[发明专利]一种冶金熔渣干法粒化余热回收装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金工程、环保节能领域，主要涉及冶金过程的节能减排、冶金熔渣的干法粒化，特别涉及一种冶金熔渣干法粒化的装置及其方法。

背景技术

冶金熔渣，是冶金行业在金属、合金冶炼过程中得到的一种副产品，其产量巨大。例如，每生产1吨高炉生铁排放350kg左右的熔渣，每生产1吨镍铁大约要产出30吨左右的熔渣，此外，转炉炼钢以及其它铁合金冶炼中亦排出大量熔渣。这些冶金熔渣一般排出温度在1400~1700℃，每吨熔渣蕴含的显热约为1.5GJ（1GJ=10⁹焦耳），属于高品质的余热资源。冶金熔渣所蕴含的热量不仅数量大，且品质高，因此，合理回收高温冶金熔渣余热对于冶金行业降低冶炼成本及节能减排意义重大。

目前，国内外普遍采用湿法工艺处理冶金熔渣。湿法工艺就是水淬熔渣，使熔渣快速冷却得到玻璃化渣的方法。但是，该工艺处理过程中不但无法对热量进行回收，还需要消耗大量新水，采用湿法工艺每处理1吨熔渣需要耗水0.62~0.95吨左右，产生的低温低压蒸汽很难加以利用完全蒸发；虽然北方部分地区在冬季利用湿法工艺处理冶金熔渣产生的热水取暖，但由于水中杂质较多，容易使得管道结垢堵塞，同时在水淬过程中易产生H₂S、SO₂等有害气体对空气造成污染，这些弊端都限制了热水取暖的使用。此外，利用湿法工艺处理冶金熔渣产生的水渣疏松多孔，含水量很大，水渣的进一步利用还需要进行脱水处理，消耗能量。假定水渣含水率为12%，矿渣烘干机的烘干效率为50%，水渣的烘干能耗约为0.543GJ/t，转换为干渣的能耗约为0.617GJ/t，能耗较大。

针对上述问题，研究人员提出了各种干法粒化余热回收工艺，其中转杯干法粒化法得到业内人员的普遍关注。但目前对于冶金熔渣的干法粒化余热回收工艺主要存在如下的缺陷：

缺陷一：粒化系统的粒化处理效率低。现有的基于转杯干法粒化法的干法粒化余热回收工艺中，其转杯旋转系统中转杯通常由水平设置的杯底和沿杯底边缘向上延伸的杯壁构成，杯壁相对于杯底的倾角通常在135°~150°，转杯在旋转驱动电机的带动下转动，使得进入转杯的熔渣在转杯旋转离心力的作用下，沿杯壁的倾斜方向从杯壁上边缘甩出，从而自由地离心分散粒化；由此，虽然能够达到粒化效果，但由于自由离心分散粒化生产的渣粒粒径很不均匀，容易产生换热效率较低的块渣和渣棉，影响后续的热量回收效率，并且自由离心分散粒化对于熔渣进料流量的限制较大，通常在转杯内的熔渣蓄积量超过转杯容积的1/4后，就容易导致熔渣涌出量过大，从而粒化率迅速降低，使得转杯的旋转能没有得到充分利用，熔渣的粒化处理效率较低，所得到的冷却渣往往还需要经过再次粉碎，才能够用于作为生产水泥等后续产品的原料，难以达到很好的熔渣处理效果。

缺陷二：换热系统效率不高，影响粒化效果和余热回收利用。现有的干法粒化余热回收工艺中，通常在同一炉体中完成粒化、换热过程，炉体内由下至上通入换热气体，干法粒化过程在炉体中的上部完成，粒化生产的固体渣粒堆砌在炉体中的下部进行换热后排出，换热得到的热气体从炉体上部通入到余热回收装置，对热气体进行余热回收利用；该换热系统中，气体由下至上是升温过程，从炉体下部通入的换热气体，先与堆砌在炉体下部的固体渣粒换热获得较高温度后，才与炉体上部干法粒化过程离心分散产生的熔滴进行热交换，这就使得离心分散产生的熔滴与换热气体的温差较低，不仅影响了干法粒化过程的换热效率、降低了余热回收率，而且较低的温差也不利于干法粒化过程中熔滴的迅速冷却，从而容易导致固体渣粒玻璃化程度不高、粒化率降低等问题，影响粒化效果；虽然可以通过增加换热气体流量来解决这一问题，但换热气体流量过大则容易导致换热后气体温度较低，难以对余热形成有效的回收利用。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种冶金熔渣干法粒化余热回收装置，其通过对粒化体系和换热体系加以系统性的改造，以有效地解决现有技术对冶金熔渣的干法粒化余热回收工艺中粒化处理效率低、粒化效果较差、换热效率不高、影响余热回收利用等问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术手段：

一种冶金熔渣干法粒化余热回收装置，包括干法粒化器、螺旋给料器、流化床换热器和余热回收器；