一种高温熔渣干法处理及回收显热的装置和方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103320554 A (43)申请公布日 2013.09.25 CN 103320554 A *CN103320554A* (21)申请号 201310253062.9 (22)申请日 2013.06.25 C21B 3/08(2006.01) F27D 17/00(2006.01) C04B 5/00(2006.01) (71)申请人 东北大学 地址 110819 辽宁省沈阳市和平区文化路 3 号巷 11 号 (72)发明人 于庆波 胡贤忠 秦勤 刘军祥 (74)专利代理机构 沈阳东大专利代理有限公司 21109 代理人 梁焱 (54) 发明名称 一种高温熔渣干法。

2、处理及回收显热的装置和 方法 (57) 摘要 一种高温熔渣干法处理及回收显热的装置和 方法， 装置包括链篦机、 水冷壁、 刮渣板、 渣粒收集 器和余热回收装置， 链篦机的第一驱动链轮位于 中间包的下方， 水冷壁位于篦板上方， 刮渣板的一 端与篦板留有缝隙， 另一端的下方设有渣粒收集 器， 渣粒收集器的底部设有破碎机和余热回收装 置 ； 方法为 ： 启动链篦机， 将高温熔渣通过中间包 放入到链篦机上部的篦板上， 高温熔渣被冷却固 化后被刮渣板从篦板上分离， 传送到渣粒收集器 中， 再进入破碎机， 经粉碎后进入余热回收装置 内。本发明的方法具有操作简单， 环境污染少， 工 艺成本低等特点， 具有良。

3、好的应用前景。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103320554 A CN 103320554 A *CN103320554A* 1/1 页 2 1. 一种高温熔渣干法处理及回收显热的装置， 其特征在于该装置包括链篦机、 水冷壁、 刮渣板、 渣粒收集器和余热回收装置， 其中链篦机的第一驱动链轮位于中间包的下方， 水冷 壁位于篦板上方， 刮渣板的一端与第二驱动链轮上方的篦板留有缝隙， 刮渣板的另一端的 下方设有渣粒收集器， 渣粒收。

4、集器的底部设有破碎机， 破碎机下方设有余热回收装置。 2. 根据权利要求 1 所述的一种高温熔渣干法处理及回收显热的装置， 其特征在于所述 的水冷壁内设有冷却水通道， 水冷壁与篦板之间的距离为 100500mm。 3. 根据权利要求 1 所述的一种高温熔渣干法处理及回收显热的装置， 其特征在于所述 的篦板的厚度为 10150mm。 4. 根据权利要求 1 所述的一种高温熔渣干法处理及回收显热的装置， 其特征在于所述 的中间包的底部设有开孔， 开孔的形状选用长条形， 其轴线与链篦机的轴线垂直 ； 开孔的宽 度为 10200mm， 长度与篦板宽度的比例为 （0.820.95） :1。 5. 根据权。

5、利要求 1 所述的一种高温熔渣干法处理及回收显热的装置， 其特征在于所述 的链篦机上位于下部的篦板处设有冷却室， 冷却室内设有冷却管道， 冷却管道的出口与链 篦机下部的篦板相对。 6. 根据权利要求 1 所述的一种高温熔渣干法处理及回收显热的装置， 其特征在于所述 的余热回收装置选用固定床、 流化床、 移动床或固体颗粒余热锅炉 ； 当余热回收装置为固定 床、 流化床和移动床时， 冷却介质为空气， 当余热回收装置为固体颗粒余热锅炉时， 冷却介 质为水。 7. 一种高温熔渣干法处理及回收显热的方法， 其特征在于采用权利要求 1 所述的装 置， 按以下步骤进行 ： （1） 启动链篦机， 链篦机上部的。

6、篦板从第一驱动链轮向第二驱动链轮方向运动， 将高温 熔渣通过中间包放入到链篦机上部的篦板上， 篦板将高温熔渣向刮渣板方向传送， 水冷壁 内流通有冷却水 ； 高温熔渣经过水冷壁下方时， 高温熔渣一方面通过热传导被篦板冷却固 化， 另一方面通过热辐射被水冷壁冷却固化， 形成玻璃相固体渣 ； （2） 当玻璃相固体渣被传输到第二驱动链轮上方时， 被刮渣板从篦板上分离， 并从刮渣 板上表面传送到渣粒收集器中 ； （3） 进入渣粒收集器的玻璃相固体渣落入渣粒收集器下方的破碎机内， 经粉碎后形成 颗粒渣， 再进入余热回收装置内， 经过余热回收后排出。 8. 根据权利要求 7 所述的一种高温熔渣干法处理及回收。

7、显热的方法， 其特征在于高温 熔渣在篦板上的降温速度为 3060 /s。 9. 根据权利要求 7 所述的一种高温熔渣干法处理及回收显热的方法， 其特征在于玻璃 相固体渣经过破碎机后形成的颗粒渣的粒度为 550mm。 10. 根据权利要求 7 所述的一种高温熔渣干法处理及回收显热的方法， 其特征在于获 得的颗粒渣的玻璃体的质量含量 90%。 权 利 要 求 书 CN 103320554 A 2 1/5 页 3 一种高温熔渣干法处理及回收显热的装置和方法 技术领域 0001 本发明涉及高温熔渣利用技术， 特别涉及一种高温熔渣干法处理及回收显热的装 置和方法。 背景技术 0002 在工业生产领域， 。

8、高温熔渣广泛存在， 如冶金行业中的高炉熔渣、 转炉熔渣， 熔融 镍渣、 铜渣等。这部分渣产量巨大， 温度高， 是高品位的余热资源。目前， 这部分余热资源上 绝大部分都没有得到回收利用。 在节能减排的大背景下， 积极发展高温熔渣技术， 具有十分 重要的意义。下面以产量最为巨大的高炉熔渣为例， 具体进行说明。 0003 高炉熔渣是高炉炼铁的副产品， 国内年产量以亿吨计， 温度在 1500左右， 无论是 从量上还是从质上看高炉熔渣的显热都是高品质的， 回收这部分余能可节约大量的能源。 高炉熔渣绝大部分的处理方式是水淬法， 即使用高速水流快速冷却熔融的高炉熔渣， 冲渣 水余热可用于取暖等 ； 但夏季和。

9、无取暖设备的地区， 这部分能量只能白白地浪费掉 ； 另外 水淬法还存在浪费水资源、 产生硫化氢有毒气体等问题。 0004 自20世纪70年代起， 世界上一些主要产钢国家如日本、 美国、 英国、 德国和瑞典等 积极开展高温熔渣干法处理的研究， 最近几年国内关于这方面的研究也多起来， 但目前尚 未有能够工业化应用的技术。 0005 高温熔渣显热回收的难点与高温熔渣的特殊性质有关 ； 高温熔渣的温度高， 要求 处理设备长时间的耐受高温 ； 高温熔渣的导热性能极差， 熔融状态时不超过 2W/mK， 热量 传递困难 ； 高温熔渣温度降到某个温度时 （1200附近） ， 粘度急剧增大， 并逐渐凝固， 流动。

10、 性变差 ； 另外， 高温熔渣干法处理工艺还要兼顾生成高附加值的渣成品 ； 目前高温熔渣的 最具前景去处是用作生产水泥的原材料， 渣成品的玻璃体含量要求在 90% 以上 ； 研究表明， 高炉渣熔渣只有在高温段 （1000以上） 快速冷却， 才会生成高玻璃体含量的炉渣固体， 能 够具有很好的水合活性， 用于生产水泥等建材 ； 这意味着高温熔渣干法处理工艺还要满足 在高温段快速冷却的要求。 0006 现有的高温熔渣干法处理工艺多采用机械法将高温熔渣粒化成小颗粒， 然后冷却 回收余热的处理方式 ； 其中部分处理方式冷却效果好， 所得的渣成品玻璃体含量高， 也能回 收大部分的余热 ； 但由于需要先对熔。

11、渣进行粒化， 粒化过程容易形成渣棉 ； 另外， 有的高温 粒化设备存在占地面积大， 动力消耗高 （如风碎法） ， 设备结构复杂 （如离心粒化法） 、 余热回 收率有待提高等问题， 离工业化应用尚有距离。 发明内容 0007 针对现有高温熔渣在处理技术上存在的上述问题， 本发明提供一种高温熔渣干法 处理及回收显热的装置和方法， 通过采用链篦机对高温熔渣进行先急冷后破碎， 促进高温 熔渣固化形成玻璃相， 并回收余热。 0008 本发明的高温熔渣干法处理及回收显热的装置包括链篦机、 水冷壁、 刮渣板、 渣粒 说 明 书 CN 103320554 A 3 2/5 页 4 收集器和余热回收装置， 其中链。

12、篦机的第一驱动链轮位于中间包的下方， 水冷壁位于篦板 上方， 刮渣板的一端与第二驱动链轮上方的篦板留有缝隙， 刮渣板的另一端的下方设有渣 粒收集器， 渣粒收集器的底部设有破碎机， 破碎机下方设有余热回收装置。 0009 上述装置中， 水冷壁内设有冷却水通道， 水冷壁与篦板之间的距离为 100500mm。 0010 上述装置中， 篦板的厚度为 10150mm。 0011 上述装置中， 中间包的底部设有开孔， 开孔的形状选用长条形， 其轴线与链篦机的 轴线垂直 ； 开孔的宽度为 10200mm， 长度与篦板宽度的比例为 （0.820.95） :1。 0012 上述装置中， 链篦机上位于下部的篦板处。

13、设有冷却室， 冷却室内设有冷却管道， 冷 却管道的出口与链篦机下部的篦板相对。 0013 上述装置中的余热回收装置选用固定床、 流化床、 移动床或固体颗粒余热锅炉 ； 当 余热回收装置为固定床、 流化床和移动床时， 冷却介质为空气， 当余热回收装置为固体颗粒 余热锅炉时， 冷却介质为水。 0014 本发明的高温熔渣干法处理及回收显热的方法是采用上述装置， 按以下步骤进 行 ： 1、 启动链篦机， 链篦机上部的篦板从第一驱动链轮向第二驱动链轮方向运动， 将高温 熔渣通过中间包放入到链篦机上部的篦板上， 篦板将高温熔渣向刮渣板方向传送， 水冷壁 内流通有冷却水 ； 高温熔渣经过水冷壁下方时， 高温。

14、熔渣一方面通过热传导被篦板冷却固 化， 另一方面通过热辐射被水冷壁冷却固化， 形成玻璃相固体渣 ； 2、 当玻璃相固体渣被传输到第二驱动链轮上方时， 被刮渣板从篦板上分离， 并从刮渣 板上表面传送到渣粒收集器中 ； 3、 进入渣粒收集器的玻璃相固体渣落入渣粒收集器下方的破碎机内， 经粉碎后形成颗 粒渣， 再进入余热回收装置内， 经过余热回收后排出。 0015 上述方法中， 当篦板与玻璃相固体渣被刮渣板分离后， 篦板进入冷却室 ； 向冷却室 中的冷却管道中通入水或空气， 对篦板表面进行喷吹使篦板降温， 降温后篦板离开冷却室。 0016 上述方法中， 控制篦板上高温熔渣的厚度为 5100mm。 0。

15、017 上述方法中， 高温熔渣在中间包内的温度为 1500100。 0018 上述方法中， 玻璃相固体渣到达刮渣板时的温度为 9001100。 0019 上述方法中， 高温熔渣在篦板上的降温速度为 3060 /s。 0020 上述方法中， 通过水冷壁内流通的冷却水控制水冷壁的下表面的温度为 200300。 0021 上述方法中， 篦板在第一驱动链轮时的温度为 80100， 在第二驱动链轮时的温 度为 4001000， 经过冷却室后的温度为 80100。 0022 上述方法中， 玻璃相固体渣经过破碎机后形成的颗粒渣的粒度为 550mm。 0023 上述方法中， 获得的颗粒渣的玻璃体的质量含量 9。

16、0%。 0024 上述方法中， 颗粒渣经过余热回收装置后温度降至 100以下， 然后从余热回收装 置中被排出 ； 余热回收装置的余热回收率在 70% 以上。 0025 本发明的方案是将平铺在篦板上的高温熔渣同时被水冷壁和篦板快速冷却， 高温 熔渣下表面直接与篦板接触， 通过热传导被篦板冷却固化， 另外通过辐射换热被水冷壁冷 却固化， 快速固化转化成玻璃相固体渣 ； 在这一步骤中， 高温熔渣以很高的速度冷却才能形 说 明 书 CN 103320554 A 4 3/5 页 5 成高玻璃相含量的固体渣 ； 为保证冷却速度， 一是炉渣链篦机的篦板以较高的运行速度运 行， 减少单位时间内落在篦板表面的高。

17、温熔渣的质量， 通过速度来摊薄高温熔渣的厚度 ； 二 是耐热金属制作而成的金属篦板具有一定的厚度， 以此作为冷却载体来冷却高温熔渣， 高 温熔渣与篦板直接接触， 冷却效果好 ； 三是水冷壁从另一表面通过辐射换热对高温熔渣的 进行冷却， 水冷壁温度与高温熔渣温度相差 1000 多度， 而且水冷壁接近完全覆盖熔渣的上 部空间， 辐射换热效果好 ； 通过以上三方面的配合， 保证高温熔渣能以较高的冷却速度冷 却， 促使熔渣固化后形成高玻璃相 ； 玻璃相含量较高的渣料具有很好的水合活性， 可以用于 生产水泥等建材。本发明的余热回收的方式能够充分利用热能， 适合大规模工业生产。本 发明的方法具有操作简单，。

18、 环境污染少， 工艺成本低等特点， 具有良好的应用前景。 附图说明 0026 图 1 为本发明实施例 1 的高温熔渣干法处理及回收显热的装置结构示意图 ； 图中， 1、 中间包， 1-1、 长条形开孔， 2、 链篦机， 2-1、 篦板， 2-2、 第一驱动链轮， 2-3、 第二 驱动链轮， 2-4、 张紧装置， 2-5、 托辊， 3、 水冷壁， 3-1、 冷却水通道， 4、 刮渣板， 5、 渣粒收集器， 6、 破碎机， 7、 余热回收装置， 8、 冷却室。 具体实施方式 0027 本发明实施例中选用的破碎机为对辊破碎机。 0028 本发明实施例中选用的篦板材质为耐热铸钢 5Cr28Ni48W5。

19、。 0029 本发明实施例中两个驱动链轮之间的上部篦板被拉直时为无缝隙平面。 0030 本发明实施例中篦板的移动速度为 0.20.4m/s。 0031 本发明实施例中高温熔渣从中间包到篦板上的掉落速度为 75150t/h。 0032 本发明实施例中刮渣板与篦板之间留有 12mm 的缝隙。 0033 实施例 1 高温熔渣干法处理及回收显热的装置结构如图1所示， 包括链篦机2、 水冷壁3、 刮渣板 4、 渣粒收集器 5 和余热回收装置 7 ； 其中链篦机 2 的第一驱动链轮 2-2 位于中间包 1 的下 方， 水冷壁 3 位于篦板 2-1 上方， 刮渣板 4 的一端与第二驱动链轮 2-3 上方的篦。

20、板 2-1 留有 缝隙， 刮渣板 4 的另一端的下方设有渣粒收集器 5， 渣粒收集器 5 的底部设有对辊破碎机 6， 对辊破碎机 6 下方设有余热回收装置 7 ； 余热回收装置 7 为固体颗粒余热锅炉， 冷却介质为 水 ； 水冷壁 3 内设有冷却水通道 3-1， 水冷壁 3 与篦板 2-1 之间的距离为 100mm ； 篦板 2-1 的厚度为 10mm ； 中间包 1 的底部设有长条形开孔 1-1， 其轴线与链篦机 2 的轴线垂直 ； 长条形开孔 1-1 的宽度为 10mm， 长度与篦板 2-1 宽度的比例为 0.95:1 ； 链篦机 2 下部的篦板 2-1 处设有冷却室 8， 冷却室 8 内。

21、设有冷却管道， 冷却管道的出口 与链篦机 2 下部的篦板 2-1 相对 ； 高温熔渣干法处理及回收显热的方法是采用上述装置， 按以下步骤进行 ： 启动链篦机， 链篦机上部的篦板从第一驱动链轮向第二驱动链轮方向运动， 将高温熔 渣通过中间包底部的长条形开孔放入到链篦机上部的篦板上， 篦板将高温熔渣向刮渣板方 说 明 书 CN 103320554 A 5 4/5 页 6 向传送， 水冷壁内流通有冷却水 ； 高温熔渣经过水冷壁下方时， 高温熔渣一方面通过热传导 被篦板冷却固化， 另一方面通过热辐射被水冷壁冷却固化， 形成玻璃相固体渣 ； 当玻璃相固体渣被传输到第二驱动链轮上方时， 被刮渣板从篦板上分。

22、离， 并从刮渣板 上方传送到渣粒收集器中 ； 进入渣粒收集器的玻璃相固体渣落入渣粒收集器下方的破碎机内， 经粉碎后形成颗粒 渣， 再进入固体颗粒余热锅炉内 ； 向固体颗粒余热锅炉中的管道中通入水， 颗粒渣通过管道 壁与水换热， 水吸收热量形成蒸汽， 颗粒渣经过余热回收后从固体颗粒余热锅炉中排出 ； 当篦板与玻璃相固体渣被刮渣板分离后， 篦板进入冷却室 ； 向冷却室中的冷却管道中 通入水， 对篦板表面进行喷吹使篦板降温， 降温后篦板离开冷却室 ； 篦板上高温熔渣的厚度为 510mm ； 高温熔渣在中间包内的温度为 1500100 ； 玻璃 相固体渣到达刮渣板时的温度为 9001100 ； 高温熔。

23、渣在篦板上的降温速度为 3060 / s ； 通过水冷壁内流通的冷却水控制水冷壁的下表面的温度为 200300 ； 篦板在第一驱动 链轮时的温度为 80100， 在第二驱动链轮时的温度为 400600， 经过冷却室后的温度 为 80100 ； 玻璃相固体渣经过破碎机后形成的颗粒渣的粒度为 510mm ； 颗粒渣中玻璃体的质量 含量为 92% ； 颗粒渣经过固体颗粒余热锅炉后温度降至 80100， 然后从余热回收装置固体颗粒余 热锅炉中被排出 ； 固体颗粒余热锅炉的余热回收率为 87%。 0034 实施例 2 高温熔渣干法处理及回收显热的装置结构同实施例 1， 不同点在于 ： （1） 余热回收装。

24、置为固定床， 冷却介质为空气 ； （2） 水冷壁与篦板之间的距离为 500mm ； （3） 篦板的厚度为 150mm ； （4） 中间包的长条形开孔的宽度为 200mm， 长度与篦板宽度的比例为 0.82:1 ； 高温熔渣干法处理及回收显热的方法同实施例 1， 不同点在于 ： （1） 经粉碎后形成颗粒渣进入固定床内， 向固定床中通入常温空气与颗粒渣换热， 形成 热空气将热量吸收， 颗粒渣经过余热回收后排出 ； 其中常温空气的通入量为 8.1x105 m3/h ； （2） 篦板上高温熔渣的厚度为 100mm ； 在第二驱动链轮时的温度为 8001000 ； （3） 玻璃相固体渣经过破碎机后形成的。

25、颗粒渣的粒度为 2035mm ； 颗粒渣中玻璃体的 质量含量为 90% ； （4） 颗粒渣经过固定床后温度降至 80100， 然后从固定床中被排出， 固定床的余热回 收率为 71%。 0035 实施例 3 高温熔渣干法处理及回收显热的装置结构同实施例 1， 不同点在于 ： （1） 余热回收装置为流化床， 冷却介质为空气 ； （2） 水冷壁与篦板之间的距离为 200mm ； （3） 篦板的厚度为 30mm ； （4） 中间包的长条形开孔的宽度为 60mm， 长度与篦板宽度的比例为 0.92:1 ； 高温熔渣干法处理及回收显热的方法同实施例 1， 不同点在于 ： 说 明 书 CN 10332055。

26、4 A 6 5/5 页 7 （1） 经粉碎后形成颗粒渣进入流化床内， 向流化床中通入常温空气与颗粒渣换热， 形成 热空气将热量吸收， 颗粒渣经过余热回收后排出 ； 其中常温空气的通入量为 4.1x106m3/h ； （2） 篦板上高温熔渣的厚度为 20mm ； 在第二驱动链轮时的温度为 500700 ； （3） 向冷却室中的冷却管道中通入空气， 对篦板表面进行喷吹使篦板降温 ； （4） 玻璃相固体渣经过破碎机后形成的颗粒渣的粒度为 1020mm ； 颗粒渣中玻璃体的 质量含量为 93% ； （5） 颗粒渣经过流化床后温度降至 80100， 然后从流化床中被排出 ； 流化床的余热 回收率为 74。

27、%。 0036 实施例 4 高温熔渣干法处理及回收显热的装置结构同实施例 1， 不同点在于 ： （1） 余热回收装置为移动床， 冷却介质为空气 ； （2） 水冷壁与篦板之间的距离为 400mm ； （3） 篦板的厚度为 120mm ； （4） 中间包的长条形开孔的宽度为 150mm， 长度与篦板宽度的比例为 0.87:1 ； 高温熔渣干法处理及回收显热的方法同实施例 1， 不同点在于 ： （1） 经粉碎后形成颗粒渣进入移动床内， 向移动床中通入常温空气与颗粒渣换热， 形成 热空气将热量吸收， 颗粒渣经过余热回收后排出 ； 其中常温空气的通入量为 6.5x105 m3/h ； （2） 篦板上高温熔渣的厚度为 80mm ； 在第二驱动链轮时的温度为 600800 ； （3） 向冷却室中的冷却管道中通入空气， 对篦板表面进行喷吹使篦板降温 ； （4） 玻璃相固体渣经过破碎机后形成的颗粒渣的粒度为 3550mm ； 颗粒渣中玻璃体的 质量含量为 91% ； （5） 颗粒渣经过移动床后温度降至 80100， 然后从移动床中被排出 ； 移动床的余热 回收率为 76%。 说 明 书 CN 103320554 A 7 1/1 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103320554 A 8 。