一种液态熔渣机械离心粒化防粘结装置及其预热方法与流程

本发明涉及液态熔渣处理技术领域，尤其涉及一种液态熔渣机械离心粒化防粘结装置及其预热方法。

背景技术：

高温熔渣作为钢铁工业生产过程中的一种主要副产品，排放温度介于1400～1550℃之间，每吨渣含(1260～1880)x10³kj的显热，相当于60kg的标准煤，是一种高品质的余热余能资源，但因其具有粘度随温度变化大、导热系数低等特性，一直未得到很好的回收利用。当前高温熔渣处理普遍采用水冲渣工艺，但会带来很多弊端：1400～1550℃的高温熔渣显热未被回收利用，浪费大量水资源，水冲渣过程中产生大量的so2、h2s等有害气体和细颗粒物。在此背景下，干式机械离心粒化热回收工艺引起了相关领域专家学者的广泛关注，在干式机械离心粒化热回收过程中，得到均匀细小的熔渣颗粒是实现热回收的基础，而粒化装置是得到均匀细小颗粒的关键，在进行高温熔渣机械离心粒化实验时即在高温熔渣机械离心粒化过程中，由于高温熔渣和粒化器之间存在很大温差，当高温熔渣落入粒化器(落在粒化器粒化盘)上之后会因为存在温差凝集粘结在粒化器中，久而久之，工作一段时间之后，粒化器粒化盘表面会生成一层无规则形状的渣壳，其对粒化器继续进料粒化都有一定影响。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种液态熔渣机械离心粒化防粘结装置及其预热方法，其能够使粒化盘不结壳或者最小程度的结壳，进而充分发挥粒化盘的粒化作用，以确保粒化装置有效运行，更好的实现粒化效果，为后续阶段的余热高效回收做准备。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种液态熔渣机械离心粒化防粘结装置，包括粒化仓，所述粒化仓的顶部中间位置设置有进料缓冲包，所述粒化仓的锥形底部中间位置偏向一侧设置有出渣口，所述进料口缓冲包的正下方在粒化仓内设置有粒化盘单元；所述粒化盘单元包括支撑在粒化仓的锥形底部内壁上的圆筒状支撑架和支撑于圆筒状支撑架顶部上的粒化盘，所述粒化盘的底部中心垂直固定有穿过圆筒状支撑架并从粒化仓的锥形底部伸出与电动机的输出轴相连的传动轴；

所述圆筒状支撑架从上往下依次设置有上隔板和下隔板，所述粒化盘和上隔板之间围成加热室,所述上隔板和下隔板之间围成隔热室，所述下层隔板以下为冷却室；

所述粒化盘的底部位于加热室内设置有加热盘，所述加热盘的底部连接有由金属煤气输送管连接的焦炉煤气喷嘴，所述加热室的圆筒侧壁上开设有若干进气口，其是为了保证加热室内的燃气燃烧时空气充足，所述加热室的圆筒侧壁上对应焦炉煤气喷嘴处还开设有点火口，所述点火口处通过气缸的活塞杆端连接有点火装置，所述点火装置随气缸控制活塞杆端的伸缩而进行相应的点火和退出动作。

优选地，所述粒化盘的上部位于粒化仓内也设置有加热盘，所述加热盘的上部连接有由金属煤气输送管连接的焦炉煤气喷嘴，所述焦炉煤气喷嘴处通过气缸的活塞杆端连接有点火装置，所述点火装置随气缸控制活塞杆端的伸缩而进行相应的点火和退出动作。

优选地，所述粒化盘的底部十字交叉凹槽中限位设置有两条交叉呈十字状的辐条，所述辐条的外端沿粒化盘的底部外壁焊接有一金属环，所述传动轴的上端焊接于辐条的十字交叉中心处，即所述传动轴、辐条和金属环组成粒化盘的固定托盘。在此，金属环和粒化盘的接触属于过盈配合，当传动轴在电动机的驱动下转动时可带动粒化盘沿圆筒状支撑架顶部上边沿转动。

优选地，所述加热室沿进气口外周设置有进气口保护罩，其可防止渣粒迸溅堵塞进气口；所述粒化盘与圆筒状支撑架的顶部接触面之间垫有环状垫片，其主要是防止高温熔渣通过粒化盘和圆筒状支撑架之间的缝隙流进加热室中对粒化盘造成摩擦。

优选地，所述圆筒状支撑架、上隔板、下隔板和进气口保护罩以及环状垫片均由耐火材料制成。

优选地，连接加热室内加热盘的金属煤气输送管穿过隔热室后在冷却室内通过管接头连接于焦炉煤气罐的胶皮煤气输送管；所述冷却室内设置有连接外部鼓风机的多开口冷风管道，所述多开口冷风管道通过鼓风机吹送冷风用于冷却穿过冷却室的胶皮煤气输送管。

优选地，所述粒化仓的锥形底部外侧壁上还设置有鼓风机，所述粒化仓的顶部侧壁上设置有排气孔。在此，鼓风机吸入的空气用于冷却尚未完全固化的高温渣粒，之后高温含尘空气从排气孔排出。

优选地，所述鼓风机沿粒化仓的锥形底部外侧壁环形布置有多个，例如3个或4个，其可保证粒化后的渣粒均匀冷却。

优选地，所述鼓风机与粒化仓连接的进气口处设置有一向锥底倾斜的斜板，其用于遮挡进气口并斜向下吹风，进而避免渣粒堵塞进气口。

优选地，所述粒化仓的中部侧壁内设置有水冷壁，其作用也是为了使熔渣粒化后快速冷却。

优选地，所述加热室内沿着传动轴穿过的轴孔设置有传动轴保护罩，其主要是防止传动轴温度过高。

本发明提供的液态熔渣机械离心粒化防粘结装置，高炉排出的高温液态熔渣在粒化过程中首先落在高速旋转的粒化盘上，然后在高速旋转的粒化盘的离心力作用下，高温熔渣迅速摊薄，边缘位置不稳定并且碎裂成丝带状，被甩出并在甩出运动及碰撞过程中破碎成粒状，最后粒化后的渣粒通过出渣口排出。具体的，电动机和传动轴组成传动系统为粒化盘的转动提供动力；增加加热盘和点火装置对粒化盘的上下表面同时进行加热进而防止高温熔渣遇冷在粒化盘上结壳而影响后续粒化进程，在此，粒化盘快速升温，可减小粒化盘和高温熔渣之间的温度差，在高温熔渣接触粒化盘的瞬间，被传导的热量较少，高温熔渣固化的趋势减弱，粒化盘的粘结问题可以很大程度上避免；而进料口缓冲包的设置可对来自炼铁高炉的高温熔渣起到保温、缓冲作用；粒化仓的顶部侧壁设有排气孔、中部侧壁内设有水冷壁、锥形底部侧壁连接鼓风机，水冷和风冷共同作用，其可保证熔渣粒化后快速冷却；鼓风机与粒化仓连接处的进气口设置有一向锥底倾斜的斜板，其用于遮挡进气口并斜向下吹风，进而避免渣粒堵塞进气口；加热室上部是旋转的粒化盘，中心位置有传动轴保护罩，避免传动轴的温度过高，加热室侧壁上开有设若干进气口，进气口处安装进气孔保护罩可防止飞溅的熔渣堵塞进气口；隔热室用于减缓热对流和热辐射，隔热室由上下两块隔热板构成，隔热室可以连续布置多个，布置越多隔热效果越好，金属煤气输送管穿过隔热室，由于上端温度仍然较高，因而使用金属管输送煤气；冷却室下端开口与外部空气相连，并使用鼓风机向冷却室内鼓风，加强冷却效果。

基于上述液态熔渣机械离心粒化防粘结装置的预热方法，包括以下步骤：

步骤一：高温熔渣出炉进入进料口缓冲包后，气缸控制活塞杆端推出带动点火装置到达粒化盘上下方的加热盘的焦炉煤气喷嘴处；

步骤二：通入焦炉煤气并点燃焦炉煤气喷嘴，之后退出点火装置到初始位置，同时启动电动机控制粒化盘低速旋转，使粒化盘均匀预热；

步骤三：粒化盘达到预定温度时停止预热，即关闭焦炉煤气喷嘴。在此，高温熔渣一般为非牛顿流体，而且随着温度的下降，熔渣粘度大为增加，此时的粒化过程受粘度影响较大，为减轻这种影响并充分发挥粒化盘对粒化的作用，故对粒化盘进行预热，改善高温熔渣的流动性，提高粒化效果。

本发明提供的液态熔渣机械离心粒化防粘结装置及其预热方法，可有效的防止粒化盘上渣壳的形成和飞溅的熔渣、渣粒对传动系统的粘结、侵蚀，虽然在粒化进程中增加了一道加热工序，但装置的结构简单、操作方便、运行稳定，同时可防止粒化盘结壳，在此焦炉煤气燃烧可使粒化盘快速预热，进而可避免高温熔渣落入粒化盘上之后会因为存在温差凝集粘结在粒化盘表面，导致在粒化盘表面会生成一层无规则形状的渣壳进而对粒化盘继续进料粒化造成一定影响，即其对于粒化渣品质的提升有显著效果，充分的发挥了粒化盘表面形状结构的粒化优势，为高温熔渣余热回收系统的长期、稳定运行提供了有力保证。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明液态熔渣机械离心粒化防粘结装置的结构示意图；

图2是本发明粒化盘单元的结构示意图；

图3是本发明粒化盘的结构示意图；

图4是本发明圆筒状支撑架的结构示意图；

图5是本发明粒化盘与圆筒状支撑架的装配示意图。

其中：1.进料缓冲包；2.粒化仓；3.出渣口；4.电动机；5.鼓风机；6.加热盘；7.焦炉煤气喷嘴；8.金属煤气输送管；9.气缸；10.粒化盘单元；11.粒化盘；12.圆筒状支撑架；13.传动轴；14.进气口；15.点火口；16.辐条；17.金属环；18.进气口保护罩；19.环状垫片；20.点火装置；21.管接头；22.胶皮煤气输送管；23.多开口冷风管道；24.排气孔；25.斜板；26.水冷壁；27.传动轴保护罩；a.上隔板；b.下隔板；a.加热室；b.隔热室；c.冷却室。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在当高温熔渣落入粒化盘上之后会因为存在温差凝集粘接在粒化盘中导致在粒化盘表面会生成一层无规则形状的渣壳进而对粒化盘继续进料粒化造成一定影响。为此，本申请提出一种液态熔渣机械离心粒化防粘结装置及其预热方法。

如图1-5所示，一种液态熔渣机械离心粒化防粘结装置，包括粒化仓2，所述粒化仓2的顶部中间位置设置有进料缓冲包1，所述粒化仓2的锥形底部中间位置偏向一侧设置有出渣口3，所述进料口缓冲包1的正下方在粒化仓2内设置有粒化盘单元10；所述粒化盘单元10包括支撑在粒化仓2的锥形底部内壁上的圆筒状支撑架12和支撑于圆筒状支撑架12顶部上的粒化盘11，所述粒化盘11的底部中心垂直固定有穿过圆筒状支撑架12并从粒化仓2的锥形底部伸出与电动机4的输出轴相连的传动轴13；

所述圆筒状支撑架12从上往下依次设置有上隔板a和下隔板b，所述粒化盘11和上隔板a之间围成加热室a,所述上隔板a和下隔板b之间围成隔热室b，所述下层隔板b以下为冷却室c；

所述粒化盘11的底部位于加热室a内设置有加热盘6，所述加热盘6的底部连接有由金属煤气输送管8连接的焦炉煤气喷嘴7，所述加热室a的圆筒侧壁上开设有若干进气口14，其是为了保证加热室内的燃气燃烧时空气充足，所述加热室a的圆筒侧壁上对应焦炉煤气喷嘴7处还开设有点火口15，所述点火口15处通过气缸9的活塞杆端连接有点火装置20，所述点火装置20随气缸9控制活塞杆端的伸缩而进行相应的点火和退出动作。

优选地，所述粒化盘11的上部位于粒化仓2内也设置有加热盘6，所述加热盘6的上部连接有由金属煤气输送管8连接的焦炉煤气喷嘴7，所述焦炉煤气喷嘴7处通过气缸9的活塞杆端连接有点火装置20，所述点火装置20随气缸9控制活塞杆端的伸缩而进行相应的点火和退出动作。

优选地，所述粒化盘11的底部十字交叉凹槽中限位设置有两条交叉呈十字状的辐条16，所述辐条16的外端沿粒化盘11的底部外壁焊接有一金属环17，所述传动轴13的上端焊接于辐条16的十字交叉中心处，即所述传动轴13、辐条16和金属环17组成粒化盘11的固定托盘。在此，金属环17和粒化盘11的接触属于过盈配合。当传动轴13在电动机4的驱动下转动时可带动粒化盘11沿圆筒状支撑架12顶部上边沿转动。

优选地，所述加热室a沿进气口14外周设置有进气口保护罩18，其可防止渣粒迸溅堵塞进气口；所述粒化盘11与圆筒状支撑架12的顶部接触面之间垫有环状垫片19，其主要是防止高温熔渣通过粒化盘11和圆筒状支撑架12之间的缝隙流进加热室a对中对粒化盘11造成摩擦。

优选地，所述圆筒状支撑架12、上隔板a、下隔板b和进气口保护罩18以及环状垫片19均由耐火材料制成。

优选地，连接加热室a内加热盘6的金属煤气输送管8穿过隔热室b后在冷却室c内通过管接头21连接于焦炉煤气罐的胶皮煤气输送管22；所述冷却室c内设置有连接外部鼓风机5的多开口冷风管道23，所述多开口冷风管道23通过鼓风机5吹送冷风用于冷却穿过冷却室c的胶皮煤气输送管22。

优选地，所述粒化仓2的锥形底部外侧壁上还设置有鼓风机5，所述粒化仓2的顶部侧壁上设置有排气孔24。在此，鼓风机5吸入的空气用于冷却尚未完全固化的高温渣粒，之后高温含尘空气从排气孔24排出。

优选地，所述鼓风机5沿粒化仓2的锥形底部外侧壁环形布置有多个，例如3个或4个，其可保证粒化后的渣粒均匀冷却。

优选地，所述鼓风机5与粒化仓2连接的进气口处设置有一向锥底倾斜的斜板25，其用于遮挡进气口并斜向下吹风，进而避免渣粒堵塞进气口。

优选地，所述粒化仓2的中部侧壁内设置有水冷壁26，其作用也是为了使熔渣粒化后快速冷却。

优选地，所述加热室a内沿着传动轴13穿过的轴孔设置有传动轴保护罩27，其主要是防止传动轴13温度过高。

本发明提供的液态熔渣机械离心粒化防粘结装置，高炉排出的高温液态熔渣在粒化过程中首先落在高速旋转的粒化盘11上，然后在高速旋转的粒化盘11的离心力作用下，高温熔渣迅速摊薄，边缘位置不稳定并且碎裂成丝带状，被甩出并在甩出运动及碰撞过程中破碎成粒状，最后粒化后的渣粒通过出渣口3排出。具体的，电动机4和传动轴13组成传动系统为粒化盘11的转动提供动力；增加加热盘6和点火装置20对粒化盘11的上下表面同时进行加热进而防止高温熔渣遇冷在粒化盘11上结壳而影响后续粒化进程，在此，粒化盘快速升温，可减小粒化盘和高温熔渣之间的温度差，在高温熔渣接触粒化盘的瞬间，被传导的热量较少，高温熔渣固化的趋势减弱，粒化盘的粘结问题可以很大程度上避免；而进料口缓冲包1的设置可对来自炼铁高炉的高温熔渣起到保温、缓冲作用；粒化仓2的顶部侧壁设有排气孔24、中部侧壁内设有水冷壁26、锥形底部侧壁连接鼓风机5，水冷和风冷共同作用，其可保证熔渣粒化后快速冷却；鼓风机5与粒化仓连接处的进气口设置有一向锥底倾斜的斜板25，其用于遮挡进气口并斜向下吹风，进而避免渣粒堵塞进气口；加热室a上部是旋转的粒化盘11，中心位置有传动轴保护罩27，避免传动轴13的温度过高，加热室a侧壁上开有设若干进气口14，进气口14处安装进气孔保护罩18可防止飞溅的熔渣堵塞进气口；隔热室b用于减缓热对流和热辐射，隔热室b由上下两块隔热板构成，隔热室b可以连续布置多个，布置越多隔热效果越好，金属煤气输送管8穿过隔热室b，由于上端温度仍然较高，因而使用金属管输送煤气；冷却室c下端开口与外部空气相连，并使用鼓风机5向冷却室c内鼓风，加强冷却效果。

基于上述液态熔渣机械离心粒化防粘结装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：高温熔渣出炉进入进料口缓冲包1后，气缸9控制活塞杆端推出带动点火装置20到达粒化盘11上下方的加热盘6的焦炉煤气喷嘴7处；

步骤二：通入焦炉煤气并点燃焦炉煤气喷嘴7，之后退出点火装置20到初始位置，同时启动电动机4控制粒化盘11低速旋转，使粒化盘11均匀预热；

步骤三：粒化盘11达到预定温度时停止预热，即关闭焦炉煤气喷嘴7。在此，高温熔渣一般为非牛顿流体，而且随着温度的下降，熔渣粘度大为增加，此时的粒化过程受粘度影响较大，为减轻这种影响并充分发挥粒化盘11对粒化的作用，故对粒化盘11进行预热，改善高温熔渣的流动性，提高粒化效果。

本发明提供的液态熔渣机械离心粒化防粘结装置及其预热方法，可有效的防止粒化盘上渣壳的形成和飞溅的熔渣、渣粒对传动系统的粘结、侵蚀，虽然在粒化进程中增加了一道加热工序，但装置的结构简单、操作方便、运行稳定，同时可防止粒化盘结壳，在此焦炉煤气燃烧可使粒化盘快速预热，进而可避免高温熔渣落入粒化盘11上之后会因为存在温差凝集粘结在粒化盘11表面，导致在粒化盘11表面会生成一层无规则形状的渣壳进而对粒化盘11继续进料粒化造成一定影响，即其对于粒化渣品质的提升有显著效果，充分的发挥了粒化盘11表面形状结构的粒化优势，为高温熔渣余热回收系统的长期、稳定运行提供了有力保证。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“中”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。