液態爐渣餘熱回收裝置的製作方法

2023-05-04 01:51:26

專利名稱：液態爐渣餘熱回收裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於高爐冶煉過程中高溫爐渣中後續處理裝置，特別是涉及液態爐渣餘熱回收裝置。
背景技術：
鋼鐵企業餘熱資源主要集中在煉焦、燒結、煉鐵、煉鋼和熱軋工序，表現為產品餘熱、煙氣餘熱、廢渣顯熱及冷卻水顯熱等。為了將氧化鐵還原成為金屬鐵，理論上大約只需要150-250千克標準煤/噸鐵(kgce/tFe)能量。目前一些現代化的鋼鐵廠，實際上的煤炭消耗大約在700kgce/tFe左右。多花費的500kgce/tFe能源消耗主要是由於兩個原因造成一個是熱力學原因，即為了將氧化態的鐵還原，高爐尾氣中必須具有一定的還原勢；另一個是為了將金屬鐵與雜質分離，而分離必須在高溫液態下進行。 在高爐冶煉中，主要能量的攜帶者有以下三種，即I)具有一定潛能的氣體，這部分能量約佔可回收熱量的25%左右。目前高爐煤氣熱值較低，約為850kCal/m3，一般回收利用水平還不夠高，大多自用。要提高熱值水平，需要進行富氧處理，或摻入高熱值氣體，如天然氣或焦爐煤氣，使熱值至少達到1500-2000kCal/m3以上。2)低溫餘熱氣體,可採用斯特林(Stirling)方式回收其餘熱。也可採用餘熱鍋爐方式回收蒸汽或熱水。3)高溫的液體和固體，包括高溫鐵水、爐渣等。這部分能量約佔可回收熱量的70-75%左右。現階段，鐵水餘熱的回收利用實現起來較為困難。相對而言，液態爐渣的熱量回收利用則較為容易。高爐渣的出爐溫度在1400_1550°C之間，含有大量顯熱，具有很高的餘熱回收潛力。而我國的高爐渣有90%以上採用水淬法製取水渣，用於水泥原料等，而爐渣熱量基本全部散失。國內高爐渣餘熱回收利用僅限於衝渣水餘熱供暖，餘熱回收率低，且受時間和地域限制。在夏季和無取暖設施的南方地區無法利用這部分能量。
發明內容本實用新型是為了解決現有技術中的不足而完成的，本實用新型的目的是提供一種能夠有效回收高爐爐渣的熱量，並所得的蒸汽可以直接用於汽輪機發電，有效節省能源，使得發電無需燃料，無汙染的液態爐渣餘熱回收裝置。本實用新型的液態爐渣餘熱回收裝置，包括過熱蒸汽發生器、蒸發器、破碎機、保溫爐渣運輸器和爐渣運送裝置，所述破碎機位於所述蒸發器上方且兩者連通，所述蒸發器與所述過熱蒸汽發生器之間通過蒸汽通道形成循環蒸汽循環迴路，所述過熱蒸汽發生器的上遊設有蒸汽加壓裝置和與去離子水進行換熱的換熱器，所述過熱蒸汽發生器的下遊設有換熱器，所述過熱蒸汽發生器內有液態爐渣，所述加壓後的蒸汽由下至上進入所述過熱蒸汽發生器內與所述液態爐渣接觸換熱並形成固態爐渣，所述保溫爐渣運輸器運輸所述過熱蒸汽發生器內的固態爐渣至破碎機，所述蒸發器頂部設置噴水裝置，所述爐渣運送裝置位於所述蒸發器下方。本實用新型的液態爐渣餘熱回收裝置還可以是所述過熱蒸汽發生器包括殼體、位於殼體內的渣箱、位於所述殼體與所述渣箱之間的蒸汽管，所述蒸汽管的進氣端與換熱器連通，所述蒸汽管的出氣端與汽輪機發電裝置連接。所述過熱蒸汽發生器內的渣箱設置可打開的蓋板和底板，所述蓋板與所述底板上均設有供循環蒸汽進入渣箱內部的開口孔。所述渣箱的上部尺寸小於所述渣箱的下部尺寸。所述渣箱內壁上設置加固板。所述渣箱外部設置翅片。所述蒸汽通道為蛇形管或圓管。所述保溫爐渣運輸器包括運力車和位於所述運力車上的保溫箱。所述破碎機為對輥式破碎機。本實用新型的液態爐渣餘熱回收裝置，由於包括過熱蒸汽發生器、蒸發器、破碎機、保溫爐渣運輸器和爐渣運送裝置，所述破碎機位於所述蒸發器上方且兩者連通，所述蒸發器與所述過熱蒸汽發生器之間通過蒸汽通道形成循環蒸汽循環迴路，所述過熱蒸汽發生器的上遊設有蒸汽加壓裝置和與去離子水進行換熱的換熱器，所述過熱蒸汽發生器的下遊設有換熱器，所述過熱蒸汽發生器內有液態爐渣，所述加壓後的蒸汽由下至上進入所述過熱蒸汽發生器內與所述液態爐渣接觸換熱並形成固態爐渣，所述保溫爐渣運輸器運輸所述過熱蒸汽發生器內的固態爐渣至破碎機，所述蒸發器頂部設置噴水裝置，所述爐渣運送裝置位於所述蒸發器下方。這樣相對於現有技術而言，直接利用液態高溫爐渣的餘熱換熱後的過熱蒸汽直接用於汽輪機發電，而本身循環的蒸汽利用與液態爐渣的換熱而升溫並在冷卻破碎後的爐渣過程中進一步吸熱後再通過換熱器和加壓裝置並最終通過與液態爐渣的換熱而產生用於發電的過熱裝置，同時形成循環蒸汽，由於使用廢棄的高溫爐渣的餘熱進行發電，不需要再利用額外的資源，有效節省能源，而且無汙染。

圖I本實用新型液態爐渣餘熱回收裝置示意圖。圖2本實用新型液態爐渣餘熱回收裝置的過熱蒸汽發生器示意圖。圖3本實用新型液態爐渣餘熱回收裝置的渣箱示意圖。圖號說明I…保溫爐渣運輸器 2…破碎機3…蒸汽通道4…過熱蒸汽發生器 5…液態爐洛6…蒸發器7…換熱器8…固態爐禮9…殼體10…洛箱11…蒸汽管12…爐渣運送裝置13…噴水裝置14…蒸汽加壓裝置 15…加固板16…蓋板17…運力車18…保溫箱19…底板具體實施方式
以下結合附圖的圖I至圖3對本實用新型的液態爐渣餘熱回收裝置進行爐渣餘熱回收的方法作進一步詳細說明。本實用新型的液態爐渣餘熱回收裝置，請參考圖I至圖3，包括過熱蒸汽發生器4、蒸發器6、破碎機2、保溫爐渣運輸器2和爐渣運送裝置12，所述破碎機2位於所述蒸發器6上方且兩者連通，所述蒸發器6與所述過熱蒸汽發生器4之間通過蒸汽通道3形成循環蒸汽循環迴路，所述過熱蒸汽發生器4的上遊設有蒸汽加壓裝置14和與去離子水進行換熱的換熱器7，所述過熱蒸汽發生器4的下遊設有換熱器7，所述換熱器7通入去離子水，所述過熱蒸汽發生器4內有液態爐渣5，所述加壓後的蒸汽由下至上進入所述過熱蒸汽發生器4內與所述液態爐渣5接觸換熱並形成固態爐渣8，所述保溫爐渣運輸器2運輸所述過熱蒸汽發生器4內的固態爐渣8至破碎機2，所述蒸發器6頂部設置噴水裝置13，所述爐渣運送裝置12位於所述蒸發器6下方。具體分析為(I)爐渣流程1300-1450°C的液態爐渣5由鋼包倒入過熱蒸汽發生器4內，經加壓後的循環蒸汽從過熱蒸汽發生器4底部向上衝吹液 態爐渣5，冷卻換熱後液態爐渣5最終形成蜂窩狀固態爐渣8 (溫度900-1000°C)，爐渣包括鋼渣，此時，過熱蒸汽發生器4底部打開，固態爐渣8落入保溫爐渣運輸器2內，並由保溫爐渣運輸器2運送至破碎機2入口處，保溫爐渣運輸器2的底部打開固態爐渣8進入破碎機2進行破碎，破碎後的爐渣(600-80(TC )通過蒸發器6入口進入蒸發器6落在設置在蒸發器6底部的爐渣運送裝置12上，該爐渣運送裝置12為履帶運送裝置。蒸發器6頂部設有噴水裝置13進行噴水，爐渣運送裝置12將破碎的爐渣運至蒸發器6出口排出，經噴水和循環蒸汽的冷卻後鋼渣溫度200-300°C，作為尾渣外運處理。(2)循環蒸汽流程循環蒸汽從蒸發器6蒸汽入口進入，蒸發器6頂部噴入的冷卻水在與破碎的鋼渣換熱後形成蒸汽，與循環蒸汽合併一同與蒸發器6中破碎的鋼渣逆流換熱，換熱後的循環蒸汽溫度升高並從蒸發器6蒸汽出口排出至蒸汽通道3內，沿著蒸汽通道3進入過熱蒸汽發生器4，進入過熱蒸汽發生器4前，首先與進入過熱蒸汽發生器4的去離子水在換熱器7內進行換熱，換熱後的循環蒸汽進入蒸汽加壓裝置14進行加壓，加壓到15-20mpa，加壓後的循環蒸汽從過熱蒸汽發生器4的底部噴入，與液態爐渣5進行換熱，使液態爐渣5降溫冷卻的同時形成蜂窩狀固態爐渣8，從而解決爐渣內部傳熱慢的問題。循環蒸汽從過熱蒸汽發生器4頂部噴出進入蒸汽通道3，後與進入過熱蒸汽發生器4的去離子水在另一換熱器7中進行換熱，使去離子水經過兩次換熱後形成飽和蒸汽進入過熱蒸汽發生器4的蒸汽管11內並間接與液態爐渣5換熱得到過熱蒸汽。(3)去離子水流程去離子水首先與蒸發器6出來的循環蒸汽進行換熱，然後與從過熱蒸汽發生器4出來的高溫循環蒸汽換熱，經兩次換熱後形成飽和蒸汽，進入過熱蒸汽發生器4的蒸汽管11內，與渣箱10內液態鋼渣間接換熱後形成過熱蒸汽(其溫度為300-450°C)，過熱蒸汽可用於汽輪機發電。這樣相對於現有技術而言，直接利用液態高溫爐渣的餘熱換熱後的過熱蒸汽直接用於汽輪機發電，而本身循環的蒸汽利用與液態爐渣5的換熱而升溫並在冷卻破碎後的爐渣過程中進一步吸熱後再通過換熱器7和加壓裝置並最終通過與液態爐渣5的換熱而產生用於發電的過熱裝置，同時形成循環蒸汽，由於使用廢棄的高溫爐渣的餘熱進行發電，不需要再利用額外的資源，有效節省能源，而且無汙染。[0034]本實用新型的液態爐渣餘熱回收裝置，請參考圖I至圖3，上述技術方案具體可以是所述過熱蒸汽發生器4包括殼體9、位於殼體9內的洛箱10、位於所述殼體9與所述洛箱10之間的蒸汽管11，所述蒸汽管11的進氣端與換熱器7連通，所述蒸汽管11的出氣端與汽輪機發電裝置連接。這樣，過熱蒸汽發生器4可以實現通過與液態爐渣5的換熱而產生過熱蒸汽。當然也可以是其他結構的過熱蒸汽發生器4，只要是能夠利用與液態爐渣5的換熱而產生過熱蒸汽用於汽輪機發電即可。本實用新型的液態爐渣餘熱回收裝置，請參考圖I至圖3，在上述技術方案的基礎上還可以是所述過熱蒸汽發生器4內的渣箱10設置可打開的蓋板16和底板19，所述蓋板16與所述底板19上均設有供循環蒸汽進入渣箱10內部的開口孔。這樣，蓋板16的作用是方便循環蒸汽排出過熱蒸汽發生器4，而底板19的作用是方便循環蒸汽由下至上衝吹液態爐渣5，吹力更大，冷卻液態爐渣5的效果更好，換熱更好。還可以是所述渣箱10的上部尺寸小於所述渣箱10的下部尺寸。最優選的是相差l-2cm，這樣方便高溫液態爐渣5凝 固後向下排放。另外還可以是所述渣箱10內壁上設置加固板15。設置加固板15的優點是既可以防止渣箱10受熱變形，有起到翅片熱傳導的作用。而且還可以是所述渣箱10外部設置翅片。這樣保證蒸汽管11內蒸汽與渣箱10內的液態爐渣5的換熱更加充分，產生過熱蒸汽的效率更高，餘熱回收效率更高。還可以是所述蒸汽通道3為蛇形管或圓管。蛇形管或水平設置的圓管可以最大限度的與渣箱接觸，增加換熱面積。另外，還可以是所述保溫爐渣運輸器2包括運力車17和位於所述運力車17上的保溫箱18。這樣，運輸時運力車17隻起到運輸作用，而且保溫箱18起保溫作用，向破碎機2中傾倒固態爐渣8時，重量減輕，方便傾倒。還可以是所述破碎機2為對輥式破碎機2。這樣的破碎機的優點是耐磨，密封性能好本實用新型的利用液態爐渣餘熱回收裝置進行爐渣餘熱回收的方法，請參考圖I至圖3，包括循環進行以下步驟(I)高溫爐渣進行換熱將液體高溫爐渣加入過熱蒸汽發生器4內，同時由上至下通入循環蒸汽，循環蒸汽與液體高溫爐渣換熱，液體高溫爐渣換熱後成為蜂窩狀固態爐渣8，打開過熱蒸汽發生器4的底部，固態爐渣8落入保溫爐渣運輸器2內；(2)固態爐渣8運輸和粉碎將換熱後冷卻得到的固態爐渣8使用保溫爐渣運輸器2運輸至破碎機2進行破碎，然後將破碎的碎爐渣掉落至蒸發器6內，噴淋冷卻水並與通入所述蒸發器6內的循環蒸汽換熱，循環蒸汽進入蒸發器6並與換熱後形成的蒸汽一同由蒸發器6蒸汽出口排至蒸汽通道3內，換熱後的爐渣通過爐渣運送裝置12運送至外部；(3)飽和水蒸氣加壓所述蒸發器內排出的循環蒸汽通過換熱器與去離子水進行換熱後形成汽液混合狀態的去離子水，通過蒸汽加壓裝置加壓後由下至上進入所述過熱蒸汽發生器內進行循環換熱，換熱後的循環蒸汽從過熱蒸汽發生器頂部出來，再與汽液混合狀態的去離子水通過另外一個換熱器進行二次換熱，去離子水經過兩次換熱變為飽和蒸汽，二次換熱後的循環蒸汽再次進入蒸發器，該飽和蒸汽進入過熱蒸汽發生器的殼體內的蒸汽管內與液態爐渣再次進行換熱形成過熱蒸汽，換熱後的過熱蒸汽與汽輪機發電裝置連通；(4)循環重複循環上述步驟。 直接利用液態高溫爐渣的餘熱換熱後的過熱蒸汽直接用於汽輪機發電，而本身循環的蒸汽利用與液態爐渣5的換熱而升溫並在冷卻破碎後的爐渣過程中進一步吸熱後再通過換熱器7和加壓裝置並最終通過與液態爐渣5的換熱而產生用於發電的過熱裝置，同時形成循環蒸汽，由於使用廢棄的高溫爐渣的餘熱進行發電，不需要再利用額外的資源，有效節省能源，而且無汙染。本實用新型的利用液態爐渣5餘熱回收裝置進行爐渣餘熱回收的方法，請參考圖I至圖3，所述步驟(2)排出的固體 爐渣再進行餘熱鍋爐回收餘熱，與冷水進行換熱，得到90-95°C的熱水。進一步利用爐渣的餘熱。上述僅對本實用新型中的幾種具體實施例加以說明，但並不能作為本實用新型的保護範圍，凡是依據本實用新型中的設計精神所作出的等效變化或修飾或等比例放大或縮小等，均應認為落入本實用新型的保護範圍。
權利要求1.液態爐渣餘熱回收裝置，其特徵在於包括過熱蒸汽發生器、蒸發器、破碎機、保溫爐渣運輸器和爐渣運送裝置，所述破碎機位於所述蒸發器上方且兩者連通，所述蒸發器與所述過熱蒸汽發生器之間通過蒸汽通道形成循環蒸汽循環迴路，所述過熱蒸汽發生器的上遊設有蒸汽加壓裝置和與去離子水進行換熱的換熱器，所述過熱蒸汽發生器的下遊設有換熱器，所述過熱蒸汽發生器內有液態爐渣，所述加壓後的蒸汽由下至上進入所述過熱蒸汽發生器內與所述液態爐渣接觸換熱並形成固態爐渣，所述保溫爐渣運輸器運輸所述過熱蒸汽發生器內的固態爐渣至破碎機，所述蒸發器頂部設置噴水裝置，所述爐渣運送裝置位於所述蒸發器下方。
2.根據權利要求I所述的液態爐渣餘熱回收裝置，其特徵在於所述過熱蒸汽發生器包括殼體、位於殼體內的渣箱、位於所述殼體與所述渣箱之間的蒸汽管，所述蒸汽管的進氣端與換熱器連通，所述蒸汽管的出氣端與汽輪機發電裝置連接。
3.根據權利要求2所述的液態爐渣餘熱回收裝置，其特徵在於所述過熱蒸汽發生器 內的渣箱設置可打開的蓋板和底板，所述蓋板與所述底板上均設有供循環蒸汽進入渣箱內部的開口孔。
4.根據權利要求2所述的液態爐渣餘熱回收裝置，其特徵在於所述渣箱的上部尺寸小於所述渣箱的下部尺寸。
5.根據權利要求2所述的液態爐渣餘熱回收裝置，其特徵在於所述渣箱內壁上設置力口固板。
6.根據權利要求2所述的液態爐渣餘熱回收裝置，其特徵在於所述渣箱外部設置翅片。
7.根據權利要求2所述的液態爐渣餘熱回收裝置，其特徵在於所述蒸汽通道為蛇形管或圓管。
8.根據權利要求I至7任意一權利要求所述的液態爐渣餘熱回收裝置，其特徵在於所述保溫爐渣運輸器包括運力車和位於所述運力車上的保溫箱。
9.根據權利要求I至7任意一權利要求所述的液態爐渣餘熱回收裝置，其特徵在於所述破碎機為對輥式破碎機。
專利摘要本實用新型公開了液態爐渣餘熱回收裝置，包括過熱蒸汽發生器、蒸發器、破碎機、保溫爐渣運輸器和爐渣運送裝置，破碎機位於蒸發器上方且兩者連通，蒸發器與過熱蒸汽發生器之間通形成循環蒸汽循環，過熱蒸汽發生器上遊有蒸汽加壓裝置和換熱器，過熱蒸汽發生器下遊有換熱器，過熱蒸汽發生器內有液態爐渣，蒸汽由下至上進入過熱蒸汽發生器內換熱，保溫爐渣運輸器運輸固態爐渣至破碎機，蒸發器頂部設置噴水裝置，爐渣運送裝置位於蒸發器下方。本實用新型的液態爐渣餘熱回收裝置能夠有效回收高爐爐渣的熱量，並所得的蒸汽可以直接用於汽輪機發電，有效節省能源，使得發電無需燃料，無汙染。
文檔編號C21B3/06GK202793040SQ20122038264
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月3日 優先權日2012年8月3日
發明者高寧, 蔣立剛, 朱許慧, 範曉君 申請人:北京碩人海泰能源環境技術有限公司