[发明专利]一种液态熔渣干式离心粒化的控制系统及方法

说明书

本发明公开一种液态熔渣干式离心粒化的控制系统及方法，系统包括粒化器冷风控制单元和供料单元；粒化器冷风控制单元，包括粒化器、转轴、电机和冷风供应单元；粒化器与电机固定；冷风供应单元分为轴冷却风道与环形冷却风道两路，轴冷却风支路连接电机密封罩底部密封罩风口；环形冷却风支路连接风管外套筒底部风管外套筒进风口；供料单元，包含设置于粒化器正上方的落渣管；落渣管下段设滑动水口，并配事故导流槽。通过本发明，能够使转轴温度保持在合理的范围内，有效调节渣粒的直径，并在粒化单元出现事故时能够妥善处理尚未粒化的液态熔渣，以确保粒化器能够安全、稳定运行，更好的实现粒化效果,为后续阶段的余热高效回收做准备。

技术领域

本发明涉及液态熔渣粒化技术领域，特别涉及一种液态熔渣干式离心粒化的控制系统及方法。

背景技术

中国目前是全球最大的钢铁生产国，钢铁产量世界第一。2015年中国生铁产量达到6.91亿吨，约占世界总产量的60％。2016年10个月中国生铁产量为5.86亿吨，约占世界总产量的60％。在冶炼生铁的过程中会产生蕴含巨大热量的高炉渣，高炉渣的出炉温度一般在1400～1550℃之间，每吨渣含(1260～1880)×10³kJ的显热，相当于60kg标准煤。在我国现有的炼铁技术下，每生产1吨生铁副产0.3吨高炉渣，以目前我国生铁产量5.86亿吨进行计算，可折合产生1.75亿吨以上的高炉渣，其显热量相当于1050万吨标准煤。

干渣坑冷却法和水冲渣法是目前我国最常见的高炉渣处理方法。干渣坑冷却法将高温的液态熔渣直接排入干渣坑空冷，辅助水冷。该法降温时产生大量水蒸气，同时释放出大量的H₂S和SO₂气体，腐蚀建筑、破坏设备和恶化工作环境，一般只在事故处理时使用该法。我国90％的高炉渣都采用水冲渣法处理。水冲渣法是指利用低温的冷却水直接与高温的液态熔渣混合，使得液态熔渣温度迅速降低并形成玻璃体态炉渣颗粒。水冲渣法按照不同的工艺流程可分为因巴法、图拉法、底滤法、拉萨法、明特克法。尽管水冲渣工艺不断发展，但其技术的核心还是对高温液态熔渣进行喷水水淬，进而达到冷却和粒化的目的，然后进行水渣分离，冲渣的水经过沉淀过滤后再循环使用。尽管该法产生的玻璃体态熔渣可以应用于水泥工业进行资源化利用，但是处理过程浪费大量水资源，产生SO₂和H₂S等有害气体，也不能有效回收高温液态熔渣所含有的高品质余热资源。

在高炉渣干法离心粒化过程中，液态炉渣滴落到由高速旋转的转盘表面，在离心力和摩擦力的作用下被甩出，在液态熔渣表面张力的作用下形成小液滴，这些微小的液滴与空间中的传热介质(一般为空气)进行强制对流换热，与周围环境进行辐射换热，使小液滴温度迅速降低，进而发生相变，形成凝固层。随着温度进一步降低，液滴逐渐转变成固体小颗粒。在液态高炉渣粒化过程中，电机通过转轴带动粒化器高速旋转。同时，熔融态的高炉渣不断地滴落到粒化器上。目前干式粒化技术在液态高炉渣粒化过程中普遍存在着以下问题：

1、电机转轴处于高温环境下，易发生形变。液态高炉渣进入粒化仓的温度是1350℃以上，高炉渣的热量从粒化器传到转轴上。在高温条件下，钢制转轴的强度下降，这就要求对转轴进行冷却，保证转轴在一定的温度范围内运行。而影响转轴温度的因素有轴冷却风流量和液态熔渣流量等，这就需要分清影响因素的主次，在保证系统安全、高效运行的前提下，将转轴温度控制在一定范围内。

2、渣粒粒径分布区间大，影响后续阶段余热的高效回收。渣粒的大小是影响熔渣粒化效果的主要因素，所以粒化过程对熔渣粒径的控制十分重要。而渣粒的直径受很多因素的影响，包括液态熔渣温度、风的扰动、电机转速等。这就需要各个因素之间的协同配合，共同实现良好的粒化效果。

3、发生事故时对落渣管内的高温液态熔渣的处理方法不明确。在粒化系统运行过程中，如发生事故，比如粒化器损坏或粒化电机损坏。系统不能将落渣管内的液态熔渣进行粒化，而液态熔渣温度达到1350℃以上，继续将液态熔渣滴落到转盘上将对粒化仓造成很大破坏。因此需要有完善的事故控制操作方法，妥善处理落渣管内的液态熔渣。