阅读说明：本技术 一种钢渣显热回收系统及其使用方法 (Steel slag sensible heat recovery system and use method thereof ) 是由 乌力平 邱艳生 夏明炜 饶磊 于 2020-05-22 设计创作，主要内容包括：本发明设计钢铁生产领域,具体来说是一种钢渣显热回收系统及其使用方法,包括熔渣粒化系统和热回收系统；所述熔渣粒化系统包括粒化器和风冷室；所述粒化器与风冷室相连通；所述风冷室还连接有用于对风冷室进行供风的风机组；所述热回收系统包括设置在风冷室上端的热交换装置；所述热交换装置连接有用于发电的发电机；所述热交换装置的出风口与风机组相连通。本发明公开了一种新型的钢渣显热回收系统,本发明通过熔渣粒化系统和热回收系统各部件的布置,可以实现冷却风循环使用,可以减少粉尘的外溢。(The invention relates to the field of steel production, in particular to a steel slag sensible heat recovery system and a using method thereof, wherein the steel slag sensible heat recovery system comprises a slag granulation system and a heat recovery system; the slag granulation system comprises a granulator and an air cooling chamber; the granulator is communicated with the air cooling chamber; the air cooling chamber is also connected with a fan set used for supplying air to the air cooling chamber; the heat recovery system comprises a heat exchange device arranged at the upper end of the air cooling chamber; the heat exchange device is connected with a generator for generating electricity; and the air outlet of the heat exchange device is communicated with the fan unit. The invention discloses a novel steel slag sensible heat recovery system, which can realize the recycling of cooling air and reduce the overflow of dust by arranging all parts of a slag granulating system and a heat recovery system.)

一种钢渣显热回收系统及其使用方法

技术领域

本发明设计钢铁生产领域，具体来说是一种钢渣显热回收系统及其使用方法。

背景技术

高温熔融钢渣中含有非常可观的热能，据计算，转炉渣从1450℃降到300℃的放热量为1500MJ/t渣，折合标煤51.25kg/t渣。目前，中国每年的钢渣产生量有1.亿多吨，按回收率50％计算，每年可回收热量折合标煤260万吨以上。

从上世纪70年代开始，国外就开始进行钢渣显热回收研究和试验，但是到目前为止还处于试验阶段，尚未实现工业应用。国内在这方面的研究刚刚起步，仅有少数单位进行过初步试验，离工业应用还很遥远。

从国内外相关试验结果来看，回收钢渣显热的难点主要是钢渣显热回收必须与熔融钢渣处理结合在一起，而钢渣处理依然是世界性难题。

钢渣处理的方法有很多，但经过生产实践检验后，大部分钢渣处理方法都已被淘汰，仅有很少几种还在生产中应用，目前，国内钢渣处理中应用最多的是几种余热热闷工艺，据了解，在几种余热热闷工艺中，仅有立式罐闷工艺中设计了蒸汽回收。由于热闷工艺和罐式设备的限制，立式罐闷回收的蒸汽压力低，质量差，热量回收率也很低，推广价值不高。

为防止熔渣液滴熔合板结，现有在用的熔融钢渣干式粒化生产线采用了大场地、小速度以及喷雾化水等措施，但这样一来，也就无法对热量进行回收。

所以为了解决上述技术问题，一种新型钢渣显热回收系统是现在所需要的，一种新型的钢渣显热回收方法也是现在所需要的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供新型钢渣显热回收系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种钢渣显热回收系统，包括熔渣粒化系统和热回收系统；所述熔渣粒化系统包括粒化器和风冷室；所述粒化器与风冷室相连通；所述风冷室还连接有用于对风冷室进行供风的风机组；所述热回收系统包括设置在风冷室上端的热交换装置；所述热交换装置连接有用于发电的发电机；所述热交换装置的出风口与风机组相连通。

所述热交换装置的出风口通过处理机构与风机组相连接；所述处理机构包括旋风除尘器；所述旋风除尘器通过管道连接有降温室；所述降温室下端出口处设有污水沉淀池；所述降温室侧面出口连接有风机组。

所述风机组通过风路管与风冷室相连接。

所述粒化系统还包括用于限制熔渣进入粒化器速度的中间渣罐。

所述风冷室包括室体；所述室体侧面开设有排渣出口；所述排渣出口连接有用于封闭排渣出口的移门；所述室体下端连接有用于对喷射到室体内钢渣进行风冷的喷风组。

所述室体包括底板；所述底板周边设有侧板；所述底板与侧板组成一个上部具有开口的盒体结构；所述喷风组包括用于对风冷室进行喷风的主喷风组；所述主喷风组设置在底板上。

所述主喷风组包括主喷嘴，所述主喷嘴通过主风管道与风路管相连通；所述主喷嘴突出底板上端面设置。

所述底板内部设有用于底板冷却的冷却管道。

所述喷风组还包括前喷风组和后喷风组；所述前喷风组和后喷风组设置在室体的侧板上；所述前喷风组和后喷风组分布在主喷风组两侧；所述前喷分组靠近熔渣粒化系统设置。

一种钢渣显热回收系统的使用方法，所述使用方法包括如下步骤：

(1)熔渣到达处理工位；

(2)启动冷却风机，确认风冷室喷风组喷风正常；

(3)打开粒化器；倾动渣罐将熔渣倒入中间渣罐；粒化器喷出的高速气流将熔渣液击碎成为细小液滴；细小熔渣液滴随气流前行；下方喷出的冷风将熔渣液滴推向上方并进行热交换；冷风与高温渣液滴进行热交换后成为热风，热风上升进入热交换装置；并持续该过程；

(4)当到达设定时限以及温度后，步骤(3)完成后，代表熔渣粒化完毕；继续喷冷却风5～10分钟；随后降低风机转速；打开风冷室侧壁；启动出渣输送系统；装载机进入风冷室将渣粒推入室体内部；装载机把风冷室的渣粒推送到输送系统上；输送系统再将粒渣送入高位料仓存贮待用；

(5)至此，一次钢渣显热回收完成，如果需要对后续钢渣进行处理，重复步骤(1)-(4)即可。

本发明的优点在于：

本发明公开了一种新型的钢渣显热回收系统，除了具有基本的显热回收功能外，本发明通过熔渣粒化系统和热回收系统各部件的布置，可以实现冷却风循环使用，可以减少粉尘的外溢；另外通过优化喷分组设置方式，通过前、主以及后喷分组的配合，可以更好的对熔渣进行冷却，同时延长熔渣液滴在空中的停留时间，优化熔渣的冷却效果。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明中熔渣粒化系统的工艺流程图。

图2为本发明中热回收系统的工艺流程图。

图3为本发明中的整体布置图。

图4为本发明中风冷室的剖视图。

图5为本发明中风冷室的侧视图。

上述图中的标记均为：

1—熔渣粒化系统，2—风冷室，3—热交换装置，4—粉尘沉降室，5—粉尘仓，6—旋风除尘器，7—降温室，8—污水沉淀池，9—风机组，10—主风管。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

本发明公开了一种钢渣显热回收系统，包括熔渣粒1-2化系统1和热回收系统；所述熔渣粒1-2化系统1包括粒化器和风冷室2；所述粒化器与风冷室2相连通；所述风冷室2还连接有用于对风冷室2进行供风的风机组9；所述热回收系统包括设置在风冷室2上端的热交换装置3；所述热交换装置3连接有用于发电的发电机；本发明风冷室2主要密封腔室的作用，为熔渣冷却处理提供了场所；后续配合风机组9，通过风机组9对风冷室2内部供气，实现对喷射到风冷室2内部的熔渣进行冷却，风机喷入的冷却气体与熔渣发生热交换，热空气进入热交换装置3，热交换装置3自身进行处理，可以把进入热交换装置3的热空气中的热量进行利用，可以用来发电等操作；因为热交换装置3属于公知技术，这里不再赘述热交换装置3的具体结构，请知晓；本发明通过以上结构的设置可以实现对熔渣热量的回收利用；当然本发明除了以上内容的公开，本发明还公开有所述热交换装置3的出风口与风机组9相连通；这样的设置，使得从热交换装置3排出的气体还可以通过风机组9再次进入风冷室2用于冷却，这样可以减少系统与外部空气的交换，减少了气体外排造成的粉尘污染以及外部污染空气对系统内部产品或者部件的损坏。

作为优选的，本发明中所述热交换装置3的出风口通过处理机构与风机组9相连接；所述处理机构包括旋风除尘器6；所述旋风除尘器6通过管道连接有降温室7；所述降温室7下端出口处设有污水沉淀池8；所述降温室7侧面出口连接有风机组9；本发明通过旋风除尘器6、降温室7以及污水沉淀池8的配合使用，可以对从热交换装置3喷出气体进行净化处理，方便气体的循环利用。

作为优选的，本发明中所述风机组9通过风路管10与风冷室2相连接；风路管10的设置，方便了风机组9以及风冷室2之间的布置，同时也方便后续喷风组的布置，风路管10充当的是一个主风道的作用，封边后续各个支路管道的连接。

作为优选的，本发明中所述粒化系统还包括用于限制熔渣进入粒化器速度的中间渣罐1-1；采用中间渣罐1-1限制进渣速度，避免粒化器瞬时进渣速度超过系统冷却能力。

作为优选的，本发明中所述风冷室2包括室体；所述室体侧面开设有排渣出口251；本发明公开的风冷室2采用侧面排渣，通过与装载机的配合使用，装载机把风冷室2内部冷却后的钢渣通过侧面排渣出口251推离室体内部，同时在风冷室2外部设有输送系统，这里输送系统主要是包括鳞板输送机，渣粒1-2推离室体后，掉落到鳞板输送机上，鳞板输送机的持续运动，可以把渣粒1-2运输到设定位置上，等待后续使用，另外，本发明中所述排渣出口251连接有用于封闭排渣出口251的移门252；移门252可以开启，可以如同汽车尾门一样通过液压缸开启，也可以使用其他方式开启，主要是移门252可以开启，方便后续的除渣操作；同时为了保证对熔渣的冷却，本发明中所述室体下端连接有用于对喷射到室体内钢渣进行风冷的喷风组；所述喷风组连接有风机组9；喷风组就是喷嘴结构，与主风管相连接，主要作用是用于进风操作；作为更大的优化，本发明中所述室体包括底板24；所述底板24周边设有侧板25；所述底板24与侧板25组成一个上部具有开口的盒体结构；另外，为了保证上述排渣要求，本发明底板24长度大于侧板25长度，也就是侧板25围成的盒体结构的宽度小于底板24的宽度，更清楚的表述是：本申请侧板25外侧面与底板24的外侧面处于两个平面上，侧板25距离底板24边缘处具有一定的间隔；这样的设置的目的是，可以在底板24边缘处设置出渣孔，方便渣粒1-2的外排，同时鳞板输送机设置在出渣孔下方，有利于保证渣粒1-2的外排。

另外，作为优化的，本发明中所述喷风组包括用于对风冷室2进行喷风的主喷风组21；所述主喷风组21设置在底板24上；主喷风组21设置底板24上，主喷风组21主要起到冷却作用，同时也起到起到增加熔渣液滴下落到底板24上时间的作用；另外，为了保证风向的精确，本发明中主喷风组21垂直底板24设置，换言之就是主喷嘴垂直底板24设置，这样可以更好的对渣粒1-2进行冷却，更好的对熔渣进行吹拂，延长熔渣滴落时间。

作为优选的，本发明中所述主喷风组21包括主喷嘴，所述主喷嘴通过主风管道与风路管10相连通；所述主喷嘴突出底板24上端面设置；主喷嘴突出底板24上端面设置，主要是为了避免滴落到底板24上的渣粒1-2进入主喷风嘴，减少后续维修成本；作为更大的优化，本发明中主喷风嘴边缘处设有弧形板，所述弧形板一端与主喷风嘴相连接，另一端与底板24相连接，弧形板起到过渡作用方便渣粒1-2脱离，同时也起到很好的隔离作用，隔离底板24上的渣粒1-2与主喷风嘴，减少渣粒1-2进入主喷风嘴的风险。

作为优选的，本发明中所述底板24内部设有用于底板24冷却的冷却管道241；设置冷却管道241，可以对底板24进行冷却操作；以防止少部分尺度较大的熔渣液滴板结在底板24上，防止底板24受热发生变形。

作为优选的，本发明中所述喷风组还包括前喷风组22和后喷风组23；所述前喷风组22和后喷风组23设置在室体的侧板25上；所述前喷风组22和后喷风组23分布在主喷风组21两侧；所述前喷分组靠近熔渣粒1-2化系统1设置；所述前喷风组22和后喷风组23均包括喷嘴，前、厚喷风组中的喷嘴通过支路风管10-1与主风管10相连通；前喷风组22和后喷风组23的设置，可以更好的对熔渣进行冷却操作，同时通过前喷风组22和后喷风组23的设置，还可以对熔渣起到一个整形的作用，因为前喷风组22和后喷风组23对熔渣施加的是一个倾斜力，这样可以保证熔渣位置的稳定性，保证熔渣在主喷风组21上方的时间，可以更好的保证实际的冷却效果。

一种钢渣显热回收系统的使用方法，所述使用方法包括如下步骤：

(1)熔渣到达处理工位；

(2)启动冷却风机，确认风冷室2喷风组喷风正常；

(3)打开粒化器；倾动渣罐将熔渣倒入中间渣罐1-1；粒化器喷出的高速气流将熔渣液击碎成为细小液滴；细小熔渣液滴随气流前行；下方喷出的冷风将熔渣液滴推向上方并进行热交换；冷风与高温渣液滴进行热交换后成为热风，热风上升进入热交换装置3；并持续该过程；

(4)当到达设定时限以及温度后，步骤(3)完成后，代表熔渣粒1-2化完毕；继续喷冷却风5～10分钟；随后降低风机转速；打开风冷室2侧壁；启动出渣输送系统；装载机进入风冷室2将渣粒1-2推入室体内部；装载机把风冷室2的渣粒1-2推送到输送系统上；输送系统再将粒渣送入高位料仓存贮待用；

(5)至此，一次钢渣显热回收完成，如果需要对后续钢渣进行处理，重复步骤(1)-(4)即可。

以上是对本发明的初步介绍，下面根据附图详细介绍本发明的内容；具体如下：

由于熔融钢渣的导热系数小，要实现熔渣显热高效回收，必须将熔渣分散粒化。

本新型熔融钢渣显热回收系统包括熔渣粒1-2化系统1和热回收系统；具体布置时，热回收系统中的热交换装置3与熔渣粒1-2化系统1直接相连接，其余部件尽量通道管道或者管路与熔渣粒1-2化系统1相连接；这样的设置，方便了部件间的布置，同时也有利于气体的重复利用。

下面为了更为清楚的表述本发明的内容：

下面分别对本发明中的熔渣粒1-2化系统1和热回收系统进行表述。

熔渣粒1-2化系统1

本发明熔渣粒1-2化系统1主要由熔渣雾化系统、风冷室2、风机组9以及喷气组等构成；如附图所述。

其中风冷室2外部支撑采用框架结构，用钢材或钢筋混泥土均可，内壁用耐火板、保温棉、钢材加工制作，使内壁具有耐高温、隔热、隔音功能。

风冷室2两端内壁为固定式结构，余下的两侧内壁为活动壁，以便于机械进入风冷室2进行出渣及清理作业。

换言之就是，本发明上述公开的侧板25端部的为固定式结构，边缘两侧的为活动式结构。

根据现场空间条件，活动壁采用升降方式或悬挂侧推方式，也可以选用其他方式，例如上文公开的方式；

风冷室2中底板24采用水冷结构，通过在底板24中设置冷却管道241来实现上述内容；这样设置的目的是防止少部分尺度较大的熔渣液滴板结在底板24上，防止底板24受热发生变形。

在风冷室2外侧底板24上开设出渣孔，出渣孔下方设有鳞板输送机用于接受出渣。

每次熔渣粒1-2化结束后，继续向风冷室2内喷吹冷风5分钟，这样的操作方式，可以降低或者避免渣粒1-2进入主喷嘴的风险；

当吹冷风5分钟后，降低冷风量；必要时可以关闭风机，打开风冷室2两侧壁板，装载机进入风冷室2，将落在地板上的粒渣推到风冷室2外侧的出渣孔上，粒渣通过出渣孔落在鳞板输送机上，再通过DS输送机接力送入料仓。

另外，在风冷室2内设置三道喷风组，也就是上文所指出的主喷风组21、前喷风组22和后喷风组23；

在熔渣粒1-2化时，通过喷风组向上喷出冷风；喷出冷风的作用一是延长渣粒1-2在空中停留时间，二是加强对渣粒1-2的冷却，其目的是让熔渣液滴能够在空中凝固成为渣粒1-2，以防止熔渣液滴落地后熔合板结在一起；设置前喷风组22、主喷风组21以及后喷风组23的目的是优化喷风组对渣粒1-2的冷却方向，优化冷却效果，同时通过不同方向的冷却风，使得熔渣可以长时间在空中停留，保证对熔渣的冷却效果。

作为优选的，本发明中主喷风组21中的喷嘴高度比底板24表面高100㎜以上，这样可以减少渣粒1-2从喷嘴落入地下主风管；当然作为优选的，本发明主风管上设有清理用的清理孔，用于清理主风管。

熔渣粒1-2化系统1的主要技术参数：

熔渣粒1-2化速度：2.5～3.5吨/分钟；

粒化器的粒化气流的喷出方向与水平面夹角为45°～60°(朝上)；也就是喷入风冷室2内的熔渣运动轨迹是抛物线；

风冷室2冷却风量；3000～4500Nm³/分钟；

其中：中间主喷风组21风量为总风量40～50％，喷出方向与地面垂直。

两端前、后喷风组23风量各为25～30％，喷出方向与水平面夹角为60°～75°。

熔融钢渣干式粒化生产作业流程：

熔渣到达处理工位→启动冷却风机，确认风冷室2三道喷风组喷风正常→打开粒化器→倾动渣罐将熔渣倒入中间渣罐1-1→粒化器喷出的高速气流将熔渣液击碎成为细小液滴→细小熔渣液滴随气流前行→下方喷出的冷风将熔渣液滴推向上方并进行热交换(向上冷风使细小液滴降落速度变慢，在空中停留时间延长，利于熔渣液滴冷却凝固)→渣粒1-2落在底板24上→冷风与高温渣液滴进行热交换后成为热风，热风上升进入热交换装置3→熔渣粒1-2化完毕→继续喷冷却风5～10分钟→降低风机转速，→打开风冷室2侧壁→启动出渣输送系统→装载机进入风冷室2将渣粒1-2推入室体→输送系统将粒渣送入高位料仓存贮待用。

以上是熔渣粒1-2化系统1的大体结构和具有实施方式，下面介绍热回收系统；

钢渣显热热回收系统：

主要包括热交换装置3(余热锅炉)，蒸汽储罐、透发电机等构成。

热交换装置3应布置在风冷室2和粉尘沉降室5上方，其余蒸汽储罐、发电机等根据现场条件就近布置，不必布置在熔渣粒1-2化系统1设施旁边。

在熔融钢渣干式粒化时，钢渣显热将喷入风冷室2冷风加热成热风，热风经过热交换装置3时，热量被热回收系统带走利用，热风循环流程如下：

风机组9→主风管→喷风组→风冷室2→热交换装置3→粉尘沉降室5(热风中粒径较大的粉尘落入粉尘仓5)→旋风除尘器6(使热风中的粉尘进一步降低)→降温室7→返回风机加压。

通过热交换装置3回收的产品为中温中压蒸汽，其用途一般是用来驱动透平发电系统，这里的发电系统也可以使用常规发电结构，属于公知技术，这里不再赘述，通过蒸汽带动发电机发电，从而回收利用电能。

热交换装置3和透平发电系统外购，采用市场上应用较多的成熟产品。

钢渣显热热回收系统主要技术参数：

进线熔渣温度～1450℃，落地渣粒1-2温度～350℃。

热风温度～350℃。冷风温度<150℃。

钢渣显热回收收益：

按热回收效率30％计算，中温中压蒸汽回收量为0.135吨/吨渣，发电量为38kwh/吨渣，发电收益22.8元/吨渣。

综上，可以发现，本发明不仅改变了传统显热回收系统的结构，还具有特定的技术效果；

一、采取了多项技术措施，使熔渣液滴能够在落地前凝固，以解决阻碍熔融钢渣干式粒化实现工业性连续化生产的难题。

1)粒化气流的喷出方向与水平面夹角为45°～60°，目的是增加熔渣液滴上升高度，以延长熔渣液滴在空中的停留时间。

2)在风冷室2底部设置三道喷风组，并根据落渣量分布设计各喷风组风量。喷风组的作用是将开始降落的液滴向上吹，进一步延长熔渣液滴在空中的停留时间。

3)向上喷出冷风加快渣粒1-2冷却，同时，冷风将聚在一起的渣粒1-2分开，使所有渣粒1-2都能够得到冷却。

4)采用中间渣罐1-1限制进渣速度，防止瞬时进渣速度超过系统冷却能力.

二、为防止熔渣液滴落地后熔合板结影响生产，采取的技术措施有：

1)风冷室2底板24采用水冷底板24，防止渣粒1-2粘结在底板24上，减少清理时间，以恢复生产，保证熔渣粒1-2化设施匹配炼钢生产需求。

2)将出渣输送机布置在风冷室2之外，防止高温影响输送机运行。

3)喷风组表面用整体钢板加工，要求表面平整光滑，防止内壁挂渣或结渣，同时利于使用机械设备进行清理。

4)风冷室2室内不布置设备，防止其他设施对熔渣粒1-2化生产的干扰和影响。

5)采用活动室内壁，使清渣机械能够快速进入风冷室2进行清渣，以保证熔渣粒1-2化系统1能够快速恢复运行，不影响炼钢生产。

三、在实现钢渣高附加值利用的基础上进行热回收。

1)热交换装置3布置与熔渣液滴飞行区域分开，首先保证熔渣干式粒化系统能够实现工业性连续化生产。通过熔融钢渣干式粒化，实现钢渣高附加值利用。

2)根据熔渣干式粒化产生的热风量来配置热回收装置，以保证热回收系统经济可行。

3)热交换装置3布置在风冷室2上部，减少占地。

4)冷风循环使用，不外排，减少粉尘外溢。

5)设置了喷雾降低风温设施对冷风进行降温冷却，以保护风机和满足冷却渣粒1-2的需要。

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。