CN107816898B - 炉渣换热装置及包含该装置的高温余热回收装置 - Google Patents

Abstract

本申请属于节能领域，尤其涉及一种冶炼炉渣换热装置及包含该装置的高温余热回收装置；炉渣换热装置包括用于输送分配炉渣的炉渣换热机构，炉渣换热机构包括倾斜设置且进料端高、出料端低的第一级换热料床，第一级换热料床的底部设有能通入冷却气流将炉渣吹浮并向出料端移动的通风孔。本申请的炉渣换热装置，冷却气流能通过料床底部的通风孔将炉渣吹浮并向下级料床移动，对炉渣颗粒通过多次收集、分配、换热、再收集，分配，实现对炉渣颗粒的输送、传热和换热，同时使低压冷却风能够进行逐级、均匀换热，达到炉渣余热回收的目的，炉渣余热利用效率高。

Description

炉渣换热装置及包含该装置的高温余热回收装置

【技术领域】

本申请属于节能领域，尤其涉及一种冶炼炉渣换热装置及包含该装置的高温余热回收装置。

【背景技术】

目前工业领域，冶炼炉设备在生产过程中产生大量的炉渣，这些炉渣常伴随有大量的余热，有技术资料显示，该部分余热资源约占其燃料消耗量的30％以上，可见炉渣余热利用存在巨大潜能。炉渣余热的利用既可以降低单位产品的能耗，又能减少环境污染，因此，炉渣的余热利用具有可观的经济效益和社会效益。而现有用来对炉渣余热进行回收利用的装置，利用效率很低，尤其是低热值炉渣余热利用效率更低，国内冶炼炉渣基本采用水淬方式，炉渣中携带的大量热量都被浪费，且直接对环境造成了热污染。

鉴于上述存在的问题，本申请人作了合理改进，下面将要介绍的技术方案便是基于该前提下产生的。

【发明内容】

为解决现有技术中的炉渣粒化装置存在对炉渣余热效率低，热量损失严重的问题，本申请提供一种炉渣换热装置及包含该装置的高温余热回收装置，炉渣余热利用效率高，尤其适用低热值工业炉渣余热回收。

本申请为解决其技术问题所采用的技术方案：

炉渣换热装置，包括用于输送分配炉渣的炉渣换热机构，所述炉渣换热机构包括倾斜设置且进料端高、出料端低的第一级换热料床，所述第一级换热料床的底部设有能通入冷却气流将炉渣吹浮并向出料端移动的通风孔。

如上所述的炉渣换热装置，所述第一级换热料床包括多片呈梯级状依次向下层叠设置的第一导渣板，相邻第一导渣板间设有间隙，该间隙形成所述的通风孔，且相邻第一导渣板的相邻端在竖直方向的投影重叠。

如上所述的炉渣换热装置，所述炉渣换热机构还包括设于所述第一级换热料床下方的第二级换热料床，所述第二级换热料床的上端设于第一级换热料床的下端，所述第二级换热料床包括多片呈梯级状依次向下层叠设置的第二导渣板，相邻第二导渣板间设有间隙且相邻第二导渣板的相邻端在竖直方向的投影重叠。

如上所述的炉渣换热装置，所述第一级换热料床的进料端设有与其连通用于向其输送炉渣的落料仓，所述第二级换热料床的出料端设有与其连通用于收集炉渣的收料仓。

如上所述的炉渣换热装置，所述炉渣换热装置还包括能向所述第二级换热料床的底部吹入冷却气流的送风装置，所述送风装置包括设于所述第二级换热料床外端底部的冷却风管，所述冷却风管上设有能向所述第二导渣板底部吹入冷却气流的喷嘴，所述送风装置还包括穿设于所述收料仓和落料仓的通风管，所述通风管的上部设有与其连通的第一级吹渣管，所述第一级吹渣管上设有插入至落料仓下端的喷嘴，所述冷却风管的上方设有第二级吹渣管，所述第二级吹渣管上设有插入至第二级换热料床内的喷嘴。

如上所述的炉渣换热装置，所述第一级换热料床的上方设有多块均布间隔设置的布风板，所述布风板的一端向所述落料仓的中部气流导向设置，其另一端向所述第一级换热料床的一侧向下延伸，且相邻所述布风板间形成供气流经过的间隙，所述第一级换热料床与第二级换热料床形成开口向内端逐渐扩大的锥形结构，所述锥形结构设有两个，且两个所述锥形结构对称设置。

如上所述的炉渣换热装置，所述炉渣换热装置还包括分流腔，所述分流腔内设有与其连通的风孔和蓄热结构，所述蓄热结构通过所述分流腔与所述风孔连通，所述送风装置吹出的冷却气流通过风孔引流至所述分流腔，对蓄热结构吸收的辐射热进行回收并携带热量进入主烟道口。

高温余热回收装置，包括密闭壳体，所述密闭壳体内设有用于收集炉渣的炉渣收集室，所述炉渣收集室内设有如上所述的炉渣换热装置。

如上所述的高温余热回收装置，所述密闭壳体上设有与所述炉渣收集室连通的入料口，所述高温余热回收装置还包括设于所述密闭壳体一侧利用高压气流将炉渣通过所述入料口吹入所述炉渣收集室内的炉渣风淬粒化装置，所述炉渣风淬粒化装置包括炉渣粒化室，所述炉渣粒化室内设有与其相通的炉渣落料口，所述炉渣落料口下方设有与其相通利用气流粒化炉渣的炉渣粒化腔，所述炉渣粒化腔一侧设有与其相通的炉渣风淬粒化机构。

如上所述的高温余热回收装置,所述炉渣风淬粒化机构包括设于所述炉渣落料口落料端下方后侧的主喷嘴，还包括两个关于所述主喷嘴对称设置的副喷嘴，两个所述副喷嘴的中心延长线与所述主喷嘴的中心延长线相交于一点且该点位于所述炉渣落料口的中心延长线上。

与现有技术相比，本申请有如下优点：

1、本申请的炉渣换热装置，冷却气流能通过料床底部的通风孔将炉渣吹浮并向下级料床移动，对炉渣颗粒通过多次收集、分配、换热、再收集，分配，实现对炉渣颗粒的输送、传热和换热，同时使低压冷却风能够进行逐级、均匀换热，达到炉渣余热回收的目的，炉渣余热利用效率高；

2、本申请的第一级换热料床，其进料端高、出料端低且该料床由多片呈梯级状依次向下层叠设置的第一导渣板构成，相邻第一导渣板间设有间隙且相邻第一导渣板的相邻端在竖直方向的投影重叠，有利于炉渣向下级料床滑落同时避免炉渣未经换热直接进入下一级换热料床，冷却气流通过相邻第一导渣板间的间隙将第一导渣板上的炉渣吹浮形成浮动床并向下移动形成移动床，通过风量、风压的调节，可控制炉渣的移动速度和厚度，从而提高炉渣余热回收的效率；

3、本申请的冷却风管，其设于第二级换热料床外端底部，且其上设有能向第二导渣板底部吹入冷却气流的喷嘴，收料仓和落料仓上还穿设有通风管，通风管上设有与其连通的第一级吹渣管，第一级吹渣管上设有插入至落料仓下端的喷嘴，冷却风管上方设有第二级吹渣管，第二级吹渣管上设有插入至第二级换热料床内的喷嘴，冷却风管的喷嘴吹出的冷却风可从第二导渣板的底部进入，第二导渣板上的炉渣经冷却风处理后的产生的热气从第一导渣板的底部进入布风板区域。

4、本申请的布风板，其设于换热料床的上方，炉渣进入炉渣收集室时，通过布风板及空气将下落的炉渣吹向炉渣收集室，布风板间隙的空气流速较高，不会导致渣的泄漏，即使少量泄漏也不影响使用；

5、本申请的锥形结构设有两个，且关于通风管对称设置，左侧的锥形结构可用于收集大颗粒的炉渣，右侧的锥形结构可用于收集小颗粒的炉渣，粒化后的炉渣呈扇形撒布在炉渣收集室内，颗粒的粒径、密度、速度不同，但落点基本按粒径由大到小在长度方向降落在大致固定的区域，左侧颗粒较大，右侧颗粒较小，通过落料仓分配于左右两端的换热料床内；

6、本申请的炉渣风淬粒化装置，利用高压气流将高温熔融的炉渣通过入料口吹入炉渣收集室内，炉渣收集室内的多级换热机构能对吹入的炉渣进行输送分配并同时对其进行多级换热，提高余热回收利用率；

7、本申请的炉渣风淬粒化机构，主喷嘴设于炉渣落料口下方后侧，主要用途是通过控制一次风的风量和风速，使粒化渣的粒径符合下一步生产需求；两个副喷嘴设于主喷嘴下端且关于主喷嘴对称设置，两副喷嘴的中心延长线与主喷嘴的中心延长线相交于一点且该点位于炉渣落料口的中心延长线上，主要用途是通过控制二次风的风量和风速，使粒化渣的落点符合余热回收装置的要求，同时两个副喷嘴相对可对吹出的二次风量进行部分抵消，副喷嘴的中心轴线与主喷嘴的中心轴线成一夹角且该夹角角度合适，可避免设置的角度过大时吹出的二次风将粒化渣吹向炉渣粒化腔腔壁；

8、本申请的分流腔，其上设有与其相通的风孔和蓄热结构，蓄热结构用于吸收炉渣粒化时的辐射热，蓄热结构通过分流腔与风孔连通，由于熔融炉渣温度在1400℃以上，粒化时辐射热比重较高，为尽可能回收该部分热量，在炉渣粒化飞行区域侧壁设计了多孔蓄热砖，送风装置吹出的冷却气流通过风孔引流至分流腔，对蓄热结构吸收的辐射热进行回收并携带热量进入主烟道口。

【附图说明】

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的高温余热回收装置的结构示意图；

图2是图1的A部放大示意图；

图3是本申请的分流腔的结构示意图；

图4是本申请的炉渣风淬粒化装置的结构示意图；

图5是本申请的炉渣风淬粒化机构的结构示意图。

【具体实施方式】

下面将结合附图及具体实施例对本申请作进一步说明。

如图1至图5所示，一种高温余热回收装置，包括密闭壳体1，所述密闭壳体内设有用于收集炉渣的炉渣收集室，所述密闭壳体上设有与所述炉渣收集室连通的入料口11，高温余热回收装置还包括设于密闭壳体一侧利用压缩气流将炉渣通过所述入料口吹入炉渣收集室内的炉渣风淬粒化装置，炉渣风淬粒化装置包括炉渣粒化室20，炉渣粒化室内设有与其相通的炉渣落料口21，炉渣落料口21下方设有与其相通利用气流粒化炉渣的炉渣粒化腔23，炉渣粒化腔一侧设有与其相通的炉渣风淬粒化机构22，高温余热回收装置还包括设于炉渣收集室内的炉渣换热装置，炉渣换热装置包括用于输送分配炉渣的炉渣换热机构3，该炉渣换热机构包括倾斜设置且进料端高、出料端低的第一级换热料床31，第一级换热料床的底部设有能通入冷却气流将炉渣吹浮并向出料端移动的通风孔。

本实施例的高温余热回收装置，利用压缩气流将高温熔融的炉渣粒化，通过粒化室吹入炉渣收集室内，炉渣收集室内的炉渣换热装置能对吹入的炉渣进行输送分配并同时对其进行多级换热，冷却气流能通过料床底部的通风孔将炉渣吹浮并向下级料床移动，对炉渣颗粒通过多次收集、分配、换热、再收集，分配，实现对炉渣颗粒的输送、传热和换热，同时使低压冷却风能够进行逐级、均匀换热，达到炉渣余热回收的目的，炉渣余热回收利用效率高。

所述炉渣换热机构包括由上向下依次连接的落料仓33、第一级换热料床31、第二级换热料床32以及收料仓34，其中，落料仓用于输送炉渣，第一级换热料床31与落料仓33连通用于承载炉渣。具体地，第一级换热料床31包括多片呈梯级状依次向下层叠设置的第一导渣板311，相邻第一导渣板间设有间隙，该间隙形成所述的通风孔，且相邻第一导渣板的相邻端在竖直方向的投影重叠；第二级换热料床32包括多片呈梯级状依次向下层叠设置的第二导渣板321，相邻第二导渣板间设有间隙且相邻第二导渣板的相邻端在竖直方向的投影重叠，收料仓用于收集炉渣。其优点在于，有利于炉渣向下级料床滑落同时避免炉渣未经换热直接进入下一级换热料床，冷却气流通过相邻第一导渣板间的间隙将第一导渣板上的炉渣吹浮形成浮动床并向下移动形成移动床，通过风量、风压的调节，可控制炉渣的移动速度和厚度，从而提高炉渣余热回收的效率。当然，本实施例中的第一级换热料床并不限于上述结构，例如，在具体实施时，换热料床可为一整块倾斜设置的换热料板，通风孔为多个间隔均布开设于换热料板上的换热孔，换热孔倾斜设置且其倾斜方向与换热料板的设置方向相反。

所述第一级换热料床31与第二级换热料床32形成开口向内端逐渐扩大的锥形结构，所述锥形结构设有两个，且两个所述锥形结构对称设置。本实施例中，锥形结构设有两个，且关于通风管对称设置，左侧的锥形结构可用于收集大颗粒的炉渣，右侧的锥形结构可用于收集小颗粒的炉渣，粒化后的炉渣呈扇形撒布在炉渣收集室内，颗粒的粒径、密度、速度不同，但落点基本按粒径由大到小在长度方向降落在大致固定的区域，左侧颗粒较大，右侧颗粒较小，通过落料仓分配于左右两端的换热料床内。落料仓中的炉渣通过分配进入换热料床，料床底部为耐高温的高强度耐材，两端固定在墙壁上，形成梯级状的导渣板，冷却风从第二导渣板的底部穿过，对炉渣换热，炉渣通过多级换热、移动、再换热，直至进入下一级收集仓，通过冷却风量、风压的调节，控制炉渣的移动速度和厚度，从而提高炉渣余热回收的效率。

所述第一级换热料床31的上方设有多块均布间隔设置的布风板35，所述布风板的一端向所述落料仓33的中部气流导向设置，其另一端向所述第一级换热料床31的一侧向下延伸，且相邻所述布风板35间形成供炉渣滑落至第一级换热料床的间隙。高温熔融的炉渣经压缩气流喷吹入炉渣收集室，通过布风板使高速空气将即将落地的炉渣吹向炉渣收集室，布风板间隙的空气流速较高，不会导致渣的泄漏，即使少量泄漏也不影响使用。

所述炉渣换热装置还包括能向所述第二级换热料床32的底部吹入冷却气流的送风装置，所述送风装置包括设于所述第二级换热料床32外端底部的冷却风管4，所述冷却风管上设有能向所述第二导渣板321底部吹入冷却气流的喷嘴。冷却风管的喷嘴吹出的冷却气流从第二导渣板的底部进入，对第二导渣板上的炉渣进行冷却换热。所述送风装置还包括穿设于所述收料仓34和落料仓33的通风管，所述通风管的上部设有与通风管连通的第一级吹渣管5，所述第一级吹渣管上设有插入至落料仓下端的喷嘴，所述冷却风管的上方设有第二级吹渣管7，所述第二级吹渣管上设有插入至第二级换热料床32内的喷嘴。第二导渣板上的炉渣经冷却风处理后的产生的热气从第一导渣板的底部进入布风板区域，第一级吹渣管可防止落料仓的炉渣堵塞落料仓，便于炉渣移动，同理，第二级吹渣管可防止炉渣堵塞第二级落料仓。

冷却风管对换热料床上的炉渣冷却，为增加空气与颗粒表面温差，提高换热效率，采用冷风和炉渣多次逆流换热，通过多次收集、分配，均匀了颗粒空间分布，延长了颗粒停留时间；通过对料层厚度的控制，减少空气阻力，节约能源。

为进一步对炉渣余热进行回收，提高余热利用效率，所述密闭壳体1的侧壁向外凸设有开口朝内的分流腔6，所述分流腔内设有与其连通的风孔61和蓄热结构62，所述蓄热结构通过所述分流腔6与所述风孔连通，所述送风装置吹出的冷却气流通过风孔引流至所述分流腔6，对蓄热结构吸收的辐射热进行回收并携带热量进入主烟道口。所述蓄热结构62采用现有技术常用的多孔蓄热砖，其设于炉渣飞行区域侧壁，用于对炉渣粒化时辐射的余热回收。所述风孔开设于炉渣收集室的侧壁并位于所述布风板与第一级换热料床之间，由于熔融炉渣温度在1400℃以上，粒化时辐射热比重较高，为尽可能回收该部分热量，在炉渣粒化飞行区域侧壁设计了多孔蓄热砖，对辐射热进行回收，同时，冷却风管吹出的冷却气流部分穿过第一级换热料床后进入布风板区域，直接对停留在布风板上的炉渣进行冷却换热并将炉渣吹向炉渣收集室，部分气流通过风孔分流至分流腔，对蓄热结构吸收的辐射热进行回收并携带热量进入主烟道口，同时可避免布风板区域的风速过高，携带颗粒进入热风烟道。

所述炉渣风淬粒化机构包括设于所述炉渣落料口21落料端下方后侧的主喷嘴221，还包括两个关于所述主喷嘴对称设置的副喷嘴222，两个所述副喷嘴的中心延长线与所述主喷嘴的中心延长线相交于一点且该点位于所述炉渣落料口的中心延长线上。主喷嘴设于炉渣落料口下方后侧，通过控制一次风的风量和风速，使粒化渣的粒径符合下一步生产需求；两个副喷嘴设于主喷嘴下端且关于主喷嘴对称设置，两副喷嘴的中心延长线与主喷嘴的中心延长线相交于一点且该点位于炉渣落料口的中心延长线上，通过控制二次风的风量和风速，使粒化渣的落点符合余热回收装置的要求，同时两个副喷嘴相对可对吹出的二次风量进行部分抵消，副喷嘴的中心轴线与主喷嘴的中心轴线成一夹角α，所述夹角α为30°～45°，优选为35°，可避免设置的角度过大时吹出的二次风将粒化渣吹向炉渣粒化腔腔壁。

所述炉渣风淬粒化机构22上设有能调节主喷嘴喷风角度的喷嘴角度调节机构25。其优点在于，当主喷嘴和副喷嘴无法满足粒化需求时，可通过角度调节增加粒化系统的适应能力。

所述炉渣粒化室20上开设有竖直设置的落渣孔26，所述落渣孔内设有与所述炉渣落料口21连通的落渣管27，所述落渣管的下端位于所述主喷嘴221的上方前侧，所述炉渣粒化室20上还设有与所述炉渣粒化腔23连通的炉渣事故排渣管24，所述炉渣事故排渣管与所述落料口相对并位于所述落渣管的下方。考虑到渣流突然过大或者压缩空气突然故障导致渣未被粒化，需要及时排出粒化系统，避免渣损坏粒化系统或者流入换热系统，在落渣管下方设计了事故排渣管，未被粒化的渣进入事故排渣管，保障系统安全。

本申请的高温余热回收装置对比现有技术的采用水淬渣的方式对炉渣处理时，有如下优点：

1、节能：现有技术冶炼过程中，有30％左右熔融炉渣的热量被冲渣水带走，而且能量品位高；本申请可以将这部分能量大部分回收，可以用于高炉热风炉预热、产生蒸汽、加热物料等等，回收效率大于70％，具体效率取决于实际需求情况；

2、环保：原工艺炉渣热量需要通过水冷却后排放到大气，由于高温渣与水发生反应，产生大量热蒸汽外，形成二氧化硫、硫化氢的气体等污染物；本申请没有其它介质参与反应，只是纯粹的换热反应，不会产生二次污染；

3、维护简单：本申请尽可能多的采用静设备，静设备的维护简单；

4、安全可靠：本申请考虑高温条件，选材按高炉标准，考虑温度变化等预留余量，考虑使用多使用静设备，按温度条件进行优化设计。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请实施的范围，其他凡其原理和基本结构与本发明相同或近似的，均在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.炉渣换热装置，包括用于输送分配炉渣的炉渣换热机构，其特征在于：所述炉渣换热机构（3）包括倾斜设置且进料端高、出料端低的第一级换热料床（31），所述第一级换热料床（31）的底部设有能通入冷却气流将炉渣吹浮并向出料端移动的通风孔；

所述第一级换热料床（31）包括多片呈梯级状依次向下层叠设置的第一导渣板（311），相邻第一导渣板间设有间隙，该间隙形成所述的通风孔，且相邻第一导渣板的相邻端在竖直方向的投影重叠；

所述炉渣换热机构（3）还包括设于所述第一级换热料床（31）下方的第二级换热料床（32），所述第二级换热料床（32）的上端设于第一级换热料床（31）的下端，所述第二级换热料床（32）包括多片呈梯级状依次向下层叠设置的第二导渣板（321），相邻第二导渣板间设有间隙且相邻第二导渣板的相邻端在竖直方向的投影重叠；

所述第一级换热料床（31）的进料端设有与其连通用于向其输送炉渣的落料仓（33），所述第二级换热料床（32）的出料端设有与其连通用于收集炉渣的收料仓（34）；

所述炉渣换热装置还包括能向所述第二级换热料床（32）的底部吹入冷却气流的送风装置，所述送风装置包括设于所述第二级换热料床（32）外端底部的冷却风管（4），所述冷却风管上设有能向所述第二导渣板（321）底部吹入冷却气流的喷嘴，所述送风装置还包括穿设于所述收料仓（34）和落料仓（33）的通风管，所述通风管的上部设有与其连通的第一级吹渣管（5），所述第一级吹渣管上设有插入至落料仓下端的喷嘴，所述冷却风管的上方设有第二级吹渣管（7），所述第二级吹渣管上设有插入至第二级换热料床（32）内的喷嘴。

2.根据权利要求1所述的炉渣换热装置，其特征在于：所述第一级换热料床（31）的上方设有多块均布间隔设置的布风板（35），所述布风板的一端向所述落料仓（33）的中部折弯设置，其另一端向所述第一级换热料床（31）的一侧向下延伸，且相邻所述布风板（35）间形成供气流经过的间隙，所述第一级换热料床（31）与第二级换热料床（32）形成开口向内端逐渐扩大的锥形结构，所述锥形结构设有两个，且两个所述锥形结构对称设置。

3.根据权利要求1所述的炉渣换热装置，其特征在于：所述炉渣换热装置还包括分流腔（6），所述分流腔内设有与其连通的风孔（61）和蓄热结构（62），所述蓄热结构通过所述分流腔（6）与所述风孔连通，所述送风装置吹出的冷却气流通过风孔引流至所述分流腔（6），对蓄热结构吸收的辐射热进行回收并携带热量进入主烟道口。

4.高温余热回收装置，其特征在于：包括密闭壳体（1），所述密闭壳体内设有用于收集炉渣的炉渣收集室，所述炉渣收集室内设有权利要求1-3任一项所述的炉渣换热装置。

5.根据权利要求4所述的高温余热回收装置，其特征在于：所述密闭壳体（1）上设有与所述炉渣收集室连通的入料口（11），所述高温余热回收装置还包括设于所述密闭壳体一侧利用气流将炉渣通过所述入料口吹入所述炉渣收集室内的炉渣风淬粒化装置，所述炉渣风淬粒化装置包括炉渣粒化室（20），所述炉渣粒化室内设有与其相通的炉渣落料口（21），所述炉渣落料口（21）下方设有与其相通的利用气流粒化炉渣的炉渣粒化腔（23），所述炉渣粒化腔一侧设有与其相通的炉渣风淬粒化机构（22）。

6.根据权利要求5所述的高温余热回收装置，其特征在于：所述炉渣风淬粒化机构包括设于所述炉渣落料口（21）落料端下方后侧的主喷嘴（221），还包括两个关于所述主喷嘴对称设置的副喷嘴（222），两个所述副喷嘴的中心延长线与所述主喷嘴的中心延长线相交于一点且该点位于所述炉渣落料口的中心延长线上。