一種熔渣造粒和顯熱回收的方法及系統技術方案

一種熔渣造粒和顯熱回收的方法及系統，屬于工業廢渣處理和利用技術領域。該方法將水加壓并從噴嘴噴出，形成柱狀高速水射流，順序沖擊位于同一列上的多股柱狀熔渣流，將熔渣擊碎，破碎后熔渣在下落過程中被水冷壁冷卻并回收部分顯熱；之后落到流化床床層內或移動爐排上被從外部進入的空氣冷卻后完全凝固，完成造粒并獲得熱風，流化床或移動爐排處獲得的熱風送到余熱鍋爐處回收熱量；流化床或移動爐排輸出的凝固后的熔渣顆粒送入移動床進一步回收顯熱。采用高速水射流破碎熔渣，其破碎和飛散的效果好，渣棉生成量小，渣棉帶水易于處理，其運行能耗和水耗低，利于熔渣顯熱的回收。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種熔渣造粒和顯熱回收的方法及系統，屬于エ業廢渣處理和利用

技術介紹
熔渣是在燃燒、冶金或化工生產過程中產生的高溫、熔融態的エ業廢棄物，如液態的高爐渣、鋼渣、銅渣、磷渣等，其中蘊含著豐富的顯熱資源。液態高爐渣是ー種典型的熔渣，我國毎年高爐渣產生量數以億噸計，數量巨大，其處理技術在熔渣處理技術中具有代表性。高爐渣是ー種性能良好的硅酸鹽材料，通過處理可以作為生產建筑材料和化肥的原料。其中急冷處理的高爐渣由于在急速冷卻凝固過程中來不及形成結晶而形成大量的玻璃相的非晶態物質，具有較高的水合活性，是生產水泥等 建筑材料的優質原料，具有巨大的市場需求。同時，液態高爐渣溫度在1350°C到1500°C之間，屬于高品位的余熱資源，具有很高的回收利用價值。目前，液態高爐渣主要采用水淬法急冷處理，水淬后的高爐渣可用于制作水泥等建筑材料，水淬法存在的問題是(I)耗水量大，目前常見的水淬法所采用的水射流壓カー般在0. 2MPa 0. 8MPa，其射流速度較低，沖擊能力較弱，因此必須増加其流量來滿足熔渣流破碎的需要，同時為了冷卻熔渣，也需要耗費大量的水，因此處理ー噸渣用水量可高達5 10t，處理每噸渣要蒸發消耗新水I噸左右；(2)產生大量的H2S和SOx造成二次污染；(3)高爐熔渣的顯熱沒有得到回收；(4)水淬渣含水率高，用作水泥原料仍需耗費能源進行干燥處理；(5)循環水中所含微細顆粒對水泵和閥門等部件的磨損和堵塞非常嚴重，系統維護工作量非常大，増加了維護費用。其它種類的熔渣也有采用水淬法處理的，其存在問題和處理后的渣的再利用方式也和高爐渣水淬エ藝大體類似。即便沒有采用水淬法處理，熔渣的顯熱也基本沒有得到很好的回收利用。針對高爐熔渣水淬エ藝的缺點，20世紀70年代國外就已經開始研究既節水又能回收液態高爐渣余熱的液態高爐渣干式處理方法。由于液態高爐渣的導熱系數較低，為了在急冷凝固液態高爐渣并回收其顯熱的同時降低エ藝過程本身的能耗，較好的辦法是首先將液態高爐渣破碎為直徑較小的液滴后再將其冷卻凝固成形，即液態高爐渣的造粒。因此液態高爐渣的造粒包括兩個方面，一個是液態高爐渣的破碎，ー個是破碎后液態高爐渣的冷卻凝固成形。同時在高爐渣冷卻過程中還可回收其顯熱。目前已出現的液態高爐渣干式造粒和顯熱回收方法，按液態高爐渣的造粒原理劃分，比較有代表性的有風淬法和離心法。風淬法是用大功率造粒風機產生高速氣流吹散液態高爐渣并使之凝固，完成造粒，其主要缺點是動カ消耗大、設備龐大復雜、占地面積大、投資和運行費用高，在液態高爐渣流量變化時，風速和風量不易協調，且大量的冷風進入系統也降低了余熱的品質。離心法是依靠轉盤或轉杯高速旋轉產生的離心カ破碎液態高爐渣，雖然不需要造粒風機這樣的高耗能設備，造粒后渣的粒徑分布也較均勻，但是在高溫下高速旋轉的造粒裝置的可靠性較差，加之造粒效果對液態高爐渣的溫度和流量變化較為敏感，僅靠調節轉速效果并不理想，因而大型化存在一定的困難，并且熔渣向四周高速飛散也不利于設備的緊湊設計，高溫熔渣集中高速撞擊設備內部某一部位，也易造成設備的局部過熱而損壞設備。此外，無論風淬法還是離心法，在液態高爐渣的破碎過程中都容易產生大量的渣棉，降低造粒的效果，并且渣棉很容易纏繞、堆積在設備內部，影響設備運行的穩定性，同時還可能造成纖維性粉塵污染。而其它熔渣如液態磷渣在破碎過程中也較易產生渣棉。熔渣的造粒對于熔渣處理和顯熱回收具有重要意義，而造粒和顯熱回收過程中的能耗又是決定エ藝和系統經濟性的一個關鍵性因素，因此研究一種動カ消耗低，渣棉生成量少、易處理，可節約大量水資源并可充分回收熔渣顯熱的熔渣造粒和顯熱回收方法及系統是非常必要的
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種動カ消耗低，渣棉生成量少、易處理，可節約大量水資源并可充分回收熔渣顯熱的熔渣造粒和顯熱回收的方法及系統。本專利技術所提供的熔渣造粒和顯熱回收方法包括以下步驟I)使熔渣從漏包流入殼體內，形成多股柱狀熔渣流，多股柱狀熔渣流至少排成一列，每列柱狀熔渣流的股數至少有兩股2)在設有水冷壁的殼體內設置至少ー個噴嘴，用高壓泵將水加壓到IMPa 400MPa，從至少ー個噴嘴噴出，形成噴嘴出ロ流速至少為45m/s的柱狀的高速水射流；3)高速水射流沖擊位于同一列上的多股柱狀熔渣流，將熔渣破碎為平均直徑大于零、小于IOmm的熔洛微團并飛散開；4)熔渣微團在下落過程中被水冷壁冷卻，同時加熱水冷壁內的エ質，回收部分熔渣顯熱，最后落入流化床床層內或風冷的移動爐排上，然后被從外部進入的空氣繼續冷卻，最終凝固成形并從殼體下部的排渣ロ排出，完成熔渣的造粒，并獲得高溫熱風；5)將獲得的高溫熱風送到余熱鍋爐內，加熱對流換熱管束內エ質回收熱量。本專利技術的上述技術特征還在于采用多股高速水射流共同沖擊位于同一列上的多股柱狀熔渣流；多股高速水射流位于同一水平面或沿豎直方向的多個水平面上；所述高速水射流相互平行，在同一水平面上每隔3 20mm至少有ー股高速水射流沖擊位于同一列上的多股柱狀熔渣流。本專利技術提供的一種實現前述方法的熔渣造粒和顯熱回收系統，該系統包括殼體、用于產生至少一列排成一列的多股柱狀熔渣流的漏包、高壓泵、布風裝置、熱風排出ロ、余熱鍋爐、引風機和至少ー個噴嘴，所述漏包設置在殼體頂部，漏包底部至少有ー排位于同一直線上的多個圓孔；噴嘴位于殼體內部，噴嘴出口軸線穿過排成一列的多股柱狀熔渣流，噴嘴與所述高壓泵相連；所述殼體四周內壁布置有水冷壁，殼體底部為流化床布風板或移動爐排，在殼體下部設有排渣ロ ；所述布風裝置設置在流化床布風板或移動爐排下部，布風裝置包括風室和鼓風機，風室通過管道與鼓風機相連；所述的熱風排出ロ位于殼體的中上部，通過管道與余熱鍋爐進風ロ相連；余熱鍋爐內部布置有對流換熱管束，所述引風機與余熱鍋爐排風ロ相連。該技術方案還可在熱風排出ロ與余熱鍋爐之間設有氣固分離器，氣固分離器進ロ與熱風排出ロ通過管道相連，氣固分離器出口與余熱鍋爐進風ロ通過管道相連。本專利技術還提供了另ー種實現所述方法的熔渣造粒和顯熱回收系統，其包括殼體、用于產生至少一列排成一列的多股柱狀熔渣流的漏包、高壓泵、風室、進風ロ、余熱鍋爐、弓丨風機和至少ー個噴嘴，所述漏包設置在殼體頂部，漏包底部至少有ー排位于同一直線上的多個圓孔；噴嘴位于殼體內部，噴嘴出ロ軸線順序穿過排成一列的多股柱狀熔渣流，噴嘴與所述高壓泵相連；殼體四周內壁布置有水冷壁，殼體底部為移動爐排，在殼體下部設有排渣ロ ；所述進風ロ位于殼體的中上部；所述風室設置在移動爐排下部，風室通過管道與余熱鍋爐進風ロ相連；余熱鍋爐內部布置有對流換熱管束，所述引風機與余熱鍋爐排風ロ相連。該技術方案還可在風室與余熱鍋爐之間設有氣固分離器，氣固分離器進ロ通過管道與風室通過管道相連，氣固分離器出口與余熱鍋爐進風ロ通過管道相連。在前述兩種熔渣造粒和顯熱回收系統中，所述系統還包括一個渣粒冷卻系統，渣粒冷卻系統包括渣斗、移動床、用于將渣斗提升至移動床頂部并傾翻的斜橋或吊車，渣斗位于圍殼排渣口下方，移動床頂部開有進渣ロ，移動床底部開有出渣ロ，移動床內部有移動床換熱管束。在前述兩種熔渣造粒和顯熱回收系統中，在所述殼體內壁上設有渣棉收集斗，渣棉收集斗位于噴嘴斜下方。本專利技術與現有技術相比具有以下優點①相比風本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種熔渣造粒和顯熱回收的方法，其特征在于其包括以下步驟：1）使熔渣從漏包流入殼體內,形成多股柱狀熔渣流，多股柱狀熔渣流至少排成一列，每列柱狀熔渣流的股數至少有兩股；2）在設有水冷壁的殼體內設置至少一個噴嘴，用高壓泵將水加壓到1MPa～400MPa，從至少一個噴嘴噴出，形成噴嘴出口流速至少為45m/s的柱狀的高速水射流；3）高速水射流沖擊位于同一列上的多股柱狀熔渣流，將熔渣破碎為平均直徑大于零、小于10mm的熔渣微團并飛散開；4）熔渣微團在下落過程中被水冷壁冷卻，同時加熱水冷壁內的工質，回收部分熔渣顯熱，最后落入流化床床層內或風冷的移動爐排上，然后被從外部進入的空氣繼續冷卻，最終凝固成形并從殼體下部的排渣口排出，完成熔渣的造粒，并獲得高溫熱風；5）將獲得的高溫熱風送到余熱鍋爐內，加熱對流換熱管束內工質回收熱量。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張衍國，杜濱，王友才，李清海，蒙愛紅，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：