CN202945250U - 一种钢渣气淬及余热回收利用的设备 - Google Patents

Abstract

一种钢渣气淬及余热回收利用的设备，属于钢渣处理设备和方法技术领域，采用钢渣气淬及余热回收工艺对高温钢渣进行处理和热量回收，其技术方案是：风淬渣罐与粒化风洞相连接，粒化风洞与篦冷输送机相连接，篦冷输送机与耐高温斗式提升机相连接，耐高温斗式提升机与循环流化床余热锅炉相连接，外接氮气管道分别与粒化风洞、篦冷输送机相连接，氮气循环管道分别与耐高温斗式提升机、循环流化床余热锅炉相连接。使用本实用新型的钢渣气淬整体工艺处于世界领先水平，是液态钢渣处理和热回收的创新，具有广阔的前景。

Description

一种钢渣气淬及余热回收利用的设备

技术领域

    本实用新型涉及一种转炉炼钢高温钢渣的处理和回收热量的设备，属于转炉钢渣处理设备技术领域。

背景技术

转炉炼钢高温钢渣的处理是转炉炼钢生产中的必要环节，以前采用的冷弃法、热泼法因其投资大、占地大、对环境污染严重，工艺设备和生产操作人员均多等不利因素，现已遭到淘汰。盘泼水冷法，工艺繁琐、环节多、运行费用高、浪费水，已属落后工艺。目前应用较多的是水淬法和风淬法。水淬法的缺点是不能利用钢渣显热，而且环境污染较大。钢渣处理密封性差，水汽烟尘收集困难，造成局部环境恶劣，钢渣显热不能有效利用。风淬法处理高温炉渣技术虽然能回收部分高温炉渣热量，但处理后的固态渣粒径较大，气－液、气－固间传热系数小，因此存在气耗量大、设备庞大、热量回收率低等问题。如果直接将风淬法用于液态钢渣处理，空气作为冷却介质，则由于氧化作用使得钢渣中的铁大量氧化，不仅存在***的危险，而且浪费了单质铁资源，给后期细磨磁选工艺也带来了很大困难，使钢渣含铁量增加、利用率降低。因此迫切需要研制新的设备和工艺，对转炉高温钢渣进行有效处理和热量回收利用。

鉴于现有的设备和工艺存在的问题，新的设备和工艺需要解决以下问题：

（1）钢渣内单质铁元素损失的问题。钢渣出钢后，钢渣中含有部分单质铁元素，由于其温度很高，可达1400℃，在与空气或水直接接触过程中，必然会被氧化，成为Fe₂O₃或者FeO，造成了资源的严重浪费。

（2）扬尘或扬汽。在通常的闷渣、磁选或者水淬处理过程中，不可避免地产生大量的烟尘或水汽，造成环境污染。

（3）高温渣粒收集问题。在粒化过程中，高温液态钢渣如雨点般的沿着喷射气流的方向洒落，需要进行有效收集。

（4）氮气的消耗量。除了淬裂钢渣以外，钢渣粒在冷却下来以前的输送过程、换热都要在氮气环境下进行，所需要的氮气量是惊人的，因此如何降低氮气使用量或循环利用是必须解决的问题。

（5）设备内压力释放问题。淬裂开始之前，处理设备内的气体为环境温度，在温度急剧升高后，气体体积迅速膨胀，压力瞬间升高，如不采取措施则必然损坏***元件。

（6）高温空间物料输送。整个粒化风洞内的温度在300℃左右，一般的输送装置都不能正常工作，需要能够在高温环境下运行的物料输送装置。

（7）给料不均匀。高温渣粒如果不能实现均匀地给料，很有可能在某个输送环节上造成二次结坨，结块，造成停产的严重事故。

（8）钢渣粒换热。如何将高温钢渣粒的物理显热回收回来，是个很大的难题。如果采用常规的单筒冷却机，则需要的规格相当庞大，而且同时要配以水冷，得到的热水没有利用价值。如果采用冷渣器，仅能得到80℃左右的热水，且数量惊人，需要庞大的冷却水设备。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种钢渣气淬及余热回收利用的设备和方法，这种设备和方法能够完成对高温钢渣进行气体淬裂、风洞粒化、输送、流化换热及高温烟气热量回收的全过程，实现高温钢渣的有效处理和热量回收。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种钢渣气淬及余热回收利用的设备，它包括风淬渣罐、粒化风洞、篦冷输送机、耐高温斗式提升机、循环流化床余热锅炉、氮气循环管道、外接氮气管道，风淬渣罐的排渣口与粒化风洞的进渣口相连接，粒化风洞与篦冷输送机相连接，篦冷输送机通过管道与耐高温斗式提升机的进料口相连接，耐高温斗式提升机的卸料口与循环流化床余热锅炉的储仓相连接，循环流化床余热锅炉的排渣口通过皮带输送机与尾渣储仓和钢渣储仓相连接，外接氮气管道分别与粒化风洞、篦冷输送机相连接，氮气循环管道分别与耐高温斗式提升机、循环流化床余热锅炉相连接。

上述钢渣气淬及余热回收利用的设备，所述篦冷输送机包括风箱、篦板、篦冷氮气循环风机、侧壁挡板，风箱为长方形封闭壳体，风箱的上方开口，篦板平行排列连接在风箱上方开口处，篦板为多块，相邻篦板之间有间隙，篦板板面与风箱的纵轴垂直，篦冷氮气循环风机安装在风箱外部，在风箱侧面有进风口，篦冷氮气循环风机出口与进风口相连接，在篦板两侧安装有侧壁挡板，侧壁挡板的内侧面上覆盖有耐火材料，篦冷氮气循环风机与自动控制装置相连接。 

上述钢渣气淬及余热回收利用的设备，所述耐高温斗式提升机包括机壳、驱动装置、上链轮、下链轮、链条、料斗，驱动装置安装在机壳顶部平台上，上链轮和下链轮分别安装在机壳内腔的上端和下端，链条环绕上链轮和下链轮，料斗安装在链条上，机壳的下部和上部分别有进料口和卸料口，在机壳的下部有进风口，在上部有出风口，在进风口处安装一台斗式提升机冷却风机、斗式提升机冷却风机有管道与氮气循环管道相连接。

上述钢渣气淬及余热回收利用的设备，所述循环流化床余热锅炉由炉体、储仓、流化床炉膛、对流换热风室、尾部省煤器组成，储仓外层为钢壳体，里面为耐火保温材料砌筑，储仓安装在锅炉平台框架上，储仓下部通过钢渣溜管与流化床炉膛的上层流化床相连接，上层流化床的上方有换热埋管，上层流化床通过料管与下层流化床相连接，下层流化床上有挡渣墙，在挡渣墙内侧有铁粒排口，挡渣墙外侧有排渣口，下层流化床的下方有流化气入口，流化床炉膛的换热埋管的上方一侧有高温烟气入口，另一侧通过炉膛水冷壁与对流换热风室相连通，对流换热风室内安装有对流管束，对流换热风室后部与尾部省煤器相连接，尾部省煤器的上部有低温烟气出口，下部设置卸灰口。

上述钢渣气淬及余热回收利用的设备，所述氮气循环管道分别与耐高温斗式提升机的进风口、循环流化床余热锅炉的流化气入口、低温烟气出口相连接，在氮气循环管道中安装有流化床氮气循环风机、陶瓷多管除尘器。

上述钢渣气淬及余热回收利用的设备，所述粒化风洞和篦冷输送机的高温烟气管道与循环流化床余热锅炉的高温烟气入口相连接。

本实用新型的有益之处在于： 

液态钢渣显热回收是钢铁企业节能减排的制高点，是实现钢铁企业全环节余热回收利用的关键。本实用新型采用低温氮气将液态钢渣淬裂成均匀颗粒，再通过气力输送，将钢渣粒送至循环流化床余热锅炉内，钢渣的余热及高温烟气的余热被锅炉收集，以高压蒸汽的形式送至管网用于发电；钢渣粒内的单质铁经由锅炉流化床分离排出，返回炼钢重复利用，剩余钢渣粒进一步经磁选分离，单质铁回收，其余部分可作水泥掺料。本实用新型的钢渣气淬整体工艺处于世界领先水平，是液态钢渣处理和热回收的创新，具有广阔的前景，可以在全行业大力推广。

本实用新型具有以下特点：

（1）处理范围大。炼钢生产的大部分钢渣，都具备较好的流动性，可以采用气淬工艺处理。同时，随着钢渣改性试验的成功，钢渣的流动性大为改进，为气淬处理提供了更大的施展空间。

（2）处理周期短。传统的热泼、闷渣、磁选工艺往往要经过数天的时间才能完成，而气淬工艺具备1t/min的处理能力，短短10min内就可将一包钢渣处理完毕，根本不需要很长的时间。

（3）占地面积小、处理环境好。气淬工艺省去了热泼、闷渣、锥破的场地，处理所需场地面积小。固态钢渣的所有倒运过程都在密闭***中完成，不存在扬尘的问题，符合清洁生产的要求。

（4）单质铁回收方便、效率高。钢渣内的大部分铁粒都是在锅炉内循环流化换热过程中通过重力因素自然分选出来的，减少了设备的投入。同时，由于整个处理工序都是在氮气环境下进行，不存在高温条件下钢渣内铁元素二次氧化的问题，所以能过最大程度地回收单质铁，单质铁回收比例大。

（5）能耗低。淬裂及流化用氮气在***管道中循环利用，消耗量很小。优化锅炉流化床，篦冷输送机等关键设备的设计，配套风机均为低能耗产品。

（6）余热利用效率高。液态钢渣经淬裂后，产生大量的钢渣粒，温度在800℃以上，同时氮气被加热到1000℃左右。钢渣粒通过篦冷输送机运送后，温度仍在800℃左右，循环流化床余热锅炉能够将钢渣的物理显热和高温氮气内的热量置换出来，产生大量饱和蒸汽，用于发电。

（7）产品质量好。气淬钢渣力度均匀，处理简便。选出单质铁后剩余尾渣经水泥制造公司试验证明，可磨性比热闷处理的钢渣要好，具有良好的市场前景。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构及工艺流程示意图；

图2是篦冷输送机结构示意图；

图3是耐高温斗式提升机结构示意图；

图4是循环流化床余热锅炉结构示意图。

图中标记如下：风淬渣罐1、粒化风洞2、篦冷输送机3、耐高温斗式提升机4、循环流化床余热锅炉5、氮气循环管道6、外接氮气管道7、篦冷氮气循环风机8、斗式提升机冷却风机9、流化床氮气循环风机10、皮带运输机11、高温烟道蝶阀12、电动蝶阀13、陶瓷多管除尘器14、钢渣储仓15、尾渣储仓16、外接氮气源17；

风箱3-1、篦板3-2、侧壁挡板3-4、连接件3-5、耐火材料3-6、进风口3-7、空气炮3-8、地脚螺栓3-9；

驱动装置4-1、进料口4-2、进风口4-3、出风口4-4、上链轮4-5、卸料口4-6、机壳4-7、下链轮4-8；

储仓5-1、炉膛水冷壁5-2、高温烟气入口5-3、钢渣溜管5-4、换热埋管5-5、上层流化床5-6、料管5-7、挡渣墙5-8、下层流化床5-9、排渣口5-10、鉄粒排口5-11、锅筒5-12、低温烟气出口5-13、对流管束5-14、卸灰口5-15、流化气入口5-16、炉体5-17、流化床炉膛5-18、对流换热风室5-19、尾部省煤器5-20。

具体实施方式

本实用新型采用氮气为淬裂气源，篦冷输送机3、耐高温斗式提升机4为输送设备，循环流化床余热锅炉5为显热回收设备，采用钢渣气淬及余热回收工艺。

本实用新型的设备中包括风淬渣罐1、粒化风洞2、篦冷输送机3、耐高温斗式提升机4、循环流化床余热锅炉5、氮气循环管道6、外接氮气管道7。

图中显示，风淬渣罐1的排渣口与粒化风洞2的进渣口相连接，粒化风洞2与篦冷输送机3相连接。粒化风洞2下部为斜坡型结构，粒化风洞2下口连接到篦冷输送机3上，粒化风洞3上安装有气压表，气压表与高温烟气管道上的一个高温烟道蝶阀12连锁。

图中显示，与粒化风洞2连接的篦冷输送机3包括风箱3-1、篦板3-2、侧壁挡板3-4。篦冷输送机3分为四段，每段为一个风箱3-1，由连接件3-5顺序连接。相邻风箱3-1之间相互连通。风箱3-1的上方开口，篦板3-2平行排列连接在风箱3-1上方开口处，篦板3-2为多块，相邻篦板3-2之间有间隙，篦板3-2板面与风箱3-1的纵轴垂直。在篦板3-2两侧安装有侧壁挡板3-4，侧壁挡板3-4的下边缘与风箱3-1两侧上边缘相连接，以利于将散落的钢渣粒收集到篦板3-2上。篦板3-2两侧的侧壁挡板3-4的内侧面上覆盖有耐火材料，以保证设备不被损坏。篦冷氮气循环风机8安装在风箱3-1外部，在风箱3-1侧面有进风口3-7，自动控制装置通过检测相连篦冷氮气循环风机8前后的压力得知风箱3-1上的料层所需输送气源的压力和流量，反馈到自动控制装置，对变频电机进行控制。当流量增大，压力很低时，说明该风箱3-1的篦板2上料层厚度很薄，必须降低频率，从而减少能耗。篦冷输送机3的排料口通过管道与耐高温斗式提升机4的进料口相连接。

图中显示，耐高温斗式提升机4包括包括机壳4-7、驱动装置4-1、上链轮4-5、下链轮4-8、链条、料斗。驱动装置4-1安装在机壳4-7顶部平台上，上链轮4-5和下链轮4-8分别安装在机壳4-7内腔的上端和下端，链条环绕上链轮4-5和下链轮4-8，料斗安装在链条上。机壳4-7的下部和上部分别有进料口4-2和卸料口4-6。机壳4-7下部有进风口4-3，上部有出风口4-4，在进风口4-3处安装斗式提升机冷却风机9，斗式提升机冷却风机9有管道与氮气循环管道6相连接，用以为机壳4-7内通风散热，避免积累热量。耐高温斗式提升机4的卸料口4-6与循环流化床余热锅炉5相连接。

图中显示，循环流化床余热锅炉5由炉体5-17、储仓5-1、流化床炉膛5-18、对流换热风室5-19、尾部省煤器5-20四部分组成。储仓5-1安装在锅炉平台框架上，储仓5-1下部通过钢渣溜管5-4与流化床炉膛5-18相连接。流化床炉膛内5-18有上层流化床5-6和下层流化床5-9。上层流化床5-6的上方有换热埋管5-5，上层流化床5-6通过料管5-7与下层流化床5-9相连接。下层流化床5-9上有挡渣墙5-8，在挡渣墙5-8内侧有铁粒排口5-11，挡渣墙5-8的作用是把鉄粒挡住，然后从鉄粒排口5-11排出。挡渣墙5-8外侧有排渣口5-10。挡渣墙5-8可以完全挡住铁粒，这样可以采取较小的流化风速、氮气使用量和布风板阻力，进而减少运行过程中的电耗量。

下层流化床5-9的下方有流化气入口5-16，流化气入口5-16安装流化床氮气循环风机10，向流化床炉膛5-18鼓入换热介质气，即流化气。流化床炉膛5-18的换热埋管5-5的上方一侧有高温烟气5-3入口，另一侧通过炉膛水冷壁5-2与对流换热风室5-19相连通，对流换热风室5-19内安装有对流管束5-14，对流换热风室5-19后部与尾部省煤器5-20相连接，尾部省煤器5-20的上部有低温烟气出口5-13，下部设置卸灰口5-15，低温烟气出口5-13与氮气循环管道6相连接。

图中显示，氮气循环管道6分别与耐高温斗式提升机4的进风口4-3、循环流化床余热锅炉5的流化气5-16入口、低温烟气出口5-13相连接，在氮气循环管道6中安装有流化床氮气循环风机10、陶瓷多管除尘器14。

图中显示，粒化风洞2和篦冷输送机3的高温烟气通入循环流化床余热锅炉5的高温烟气入口5-3。

本实用新型的钢渣气淬及余热回收利用的方法，它采用以下工艺流程：

（1）转炉高温钢渣由风淬渣罐1倾倒至粒化风洞2，沿着粒化风洞2的倾斜下口流到篦冷输送机3的篦板3-2上；

（2）篦冷氮气循环风机8将氮气通过进风口3-7进到篦冷输送机3每节风箱3-1，然后通过上层篦板3-2之间的缝隙喷出，对钢渣进行淬化和气力输送；

（3）篦冷输送机3的输出端通过管道将钢渣输送到耐高温斗式提升机4的进料口4-2，落入耐高温斗式提升机4的料斗中，链条将料斗提升到机壳4-7顶部的卸料口4-6，将钢渣从卸料口4-6输送到循环流化床锅炉5的储仓5-1中。

（4）循环流化床锅炉5储仓5-1中的高温钢渣溜到流化床炉膛5-18内时进行钢渣流化换热，下层流化床5-9的挡渣墙5-8和鉄粒溜管对钢渣中的鉄粒进行有效收集；同时高温烟气经过流化床炉膛5-18的炉膛水冷壁5-2对流换热，再进入流换热风室5-19经过对流管束5-14进一步换热，低温烟气排出；在上述过程中，流化气是通过流化气入口5-16鼓入，在两级流化床上与高温钢渣粒换热以后，进入流化床炉膛5-18与高温烟气汇合，随高温烟气继续运行；鉄粒和其余钢渣从流化床炉膛5-18下方的铁粒排口5-11和排渣口5-10排出，经过输送设备输送到钢渣储仓15和尾渣储仓16。

在对钢渣进行淬化、气力输送、提升输送、流化换热的过程中，氮气沿着氮气循环管道6分别与通入耐高温斗式提升机4的进风口4-3、循环流化床余热锅炉5的流化气入口5-16，并从循环流化床余热锅炉5的低温烟气出口5-13排出，保持封闭循环状态。

外接氮气管道7中的氮气通过篦冷氮气循环风机8通入粒化风洞2和篦冷输送机3进行气淬和气力输送，然后从粒化风洞2和篦冷输送机3的高温烟气管道排出，进入循环流化床锅炉5的高温烟气5-3入口。

Claims (6)

1.一种钢渣气淬及余热回收利用的设备，其特征在于：它包括风淬渣罐（1）、粒化风洞（2）、篦冷输送机（3）、耐高温斗式提升机（4）、循环流化床余热锅炉（5）、氮气循环管道（6）、外接氮气管道（7），风淬渣罐（1）的排渣口与粒化风洞（2）的进渣口相连接，粒化风洞（2）与篦冷输送机（3）相连接，篦冷输送机（3）通过管道与耐高温斗式提升机（4）的进料口相连接，耐高温斗式提升机（4）的卸料口与循环流化床余热锅炉（5）的储仓（5-1）相连接，循环流化床余热锅炉（5）的排渣口通过皮带输送机（11）与尾渣储仓（16）和钢渣储仓（15）相连接，外接氮气管道（7）分别与粒化风洞（2）、篦冷输送机（3）相连接，氮气循环管道（6）分别与耐高温斗式提升机（4）、循环流化床余热锅炉（5）相连接。

2.根据权利要求1所述的钢渣气淬及余热回收利用的设备，其特征在于：所述篦冷输送机（3）包括风箱（3-1）、篦板（3-2）、篦冷氮气循环风机（8）、侧壁挡板（3-4），风箱（3-1）为长方形封闭壳体，风箱（3-1）的上方开口，篦板（3-2）平行排列连接在风箱（3-1）上方开口处，篦板（3-2）为多块，相邻篦板（3-2）之间有间隙，篦板（3-2）板面与风箱（3-1）的纵轴垂直，篦冷氮气循环风机（8）安装在风箱（3-1）外部，在风箱（3-1）侧面有进风口（3-7），篦冷氮气循环风机（8）出口与进风口（3-7）相连接，在篦板（3-2）两侧安装有侧壁挡板（3-4），侧壁挡板（3-4）的内侧面上覆盖有耐火材料（3-6），篦冷氮气循环风机（8）与自动控制装置相连接。

3.根据权利要求2所述的钢渣气淬及余热回收利用的设备，所述耐高温斗式提升机（4）包括机壳（4-7）、驱动装置（4-1）、上链轮（4-5）、下链轮（4-8）、链条、料斗，驱动装置（4-1）安装在机壳（4-7）顶部平台上，上链轮（4-5）和下链轮（4-8）分别安装在机壳（4-7）内腔的上端和下端，链条环绕上链轮（4-5）和下链轮（4-8），料斗安装在链条上，机壳（4-7）的下部和上部分别有进料口（4-2）和卸料口（4-6），其特征在于：在机壳（4-7）的下部增加有进风口（4-3），在上部增加有出风口（4-4），在进风口（4-3）处安装一台斗式提升机冷却风机9，斗式提升机冷却风机9有管道与氮气循环管道（6）相连接。

4.根据权利要求3所述的钢渣气淬及余热回收利用的设备，其特征在于：

所述循环流化床余热锅炉（5）由炉体（5-17）、储仓（5-1）、流化床炉膛（5-18）、对流换热风室（5-19）、尾部省煤器（5-20）组成，储仓（5-1）外层为钢壳体，里面为耐火保温材料砌筑，储仓（5-1）安装在锅炉平台框架上，储仓（5-1）下部通过钢渣溜管（5-4）与流化床炉膛（5-18）的上层流化床（5-6）相连接，上层流化床（5-6）的上方有换热埋管（5-5），上层流化床（5-6）通过料管（5-7）与下层流化床（5-9）相连接，下层流化床（5-9）上有挡渣墙（5-8），在挡渣墙（5-8）内侧有铁粒排口（5-11），挡渣墙（5-8）外侧有排渣口（5-10），下层流化床（5-9）的下方有流化气入口（5-16），流化床炉膛（5-18）换热埋管（5-5）的上方一侧有高温烟气入口（5-3），另一侧通过炉膛水冷壁（5-2）与对流换热风室（5-19）相连通，对流换热风室（5-19）内安装有对流管束（5-14），对流换热风室（5-19）后部与尾部省煤器（5-20）相连接，尾部省煤器（5-20）的上部有低温烟气出口（5-13），下部设置卸灰口（5-15）。

5.根据权利要求4所述的钢渣气淬及余热回收利用的设备，其特征在于：所述氮气循环管道（6）分别与耐高温斗式提升机（4）的进风口、循环流化床余热锅炉（5）的流化气入口（5-16）、低温烟气出口（5-13）相连接，在氮气循环管道（6）中安装有流化床氮气循环风机（10）、陶瓷多管除尘器（14）。

6.根据权利要求5所述的钢渣气淬及余热回收利用的设备，其特征在于：所述粒化风洞（2）和篦冷输送机（3）的高温烟气管道与循环流化床余热锅炉（5）的高温烟气入口（5-3）相连接。

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