一種熱態熔渣在線改質裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術涉及冶金高溫熔渣顯熱利用和資源高效綜合利用領域，提供了一種熱態熔渣在線改質裝置，通過該裝置，可以利用熔渣顯熱并制備出高品質改質熔渣。所述裝置包括如下部分：頂塞，改質爐體，一次風口，二次風口，三次風口，旋風爐膛，攪拌槳，隔離墻，斜坡池底，熔渣排出孔，鐵液排出孔，渣鐵分離墻，煙道，把手，泄壓孔，燃燒觀察孔，點火燒嘴，改質室觀察孔，補熱燒嘴，排渣室觀察孔，液流孔，加料孔，取樣孔，改質室，渣鐵分離室，排渣室、旋風爐體。該裝置處理所得的高品質改質熔渣，能夠直接用于建材、工業等領域，對于含鐵熔渣，還可以回收金屬鐵。該裝置操作簡單，運行成本低，適用范圍廣，具有較好的應用前景和經濟價值。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
一種熱態熔渣在線改質裝置
本技術涉及冶金高溫熔渣顯熱利用和資源高效綜合利用領域，提供了一種熱態熔渣在線改質裝置。
技術介紹
在鋼鐵等冶金行業中，每年都有上億噸的液態冶金渣需要排放，如高爐渣、鋼渣、鎳鐵渣、不銹鋼渣等。這些冶金熔渣中不僅含有許多有用無機組分，如Ca0、Si02、Al203、Mg0等，還含有可再提取回收的殘存金屬元素，如Fe、Mn、Cr、Ni等。熔渣排出溫度在1200?1650°C，熱焓值在1.6?1.7GJ/t,噸渣熱值相當于50?60kg標準煤，具有很高的余熱資源。隨著近些年冶金行業生產產能過大，主體產業經濟效益低迷，以及中國大部分地區出現長時間霧霾等污染天氣，致使冶金、水泥等行業面臨淘汰落后產能、節能減排、環境污染治理等責任和壓力。通過綜合利用冶金等行業生產過程中產生的高溫廢棄熔渣、廢渣余熱以及其它固體廢棄物等資源，既能達到改變企業產品生產結構，減少能源消耗，降低生產成本，又能消化工業及社會上產生的大宗固體廢棄物，變廢為寶，從而減少和治理環境污染，實現可持續綠色經濟發展。目前，在鋼鐵等冶金企業中，排出的液態熔渣主要通過:1)直接倒入渣罐、渣盆等盛渣容器或場地內，然后通過自然降溫或者打少量水強制降溫固化熔渣，如煉鋼渣、精煉渣、鎳鐵渣等；2)直接倒入水池或沖水淬冷，如高爐渣等；3)被高速噴射氣流沖擊淬冷，形成粒化固渣，部分熱煙氣可回收換熱。雖然工業化處理熔渣方法多種多樣，但主要是自然空冷或水冷，新水消耗量大，粉塵污染嚴重，余熱未回收利用。此外，排出的熔渣冷卻固化后，部分應用于鋪設道路、混凝土粗細骨料、礦渣水泥等低附加值領域中，其余則廢棄堆置，造成地下水污染、粉塵污染、占用土地資源等。固渣中殘余金屬元素也未經過二次提取回收，降低了二次資源利用的經濟收益。而且固渣在使用前，需要進行相應的處理加工工藝，如烘干、破碎、篩分、球磨、磁選等，造成處理工藝流程長、設備磨損嚴重、運行能耗高、渣產品成分不穩定等缺點。甚至在一些應用領域中，如玻璃行業，固渣還需要經過二次熔化以獲得符合要求的化學組成，從而增加了能源消耗和制造成本。在一些熔渣余熱回收的研究中，主要方法是:熔渣經過直接接觸水或氣體等介質，將熱量傳遞給介質，介質再通過余熱鍋爐，把熱量傳遞并轉化為過熱飽和蒸汽，用以發電或取暖等。雖然熔渣余熱經過一定的回收利用，但設備占地大，熱傳遞轉化流程長，熱效率低，屬物理法余熱回收。而且冷卻后的固體渣化學組成不變，后續處理加工困難。在高溫熔渣處理應用上，目前鮮有一種成熟的處理方法得到普遍推廣，這主要是因為:1)渣材料和渣余熱的回收處理不能得到有效的協調；2)設備工藝投入大，占地大；3)技術研究成果不能同實際現場生產條件相銜接；4)技術涉及領域多，管理面廣；5)綜合工藝技術開發難度大，企業重視度低等。因此，研發一種能夠同時滿足以上條件的熔渣工藝技術，是當前高能耗產業所急迫解決的問題之一。將生產排出的熔渣直接進行高溫化學熔態改質是一條具有前景的技術路線，通過在熔渣內直接加入改質劑，并利用熔渣高溫熱量，在一定措施下是熔渣和改質劑混合均勻，從而直接制造出可以使用的改質渣產品；同時渣中殘余金屬元素，如鐵、錳等，經過還原成金屬液后聚集沉淀，作為附加產品外售。而目前在國內外，尚缺乏該技術研究的相關資料。改質過程的主要問題是如何將大量的改質劑與液態熔渣混合均勻并實現補熱升溫，這需要一個裝置來實現該攪拌和補熱兩個過程，而相關熔渣改質或回收鐵的專利(CN1148409A, CN101713008A, CN101643371A)中，大多沒有談及具體設備，以及余渣的改質處理等。目前，可見到的專利“一種熔融還原鎳渣提鐵的方法及裝置”(CN101713008A)，實現了在冶金廢棄鎳渣中還原回收殘余金屬鐵元素和剩余固渣資源用于水泥生產的目的，但該方法使用電能加熱，冶煉成本相對較高。以還原渣中鐵元素為主要目的，剩余熔渣未進一步處理改質，余渣應用范圍受限。鎳渣原料中殘鐵含量較高(40%)，達到中低品位鐵礦石水平，該方法不易應用于鐵含量低的廢渣資源。專利“雙熔池還原鎳渣氧煤槍噴吹爐”(CN201382694Y)，利用噴煤槍和造渣劑對鎳渣進行還原、補熱和造渣，還原的鐵水可用于耐大氣腐蝕鋼種的生產，但該方法操作控制困難、噴吹污染大，工業上難以應用；同時，該方法主要目的是基于還原回收渣中有價金屬，對最終余渣的均勻性考慮不夠，未能保證熔渣質量。專利“一種綜合利用高溫鎳冶煉熔融渣的方法”(CN101020968A)針對鎳冶煉熔渣，提出了一種回收殘余有價金屬和利用剩余熔渣資源的綜合利用方法，但沒有提出具體可行的設備裝置。專利“一種液態鋼渣處理工藝及裝置”(CN101691620A)利用氣體作為介質，回收鋼渣中的余熱，實現鋼渣的粒化，但沒有實現熔渣改質，而且依靠物理方法回收余熱，其余熱回收效率也較低，工業上難以實現。可見，如何獲得有效的熔渣高溫過程改質裝備，使其能夠實現有效補熱和均勻攪拌，同時能夠方便控制、保證改質熔渣質量，已成為高溫冶金熔渣余熱利用和高值利用技術產業化應用的關鍵所在。
技術實現思路
本技術所要解決的技術問題是:一種熱態熔渣在線改質裝置是在線處理工業生產中排放的高溫熱態熔渣的改質反應器，能夠解決熔渣與改質劑混合過程中的補熱和攪拌均勻兩大難題，并且便于操作控制，即適合連續排出的熔渣，也適合間歇式排出的熔渣。本技術的思想是結合了旋風加熱和玻璃熔窯的優勢，制造了一種由旋風加熱段和熔融改質段組合的熱態熔渣在線改質裝置。所述的一種熱態熔渣在線改質裝置，即改質爐，組成結構包括:頂塞1，改質爐體2，一次風口 3，二次風口 4，三次風口 5，旋風爐膛6，攪拌槳7，隔離墻8，斜坡池底9，熔渣排出孔10，鐵液排出孔11，渣鐵分離墻12，煙道13，把手14，泄壓孔15，燃燒觀察孔16，點火燒嘴17，改質室觀察孔18，補熱燒嘴19，排渣室觀察孔20，液流孔21，加料孔22，取樣孔23，改質室24，渣鐵分離室25，排渣室26、旋風爐體27。改質爐由旋風加熱段和熔融改質段組成。與其它專利不同，本裝置在其中的旋風加熱段解決改質過程的補熱難題，實現了改質劑的加入、補熱和熔化，這一方法在控制補熱溫度和加入改質劑數量以及適應啟停操作的間歇式排渣等方面具有顯著優越性。而熔融改質段解決了攪拌均勻的難題，實現了改質劑和熔渣的混合均勻并在煙氣作用下進一步補熱升溫，這與其它專利相比，利用了玻璃熔窯的保溫和混勻特點，使高溫液體自然流動過程混勻、澄清，克服了傳統噴吹加熱過程中對熔渣擾動大、存在更多雜質、起泡、熱效率低的弊端，使熔渣混勻過程更加高效、還原熔渣的渣鐵分離過程更加徹底，改質熔渣質量顯著提高，改質過程的控制更加有效。旋風加熱段由頂塞1、燃燒觀察孔16、泄壓孔15、一次風口 3、二次風口 4、三次風口 5、旋風爐體27、旋風爐膛6構成。在旋風加熱段內，布置著三對成中心對稱的風口，由高到底分別為一次風口 3、二次風口 4、三次風口 5，同時在加熱段頂部設有呈倒錐臺型的頂塞1，頂塞I兩邊對稱分布著點火燒嘴17和泄壓孔15，加熱段頂塞中心部設有燃燒觀察孔16。在縱向上，旋風爐體27設計成可活動拆分的四段，并可根據實際使用要求調整旋風爐體27的高度和風口數量。熔融改本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種熱態熔渣在線改質裝置，其特征在于：包括：頂塞（1），改質爐體(2)，一次風口(3)，二次風口(4)，三次風口(5)，旋風爐膛(6)，攪拌槳(7)，隔離墻(8)，斜坡池底(9)，熔渣排出孔(10)，鐵液排出孔(11)，渣鐵分離墻(12)，煙道(13)，把手(14)，泄壓孔(15)，燃燒觀察孔(16)，點火燒嘴(17)，改質室觀察孔(18)，補熱燒嘴(19)，排渣室觀察孔(20)，液流孔(21)，加料孔(22)，取樣孔(23)，改質室(24)，渣鐵分離室(25)，排渣室(26)，和旋風爐體（27）；其中，頂塞（1）兩邊對稱分布著點火燒嘴（17）和泄壓孔（15），頂塞（1）中心部位設有燃燒觀察孔（16）；改質室（24）和渣鐵分離室（25）間設有一道隔離墻（8），在隔離墻（8）中下部開有液流孔（21）；渣鐵分離室（25）和排渣室（26）間設有一道渣鐵分離墻（12）；在渣鐵分離室（25）一側并靠近渣鐵分離墻（12）底部，開設有直徑10～30mm的圓形鐵液排出孔（11）；在渣鐵分離室（25）頂部開設有一個圓形取樣孔（23）；在改質裝置尾端側墻處開設有直徑15～40mm的圓形熔渣排出孔（10），熔渣排出孔（10）中心軸線同水平面呈3°的夾角；在改質裝置中心頂部，開設有一橫截面直徑為50～120mm的圓形加料孔（22），加料孔（22）中心軸線同水平面夾角為30°～70°，并伸向改質室（24）；在排渣室（26）一側的爐墻上，插有伸向爐內排渣室（26）并可噴射補熱火焰的補熱燒嘴（19）。...

【技術特征摘要】
1.一種熱態熔渣在線改質裝置，其特征在于:包括:頂塞(1)，改質爐體(2)，一次風口(3)，二次風口(4)，三次風口(5)，旋風爐膛(6)，攪拌槳(7)，隔離墻(8)，斜坡池底(9)，熔渣排出孔(10)，鐵液排出孔(11)，渣鐵分離墻(12)，煙道(13)，把手(14)，泄壓孔(15)，燃燒觀察孔(16)，點火燒嘴(17)，改質室觀察孔(18)，補熱燒嘴(19)，排渣室觀察孔(20)，液流孔(21)，加料孔(22)，取樣孔(23)，改質室(24)，渣鐵分離室(25)，排渣室(26)，和旋風爐體(27)； 其中，頂塞(I)兩邊對稱分布著點火燒嘴(17)和泄壓孔(15)，頂塞(I)中心部位設有燃燒觀察孔(16)； 改質室(24)和渣鐵分離室(25)間設有一道隔離墻(8)，在隔離墻(8)中下部開有液流孔(21)； 渣鐵分離室(25)和排渣室(26)間設有一道渣鐵分離墻(12);在渣鐵分離室(25) —側并靠近渣鐵分離墻(12)底部，開設有直徑10~30mm的圓形鐵液排出孔(11);在渣鐵分離室(25)頂部開設有一個圓形取樣孔(23)； 在改質裝置尾端側墻處開設有直徑15~40mm的圓形熔渣排出孔(10)，熔渣排出孔(10)中心軸線同水平面呈3°的夾角； 在改質裝置中心頂部，開設有一橫截面直徑為50~120mm的圓形加料孔(22),加料孔(22)中心軸線同水平面 夾角為30°~70°，并伸向改質室(24); 在排渣室(26) —側的爐墻上，插有伸向爐內排渣室(26)并可噴射補熱火焰的補熱燒嘴(19)。2.根據權利要求1所述的一種熱態熔渣在線改質裝置，其特征在于:用于熱態熔渣在線改質的裝置為改質爐，改質爐由旋風加熱段和熔融改質段組成。3.根據權利要求1或2所述的一種熱態熔渣在線改質裝置，其特征在于:旋風加熱段由頂塞(I)、燃燒觀察孔(16)、泄壓孔(15)、一次風口(3)、二次風口(4)、三次風口(5)、旋風爐體(27)、旋風爐膛(6)構成； 其中，在旋風加熱段內，布置著三對成中心對稱的風口，由高到底分別為一次風口(...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蒼大強，李宇，代文彬，趙貴州，
申請(專利權)人：北京科技大學，
類型：新型
國別省市：北京;11