回转窑窑渣处理系统及方法

技术领域

本发明属于回转窑生产技术领域，涉及一种回转窑窑渣处理系统及回转窑窑渣处理方法。

背景技术

钢铁冶炼系统产出含铁含锌尘泥固体废弃物，因含有铁、锌等有价金属，存在较大的利用价值，采用回转窑对这些含铁含锌尘泥进行处理，在处置固废物的同时，可以回收铁、锌等有价金属。经回转窑处理后，由回转窑排出的窑渣温度在1000～1100℃之间，具有大量的显热，综合利用价值较高。目前常用的处理方法为：

(1)直接水淬，该方法将窑渣直接倒入水中进行快速冷却降温，窑渣所携带的大量显热直接被浪费掉，未得到充分利用；

(2)采用环形冷却机对窑渣进行冷却，并回收其显热。但却存在以下几点不足：(a)冷却设备漏风率较高，冷却系统漏风不但给余热回收与利用带来较大影响，而且还使得鼓风机运转负荷增大；(b)换热后的废气品质较低，不利于窑渣余热的综合回收利用；(c)窑渣品质降低，窑渣进入冷却机进行冷却，部分高温窑渣在冷却台车底部，遇冷却空气(温度25～100℃)进行急剧冷却，玻璃相增加，内应力难以得到释放，从而窑渣强度降低，粉料增加；(d)环境污染严重，由于冷却机结构设计原因，其难以达到良好的密闭效果，同时在冷却段无粉尘回收装置，冷却风经料层换热后直接排入大气，造成烧结工序粉尘污染严重，工作环境较差。

发明内容

本发明涉及一种回转窑窑渣处理系统及回转窑窑渣处理方法，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明涉及一种回转窑窑渣处理系统，包括窑渣破碎装置和竖罐式冷却塔，所述窑渣破碎装置为密闭式破碎装置并且与回转窑的排渣口连接，所述竖罐式冷却塔通过窑渣输送机构与所述窑渣破碎装置衔接；所述竖罐式冷却塔的底部设有冷却气输入单元，所述竖罐式冷却塔的上部设有排气口，所述排气口连接有废气余热利用机构。

作为实施方式之一，所述竖罐式冷却塔包括上部预存段、中间换热段和下部放渣段，所述上部预存段与所述窑渣输送机构衔接，所述下部放渣段设有卸料机构。

作为实施方式之一，所述中间换热段分别与所述上部预存段及所述下部放渣段可转动连接，所述中间换热段配置有第一旋转驱动机构从而能绕自身轴线旋转。

作为实施方式之一，所述中间换热段内自上而下间隔设置有多层换热台，每层换热台包括多块扇形换热板，各所述扇形换热板均铰接于所述中间换热段的内壁上并且配置有用于驱动其上下摆动的第一摆动驱动机构，各所述扇形换热板上均开设有透料孔。

作为实施方式之一，所述上部预存段可转动布置于塔顶并且配置有第二旋转驱动机构从而能绕自身轴线旋转。

作为实施方式之一，所述上部预存段的底部设有放料台，所述放料台包括两块半圆形放料板，两块所述放料板均铰接于所述上部预存段的内壁上，

所述放料板配置有用于驱动其上下摆动的第二摆动驱动机构；

或者，所述放料板配置有弹性限位机构，使其能承受预定重量并且在其下摆放料后能使其复位。

作为实施方式之一，所述废气余热利用机构包括通过废气管道依次串接的一次除尘器、余热锅炉、二次除尘器和循环风机，所述循环风机的气体出口与所述冷却气输入单元连接。

作为实施方式之一，所述窑渣破碎装置采用水冷破碎机，所述水冷破碎机的换热水出口与所述余热锅炉的汽包连接。

本发明还涉及一种回转窑窑渣处理方法，基于上述的回转窑窑渣处理系统实施，

所述方法具体包括：

回转窑排出的高温窑渣进入所述窑渣破碎装置，将大块窑渣进行破碎；

经破碎处理后的窑渣通过所述窑渣输送机构送入所述竖罐式冷却塔内，窑渣在塔内与冷却气逆向换热，换热后的冷却气通过废气余热利用机构进行余热回收，冷却后的窑渣被所述竖罐式冷却塔排出以进行后续利用。

进一步地，所述窑渣破碎装置采用水冷破碎机，破碎窑渣的同时，将窑渣温度由900～1000℃降至800～900℃；

所述竖罐式冷却塔排出的窑渣温度在70～120℃范围内。

本发明至少具有如下有益效果：

本发明采用窑渣破碎装置和竖罐式冷却塔对回转窑窑渣进行处理，设备漏风率较低，粉尘排放量明显减少，同时保证窑渣的性能；采用竖罐式冷却塔能获得良好的气固换热效率，热废气品位较高，有利于提高窑渣的余热综合利用效果，经济回收效果显著提升。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的回转窑窑渣处理系统的结构示意图；

图2为图1中的竖罐式冷却塔的结构示意图；

图3为图2中A-A剖视图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1，本发明实施例提供一种回转窑窑渣处理系统，包括窑渣破碎装置2和竖罐式冷却塔5，所述窑渣破碎装置2为密闭式破碎装置并且与回转窑1的排渣口连接，所述竖罐式冷却塔5通过窑渣输送机构与所述窑渣破碎装置2衔接；所述竖罐式冷却塔5的底部设有冷却气输入单元，所述竖罐式冷却塔5的上部设有排气口，所述排气口连接有废气余热利用机构。

上述窑渣破碎装置2用于对窑渣进行破碎处理，尤其是将大块窑渣破碎，便于后续的冷却处理，既提高冷却均匀性，也能将窑渣的热量充分地回收。

在其中一个实施例中，所述窑渣破碎装置2采用水冷破碎机，在对窑渣进行破碎处理的同时，还能对窑渣进行初步冷却降温，同时也能较好地保护破碎设备。优选地，上述水冷破碎机采用对辊破碎机，破碎辊内可设置水冷通道。

上述窑渣破碎装置2进行严格密封，一方面可以减少窑渣热量的散失，更为重要地，防止外界空气进入窑渣破碎装置2内而影响窑渣的性能(防止窑渣中玻璃相的增加，对于含铁含锌尘泥所形成的窑渣，可以防止含铁窑渣被氧化而影响后续利用)。例如，上述窑渣破碎装置2还包括密闭机壳，水冷破碎机收容在该密闭机壳内，该密闭机壳的顶端开设入渣口并与回转窑1的排渣口连接，该密闭机壳的底端设置输渣口(在该输渣口处可设置下料溜槽等下料设备)并与窑渣输送机构连接。

在其中一个实施例中，如图1，上述窑渣输送机构采用斗提机3，通过斗提机3可将窑渣送至竖罐式冷却塔5的塔顶，其中，斗提机3的顶部可配置下料溜槽以将提升的窑渣送入竖罐式冷却塔5内，斗提机3的底部可通过窑渣转运单元与上述窑渣破碎装置2衔接，该窑渣转运单元包括但不限于采用埋式刮板机。可见，上述窑渣输送机构可以实现窑渣的全程密封保温输送；进一步地，在斗提机3及窑渣转运单元中充氮气，在氮气保护下进行窑渣的输送，可以防止窑渣被氧化。

上述竖罐式冷却塔5的截面优选为是圆形截面，可选地，其外壳用钢板及型钢制作，并设置隔热内衬，该隔热内衬可采用隔热耐磨材料。其中，塔顶优选为设有环形水封槽，可以保证塔顶的密封并起到降温作用；塔顶设有顶盖54，水封槽与顶盖54相配合，可以防止粉尘外逸及空气漏入。

在其中一个实施例中，如图2，所述竖罐式冷却塔5包括上部预存段51、中间换热段52和下部放渣段53，所述上部预存段51与所述窑渣输送机构衔接，所述下部放渣段53设有卸料机构。

其中，上部预存段51可以预存一定量的窑渣，因此具有缓冲功能，可以补偿生产波动造成的影响，较好地协调前后工序的步调。在其中一个实施例中，所述上部预存段51可转动布置于塔顶并且配置有第二旋转驱动机构从而能绕自身轴线旋转；其中，该上部预存段51与顶盖54之间可转动连接，优选为在二者连接处进行旋转密封，现有的能够实现旋转密封的可转动连接结构均适用于本实施例中，例如在顶盖54上设置环形滑槽、在上部预存段51的顶端设置滑环，通过滑环与环形滑槽之间的滑动密封配合，可以达到上述旋转密封式连接的效果；该上部预存段51与中间换热段52之间也优选为可转动连接，优选为在二者连接处进行旋转密封，具体连接结构可参考上述上部预存段51与顶盖54之间的连接结构。将上部预存段51设计为旋转结构，可以显著地提高布料均匀性，从而提高窑渣冷却均匀性及余热回收效果。

在其中一个实施例中，如图2，所述上部预存段51的底部设有放料台，所述放料台包括两块半圆形放料板511，两块所述放料板511均铰接于所述上部预存段51的内壁上，所述放料板511配置有用于驱动其上下摆动的第二摆动驱动机构；或者，所述放料板511配置有弹性限位机构，使其能承受预定重量并且在其下摆放料后能使其复位。其中，两块放料板511之间优选为间隔一定距离，以便于二者的摆动。设置放料板511可以起到缓存窑渣的作用，设置放料板511可上下摆动则便于向中间换热段52内下料；其中，当放料板511配置有弹性限位机构时，可以实现定量自动下料，减少设备投入成本及后期维护成本，弹性限位机构的具体结构此处不作一一例举。当设置第二摆动驱动机构时，该第二摆动驱动机构可采用气缸、液压缸等直线驱动设备，其缸体铰接在上部预存段51的内壁上，其输出端则与放料板511的底面铰接。

可选地，上述放料板511的下摆角度在30°以内。

进一步地，可以在放料板511上开设一定数量的下料孔，在具备缓存窑渣的同时，能持续地下料。当放料板511上开设下料孔时，可以将排气口设置在上部预存段51上，上升的冷却气可以预冷上部预存段51内的窑渣，当然也可以将排气口设置在中间换热段52的顶部；当放料板511未开设下料孔时，则优选为将排气口设置在中间换热段52的顶部。

在其中一个实施例中，所述中间换热段52分别与所述上部预存段51及所述下部放渣段53可转动连接，所述中间换热段52配置有第一旋转驱动机构从而能绕自身轴线旋转。将中间换热段52设计为旋转结构，可以显著地提高布料均匀性及窑渣冷却均匀性，从而提高窑渣的余热回收效果。

其中，中间换热段52与上部预存段51之间的连接结构、中间换热段52与下部放渣段53之间的连接结构均可参考上述上部预存段51与顶盖54之间的连接结构，此处不作赘述。

对于中间换热段52的旋转，可选地，在中间换热段52的外壁上设置传动齿条，该传动齿条显然为与中间换热段52同轴的环形齿条，上述第一旋转驱动机构包括驱动齿轮及旋转驱动设备，该旋转驱动设备可采用电机+减速机的驱动方式，其中，旋转驱动设备及驱动齿轮均优选为安装在下部放渣段53的外壁上，驱动齿轮与环形齿条啮合。

显然，当上部预存段51可转动时，上述第二旋转驱动机构也可参考上述第一旋转驱动机构的结构。

在其中一个实施例中，如图2和图3，所述中间换热段52内自上而下间隔设置有多层换热台，每层换热台包括多块扇形换热板521，各所述扇形换热板521均铰接于所述中间换热段52的内壁上并且配置有用于驱动其上下摆动的第一摆动驱动机构，各所述扇形换热板521上均开设有透料孔522。

其中，上述扇形换热板521的数量可以为两块，例如采用两块半圆形换热板521，两块半圆形换热板521之间优选为间隔一定距离(则半圆形换热板521所对应的圆心角实际稍小于180°，例如≥160°)，以便于二者的摆动。

窑渣可以经由透料孔522下落，保证竖罐式冷却塔5内持续地进行窑渣与冷却气的换热；除此以外，可以定期或不定期地使换热板521下摆，换热板521上滞留的窑渣可落入下方，其中，优选地，各层换热台自下而上依次地下摆，保证换热板521下摆所需的空间以及摆动顺畅性。

尤其地，当中间换热段52和上部预存段51均可以转动时，二者交替地转动，和/或二者转动方向相反，可以进一步提高布料均匀性及窑渣冷却均匀性，可以防止窑渣下行受阻或冷却气上行不畅的情况。

在其中一个实施例中，在竖罐式冷却塔5的中轴线处设置有中轴柱，中间换热段52和/或上部预存段51的内壁可通过辐条式支架与该中轴柱可转动连接，其中，辐条沿塔体的径向布置，各辐条的内端均与一转动环连接，该转动环即可转动地安装在中轴柱上，这样可以有效地提高中间换热段52和/或上部预存段51的旋转运动的稳定性和可靠性。进一步优选地，在中间换热段52内，中轴柱的外柱面采用透气砖砌筑而成并在中轴柱内设置有冷却气通道，该冷却气通道内流通的冷却气可经由透气砖进入中间换热段52内，能有效地提高对窑渣的冷却效果和冷却效率，并且能提高中轴柱的服役寿命。

上述冷却气输入单元优选为设置在下部放渣段53内，在其中一个实施例中，在下部放渣段53内设置有送风板，冷却气从该送风板送入，均匀给整个塔体横断面供气；送风板上设置的供气装置包括风帽、十字风道、上锥斗和下锥斗，以保证沿塔体所有截面的窑渣都被均匀冷却，提高冷却效率。

优选地，上述冷却气采用氮气，在有效回收窑渣热量的同时，可以防止窑渣被氧化。

在其中一个实施例中，所述废气余热利用机构包括通过废气管道依次串接的一次除尘器、余热锅炉、二次除尘器和循环风机，所述循环风机的气体出口与所述冷却气输入单元连接。一次除尘器和二次除尘器可采用现有的除尘设备；余热锅炉也为现有设备，具体结构此处不作赘述。废气经上述处理后，可以供给至竖罐式冷却塔5进行循环使用，节能效果较佳。

其中，余热锅炉产生热蒸汽可以进行蒸汽发电。

进一步优选地，所述水冷破碎机的换热水出口与所述余热锅炉的汽包连接，在实现窑渣余热梯级利用的同时，能有效地提高余热锅炉的蒸汽参数，保证蒸汽发电效果。

实施例二

本发明实施例提供一种回转窑窑渣处理方法，基于上述实施例一所提供的回转窑窑渣处理系统实施，

所述方法具体包括：

回转窑1排出的高温窑渣进入所述窑渣破碎装置2，将大块窑渣进行破碎；

经破碎处理后的窑渣通过所述窑渣输送机构送入所述竖罐式冷却塔5内，窑渣在塔内与冷却气逆向换热，换热后的冷却气通过废气余热利用机构进行余热回收，冷却后的窑渣被所述竖罐式冷却塔5排出以进行后续利用。

其中，相关实施方法在上述实施例一中已有述及，例如冷却气采用氮气、竖罐式冷却塔5进行中间换热段52的旋转等，此处不再赘述。

对于窑渣破碎装置2采用水冷破碎机的情况，破碎窑渣的同时，优选地，将窑渣温度由900～1000℃降至800～900℃，这可以通过水冷破碎机内的水流量、水流速度等进行控制。

优选地，所述竖罐式冷却塔5排出的窑渣温度在70～120℃范围内，进一步优选为控制在80℃左右。

在废气余热利用时，优选地，余热锅炉排出的废气温度在150～200℃。

在其中一个实施例中，上述回转窑1处理的物料是含铁含锌尘泥。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。