本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別屬于高爐渣熱量回收和資源化利用技術(shù)范疇，具體涉及一種采用干式?；绞礁咝Щ厥崭郀t渣余熱和生產(chǎn)高品質(zhì)渣粒的“雙淬”裝置，以及利用該裝置回收高爐渣余熱和生產(chǎn)高品質(zhì)渣粒的方法。

背景技術(shù)：

從化學(xué)組成和排放溫度來看，高爐渣既是一種高品位的硅酸鹽資源，又是儲量巨大的優(yōu)質(zhì)余熱資源。目前世界主要產(chǎn)鐵國對高爐渣的回收利用率已達(dá)95％以上，其中對高爐渣的回收利用的主要工藝是將高爐渣經(jīng)水淬急冷，而后簡單加工制成具有較高附加值的硅酸鹽水泥原料。傳統(tǒng)的水淬工藝雖然實現(xiàn)了高爐渣的增值利用，但卻無法避免諸如水資源消耗嚴(yán)重、含硫氣體排放量大以及高溫熔渣余熱基本無法回收等問題。因此，水淬法實現(xiàn)了高爐渣的資源化利用但卻忽視了環(huán)境效益，是一種僅適用于特定工業(yè)發(fā)展階段的過渡性高爐渣處理工藝。針對水淬工藝的根本缺陷，自20世紀(jì)70年代，前蘇聯(lián)、英國、瑞典、德國、日本以及澳大利亞等國陸續(xù)開展了冶金熔渣干式粒化余熱回收的相關(guān)研究，并提出了一系列工藝流程。干式?；且环N在基本不消耗水資源的前提下，將液態(tài)熔渣迅速破碎凝固為細(xì)小顆粒，并利用空氣作為儲熱介質(zhì)與渣粒充分接觸換熱，從而回收熔渣余熱和高品質(zhì)渣粒材料的處理方法。從節(jié)能和環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展的角度講，干式?；に嚐o疑更加符合國家關(guān)于建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的要求，也代表著高爐渣余熱回收技術(shù)的發(fā)展方向。

傳統(tǒng)水淬工藝以水淬渣，冷卻速率大，可有效限制高爐渣冷卻結(jié)晶，使得水淬后沙狀水渣的玻璃體含量大于90％，滿足高品質(zhì)水泥原料對水硬膠凝性的要求。對于干式?；に噥碚f，換熱介質(zhì)為熱容較小的空氣，若僅強(qiáng)調(diào)換熱介質(zhì)的輸出溫度，即其熱品質(zhì)，就需要控制氣體流量，延長換熱介質(zhì)與高溫渣粒的接觸時間，這就影響渣滴的冷卻速率，進(jìn)而導(dǎo)致渣粒中玻璃體含量下降。另一方面，若要獲得細(xì)度和品質(zhì)均滿足水泥制備要求的渣粒，就必須增大氣體流量，提高冷卻速率，這又會導(dǎo)致?lián)Q熱介質(zhì)熱品質(zhì)的下降。因此，如何兼顧換熱介質(zhì)熱品質(zhì)和渣粒品質(zhì)已成為提高干式?；に嚨母偁幜Σ⑦M(jìn)一步實現(xiàn)工業(yè)化所必須解決的關(guān)鍵問題之一。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種采用干式?；绞礁咝Щ厥崭郀t渣余熱和生產(chǎn)高品質(zhì)渣粒的裝置和方法。圖1為本發(fā)明所述成套裝置的高爐渣處理設(shè)備結(jié)構(gòu)及平面布置示意圖，圖2是圖1的b部分局部放大圖，如圖1和圖2所示，本發(fā)明裝置由粒化窯窯體1、儲渣罐2、噴粉罐3、鼓風(fēng)機(jī)4、分流閥5、振動篩6、除塵器7、?；?、支撐墩9、變頻電機(jī)10、布風(fēng)板11、螺旋排料機(jī)12、?；G氣體出口13、熔渣管道14、上密封閥15、放散閥16、均壓閥17、均壓管18、滑動水口19、下密封閥20、噴粉式熔渣導(dǎo)入管21、?；G送風(fēng)管道22、噴粉罐送風(fēng)管道23、噴粉罐出口24、氣粉兩相流輸送管道25、?；G氣體輸出管道26、除塵灰輸送皮帶27、低溫渣粒輸送皮帶28、篩下渣粉輸送皮帶29、篩上渣粒輸送皮帶30、除塵器氣體輸出管道31、高溫熔渣32、滯留渣粒33、支撐桿齒輪34、動力傳送桿35、傳送桿齒輪36、支撐桿軸承37、傳動桿軸承38、支撐桿39組成，其中：?；G窯體1上部的粒化區(qū)中安裝有可自由旋轉(zhuǎn)且為圓盤狀的?；?，?；?下部固定安裝有支撐桿齒輪34，支撐桿齒輪34的下部安裝有支撐桿39，支撐桿39的下部頂端通過支撐桿軸承37轉(zhuǎn)動固定在位于粒化器8正下方且在具有同一中心線的支撐墩9上，支撐墩9穿過布風(fēng)板11安裝固定在粒化窯窯體1的底板上；動力傳送桿35的一側(cè)穿過?；G窯體1的側(cè)壁并通過其端點與固定在窯外適當(dāng)位置的變頻電機(jī)10的電機(jī)軸相聯(lián)接，動力傳送桿35的另一側(cè)端部固定安裝有與支撐桿齒輪34相互嚙合的傳送桿齒輪36，動力傳送桿35該側(cè)端部通過傳動桿軸承38轉(zhuǎn)動固定在支撐墩9的側(cè)面上，支撐桿軸承37和傳動桿軸承38均焊接固定在支撐墩9上；粒化窯窯體1下部的換熱區(qū)亦為渣粒臨時貯藏區(qū)域，區(qū)域底部安裝有布風(fēng)板11，布風(fēng)板11上均勻分布多個通風(fēng)孔；粒化窯窯體1頂部外側(cè)安裝有儲渣罐2，儲渣罐2頂部與熔渣管道14相連通，熔渣管道14上安裝有上密封閥15；儲渣罐2底部安裝有順次與滑動水口19和下密封閥20相連通、并深入到粒化窯窯體1上部?；瘏^(qū)的噴粉式熔渣導(dǎo)入管21；儲渣罐2頂部側(cè)面設(shè)有放散閥16和均壓管18，均壓管18的另一端通過均壓閥17與?；G窯體1頂部相連通，?；G氣體出口13安裝在?；G窯體1的頂部側(cè)面，并通過?；G氣體輸出管道26與除塵器7相連通；除塵器7上部設(shè)有除塵器氣體輸出管道31，下部出口處設(shè)有除塵灰輸送皮帶27，除塵灰輸送皮帶27和低溫渣粒輸送皮帶28均與振動篩6相配合；振動篩的篩下和篩上分別設(shè)有篩下渣粉輸送皮帶29和篩上渣粒輸送皮帶30；?；G窯體1底部側(cè)面安裝有螺旋排料機(jī)12；鼓風(fēng)機(jī)4的前端安裝有分流閥5，分流閥5的出風(fēng)管道分別與?；G送風(fēng)管道22和噴粉罐送風(fēng)管道23相連；噴粉罐3底部的噴粉罐出口24通過氣粉兩相流輸送管道25與噴粉式熔渣導(dǎo)入管21相連通。

前述裝置中噴粉罐3、鼓風(fēng)機(jī)4、振動篩6以及除塵器7的結(jié)構(gòu)與普通噴粉罐、鼓風(fēng)機(jī)、振動篩以及除塵器基本相同；前述裝置中也可以單獨設(shè)立各自獨立的鼓風(fēng)機(jī)4分別為?；G窯體1或噴粉罐3供風(fēng)。

本發(fā)明提供一種使用前述的回收高爐渣余熱和生產(chǎn)高品質(zhì)渣粒裝置的操作方法，該方法主要包括如下步驟：

(1)鼓風(fēng)噴粉。開動鼓風(fēng)機(jī)4，鼓風(fēng)機(jī)4鼓出的氣體經(jīng)其前端安裝的分流閥5一部分氣體經(jīng)由粒化窯送風(fēng)管道22鼓入?；G窯體1底部參與氣體換熱，另一部分作為載氣經(jīng)由噴粉罐送風(fēng)管道23輸送至噴粉罐3內(nèi)，并帶動噴粉罐3內(nèi)的粉體自噴粉罐出口24經(jīng)由氣粉兩相流輸送管道25和噴粉式熔渣導(dǎo)入管21噴入?；G窯體1上部的粒化區(qū)，在有限空間內(nèi)形成大量彌散的低溫異相核，用于沖擊自?；?上部流入的高溫熔渣32，促進(jìn)其滴化和凝固；其中所述噴粉罐出口24氣粉兩相流的固氣比為1:5～1:50，供粉速度為2～60kg/min，粒化窯窯體1上部?；瘏^(qū)的粉劑和熔渣之比為1:100～3:10；

(2)液渣?；Ｊ紫却蜷_放散閥16，使儲渣罐2內(nèi)壓強(qiáng)與外部環(huán)境一致，然后打開上密封閥15，高溫熔渣32經(jīng)熔渣管道14和上密封閥15注入位于?；G窯體1頂部的儲渣罐2內(nèi)，當(dāng)高溫熔渣32的液面上升到罐內(nèi)臨界液位后，依次關(guān)閉上密封閥15和放散閥16；為防止儲渣罐2內(nèi)熔渣流入?；G窯體1之前懸渣，需要打開均壓閥17，利用均壓管18使?；G窯體1內(nèi)壓強(qiáng)與儲渣罐2內(nèi)一致，之后關(guān)閉均壓閥17；啟動變頻電機(jī)10，通過動力傳送桿35上的傳送桿齒輪36帶動與之嚙合的支撐桿齒輪34，并通過支撐桿齒輪34帶動?；?高速旋轉(zhuǎn)，同時依次打開滑動水口19和下密封閥20，使高溫熔渣32通過滑動水口19、下密封閥20和深入到?；G窯體1上部粒化區(qū)的噴粉式熔渣導(dǎo)入管21流至?；?上，并在?；鞲咚傩D(zhuǎn)和由噴粉式熔渣導(dǎo)入管21噴入的氣粉兩相流聯(lián)合作用下被快速粉碎并?；?。儲渣罐2設(shè)有均壓和放散裝置，以保障儲渣罐2和?；G窯體1壓強(qiáng)一致，以此實現(xiàn)?；G窯體1內(nèi)密閉高壓環(huán)境下高溫熔渣的連續(xù)?；鳂I(yè)。所述高溫熔渣為1300℃到1550℃的高爐渣，但必須指出，本發(fā)明不僅可以處理高爐煉鐵渣，還可以處理溫度為1400℃到1650℃的轉(zhuǎn)爐、電爐或精煉爐等產(chǎn)生的煉鋼渣；

(3)氣體換熱。來自鼓風(fēng)機(jī)4的冷風(fēng)經(jīng)由粒化窯送風(fēng)管道22鼓入?；G窯體1底部，通過布風(fēng)板11的多個氣孔通道后逐漸上升，首先在?；G窯體1下部的渣粒臨時貯藏區(qū)域內(nèi)與溫度為100℃到900℃的滯留渣粒33充分接觸換熱，再上升到位于?；G窯體1上部的粒化區(qū)參與熔渣的?；缓蠼?jīng)由?；G窯體1頂部側(cè)面的粒化窯氣體出口13和?；G氣體輸出管道26進(jìn)入除塵器7經(jīng)由除塵器氣體輸出管道31排出，除塵器7引出的熱風(fēng)溫度為600℃以上，引出熱風(fēng)或用于余熱鍋爐發(fā)電，或就近供給高爐熱風(fēng)爐使用；

(4)窯體排渣。開動位于窯體底部側(cè)面的螺旋排料機(jī)12和窯體外部的低溫渣粒輸送皮帶28，將位于?；G窯體1下部渣粒臨時貯藏區(qū)域的低溫渣粒輸送至振動篩6，所述低溫渣粒的排出溫度為100℃以下，渣粒直徑為10mm以下；

(5)渣粒篩分。來自除塵灰輸送皮帶27和低溫渣粒輸送皮帶28的除塵灰和低溫渣粒經(jīng)振動篩6篩分后，篩上部分由篩上渣粒輸送皮帶30輸出，其篩上渣粒的直徑為1～10mm，為爐渣干式?；a(chǎn)品，可用于生產(chǎn)建筑水泥、肥料或裝飾材料使用；篩下物均為直徑為1mm以下的渣粉，由篩下渣粉輸送皮帶29輸送至噴粉罐3內(nèi)。

本發(fā)明將“以風(fēng)淬渣”和“以粉淬渣”技術(shù)結(jié)合在一起，聯(lián)合使用，形成可兼顧換熱介質(zhì)熱品質(zhì)和渣粒品質(zhì)的“雙淬法”，進(jìn)而提供一種密閉環(huán)境下采用干式?；绞礁咝Щ厥崭郀t渣等高溫冶煉廢渣余熱和生產(chǎn)高品質(zhì)渣粒的裝置和方法。本發(fā)明所述方法的突出優(yōu)點在于

(1)方法中實現(xiàn)的氣粉兩相流可在?；G窯體上部有限空間內(nèi)形成大量彌散的低溫異相核，以沖擊?；魃喜苛魅氲母邷厝墼⒃趫A盤狀的?；?的共同作用下，促進(jìn)其快速滴落粉化和凝固。

(2)應(yīng)用本發(fā)明所述的裝置和方法，可有效提高干式?；に嚀Q熱介質(zhì)的輸出溫度和?；瘏^(qū)渣滴的冷卻速率，即，提高渣粒的玻璃體含量，其中當(dāng)粉劑-熔渣比為1:5時熱風(fēng)輸出溫度提高可達(dá)200℃，?；瘏^(qū)渣滴冷卻速率提高超過90％。

(3)本發(fā)明所述裝置和方法對轉(zhuǎn)爐、電爐或精煉爐等產(chǎn)生的高溫熔渣同樣適用，具體使用時同樣可以達(dá)到比較理想的使用效果，進(jìn)而具有比較廣泛的推廣使用價值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述成套裝置的高爐渣處理設(shè)備結(jié)構(gòu)及平面布置示意圖。

圖2是圖1的b部分局部放大圖。

附圖標(biāo)記說明如下：

1為?；G窯體，2為儲渣罐，3為噴粉罐，4為鼓風(fēng)機(jī)，5為分流閥，6為振動篩，7為除塵器，8為?；?，9為支撐墩，10為變頻電機(jī)，11為布風(fēng)板，12為螺旋排料機(jī)，13為?；G氣體出口，14為熔渣管道，15為上密封閥，16為放散閥，17為均壓閥，18為均壓管，19為滑動水口，20為下密封閥，21為噴粉式熔渣導(dǎo)入管，22為粒化窯送風(fēng)管道，23為噴粉罐送風(fēng)管道，24為噴粉罐出口，25為氣粉兩相流輸送管道，26為?；G氣體輸出管道，27為除塵灰輸送皮帶，28為低溫渣粒輸送皮帶，29為篩下渣粉輸送皮帶，30為篩上渣粒輸送皮帶，31為除塵器氣體輸出管道，32為高溫熔渣，33為滯留渣粒，34為支撐桿齒輪，35為動力傳送桿，36為傳送桿齒輪，37為支撐桿軸承，38為傳動桿軸承，39為支撐桿。

具體實施方式

結(jié)合以下2個實施例，對本項發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述，但必須指出，本發(fā)明內(nèi)容并不局限于以下實施例。

實施例1

參照圖1，作為本發(fā)明所述的采用干式?；绞礁咝Щ厥崭郀t渣余熱和生產(chǎn)高品質(zhì)渣粒的“雙淬”裝置和方法的一個示例性實施例，對本項發(fā)明的相關(guān)內(nèi)容加以重點說明。

該實施例所采用的裝置和方法與前述內(nèi)容完全一致，需要補(bǔ)充說明的是：

(1)、儲渣罐的設(shè)計和操作。儲渣罐2位于粒化窯窯體1頂部，為耐火材料砌筑，其頂部兩側(cè)面分別設(shè)有放散閥16和均壓閥17。為防止熔渣通過熔渣管道14和上密封閥15導(dǎo)入儲渣罐2之前懸渣，首先打開放散閥16，使儲渣罐2內(nèi)壓強(qiáng)與外部環(huán)境一致，然后打開上密封閥15，向儲渣罐2內(nèi)注入熔渣，當(dāng)高溫熔渣32的液面上升到罐內(nèi)臨界液位后，依次關(guān)閉上密封閥15和放散閥16；為防止儲渣罐2內(nèi)熔渣流入?；G窯體1之前懸渣，首先打開均壓閥17，使?；G窯體1內(nèi)壓強(qiáng)與儲渣罐2內(nèi)一致后關(guān)閉均壓閥17，并依次打開滑動水口19和下密封閥20。

(2)、噴粉式熔渣導(dǎo)入管的設(shè)計。噴粉式熔渣導(dǎo)入管21安裝于儲渣罐2底部，并深入到?；G窯體1上部的粒化區(qū)。噴粉式熔渣導(dǎo)入管21為套筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)管為外覆絕熱材料和高強(qiáng)度鋼套的耐火材料管，是儲渣罐2中高溫熔渣的下行通道，外管材質(zhì)為高強(qiáng)度鋼，來自噴粉罐3的氣粉兩相流經(jīng)由內(nèi)管和外管間的環(huán)形通道噴入粒化窯窯體1上部的?；瘏^(qū)。

(3)、粒化窯窯體和?；鞯脑O(shè)計。為降低熱量損失并維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，?；G窯體1材質(zhì)由內(nèi)向外依次為耐火磚、絕熱材料和高強(qiáng)度鋼板。距?；G窯體1上部?；瘏^(qū)噴粉式熔渣導(dǎo)入管21的下方中心部位一定距離安裝?；?。粒化器8為耐火材質(zhì)轉(zhuǎn)盤，其下部為與窯體外變頻電機(jī)10聯(lián)動的動力傳送桿35并由支撐墩9支撐。

(4)、換熱介質(zhì)熱品質(zhì)和渣粒品質(zhì)的調(diào)節(jié)?？赏ㄟ^改變粒化操作參數(shù)來調(diào)節(jié)換熱介質(zhì)熱品質(zhì)和渣粒品質(zhì)。例如，通過滑動水口19調(diào)節(jié)熔渣流量，通過鼓風(fēng)機(jī)4的分流閥5調(diào)整?；G窯體1和噴粉罐3的供風(fēng)比，通過螺旋排料機(jī)12調(diào)節(jié)渣粒在渣粒臨時貯藏區(qū)域的滯留時間，通過噴粉罐3的操作參數(shù)調(diào)節(jié)粒化區(qū)內(nèi)粉劑-熔渣比，通過振動篩6調(diào)節(jié)噴粉罐3內(nèi)粉劑的粒度以及通過粒化器8的運(yùn)行參數(shù)調(diào)節(jié)粒渣尺寸等。

(5)、本發(fā)明所述裝置和方法不僅可以處理高爐煉鐵熔渣，還可以處理轉(zhuǎn)爐、電爐或精煉爐等產(chǎn)生的煉鋼熔渣。

以某廠日產(chǎn)750噸熔渣的1000m³級小型高爐為例，取熔渣排出溫度1450℃，比熱容1.05kj·kg^-1·℃^-1，?；G換熱效率65％，過程熱損失10％，渣粒排出溫度100℃，熱風(fēng)比熱容1.12kj·kg^-1·℃^-1，單純“以風(fēng)淬渣”工藝熱風(fēng)輸出溫度600℃。經(jīng)計算可知，粒化窯窯體上部?；瘏^(qū)的粉劑-熔渣比為1:20時，較單純“以風(fēng)淬渣”工藝，應(yīng)用本發(fā)明所述方案后，熱風(fēng)輸出溫度提高41℃，?；瘏^(qū)渣滴冷卻速率提高14％；粉劑-熔渣比為1:10時，熱風(fēng)輸出溫度提高87℃，?；瘏^(qū)渣滴冷卻速率提高32％；粉劑-熔渣比為1:5時，熱風(fēng)輸出溫度提高206℃，?；瘏^(qū)渣滴冷卻速率提高96％。

實施例2

與前述實施例1基本相同，不同之處在于用于煉鋼渣的處理，具體為：收集煉鋼流程產(chǎn)生的煉鋼熔渣，如轉(zhuǎn)爐、電爐或精煉爐等產(chǎn)生的熔渣，經(jīng)相應(yīng)成分調(diào)整后，注入儲渣罐中進(jìn)行生產(chǎn)。