一种用于余热回收的高炉渣滚筒快冷式干法处理装置

技术领域

本发明属于冶金高温熔渣处理技术领域，具体涉及一种炉渣与水分离、冷却管不与炉渣直接接触且用于余热回收的高炉渣滚筒快冷式干法处理装置。

背景技术

高炉渣是钢铁冶金工业的主要副产品，在现有的生产工艺条件下，每生产1t生铁约产生0.3t以上高炉渣，其温度在1450～1550℃左右，每吨炉渣约含有1.8MJ的余热可供回收利用。中国目前是全球最大的钢铁生产国，2020年，全国生铁生产总量88752.4万吨，依照行业平均水平预估产生2.66亿吨炉渣，其所含的热量相当于1636.5万吨标准煤燃烧量(1吨标准煤燃烧所产生的热量为29307.6kJ)，如果能有效回收利用高温炉渣中的热能，将减少数万吨CO

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种用于余热回收的高炉渣滚筒快冷式干法处理装置。装置运行时，高温熔渣通过高炉渣槽底部的槽口向下流动，附着在下方的冷却粒化滚筒上，冷却粒化滚筒由内外筒组成，内外筒两端密封，中间封闭空腔内填充导热介质。冷却液在封闭的冷却盘管中流动，冷却盘管埋在内外筒之间的导热介质中。高温熔渣附着在外筒表面，热量由内外筒之间的导热介质传递给埋在其中的冷却管，由冷却管中冷却液带走，高温熔渣迅速降温至600℃左右形成玻璃态。冷却粒化滚筒继续旋转，当转至一定角度时，两个相互啮合的外筒挤压粉碎炉渣，炉渣下落进入换热器实现余热回收。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于余热回收的高炉渣滚筒快冷式干法处理装置，其特征在于，包括安装在支架上的高炉渣槽、若干组冷却粒化滚筒和换热器；

高温熔渣通过高炉渣槽底部设置的可调宽度的槽口向下流动并附着在冷却粒化滚筒外壁，高温熔渣被冷却成玻璃态的炉渣，玻璃态的炉渣被若干组沿垂直方向布置的冷却粒化滚筒依次挤压粉碎，最终进入换热器进行余热回收；

其中，所述冷却粒化滚筒两两一组，每个冷却粒化滚筒包括外筒、内筒和冷却盘管，所述外筒和内筒之间形成的封闭空间内填充有导热介质，所述冷却盘管埋藏在导热介质中。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

进一步地，所述高炉渣槽内层为绝热涂层，中间为耐高温材料，外层进行保温处理。

进一步地，所述外筒表面加工有粉碎轮齿，同组的两个外筒相互啮合。

进一步地，所述内筒轴向贯穿有主轴，所述主轴由驱动电机驱动，进而带动整个冷却粒化滚筒的转动。

进一步地，所述冷却盘管中流动冷却液，冷却液依次通过冷却液流入管、流入总管和流入支管流入冷却盘管，冷却盘管中的冷却液依次通过流出支管和冷却液流出管流出；所述流入总管固定套设在主轴伸出内筒外的部分，所述冷却液流入管通过流入旋转接头与流入总管相连；主轴部分中空，所述流出支管通过主轴的中空部分和流出旋转接头与冷却液流出管相连；其中，所述冷却液流入管、流入旋转接头和冷却液流出管不随主轴转动。

进一步地，所述冷却粒化滚筒的一侧设置有膨胀腔，同组的两个膨胀腔错位布置，所述膨胀腔与外筒和内筒之间的封闭空间连通，用于容纳导热介质膨胀后的体积。

进一步地，所述导热介质为锡或混合有陶瓷胶的石墨。

进一步地，所述换热器置于冷却粒化滚筒的正下方，被冷却粒化滚筒粉碎后的炉渣通过收集口进入换热器，换热器设置有震荡机构。

本发明的有益效果是：本装置工作时，熔渣玻璃化和熔渣粒化收集过程同时进行，实现连续化生产；实现了冷却液与炉渣的完全分离，冷却管不与炉渣直接接触，避免了冷却管因热疲劳损坏导致冷却液泄露，从本质上杜绝了冷却液与炉渣接触的风险；可对熔渣进行高效的回收，有效减少液态熔渣高品质余热资源严重浪费，热能回收效率达70%，对高温熔渣的余热回收及高效利用有着重大意义。

附图说明

图1为本发明高炉渣滚筒快冷式干法处理装置的结构示意图。

图2a为本发明高炉渣槽的结构示意图。

图2b为本发明高炉渣槽底部槽口的结构示意图。

图3为本发明冷却粒化滚筒的结构示意图。

图4a为本发明冷却粒化滚筒中冷却盘管的流道剖视图。

图4b为本发明冷却粒化滚筒中冷却盘管的流道示意图。

图5为本发明对炉渣进行粒化粉碎的工作示意图。

附图标记如下：1-高炉渣槽；1.1-槽口；2-支架；3-驱动电机；4-冷却粒化滚筒；4.1-冷却液流出管；4.2-流出旋转接头；4.3-流入旋转接头；4.4-冷却液流入管；4.5-流入总管；4.6-冷却盘管；4.7-流出支管；4.8-流入支管；4.9-外筒；4.10-导热介质；4.11-膨胀腔；4.12-内筒；4.13-主轴；5-换热器。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示的高炉渣滚筒快冷式干法处理装置，包括高炉渣槽1、支架2、驱动电机3、冷却粒化滚筒4和换热器5。高炉渣槽1置于高温熔渣池底部，冷却粒化滚筒4用于将从高炉渣槽1流下的液态熔渣快速冷却玻璃化并粉碎。工作时，当高温液态熔渣经熔渣池底部的高炉渣槽1流下后，附着在冷却粒化滚筒4表面，冷却粒化滚筒4内布置冷却盘管4.6，冷却液在冷却盘管4.6中持续流动，熔渣在盘管内冷却液作用下迅速降温形成玻璃态附着于冷却粒化滚筒4表面。冷却粒化滚筒4由驱动电机3驱动，驱动电机3采用减速电机，可根据熔渣流量与温度调节电机转速，减速电机通过机脚固定在机座上。在驱动电机3的控制下，冷却粒化滚筒4继续转动，当转至一定角度时，附着于冷却粒化滚筒4表面的玻璃态炉渣被相互啮合的冷却粒化滚筒4表面挤压粉碎，形成粉末，随后下落进入换热器5。

高炉渣槽1的结构如图2a和2b所示，高炉渣槽1的内层为绝热涂层，中间为耐高温材料，外层进行保温处理。高炉渣槽1的底部设置有可调宽度的槽口1.1，能调节开度以控制高温熔渣的流量，确保高温熔渣能在冷却粒化滚筒4表面形成均匀的膜。

冷却粒化滚筒4的结构如图3所示，冷却粒化滚筒4内部布置着冷却盘管4.6，冷却盘管4.6螺旋布置在外筒4.9和内筒4.12之间。外筒4.9和内筒4.12间充满着导热介质4.10，冷却盘管4.6埋在导热介质4.10中。内筒4.12轴向贯穿有主轴4.13，主轴4.13由驱动电机3驱动，进而带动整个冷却粒化滚筒4的转动。冷却盘管4.6中持续流动冷却液，冷却液依次通过冷却液流入管4.4、流入总管4.5和流入支管4.8流入冷却盘管4.6，冷却盘管4.6中的冷却液依次通过流出支管4.7和冷却液流出管4.1流出。管道内冷却液的流动轨迹如图4a和4b所示。

具体地，流入总管4.5固定套设在主轴4.13伸出内筒4.12的部分，冷却液流入管4.4通过流入旋转接头4.3与流入总管4.5相连。主轴4.13的一端开孔，形成的中空部分作为冷却液的一段流道。流出支管4.7连接主轴4.13的中空部分，孔口处通过流出旋转接头4.2与冷却液流出管4.1相连。主轴4.13转动时，冷却液流入管4.4、流入旋转接头4.3和冷却液流出管4.1不随之转动。

导热介质4.10要求选用具有良好传热性能的导热材料，可以为锡、混合有陶瓷胶的石墨等。锡的熔点为231.89℃，冷却粒化滚筒4工作时温度在600℃左右，所以锡会发生相变，由固态变成液态，而锡的沸点为2260℃，远远高于工作温度，所以很稳定不会发生沸腾产生危险。因此，当导热介质4.10为锡等金属时，由于工作时相变导致体积变化，需在冷却粒化滚筒4一侧设置膨胀腔4.11，避免导热材料相变导致体积膨胀破坏滚筒。

冷却粒化滚筒4的工作原理为：冷却液持续地从冷却液流入管4.4进入冷却盘管4.6，从冷却液流出管4.1流出。当高温熔渣流至外筒4.9表面时，高温熔渣通过导热介质4.10与冷却盘管4.6内的冷却液进行换热，高温熔渣迅速降温形成玻璃态，被加热的冷却液经冷却液流出管4.1流出。冷却粒化滚筒4在驱动电机3的控制下转动，滚筒转速可根据炉渣量与冷却速度进行调节，当冷却粒化滚筒4转至一定角度后，高温熔渣冷却形成玻璃态，玻璃态炉渣附着于外筒4.9表面，随滚筒继续转动至两外筒4.9啮合位置，然后被粉碎粒化。

本发明的实施案例如图5所示，高炉渣槽1连接渣池，高温熔渣沿高炉渣槽1流动，高炉渣槽1底部开设有槽口1.1，可以根据生产速度调节槽口1.1的宽度控制熔渣流量，渣槽下部布置有若干组冷却粒化滚筒4，两个冷却粒化滚筒4为一组，可以根据需求设置N组，高温熔渣在接触到第一组冷却粒化滚筒4后迅速降温形成玻璃态，然后依次经过N组冷却粒化滚筒4进行粉碎，粉碎后形成的均匀粉末落入换热器5，完成余热回收。

高炉渣滚筒快冷式干法处理装置的具体操作过程如下：

液态高温熔渣进入熔渣池底部的高炉渣槽1，经高炉渣槽1底部的槽口1.1流下至冷却粒化滚筒4表面，冷却液在封闭的冷却盘管4.6中流动，冷却盘管4.6埋藏在内外筒密闭空间中的导热介质4.10里，通过导热介质4.10与外筒4.9表面的熔渣换热，实现了冷却液与熔渣的完全分离，冷却盘管4.6不与熔渣直接接触，熔渣附着在外筒4.9表面，热量由内外滚筒之间的导热介质4.10传递给埋在其中的冷却盘管4.6，由冷却盘管4.6中的冷却液带走，熔渣迅速降温至600℃左右形成玻璃态。玻璃态炉渣附着在冷却粒化滚筒4表面，随滚筒继续转动，当转至两外筒4.9啮合处时，在外筒4.9表面加工的粉碎齿的作用下粒化形成粉末，经粒化的炉渣进入换热器5进行余热回收。换热器5设置有震荡机构，可以避免粉末堵塞通道。该装置工作时，熔渣粒化和余热回收可同时进行，实现了装置的连续运行。

需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。