力作用在渣槽5中往下流动，另一方面又因为滚筒16的旋转作用获得向上的运动速度，炉渣在滚筒16表面固化形成一个薄层。

每个滚筒16的外侧各配置一个除渣辊10，除渣辊10与滚筒16相切布置，在电机23驱动下转动，除渣辊10表面为齿轮形状，对滚筒16表面的渣层进行挤压和和剥离，是渣层破碎成渣粒，落下后从排渣口13排出，由输送带12输送进入下一个工序。

滚筒16两端的端面上设有进水口，冷却水从进水口进入外滚18和内滚17的冷却水管，并通过喷嘴9喷向外滚18的内壁，吸收高温熔渣传递过来的热量，冷却水吸收热量后变成水蒸气，从滚筒16端面的排气口排出，供工艺系统需要或通过汽轮机发电。

从粒化装置排出的高温固态渣，约800～900℃，需经过固体颗粒余热锅炉、固体料冷却器等装置进行二次换热，将热量进行回收利用。

本实用新型冷却水的流量约为80～100L/min，年处理高炉渣35万吨的粒化装置，滚筒直径0.8米，长度1米。转速约5～10转/分钟。渣层厚度约7mm，渣层厚度可通过滚筒的旋转速度变化来调整厚度。

本实用新型装置的工作过程为：熔融高炉渣经进渣口被泼到两滚筒之间的渣槽中，高炉渣一方面由于重力作用在渣槽中往下流动，另一方面又因为滚筒的旋转作用获得向上的运动速度，炉渣在滚筒表面固化形成一个薄层。除渣辊对滚筒表面的渣层进行挤压和和剥离，是渣层破碎成渣粒，落下后从排渣口排出。一方面，滚筒表面的渣层，在到达除渣辊被挤压剥离破碎之前，温度不超过850℃，炉渣已经全部被冷却到了固化温度以下，破碎后的炉渣不会重新粘结。炉渣的最小冷却速率大于60℃/s，满足快速急冷的要求，另一方面，却水从进水口进入内滚和外滚之间的冷却水管，并通过喷嘴喷向外筒滚的内壁，吸收高温熔渣传递过来的热量，冷却水吸收热量后变成水蒸气，从滚筒端面的排气口排出，供工艺系统需要或通过汽轮机发电。

Claims (10)

1.一种高温熔渣粒化装置，包括壳体(1)，壳体(1)上表面开有进渣口(4)，壳体(1)的底部开有排渣口(13)，其特征在于，在壳体(1)内水平设置有一对滚筒(16)，该对滚筒(16)的轴高度相等，滚筒(16)相切且反向转动，两个滚筒(16)相切处形成渣槽(5)，从进渣口(4)落下的高温熔渣落入渣槽(5)；

两个滚筒(16)的外侧分别设置有除渣辊(10)，用于对滚筒(16)外壁的熔渣进行剥离破碎；

在所述滚筒(16)内还设置有水冷系统，用于在滚筒(16)转动到除渣辊(10)之前对滚筒(16)外壁进行水冷降温。

2.如权利要求1所述高温熔渣粒化装置，其特征在于，所述滚筒(16)包括内滚(17)、以及套于内滚(17)外的外滚(18)，内滚(17)固定不动，外滚(18)相对转动，在所述外滚(18)和内滚(17)之间形成环形腔，在环形腔内设有水冷系统，所述水冷系统喷向外滚(18)内壁，用于对外滚(18)外壁进行水冷却。

3.如权利要求1所述高温熔渣粒化装置，其特征在于，所述除渣辊(10)与滚筒(16)相切布置，在电机驱动下转动，除渣辊(10)表面为齿形，用于对滚筒(16)表面的渣层进行挤压剥离，使渣层破碎成渣粒，落下后从排渣口(13)排出。

4.如权利要求1所述高温熔渣粒化装置，其特征在于，壳体(1)的顶部和底部的内壁设置有耐火层(14)，壳体(1)的其余面的内壁设有水冷器(2)，其内通有冷却水。

5.如权利要求2所述高温熔渣粒化装置，其特征在于，所述水冷系统位于环形腔的上半部分，环形腔的下半部分形成水腔(15)，用于蓄积形成水位。

6.如权利要求5所述高温熔渣粒化装置，其特征在于，所述水冷系统包括冷却水管(8)，冷却水管(8)上设置有多个喷嘴(9)，冷却水管(8)内的冷却水通过喷嘴(9)喷向外滚(18)内壁。

7.如权利要求6所述高温熔渣粒化装置，其特征在于，滚筒(16)两端的端面上设有进水口，冷却水从进水口进入内滚(17)和外滚(18)之间的冷却水管(8)，冷却水吸收热量后变成水蒸气，从滚筒(16)端面的排气口排出，进行余热回收利用。

8.如权利要求1所述高温熔渣粒化装置，其特征在于，两个滚筒(16)分别在驱动装置的驱动下反向转动。

9.如权利要求1所述高温熔渣粒化装置，其特征在于，滚筒(16)转速为5～10转/分钟，通过滚筒(16)的转速调整渣层厚度。

10.如权利要求1所述高温熔渣粒化装置，其特征在于，滚筒(16)表面分别设置有刮板(19)，用于在除渣辊(10)将滚筒(16)表面的渣层破碎后，刮除滚筒(16)表面残留的固态渣。

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