一种采用直接接触换热方式进行渣粒余热回收系统及方法与流程

本发明涉及高温渣余热回收技术，具体涉及一种采用直接接触换热方式进行渣粒余热回收系统及方法。

背景技术：

1、在如今的社会发展中，钢铁工业是我国的基础工业，它保障了经济的发展与基本民生的建设，但钢铁工业同时也是能源消耗以及污染排放的大户。经过调研发现，钢铁生产中的余热资源占据整个钢铁生产总能耗的60％，且主要储存于产品、高炉渣、废弃、钢渣当中。在我国，高炉渣的出炉温度在1400～1550℃之间，每吨渣含有(1260～1880)×103j的显热，相当于60kg标准煤的热值。因此，研发高温渣粒余热回收技术对钢铁工业的节能减排有着重要的意义。

2、经过调研发现，高温渣粒余热回收技术中换热部分主要包括高温熔渣的粒化过程、粒化后的高温渣粒余热回收过程；以及对回收热量后的冷却介质进行处理的过程。

3、目前研发的粒化方式有：旋转粒化法(转杯法)、气淬粒化法、气水粒化法等。粒化后的高温渣余热回收方式有：气固直接接触换热、液固直接接触换热、间接接触换热等。冷却介质有水、空气等。但大容量渣处理上研发尚不够充分，某些方面存在着浪费。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种采用直接接触换热方式进行渣粒余热回收系统及方法，可通过并联方式满足大容量高温渣的处理要求，且提高渣粒的热回收效率。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是：

3、一种采用直接接触换热方式进行渣粒余热回收系统，其包括：

4、粒化装置，为气淬粒化装置、气水粒化装置或转杯粒化装置；

5、直接接触换热装置，包括，筒体，其上端设渣粒进口及阀门，对应粒化装置的出渣口；筒体侧壁上部设出风口，下部侧壁设进风管道及风机；筒体底部设渣粒出口及阀门；筒体内自上向下依次交错设置若干折流板，渣粒依次经各折流板下落至筒体底部；

6、输料器，设置于筒体渣粒出口下方；优选为螺旋式输料器或皮带输送机；

7、除尘器，其进口端通过管道连接所述直接接触换热装置的筒体出风口；除尘器出口通过管道连接至余热回收设备。

8、优选的，所述余热回收设备包括：

9、过热器及蒸发器，设置于密闭容器中，密闭容器上设进气口并通过管道连接所述除尘器出口；密闭容器出口通过管道及风机连接至空气净化器；优选的，所述的蒸发器、过热器采用盘管结构；

10、汽包，其进口通过管道及水泵连接所述蒸发器出口，汽包蒸汽出口通过管道及阀门连接至所述过热器进口，过热器出口管道接入蒸汽管网；汽包的给水口通过管道连接至蓄水池；所述过热器进口连接至汽包的饱和蒸汽出口。

11、优选的，所述粒化装置为气淬粒化装置，其包括，

12、粒化室，箱体结构，顶部设渣流入口，渣流入口上方设渣溜槽；粒化室底部设高温渣出料口；

13、高压喷嘴，其为超音速喷嘴，设置于所述粒化室一侧壁上部，高压喷嘴出口对应自渣流入口进入的高温熔渣；粒化室另一侧壁上部设出风口及除尘器和风机；更优选，高压喷嘴为拉瓦尔喷嘴。

14、优选的，所述粒化装置为气水粒化装置，其包括，

15、粒化室，箱体结构，顶部设渣流入口，渣流入口上方设渣溜槽；粒化室底部设高温渣出料口；

16、高压喷嘴，为雾化喷嘴或气液双流体喷嘴，设置于所述粒化室上部侧壁，高压喷嘴出口对应自渣流入口进入的高温熔渣；粒化室另一侧壁上部设气水出口及过滤器、气水分离装置、风机。

17、优选的，所述粒化装置为转杯粒化装置，其包括：

18、粒化室，箱体结构，其顶部设渣流入口，其底部设高温渣出料口；粒化室的一侧壁下部设进风口、进风管道及风机，粒化室另一侧壁上部设出风口、出风管道及除尘器和风机；

19、旋转电机，竖直设置于所述粒化室内中央；

20、转杯，设置于所述旋转电机的输出端；

21、进一步，还设有至少一个高温储罐，设置于所述粒化装置与直接接触换热装置之间；高温储罐顶部设连通粒化室底部出料口的进料口及进口闸门；高温储罐底部设与所述直接接触换热装置筒体渣粒进口连通的出口及出口闸门；高温储罐一侧壁下部设进风口及进风管道、风机，相对的另一侧侧壁上部设出风口，并通过管道连接至除尘器的进口管路；优选的，该管道中设温度检测装置；高温储罐内下部设连接进风管道的布风装置；更优选的，所述高温储罐侧壁由内向外设过滤网、保温材料、外壳。

22、优选的，所述除尘器包括旋风除尘器或布袋除尘器。

23、本发明所述采用直接接触换热方式进行渣粒余热回收的方法，其包括如下步骤：

24、1)高温熔渣进入粒化装置进行熔渣粒化处理，获得高温固态渣粒；

25、2)将高温固态渣粒输送入直接接触换热装置中与空气进行直接接触换热，高温固态渣粒在折流板的引导下延迟下落的时间，换热后的高温固态渣粒由直接接触换热装置底部的输料器外送；期间直接接触换热装置中的冷却介质——空气由风机自直接接触换热装置底部进风口送入，自下而上变成热空气经位于上部的出风口输出；

26、3)直接接触换热装置输出的热空气经除尘器除尘后送至所述余热回收设备，与过热器、蒸发器换热；期间，汽包中的液态水在水泵的作用下送入蒸发器与热空气换热，换热后的饱和气水混合物进入汽包进行分离和储存，饱和蒸汽再由水泵送入过热器中与热空气换热并转化为过热蒸汽输出。

27、进一步，熔渣粒化处理获得高温固态渣粒先进入高温储罐中暂存；在需要的时候将高温储罐中的高温渣粒引入直接接触换热装置；期间，由高温储罐产生的热空气经除尘器除尘后送至所述余热回收设备换热；优选的，采用多个高温储罐并联布置。

28、优选的，步骤1)熔渣粒化处理的方式采用气淬粒化、气水粒化或转杯粒化。

29、在本发明所述余热回收工艺中：

30、高温熔渣从高炉中排出进入粒化室，熔渣在粒化室中被冷却粒化成固态颗粒后进入高温储罐；高温储罐具有调控渣粒温度的功能(其一侧设置风机，由风机供入冷风，调节渣粒温度)，保证渣粒温度在合适的范围内，不至于粘结成块，同时高温储罐的出料端可以调整渣粒的出流量；在需要的时候高温渣粒从高温储罐进入直接接触换热装置，与空气进行直接接触换热。

31、粒化室中排出的冷却介质由于温度不是很高，所含的热量难以回收利用，因此经过处理后便可排放。

32、高温储罐排出的热空气经过旋风除尘器除尘后与过热器、蒸发器换热。

33、直接接触换热装置中出来的热空气经过(旋风)除尘器除尘后送入过热器、蒸发器与水进行间接接触换热。

34、所述粒化装置可以是气淬粒化、气水粒化、转杯粒化，不同的粒化装置对应的冷却介质后处理方式有所不同。

35、所述高温储罐采用隔热材料制作壁面，内部可存储高温渣粒，优选的，其储量能够与高炉一个排渣周期的排渣量相匹配。

36、所述温度检测装置，用于检测从高温储罐中出来的热空气温度。

37、所述蒸发器和过热器，从高温储罐出来的热空气一次经过过热器和蒸发器进行换热。

38、所述渣粒余热回收工艺还包括汽包和软水供水设备；供水设备向汽包供应处理后的给水；汽包内的水供给蒸发器，水在蒸发器中吸热后转化为饱和蒸汽，于汽包中收集；汽包中的饱和蒸汽供给过热器，饱和蒸汽在过热器中吸热后转化为过热蒸汽，供向用户。

39、所述水处理装置对水进行除氧除盐处理。

40、所述除尘器对从高温储罐和直接接触换热装置中出来的空气进行除尘，优选旋风除尘器；除尘器空气净化器对最终排出的空气进行净化以达到排放标准。

41、本发明的有益效果：

42、1.本发明采用直接接触换热的方式回收高温渣粒中的热量，换热系数较高，折流板可以增加空气与渣粒的接触时间，热回收率大。

43、2.本发明采用了高温储罐作为熔渣粒化和颗粒换热的衔接纽带，既方便对不同功率下产生的熔渣进行管理，不予浪费；又能够实现对固态渣粒换热的灵活调控。

44、3.本发明所采用的粒化装置能够灵活选择，实现不同条件下的渣粒余热回收。

45、4.本发明中高温储罐可以并联多个也可用不采用，储罐的使用与否可以根据所生产的渣流量来确定，工艺流程类似，可以灵活适用于各大小产业。

46、5.采用本发明所述工艺、装置，高温渣经所有流程换热后温度可以降到250℃以下，热回收效率高。