高溫熔融爐渣兩步法余熱回收裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及磷化工、冶金及節(jié)能環(huán)保等領(lǐng)域的余熱回收系統(tǒng)，尤其涉及一種高溫熔融爐渣兩步法余熱回收裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]磷化工、冶金及節(jié)能環(huán)保等領(lǐng)域在生產(chǎn)過程中都產(chǎn)生高溫熔融爐渣這一副產(chǎn)品。這些高溫熔融爐渣均具有高溫、高焓值等特點(diǎn)，屬于高品質(zhì)的余熱資源。如高爐渣是高爐煉鐵的副產(chǎn)物，其從高爐中排出的溫度在1450?1650°C，熱焓約為1870MJ/t;從黃磷電爐排出的熔融磷爐渣約1400°C，其熱焓為1887.83kJ/kg、比熱容為1.256kJ/(kg.°C)。因此，若能做好高溫熔融爐渣的余熱回收和綜合利用，是相關(guān)行業(yè)節(jié)能降耗的有效舉措。
[0003]在目前的工業(yè)生產(chǎn)中，高溫熔融爐渣的處理方法主要是采用水淬法，即將高溫熔融爐渣從高溫爐的排渣口直接排放到敞口的水渣池中。但水淬法處理工藝存在如下隱患和缺點(diǎn):(1)水淬法需要消耗大量的水來降低其高溫；(2)高溫熔融爐渣中的一些有害元素會(huì)污染水資源和空氣；(3)高溫熔融爐渣含有大量的高溫?zé)崮軟]有回收而被浪費(fèi)；(4)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的勞動(dòng)條件惡化，且存在不安全隱患。
[0004]據(jù)報(bào)道，國內(nèi)外均在致力研究開發(fā)高溫熔融爐渣的急冷干式粒化工藝，但存在運(yùn)行成本高，?；幕瘜W(xué)活性差，難以滿足后期綜合利用的需要，設(shè)備體積龐大，制造和運(yùn)行成本高等缺點(diǎn)，制約了其競(jìng)爭力，所以，至今未見有成功進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)的報(bào)道。急冷干式?；ㄖ饕腥缦?種方法:滾筒法、風(fēng)淬法和離心粒化法。其中，滾筒法存在處理能力不高、設(shè)備作業(yè)率低、體積龐大等缺點(diǎn)，不適合大規(guī)模連續(xù)處理高溫熔融爐渣;風(fēng)淬法設(shè)備體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造、安裝困難，造價(jià)高，而且動(dòng)力消耗大;離心?；榱思涌旒崩渌俣?，必須加大冷卻介質(zhì)(通常為空氣)的流量，這樣會(huì)導(dǎo)致回收熱量的品質(zhì)不高，表現(xiàn)為換熱后氣體的平均溫度低，否則，所產(chǎn)生的渣粒因冷卻速度太慢而結(jié)晶，減少玻璃相的含量，降低其化學(xué)活性，影響爐渣的后期綜合利用，造成了冷卻速度和熱回收之間的矛盾。
[0005]申請(qǐng)?zhí)枮?01310011276.5的發(fā)明專利提供了一種高溫熔融爐渣水淬法余熱回收裝置，包括恪渣排管、水渣槽、水渣槽給水栗及出渣機(jī);在水渣槽的上部設(shè)置夾套管，所述夾套管包括由一個(gè)環(huán)形板隔開的夾套管上段和夾套管下段，夾套管上段與恪渣排管連通，夾套管下段的下部插入水渣槽中；所述蒸發(fā)器翅片管束通過冷凝液下降管和蒸汽上升管與一汽包連通;所述夾套管為水夾套管，其中，夾套管下段的出水口與汽包的進(jìn)水口連通，夾套管上段的汽水進(jìn)口與蒸發(fā)器翅片管束的出口連通，夾套管上段的汽水出口與汽包連通。該發(fā)明雖然采用逐級(jí)開展高溫熔融爐渣熱量回收，但其對(duì)高溫熔融爐渣的處理為在夾套管內(nèi)進(jìn)行部分余熱回收后，直接送入水渣槽內(nèi)進(jìn)行水淬處理，需要消耗大量的水來降低其高溫，得到的渣粒品相不好，玻璃相含量不高，高溫熔融爐渣含有大量熱能回收利用不充分；由于高溫熔融爐渣直接進(jìn)行水淬處理，為加強(qiáng)換熱效果，需要在夾套管內(nèi)通入冷卻水或蒸汽進(jìn)行換熱，增加了設(shè)備的復(fù)雜程度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型提供一種高溫熔融爐渣兩步法余熱回收裝置，該裝置先利用飽和蒸汽將高溫熔融爐渣進(jìn)行噴射?；稍＃賹⒁驯涣；脑Ｔ谏形茨虝r(shí)落入水中進(jìn)行水淬處理。
[0007]本實(shí)用新型所提供的高溫熔融爐渣余熱回收裝置，包括水渣池;所述?；搀w的下端插入所述水渣池內(nèi)，該?；搀w下端的內(nèi)外因壓力差而形成液位差;所述粒化筒體的上端與所述噴射?；鞯某隽峡谶B接;所述?；搀w與一換熱器煙道連通，該換熱器煙道中設(shè)置有蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器通過冷凝液下降管和蒸汽上升管與一汽包連接。高溫熔融爐渣流經(jīng)噴射?；鲿r(shí)，噴射?；鲀?nèi)噴出的飽和蒸汽將爐渣粒化成渣粒，渣粒在尚未凝固時(shí)落入水渣池內(nèi)進(jìn)行水淬處理，得到玻璃相含量很高的水渣。在爐渣?；退氵^程中分兩步回收余熱。
[0008]可以在粒化筒體中部一側(cè)開口并與換熱器煙道連通，也可以在?；搀w的側(cè)壁開設(shè)多個(gè)蒸汽排出口，再將多個(gè)蒸汽排出口匯集后與換熱器煙道連通，如，在?；搀w側(cè)壁開有蒸汽排出口的外圍加裝封閉的外圍筒體，再將外圍筒體與換熱器煙道連通，氣體從蒸汽排出口排出后進(jìn)入外圍筒體，從外圍筒體進(jìn)入換熱器煙道，開設(shè)多個(gè)蒸汽排出口可以加快氣體流出。
[0009]為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)逐級(jí)換熱，在所述換熱器煙道中沿過熱蒸汽的流動(dòng)方向，所述蒸發(fā)器的下游設(shè)置有省煤器，所述省煤器的進(jìn)水口與水栗連接，其出水口與所述汽包連接，常溫軟水栗入省煤器，在省煤器中進(jìn)行預(yù)熱后送入汽包內(nèi)。
[0010]所述汽包與一蓄熱器連接，所述蓄熱器的出汽口與所述噴射?；鬟B接。該蓄熱器為相變式蓄熱器，使得因受生產(chǎn)工藝制約，蒸發(fā)器在間歇產(chǎn)汽時(shí)，通過蓄熱器也能實(shí)現(xiàn)連續(xù)對(duì)外供汽;蓄熱器產(chǎn)生的飽和蒸汽一部分為自用蒸汽，供噴射粒化器作為噴射介質(zhì)，其余全部對(duì)外產(chǎn)出蒸汽。
[0011]為防止渣粒被過熱蒸汽夾帶進(jìn)入換熱器煙道內(nèi)，堵塞依次設(shè)置的蒸發(fā)器和省煤器，在所述換熱器煙道的入口處設(shè)置有擋板。
[0012]本實(shí)用新型所述噴射?；靼隙?、噴孔管和下封頭;所述噴孔管的下端開設(shè)有向下傾斜的噴孔，該噴孔沿所述噴孔管徑向分布;所述噴孔管套在所述料斗外，所述料斗的下端面略高于所述噴孔;所述下封頭靠近所述噴孔管下端設(shè)置，該下封頭與噴孔管之間構(gòu)成攔截氣幕噴氣縫，該攔截氣幕噴氣縫位于噴孔的下方。從高溫爐的排渣口排出的高溫熔融爐渣，直接落入料斗內(nèi)，在繼續(xù)下落到噴射?；鲿r(shí)，被從噴孔中高速噴出的飽和蒸汽噴射粒化成渣粒，再被下一道從攔截氣幕噴氣縫內(nèi)噴出的攔截氣幕攔截，使得已被噴射?；脑＃幌拗圃谳^小的空間范圍內(nèi)；料斗下端面略高于噴孔，排渣時(shí)，噴孔與爐渣之間的間距小，產(chǎn)生的噴射?；Ч谩?br>[0013]在所述噴孔管外安裝有外管，所述外管與噴孔管、下封頭圍成封閉區(qū)域，該封閉區(qū)域與一飽和蒸汽接管連接。向飽和蒸汽接管內(nèi)通入飽和蒸汽作為噴射介質(zhì)，飽和蒸汽進(jìn)入封閉區(qū)域內(nèi)，并通過噴孔、噴氣縫高速噴出。所述噴射?；魉璧膰娚浣橘|(zhì)，優(yōu)先采用蓄熱器產(chǎn)出的飽和蒸汽，也可采用過熱蒸汽或壓縮空氣。采用低壓飽和蒸汽作為噴射介質(zhì)的好處是:(1)本實(shí)用新型設(shè)置有汽包，容易獲得低壓飽和蒸汽，價(jià)格低廉；(2)在100°C時(shí)，空氣的比熱容為1.009kj/kg.°C，而飽和蒸汽的比熱容2.0281kj/kg.°C，是空氣的兩倍多，采用低壓飽和蒸汽作為噴射介質(zhì)比空氣更容易快速冷卻熔融爐渣而將熱量帶走。
[0014]沿噴孔管徑向分布的噴孔可以設(shè)置為一周或多周，所述噴孔與重力方向的夾角為10-80°，噴孔直徑為1-8mm;所述攔截氣幕噴氣縫為錐形環(huán)縫，縫寬1-8mm，錐度為20-160°。
[0015]為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)逐級(jí)換熱，加強(qiáng)回收效果，在水渣池內(nèi)，沿池壁優(yōu)先設(shè)置螺旋管換熱器，也可以是其它形式換熱管排，清潔常溫水從螺旋管換熱器的下端進(jìn)入，與水渣池內(nèi)的不潔熱水換熱后從上端流出，作為生產(chǎn)或生活用熱水，實(shí)現(xiàn)低品位余熱的回收利用。
[0016]優(yōu)選地，所述蒸發(fā)器與汽包所構(gòu)成的產(chǎn)汽系統(tǒng)采用自然循環(huán)或強(qiáng)制循環(huán)。
[0017]本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)一種高溫熔融爐渣兩步法余熱回收方法，第一步，利用飽和蒸汽作為噴射介質(zhì)，將飽和蒸汽通入噴射?；鳎蓢娚淞；鲗⒏邷厝廴跔t渣噴射?；稍?，在高溫熔融爐渣?；^程中，飽和蒸汽與高溫熔融爐渣換熱，產(chǎn)生過熱蒸汽，實(shí)現(xiàn)高品位余熱回收;第二步，將已被?；脑Ｔ谏形茨虝r(shí)落入水中進(jìn)行水淬處理，在渣粒水淬處理過程中，實(shí)現(xiàn)低品位余熱回收。
[0018]高品位余熱回收中，包括噴射?；瘯r(shí)，飽和蒸汽與高溫熔融爐渣換熱產(chǎn)生的高溫飽和蒸汽，還可以包括渣粒在落水進(jìn)行水淬處理時(shí)產(chǎn)生常壓飽和蒸汽、該常壓飽和蒸汽升騰過程中與下落的高溫渣粒作逆向流動(dòng)并換熱變成的低溫過熱蒸汽。渣粒在水淬處理時(shí)與水渣池進(jìn)行換熱，再由水渣池與設(shè)置在水渣池側(cè)壁的換熱器進(jìn)行換熱，實(shí)現(xiàn)低品位余熱回收。
[0019]本實(shí)用新型工藝簡潔、熔融爐渣的余熱回收率高、節(jié)省能耗、設(shè)備少、體積小，與現(xiàn)有技術(shù)相比，明顯具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0020](1)利用本系統(tǒng)裝置的余熱自產(chǎn)蒸汽，作為噴射?；鞯膰娚淞；橘|(zhì)，既可節(jié)約大量能耗，又大幅減少設(shè)備。
[0021](2)噴射?；鲀?nèi)部設(shè)置了噴孔和攔截氣幕，噴孔與高溫熔融爐渣之間的間距小，所產(chǎn)生的噴射?；Ч?。另外，從噴孔中噴射出來的飽和蒸汽，在噴入高溫熔融爐渣的瞬間，溫度急劇上升轉(zhuǎn)變?yōu)檫^熱蒸汽，其體積也瞬間急劇膨脹，在高溫熔融爐渣內(nèi)連續(xù)不斷地發(fā)生“微型輕度爆炸”，從而強(qiáng)化了?；Ч也粫?huì)影響安全生產(chǎn);攔截氣幕將已被噴射?；脑?，限制在較小的空間范圍內(nèi)，使得與噴射?；髋浜鲜褂玫牧；搀w的體積大為減小，可大幅減小設(shè)備體積，節(jié)省生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的布置空間，降低制造成本，同時(shí)也強(qiáng)化了對(duì)渣粒的冷卻作用。
[0022](3)實(shí)現(xiàn)逐級(jí)換熱，高溫熔融爐渣的余熱回收率高。
[0023](4)由于噴射?；蟮脑Ｔ谀讨熬吐淙胨兴?，渣粒內(nèi)的玻璃相含量高，滿足爐渣后期綜合利用的需要。
[0024](5)利用相變式蓄熱器，使得因受生產(chǎn)工藝制約，蒸發(fā)器在間歇產(chǎn)汽時(shí)，通過蓄熱器也能實(shí)現(xiàn)連續(xù)對(duì)外供汽。
[0025](6)由于在與過熱蒸汽接觸的表面，均涂敷了金屬搪瓷防腐涂層，有效防止熔爐渣中硫、氟等有害成分對(duì)設(shè)備的腐蝕作用。
[0026](7)因噴射?；退闾幚磉^程全部在封閉的設(shè)備內(nèi)完成，顯著改善了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的勞動(dòng)條件，安全生產(chǎn)也更有保障。
【附圖說明】
[0027]圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2是本實(shí)用新型所述噴射?；鹘Y(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖中:1.料斗進(jìn)料口，2.噴射?；?，3.粒化筒體，4.渣粒，5.高溫過熱蒸汽，6.低溫過熱蒸汽，7.溢流口，8.螺旋管換熱器，9.水渣池，10.擋板，11.換熱器煙道，12.蒸發(fā)器，
13.省煤器，14.水栗A，15.水栗B，16.汽包，17.蓄熱器，18.料斗，19.外管，20.噴孔管，21.噴孔，22.下封頭，23.攔截氣幕錐形縫，24