半溼法爐渣處理系統及處理方法

2023-05-04 14:07:16 2

專利名稱：半溼法爐渣處理系統及處理方法
技術領域：
本發明涉及鋼鐵冶金過程爐渣處理領域；尤其是指一種半溼法爐渣處理系統及處 理方法。
背景技術：
鋼鐵冶金過程——高爐煉鐵、轉爐煉鋼等工序，每年以鋼產量的30 40%的比 例產出大量冶煉爐渣，全球以每年上億噸的數量產出，其帶走的熱能折合標準煤2000多萬 噸，折合人民幣150億元，如不能有效消耗這部分爐渣將成為社會的公害，而將爐渣作為副 產品變廢為寶可提高爐渣的附加值。 為此，前人做了大量工作，其中使用最多的水法處理，是將爐渣通過水淬製造水泥 用原料，從而解決了爐渣的去向問題，然而，水淬方法每年需要數倍於產渣量的水用於爐渣 處理，從而造成了資源的極端浪費以及水資源的汙染。另外，水法將1400 150(TC的高溫 爐渣冷卻到50 9(TC的渣水混合物的同時，產生大量蒸汽及有害氣體進入大氣，不僅惡化 了工作環境，而且，本來品質較高的高溫爐渣熱源變為了利用價值極低的50 9(TC熱水，
造成能量極度浪費，同時用水淬爐渣製作水泥的過程中，還需要對水渣進行沉澱去水、離心 脫溼、爐窯烘乾等，不僅要提供所需的水處理場地，而且給後續工序帶來了很大負擔。
近年來，人們為了利用爐渣帶走的熱能，北方寒冷地區採用水渣產生的熱能取暖、 南方採用此熱能夏季製冷等；但是，這些方法都存在著使用的局限性，而且綜合利用效率仍 然極低。 另有一種完全不用水的乾式處理方法，其是利用液態渣風冷直接造粒或採用機械
旋轉加風冷造粒，回收冷卻氣體帶出的熱能。這種乾式處理方法的不足之處包括一方面單
純採用風冷造粒方法時，如風速過高則極易將液態渣吹成絲絮狀，如風速低則不足以帶走
大量的熱能，將造成爐渣的再次粘連，增加了制粒生產的不穩定因素。此外，冷卻強度不足，
處理的爐渣產品玻璃體含量低、活性差，將會降低製造水泥的質量級別，另外幹法所需機械
設備工作環境惡劣，在承受高溫、磨損等條件機械設備極易損壞造成故障率較高。 綜上所述，傳統爐渣處理方法存在著水資源浪費、熱能回收效率低、生產穩定性
差、產品品質低等不足。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種半溼法爐渣處理系統及處理方法，克服傳 統爐渣處理方法水資源用量大、浪費、熱能回收困難、爐渣副產品再加工費用高的缺陷，降 低設備故障率。 本發明的技術解決方案是一種半溼法爐渣處理系統，該半溼法爐渣處理系統包 括爐渣緩存倉、高壓氣霧噴嘴及可高速旋轉的破碎裝置，所述爐渣緩存倉上部具有高溫液 態爐渣入口 ，所述爐渣入口與高爐出渣口相連；所述高壓氣霧噴嘴和破碎裝置設置於該爐 渣緩存倉內，並位於爐渣入口的下方，高壓氣霧噴嘴將高壓氣霧噴向破碎裝置方向衝擊和冷卻高爐液態爐渣，並利用破碎裝置對爐渣進一步機械破碎、冷卻，處理成用於製造水泥的 原料。
本發明還提出一種半溼法爐渣處理方法，其包括下列步驟 A.利用高壓氣霧衝擊高溫液態爐渣使其初步破碎、降溫冷卻至半凝固狀態； B.由高速旋轉的破碎裝置對落下的半固態渣進一步破碎並冷卻成固態顆粒； C.固體渣料傳輸冷卻裝置向外傳輸前述固態渣料，同時對固體渣料進一步降溫冷
卻； D.出渣。 本發明的特點和優點如下 由於本發明採用的半溼法爐渣處理方法，使用少量的高壓氣霧加破碎裝置機械破
碎相結合，與純溼法(水法)相比用水量更少；與幹法相比爐渣冷卻強度高，爐渣顆粒內外
冷卻均勻、作水泥原料所需的玻璃體含量高、活性質量更好，機械故障率低。 破碎裝置的輪齒採用弧形錐狀齒，在自身離心力作用下有自動脫渣能力，粘性的
爐渣當落到在輪齒上時靠自脫模作用可實現自脫渣；中空水冷及齒面噴水功能第一有防止
爐渣粘附作用，其二水冷作用有降低輪齒溫度提高機械零件壽命的作用，其三從齒面噴出
的高壓水起到對爐渣邊破碎邊冷卻作用，有防止爐渣顆粒再粘連作用； 破碎輪採用耐熱、耐磨金屬材料可以抵禦高溫磨損的惡略環境；破碎輪組採用多
個破碎輪組合結構，易拆易更換維護檢修方便，維修成本低；破碎裝置採用兩輪組上下錯
開更有利於接受氣霧初冷後的爐渣進入破碎裝置，同時經破碎的爐渣按要求的拋出方向堆
放；兩輪組輪齒錯開結構避免了未經破碎的液態爐渣落入儲存倉，防止渣料堵塞。 由於破碎的爐渣顆粒，經板式、輸送絞龍、流化床換熱器三級換熱被冷卻的同時使
風機鼓入的循環氣體加熱；加上尾氣換熱器、熱泵的使用使進入流化床換熱器內的循環氣
體溫度降得很低，保證了更低的出渣溫度和爐渣帶走更少的熱能損失；同時爐渣靠自身溫
度和被凝結去除了水分的循環空氣對流，使爐渣的含水量很低，大大降低了下遊製作水泥
時去溼和乾燥費用。 本發明依據水汽化蒸發吸收熱能高、冷卻強度大、水資源相對充裕的特點，以及利 用機械粒化克服了爐渣粘度大、傳熱慢的不利影響，採用少量水作冷卻介質加機械破碎相 結合的構思實現提高爐渣副產品質量、提高換熱效率的目的。


圖1為本發明的半溼法爐渣處理系統的一具體實施例的結構示意圖, 圖2為圖1中該具體實施例中所採用的兩個破碎輪組的結構示意圖, 圖2A、圖2B為圖2中該兩個破碎輪組配合組裝剖面示意圖。 圖2C為圖2中一破碎輪組的三維示意剖面圖。 圖2D為圖2中一破碎輪組的三維示意圖。 圖2E為圖2中一破碎輪組的破碎輪組裝配過程三維示意圖。 圖2F為圖2中一破碎輪組的破碎輪組剖面組裝圖。 圖3為本發明的一具體應用實施例的結構及處理流程示意圖。 附圖標號說明
100、爐渣處理系統300、餘熱回收系統500、餘熱發電系統101、液態爐渣102、渣鐵分離器103、爐渣導向管104、爐渣緩存倉(蒸汽回收倉)105、高壓氣霧噴嘴106、破碎裝置107、板式換熱器108、絞龍換熱輸送器109、流化床換熱器110、出渣車111、篦水器112、儲水池113、塵灰衝洗水管道114、塵灰衝洗噴嘴116、破碎輪組H6i、墊圈1162、鎖緊螺母1163、鍵117、軸118、破碎輪H80、輪轂H8i、輪齒1182、噴水孔H83、空腔H88、通孔1189、透孔201、第一級換熱器202、第二級換熱器203、第三級換熱器204、定壓風機205、循環風機206、尾氣換熱器207、過濾器301、高壓汽包302、中壓蓄熱器303、低壓包304、調壓閥305、調壓閥306、除氧器307、311、312、液態泵308 310、射流器1171、徑向透孔501、汽輪機502、發電機503、蒸汽冷凝器511、氨氣輪機512、發生器513、吸收器514、熱交換器515、515'、調壓閥516、氨氣過熱器517、節流閥518、泵520、蒸汽過熱器521、調壓閥
具體實施例方式
下面配合附圖及具體實施例對本發明的具體實施方式
作進一步詳細說明。
本發明提出一種半溼法爐渣處理系統，該半溼法爐渣處理系統包括爐渣緩存倉、 高壓氣霧噴嘴、可高速旋轉的破碎裝置，所述爐渣緩存倉上部具有高溫液態爐渣入口 ，所述 爐渣入口與高爐出渣口相連；所述高壓氣霧噴嘴和破碎裝置設置於該爐渣緩存倉內，並位 於爐渣入口的下方，高壓氣霧噴嘴將高壓氣霧噴向破碎裝置方向衝擊和冷卻高爐液態爐
渣，並利用破碎裝置對爐渣進一步機械破碎，處理成用於製造水泥的原料。本系統適用於高 爐煉鐵生產過程，其僅使用少量的高壓氣霧(或水霧)加破碎裝置機械破碎相結合，與純溼 法(水法)相比用水量更少；與幹法相比爐渣冷卻強度高，爐渣顆粒內外冷卻均勻、作為水 泥原料所需的玻璃體含量高、活性質量更好。 所述半溼法爐渣處理系統還包括固體渣料傳輸冷卻裝置，所述固體渣料傳輸冷卻 裝置設於該破碎裝置的下方，用於傳輸破碎後的固體渣料，並在傳輸過程中進一步對固體 渣料進行冷卻降溫。 如圖1所示，其為本發明的半溼法爐渣處理系統的一具體實施例的結構示意圖， 其中，半溼法爐渣處理系統100包含液態爐渣101、渣鐵分離器102、爐渣導向管103、爐渣 緩存倉104、高壓氣霧噴嘴105、破碎裝置106、板式換熱器107、絞龍換熱輸送器108、流化床 換熱器109、風機、出渣車110。 高爐出渣口流出的1400 150(TC熾熱的液態爐渣101先經渣鐵分離器102實現渣鐵分離，然後經爐渣導向管103使液態渣按一定形狀、分布、方向導入到爐渣緩存倉104。 本實施例中，所述爐渣導向管103的出渣嘴呈扁平形狀且沿破碎裝置軸向分布，以將爐渣 垂直導入爐渣緩存倉104，由於本實施例的破碎裝置包括兩個破碎輪組，因此，該出渣嘴可 沿破碎輪組的軸向將爐渣分布到破碎裝置上。 破碎裝置設於爐渣緩存倉104上部的爐渣入口的下方位置，所述爐渣導向管103 的出渣嘴將爐渣垂直導入到爐渣緩存倉104內的破碎裝置的上方，且高壓氣霧噴嘴105將 高壓氣霧噴向破碎裝置方向。 如圖1所示，本實施例的固體渣料傳輸冷卻裝置包括板式換熱器107、絞龍換熱輸 送器108、流化床換熱器109，其中，所述板式換熱器107裝設於所述爐渣緩存倉104的中下 部，位於所述破碎裝置106的下方，所述絞龍換熱輸送器108的進料端設於該板式換熱器 107的底部，且其出料端接設該流化床換熱器109，流化床換熱器109的出口外設置運渣設 備。破碎後的固體渣料落入板式換熱器107間，並在重力以及底部絞龍輸送換熱器108旋 轉傳輸帶動的聯合作用下不斷下移，且在下移過程中通過與板式換熱器107的接觸換熱而 降溫並將熱量傳給板式換熱器107中的循環水，同時還與板式換熱器周圍渣料縫隙間的氣 體換熱；而所述絞龍換熱輸送器108、流化床換熱器109則利用反方向通入的低溫空氣進行 換熱降溫。由於該板式換熱器107、絞龍換熱輸送器108及流化床換熱器109的具體結構及 設置方式可參照現有技術來實施，因此，此處不再贅述。 該爐渣緩存倉104的底部為篦水器111，該篦水器111的出水口可通過管道通向沉 澱式儲水池，儲水池112的水經過沉澱過濾後可循環使用，給高壓氣霧噴嘴105和塵灰衝洗 水管道113供水。 較佳地，該半溼法爐渣處理系統中形成有對固體渣料進行換熱回收熱能的固體渣 料換熱系統，所述固體渣料換熱系統是在固體渣料向後傳輸過程中對所述固體渣料冷卻降 溫並進行熱能的換熱回收；所述爐渣緩存倉的頂部設有高溫氣體出口，該高溫氣體出口與 蒸汽換熱系統相連，由該蒸汽換熱系統對爐渣處理過程中產生的高溫混合氣體的熱能進行 回收。利用該結構，前述固體渣料的傳輸冷卻過程中，爐渣緩存倉的高溫爐渣與板式換熱器 進行接觸式換熱，利用板式換熱器將固體渣料的熱能轉化為高溫熱能進行儲存，所述絞龍 換熱輸送器、流化床換熱器內通有氣體，以與傳輸過程中的固體渣料進一步換熱獲得高溫 氣體，從而構成多級換熱的固體渣料換熱系統。 本實施例中，蒸汽換熱系統包括高、中、低溫分級換熱器系統，該高、中、低溫分級 換熱器系統為串聯的三級蒸汽換熱器201、202、203，所述爐渣處理過程中產生的高溫混合 氣體從爐渣緩存倉104經蒸汽輸送管道順序進入各級蒸汽換熱器201、202、203，且各級蒸 汽換熱器將回收的熱能儲存到對應溫度的儲熱裝置。 此外，所述蒸汽換熱系統的最後一級蒸汽換熱器203的尾氣出口與所述流化床換 熱器109的進風口之間設有循環風機205，在所述蒸汽換熱系統和固體渣料換熱系統間形 成氣體循環通路，採用循環風機提供的循環空氣作為冷卻介質與板式換熱器107、絞龍換熱 輸送器108、流化床換熱器109的爐渣進行換熱。為了避免蒸汽換熱回收通路中的壓力過 高，在循環風機205的上遊側設有一定壓風機204，該定壓風機204的具體設置方式可參考 現有技術，此處不再贅述。 為了使進入流化床換熱器109內的循環空氣的溫度更低，從而使輸出的爐渣溫度更低，本實施例中，所述循環風機205和流化床換熱器109間還設有尾氣換熱器206，該尾氣 換熱器206的進水口經一過濾器207連接至儲水池112，通過儲水池112的出水口可將經 過加熱後的水提供至塵灰衝洗管道113。高溫混合氣體經前述三級換熱後使尾氣溫度達到 《5(TC並由循環風機205加壓，進一步與尾氣換熱器206換熱，將熱能傳給衝渣水和灰塵衝 洗用水；低溫尾氣再作為冷卻介質進一步經流化床換熱器109換熱，爐渣出渣溫度降到最 低50 8(TC，而被流化床換熱器109加熱了的尾氣再經絞龍換熱輸送器108、板式換熱器 107換熱升溫轉化為高溫混合氣體，經爐渣緩存倉104進入下一個循環。
本實施例中，所述破碎裝置包括兩個破碎輪組116，且兩破碎輪組軸線平行、但上 下錯開，且二者中心連線與水平面具有夾角，該夾角優選為45° ;如圖2、圖2A、圖2B所示， 兩破碎輪組116的輪數差為l，其中一組輪齒軸向錯開在另一組輪齒的相鄰兩齒中心線延 長線上，如圖2A所示，兩個輪組為非接觸式換向嚙合。如圖2F所示，所述破碎輪組116包 括軸117及其上間隔裝設的一個以上的破碎輪118，所述破碎輪118包括輪轂1180和多個 輪齒1181。 為了使得破碎輪本身具有冷卻通水作用，較佳地，本發明的一具體實施例中，如圖 2至圖2F所示，各破碎輪118的輪齒面上具有多個噴水孔1182，所述軸117為空心結構，其 一端封閉，另一端與外部高壓水源(圖中未示出)旋轉密封連通，所述空心的軸117、輪轂 1180、輪齒1181內形成有水流通道與輪齒面上所設的多個噴水孔1182相通。
參考所述，所述破碎輪118也可採用空心結構，較佳地，該破碎輪由耐熱、耐磨金 屬材料製成，其具體結構為輪齒1181為內部具有空腔1183的弧形錐狀齒，如圖2C所示， 其兩弧形齒面分別設有與內部空腔1183聯通的噴水孔1182，輪齒1181與輪轂1180鑄造為 一體，輪轂1180設有中心軸向通孔1188，且沿徑向設有與輪齒118內部空腔1183相聯通 的透孔1189，請參閱圖2A，空心軸117與對應各輪轂透孔1189的部位設有徑向透孔1171， 該透孔1171與輪轂1180的透孔1189、輪齒1181內空腔1183及輪齒面噴水孔1182聯通； 輪轂1180兩端面分別為公母止口相配合，止口間由耐高溫的密封墊圈1161密封，破碎輪組 116兩端由鎖緊螺母1162緊固，空心軸117上設有鍵槽，鍵1163設於該鍵槽而將破碎輪118 鎖住。 該破碎輪組116的裝配步驟為首先，將製備好的空心軸117放在裝配平臺的裝配 架子上，安裝鍵1163到空心軸117的鍵槽，然後從左或右安裝中部(如3#或4#)任一個破 碎輪118使輪齒透孔1189與對應軸117上的透孔槽對齊，安裝密封墊圈1161到輪轂1180 的止口內，安裝相鄰的另一個破碎輪118，然後依次左邊一個、右邊一個直到六個破碎輪全 部安裝到位，最後安裝兩側密封圈1161，鎖緊兩側鎖緊螺母1162即組裝完畢。當然上述只 是組裝方法的一種，也可以採用垂直擺放、垂直組裝這裡不再一一介紹。
在該系統中，高溫液態爐渣101通過渣鐵分離器102實現爐渣的渣鐵分離；爐渣 導向管103將液態爐渣1按照一定形狀、分布、方向導入到爐渣緩存倉104(可同時作為氣 體吸熱升溫的蒸汽回收倉)；高壓氣霧噴嘴105將高壓水指向破碎裝置方向，衝擊液態爐渣 101使其初步破碎、降溫冷卻至半凝固狀態；高速旋轉的換向破碎裝置對落下的半固態渣 進一步破碎，同時破碎輪116上的噴水孔1182進一步對其降溫冷卻至滿足後續風冷所需的 條件，包括均勻的粒度、不粘連的溫度、較好的透氣性和散料流動性，本發明的一具體實施 例中，所述爐渣被所述破碎裝置上的噴水結構破碎、降溫冷卻至粒度1 8mm、溫度600 700°C ;該固態顆粒經板式換熱器107、輸送絞龍換熱器108、流化床換熱器109進一步降溫 冷卻至50 8(TC;由出渣車110運送至水泥加工廠；本發明還採用循環風機205提供的循 環空氣作冷卻介質與板式換熱器107、輸送絞龍換熱器108、流化床換熱器109內的爐渣進 行換熱。 本發明還提出一種半溼法爐渣處理方法，其用高壓氣霧加破碎輪破碎相結合的半 溼法爐渣處理方法，與傳統水法相比用水量更少；與幹法相比爐渣顆粒冷卻強度高、內外均 勻、作水泥活性指標好，同時還有機械故障率低等特點。 本發明的半溼法爐渣處理方法包括利用高壓氣霧衝擊高溫液態爐渣使其初步破 碎、降溫冷卻至半凝固狀態；由高速旋轉的破碎裝置對落下的半固態渣進一步破碎並冷卻 成固態顆粒；固體渣料傳輸冷卻裝置在向外傳輸前述固態渣料，並對固體渣料進一步降溫 冷卻；出渣。
本發明的一具體實施例中，該半溼法爐渣處理方法包括下列步驟
A.通過渣鐵分離器高溫液態爐渣渣鐵分離； B.由爐渣導向管將液態爐渣按照一定形狀、分布、方向導入到爐渣緩存倉；
C.高壓氣霧噴嘴將高壓氣霧噴向並衝擊液態爐渣使其初步破碎、降溫冷卻至半凝 固狀態； D.高速旋轉的破碎裝置對落下的半固態渣進一步破碎、噴水冷卻；
E.該固態顆粒經固體渣料傳輸冷卻裝置進一步降溫冷卻至50 80°C ;
F.由出渣車運送至水泥加工廠。 較佳地，該半溼法爐渣處理方法的一具體實施例中，破碎裝置包括兩個以上的破 碎輪組，破碎輪上設有噴水孔，以進一步對爐渣降溫冷卻至滿足後續風冷所需的條件—— 即均勻的粒度、不粘連的溫度、較好的透氣性和散料流動性，本發明的一具體實施例中，是 將所述爐渣破碎並降溫冷卻至粒度1 8mm、溫度600 700°C 。 較佳地，該半溼法爐渣處理方法的一具體實施例中，所述經破碎裝置破碎形成的 固態顆粒被拋落在爐渣緩存倉下部後經過多級渣料換熱後再輸出至運渣設備，具體地，首 先經過爐渣緩存倉下部的板式換熱器接觸換熱和經過板式換熱器周圍渣料縫隙間的氣體 換熱，然後由板式換熱器底部的絞龍換熱輸送器輸送至流化床換熱器及至運渣設備的過程 中，由該絞龍換熱輸送器及流化床換熱器進行換熱。 為了提高蒸汽熱能的回收效率，所述半溼法爐渣處理方法還可包括對所產生高溫 混合氣體進行多級換熱回收的步驟，爐渣緩存倉的高溫混合氣體經輸送管道經順序進入串 聯的各級蒸汽換熱器，且各級蒸汽換熱器還可以將回收的熱能儲存到對應溫度的各級儲熱 裝置，即對所回收的熱能進行多級儲存。各級蒸汽換熱器的頂部設有塵灰衝洗噴嘴，底部設 有篦水器，且篦水器的出口經管道連接至儲水池。 此外，為了進一步提高爐渣處理的餘熱回收效率，所述爐渣處理系統還形成有氣
體循環通路，爐渣處理過程中產生的高溫混合氣體的熱能由蒸汽換熱系統換熱回收，蒸汽
換熱系統的尾氣出口與所述流化床換熱器的進風口之間設有循環風機，採用循環風機提供
的循環空氣作為冷卻介質與固體渣料傳輸冷卻裝置中的爐渣進行換熱。 為了使進入流化床換熱器內的循環空氣的溫度更低，從而使輸出的爐渣溫度更
低，本發明的方法的一實施例中，利用尾氣換熱器對多級蒸汽換熱後的氣體進行換熱處理，即在所述循環風機和流化床換熱器間設置該尾氣換熱器，該尾氣換熱器的進水口經一過濾 器連接至儲水池，其出水口將經過加熱後的水提供至塵灰衝洗管道。尾氣經三級換熱使尾 氣溫度達到《5(TC由循環風機加壓，進一步與尾氣換熱器換熱，將熱能傳給衝渣水和灰塵 衝洗用水；低溫尾氣再作為冷卻介質進一步經流化床換熱器換熱，爐渣出渣溫度降到最低 50 8(TC，而被流化床換熱器加熱了的尾氣再經絞龍換熱輸送器、板式換熱器換熱升溫在 爐渣緩存倉上部轉化為高溫蒸汽、空氣混合氣，經爐渣緩存倉進入下一個循環。
本發明的半溼法爐渣處理方法採用可以噴水的破碎裝置，具體為兩個破碎輪組， 且兩破碎輪組軸線平行、但上下錯開，且二者中心連線與水平線具有夾角(該夾角優選為 45° );兩破碎輪組為非接觸式換向嚙合，且兩個輪組的輪數差為l，且其中一破碎輪組的 各輪齒相對另一破碎輪組的各輪齒軸向錯開0. 5倍輪距長度，亦即其中一破碎輪組的各輪 齒軸向錯開在另一破碎輪組的相鄰兩齒中心線的延長線上，從而使得落下的半固體爐渣能 夠落入兩個破碎輪組的各對應齒面間，可以避免較大的爐渣不經破碎而漏到板式換熱器上 並堵塞板式換熱器的垂直通道。 由於該兩個破碎輪組的中心連線與水平線夾角為45° ，因此，破碎過程中被破 碎後的爐渣向下的拋出方向將使得爐渣緩存倉的固態爐渣堆積面呈一斜面(對應約為 45° )，由此，為了便於固體渣料充分換熱，該板式換熱器107的上端面可對應形成斜面，具 體請參見圖1。 本發明的半溼法爐渣處理方法中，其各步驟均可以參考前述對於結構及其工作過 程的描述進行適當的選擇或變換，而且，各步驟具體實施時，並不僅限於利用上述結構，而 可根據需要選擇現有的其它結構，在此不再一一說明。 本發明依據水汽化蒸發吸收熱能高、冷卻強度大、水資源相對充裕的特點，以及利 用機械粒化解決了爐渣粘度大、傳熱慢的不利影響，採用少量水作冷卻介質加機械破碎相 結合的構思實現提高爐渣副產品質量、提高換熱效率的目的。 本發明的具體工作原理為如圖1所示，首先啟動循環風機205 ;在放渣的同時打 開高壓氣霧噴嘴105 ;從高爐出渣口放出的高溫1400 150(TC的液態爐渣IOI，在經過渣 鐵分離器102時夾雜在爐渣中的金屬液受重力作用被沉積在沉積池底部，較輕的爐渣浮於 上方，實現爐渣內的渣鐵分離；爐渣由爐渣導向管103疏導經扁平形狀的出渣嘴並將液態 爐渣101沿破碎輪組116軸向分布、垂直導入到爐渣緩存倉104內破碎輪組116的上方；高 壓氣霧噴嘴105將高壓氣水混合體噴向破碎輪組方向，衝擊液態爐渣101使其初步破碎、降 溫冷卻至半凝固狀態(900 IOO(TC );高速旋轉的換向破碎輪組116對半固態渣進一步破 碎，同時分布在破碎輪齒118上的噴水孔(高壓水嘴)噴出的冷卻水進一步對其降溫冷卻 至600 700°C ，達到滿足後續風冷要求的玻璃體數量和粒度1 8mm，形成中溫固態顆粒； 中溫固態顆粒在板式換熱器107間直接與接觸的板式換熱器107換熱，加熱板式換熱器107 內的水；同時由循環風機205及管路進入的循環空氣被板式換熱器107間的固態爐渣加熱， 使固態顆粒進一步冷卻至300 40(TC，進入絞龍換熱輸送器108，固體渣料與進入絞龍換 熱輸送器108的逆向流動的循環氣體進一步換熱，降至200 250°C ;然後進入流化床換熱 器109由上向下落下的固體顆粒被由下向上運動的循環氣體進一步冷卻至50 8(TC ;由 出渣車110運送至水泥廠進行深加工。 另一方面，由高壓氣霧噴嘴105冷卻液態爐渣101產生的大量高溫蒸汽及被固態爐渣加熱的循環氣體混合為300 40(TC高溫混合氣體，經蒸汽一級換熱器201、二級換熱器202、三級換熱器203及尾氣換熱器206冷卻，由循環風機205驅動實現循環，並可通過定壓風機204調整整個循環管路的壓力，實現管路總氣量的動態平衡控制，使出渣口處的壓力保持微負壓或微正壓；由一、二、三級蒸汽換熱器冷凝形成的冷凝水及定期間斷衝洗換熱器的衝洗水連同灰泥由回水管導入沉澱池經過濾加壓泵加壓進入水循環系統。
藉由上述技術方案，本發明的半溼法爐渣處理系統及方法至少有下列優點
1.本發明用高壓氣霧配合破碎輪破碎相結合的半溼法爐渣處理方法，與傳統水法相比用水量更少；與幹法相比爐渣顆粒冷卻強度高、內外均勻、作水泥活性指標好；
2.本發明其弧形錐狀輪齒，在離心力作用下粘附在輪齒上的爐渣不易存留；同時中空水冷及齒面噴水孔有防止爐渣粘附作用；還有降低輪齒溫度提高零件壽命的功效；從齒面噴出的高壓水有對爐渣邊破碎邊冷卻作用，有防止爐渣顆粒再粘連作用；
3.破碎輪採用耐熱、耐磨金屬材料可以抵禦高溫磨損環境的惡略環境；
4.破碎輪組採用多個破碎輪組合結構，易拆易更換維護檢修方便，維修成本低；
5.破碎裝置採用兩輪組上下錯開更有利於接受氣霧初冷後的爐渣進入破碎裝置，同時經破碎的爐渣按要求的拋出方向堆放；兩輪組輪齒錯開分布避免了未經破碎的液態爐渣落入儲存倉造成渣料堵塞現象。 6.本發明爐渣的冷卻換熱，經板式_ >絞龍_ >流化床三級換熱器換熱，循環氣體
升溫的同時爐渣被冷卻；由於尾氣換熱器、熱泵的強行製冷使進入流化床換熱器的循環氣
體溫度更低，出渣溫度更低，爐渣帶走的熱能損失更少，熱能利用效率更高。 7.由於爐渣從500 60(TC逐漸冷卻至出料溫度，其自身溫度對水分的蒸發和去
除了凝結水的循環氣體的對流作用，使爐渣冷卻的過程實現了脫水去溼，降低了下遊水泥
製備去溼和乾燥費用。 為了便於對本發明的準確理解，下面結合一具體應用實施例對本發明的半溼法爐渣處理系統及方法進行詳細說明。如圖3所示，其為該具體應用實施例的結構及處理流程示意圖，反映了一種半溼法爐渣處理餘熱回收發電系統及方法。該半溼法爐渣處理餘熱回收發電系統包括半溼法爐渣處理系統、爐渣餘熱回收系統及餘熱發電系統，其中，該半溼法爐渣處理系統利用高壓水霧或氣霧(以下以高壓氣霧為例進行說明)冷卻高爐液態爐渣，並利用破碎裝置對爐渣進行機械破碎，處理成用於製造水泥的原料；所述爐渣餘熱回收系統對所述半溼法爐渣處理過程中產生的餘熱進行回收並儲存至熱能儲存系統；所述餘熱發電系統將熱能儲存系統中的熱能轉化為動力機械能，並帶動發電機將機械能轉化為電能。
其中，半溼法爐渣處理系統包括爐渣緩存倉、高壓氣霧噴嘴(或高壓水霧噴嘴，以下以高壓氣霧噴嘴為例進行說明)、可高速旋轉的破碎裝置及固體渣料傳輸冷卻裝置，所述爐渣緩存倉上部具有高溫液態爐渣入口及高溫氣體出口 ，所述爐渣入口通過渣鐵分離器、爐渣導向管連接至高爐出渣口 ；所述高壓氣霧噴嘴和破碎裝置設置於爐渣入口的下方，高壓氣霧噴嘴將高壓氣霧噴向破碎裝置方向，所述爐渣導向管的出渣嘴將爐渣垂直導入到爐渣緩存倉的破碎裝置的上方，所述固體渣料傳輸冷卻裝置位於該破碎裝置的下方，用於傳輸該固體渣料，並在該固體渣料的傳輸過程中進一步對所述固體渣料進行冷卻降溫。由於本具體應用實施例中該半溼法爐渣處理系統及方法可參考前述說明內容，此處不再贅述，下面主要結合爐渣餘熱回收系統、餘熱發電系統進行說明。
本發明的該具體應用實施例中，爐渣餘熱回收系統300包括在爐渣處理系統內形成的固體渣料換熱系統、對爐渣處理系統的高溫混合氣體的熱能進行分級回收的蒸汽換熱系統及多級熱能儲存系統。較佳的，所述固體渣料換熱系統是基於前述固體渣料傳輸冷卻裝置而形成的，以便在固體渣料傳輸過程中對所述固體渣料進行換熱冷卻；所述蒸汽換熱系統包括兩級以上的蒸汽換熱裝置，所述多級熱能儲存系統將前述固體渣料換熱系統及蒸汽換熱系統所回收蒸汽的熱能按照不同溫度進行分級儲存。 如圖3所示，本發明的該具體實施例中，蒸汽換熱系統可以為高、中、低溫分級換熱系統，其包括串聯的三級蒸汽換熱器第一級蒸汽換熱器201、第二級蒸汽換熱器202及第三級蒸汽換熱器203，各級換熱器由兩個迴路組成外部提供熱能的介質(爐渣處理系統產生的高溫混合氣體)組成第一迴路；內部用來利用回收熱能的介質(本實施例採用水作該介質)組成第二迴路。如圖所示，所述三級蒸汽換熱器中，各蒸汽換熱器均包括殼體及設置於該殼體內的換熱管，第一級蒸汽換熱器201的換熱管高溫端出口連接至中壓蓄熱器302，第二級蒸汽換熱器202的高溫端出口連接至低壓包303，第三級蒸汽換熱器203包括兩組換熱管，其中圖示上方的一組換熱管是以來自發電汽輪機冷凝下來的蒸餾水作水源，其高溫端出口可直接接入換熱器的循環水路；第三級蒸汽換熱器203下方的另一組換熱管用於補充新冷水，其高溫端出口先連接到除氧器306再接入低壓包303，進入各級蒸汽換熱器的循環水路。 所述爐渣處理系統100中產生的高溫混合氣體從爐渣緩存倉104上部的蒸汽回收倉經蒸汽輸送管道順序進入各級蒸汽換熱器201、202、203，並與對應的各級換熱管進行熱量交換，使得各蒸汽換熱器的第一迴路中的介質(混合氣體)溫度降低，第二迴路中的介質(換熱管內部的水)溫度升高，然後，由各級蒸汽換熱器的換熱管的高溫端出口將回收的熱能儲存到對應溫度等級的儲熱裝置(參見下文)。 多級熱能儲存系統包括高壓汽包301、中壓蓄熱器302及低壓包303三級儲熱裝置，且前述各儲熱裝置中，高壓汽包能夠向中壓蓄熱器補給所需熱量，使中壓蓄熱器中的溫度相對更穩定；同時，相對低一級的儲熱裝置通過高一級別的換熱裝置向高一級別的儲熱裝置補給水。圖1中，高壓汽包301通過調壓閥304連接到中壓蓄熱器302 ;在無爐渣處理的間歇，隨著發電消耗大量蒸汽，中壓蓄熱器302內溫度不斷下降，此時儲存在高壓汽包301的高溫蒸汽可經調壓閥304將高壓汽包301內的熱能傳遞給中壓蓄熱器302，以穩定中壓蓄熱器302內的溫度；當高壓汽包301消耗的水達到某臨界值時，中壓蓄熱器301的中溫水經液態泵312加壓後與高壓汽包301的底部的液態水經射流器310射流混合併經板式換熱器107加熱後供給高壓汽包301 ;低溫冷凝水由液態泵307加壓給第三級蒸汽換熱器203，並由第三級蒸汽換熱器203加熱後與低壓包303底部的液態水經由射流器308混合併經第二級蒸汽換熱器202加熱後再補給到低壓包303，進入換熱器的循環水管路，同時，低壓包303下部溫度較低的液態水可由液態泵311加壓後與中壓蓄熱器302底部的液態水經射流器309混合進入第一級蒸汽換熱器201加熱後再補給到中壓蓄熱器302，以補充發電消耗的蒸汽用水；另外，中壓蓄熱器302通過調壓閥305、除氧器306連接到低壓包303，新補冷軟水經過第三級蒸汽換熱器203換熱並經除氧器306除氧後注入低壓包303，使低壓包303集蓄熱、新水補給、除氧功能於一體。其中，射流器308的第一進口端、第二進口端分別連接至第三級蒸汽換熱器203的上部冷凝水換熱管的高溫端出口及低壓包底部出水口，其出口端連接第二級蒸汽換熱器202的換熱管低溫端入口 ；且射流器309的第一進口端、第二進口端分別連接至低壓包303底部出水口及中壓蓄熱器302的底部出水口，其出口端連接第一級蒸汽換熱器201的換熱管低溫端入口 ；射流器310的第一進口端、第二進口端分別連接至中壓蓄熱器302底部出水口及高壓汽包301的底部出水口 ，其出口端連接板式換熱器107的換熱管低溫端入口 ，具體請參見附圖。 另一方面，所述固體渣料換熱系統是在固體渣料的傳輸過程中對所述固體渣料進行換熱冷卻。本實施例中，該固體渣料換熱系統包括板式換熱器107及基於前述固體渣料傳輸冷卻裝置而形成的空氣換熱系統。爐渣緩存倉104的高溫爐渣首先與板式換熱器107進行接觸式換熱，將固體渣料冷卻換熱的熱能由板式換熱器107轉化為高溫熱能儲存到作為高溫儲熱裝置的高壓汽包301。結合所述爐渣處理系統可知，本發明的該具體實施例中，所述固體渣料換熱系統還包括在該爐渣緩存倉及所述固體渣料傳輸冷卻裝置中形成的空氣換熱系統，具體如下 本發明的實施例中，所述蒸汽換熱系統的最 後一級蒸汽換熱器(本實施例為第三級蒸汽換熱器203)的尾氣出口與所述流化床換熱器109的進風口之間設有循環風機205，在所述蒸汽換熱系統和固體渣料換熱系統間形成氣體循環通路，採用循環風機205提供循環空氣作為冷卻介質與爐渣緩存倉104(含板式換熱器107間隙中的爐渣)、絞龍換熱輸送器108、流化床換熱器109內的爐渣進行換熱，被加熱的空氣和水蒸汽混合後進入蒸汽換熱系統。為了避免蒸汽換熱回收通路中的壓力過高，在循環風機205的上遊側可設有一定壓風機204，具體設置方式可參考現有技術，此處不再贅述。 爐渣處理過程中產生的高溫混合氣體受循環風機205抽力作用，由爐渣緩存倉104頂部的蒸汽回收倉經第一級蒸汽換熱器201時將高溫熱能傳給中壓蓄熱器302 (中壓汽包)以200 25(TC高溫熱能形式儲存起來，從第一級蒸汽換熱器201出來的尾氣再經第二級蒸汽換熱器202將熱能傳給低壓包303並以90 12(TC低溫熱能形式儲存起來，從第二級蒸汽換熱器202出來的尾氣蒸汽經第三級蒸汽換熱器203將熱能傳給低壓包303與其內的90 12(TC水混合，亦以低溫熱能形式儲存起來。 為了使進入流化床換熱器109內的循環空氣的溫度更低，從而使輸出的爐渣溫度更低，本實施例中，所述循環風機205和流化床換熱器109間還設有尾氣換熱器206，該尾氣換熱器206的換熱管的低溫進水口經一過濾器207連接至沉澱式儲水池112，以將經過加熱後的水提供至塵灰衝洗管道。高溫混合氣體經前述三級換熱後可使尾氣溫度達到《50°C，再由循環風機加壓，進一步與尾氣換熱器206換熱，將熱能傳給衝渣水和塵灰衝洗用水；低溫尾氣再作為冷卻介質在流化床換熱器與爐渣換熱，可使得爐渣出渣溫度降到最低(50 80°C )，而被流化床換熱器109加熱了的尾氣再經絞龍換熱輸送器108、板式換熱器107時與固態爐渣換熱，並升溫轉化為蒸汽和空氣的高溫混合氣(簡稱高溫混合氣體)，經爐渣緩存倉104進入下一個循環。 結合前述爐渣處理系統可知，本發明的該餘熱回收系統的工作原理如下
1400 150(TC高溫熾熱的液態爐渣經導向管後按照一定形狀、方向導入到蒸汽回收倉；用指向破碎裝置的高壓氣霧(本實施例為霧狀的氣水混合體)噴衝液態爐渣使其降溫、初步換熱冷卻至900 IIO(TC ;再由一對高速旋轉的換向破碎裝置對爐渣破碎過程進一步噴水換熱降溫至600 700°C ;在高溫爐渣降溫、凝固、冷卻換熱過程中，高壓氣霧 中的水被蒸發汽化並與管路內的空氣形成300 40(TC高溫混合氣體；高溫混合氣體受循 環風機抽力作用，由蒸汽回收倉經第一級蒸汽換熱器時將高溫熱能傳給中壓蓄熱器，並以 200 25(TC高溫熱能形式儲存起來；出第一級蒸汽換熱器的尾氣經第二級蒸汽換熱器將 熱能傳給低壓包，並以90 12(TC低溫熱能形式儲存起來；出第二級蒸汽換熱器的尾氣蒸 汽經第三級蒸汽換熱器將熱能傳給低壓包，並與90 12(TC水混合，亦以低溫熱能形式儲 存起來；尾氣經循環風機加壓，進一步與尾氣換熱器換熱使尾氣溫度達到最低，同時用吸收 的餘熱加熱衝渣水和換熱器塵灰衝洗用水；尾氣再作為冷卻介質進一步在流化床換熱器內 與固態爐渣換熱，尾氣再次被加熱，同時使爐渣出渣溫度降到最低；被流化床換熱器加熱了 的氣體，再經輸送絞龍換熱器、板式換熱器時與固體渣料換熱並升溫轉化為300 40(TC高 溫空氣，進入蒸汽回收倉與水蒸氣混合進入下一個循環；600 70(TC的高溫固體爐渣在板 式換熱器間與換熱管進行接觸換熱，將熱能傳遞給板式換熱器中的介質水，從而將爐渣熱 能由板式換熱器轉化為高溫熱能以300 40(TC高溫飽和水形式儲存到高壓汽包，除此之 外，循環空氣經過板式換熱器時也能夠與其間的高溫固體爐渣進行換熱，進一步加熱循環 空氣；高溫混合氣體中的水蒸汽經蒸汽三級換熱器冷凝形成的冷凝水以及由塵灰衝洗水衝 洗下來的汙水，經除塵回流管道進入儲水池沉澱，經過濾器過濾後進入下一輪循環。
由於該爐渣餘熱回收系統採用了高、中、低溫分級換熱器系統把對應的不同品質 熱能在高、中、低溫儲熱包中分級儲存，使中壓蓄熱器的高品質熱能能夠直接用於發電；高 壓汽包與中壓蓄熱器的配合，使無爐渣處理時的熱量能夠由高壓汽包向中壓蓄熱器補給， 使中壓蓄熱器實現了中壓發電與蓄熱於一體，保證了中壓蓄熱器溫度的相對更穩定，配合 汽輪機調壓閥的使用使汽輪機工作更穩定；低壓包、除氧器的配合使用，使低壓包集蓄熱、 新水補給除氧於一體；使系統部件功能更強、結構更簡單。 本發明的該應用實施例中，爐渣餘熱發電系統500是利用多級熱能儲存系統中分
級儲存的熱能進行發電，該發電系統包括發電機、汽輪機、氨氣輪機和吸收式熱泵，爐渣處
理過程中回收的熱能按不同的溫度等級分級儲存在所述多級熱能儲存系統中，所述多級熱
能儲存系統向汽輪機輸送蒸汽，汽輪機將熱能轉化為動力機械能，並帶動發電機將機械能
轉化為電能；該吸收式熱泵採用氨_水作工質，所述熱泵中的濃氨水混合溶液在高壓下經
來自熱能儲存系統的驅動熱源加熱，使氨大量蒸發形成高壓飽和氨氣，並驅動氨氣輪機將
氨氣產生的壓力能轉換為機械能，並與汽輪機產生的機械能合併輸出給發電機。 本發明利用熱能的分級回收，使得熱能回收回來的高品質熱能實現高品質直接利
用，低品質熱能及以往放散的尾氣可藉助於熱泵提升利用，從而起到了提高綜合利用率的
目的，而且，由於氨氣輪機的使用，除比單純汽輪機的發電量更多外，氨氣輪機的使用還有
降低發電波動，提高發電質量的功效；而且，熱泵使得汽輪機尾氣溫度壓力降低，有利於提
高汽輪機效率，而尾氣溫度的降低，有利於降低渣料出口溫度，並具有減少能量排放功效。 本實施例中，汽輪機和氨氣輪機能夠採用現有的多種方式實現以合併的動力帶動
發電機轉動發電的目的，此處不再贅述。 如圖1所示並結合前述內容，該多級熱能儲存系統可包括高壓汽包301、中壓蓄熱 器302及低壓包303。 由爐渣處理過程中的高溫混合氣體回收的熱能按不同的溫度等級分級儲存在高壓汽包301、中壓蓄熱器302和低壓包303中，爐渣處理過程中固體渣料換熱系統回收的高 品質熱能回收至高壓汽包301 ;爐渣處理過程中產生的高溫混合氣體的熱能通過蒸汽換熱 系統回收，並將高溫等級的熱能儲存到中壓蓄熱器302中用於發電。 所述中壓蓄熱器302向汽輪機501輸送蒸汽，汽輪機501將熱能轉化為動力機械 能，並帶動發電機502將機械能轉化為電能；該吸收式熱泵採用氨_水作工質，所述熱泵中 的濃氨水混合溶液在高壓下經來自高壓汽包301的驅動熱源加熱至100 120°C ，使氨大量 蒸發形成高壓飽和氨氣，經120 15(TC過熱去除游離液態分子並進入氨氣輪機511，將氨 氣產生的壓力能轉換為機械能，與汽輪機501產生的機械能合併輸出給發電機502。
如圖l所示，較佳地，中壓蓄熱器302與汽輪機501間設有蒸汽過熱器520和調壓 閥521，該蒸汽過熱器520設置於爐渣處理的蒸汽回收倉104的頂部，所述中壓蓄熱器302 出來的飽和蒸汽經蒸汽過熱器520過熱去除蒸汽中液態飽和水，並經調壓閥521向汽輪機 501輸送壓力相對穩定的發電過熱蒸汽。 此外，所述高壓汽包301與中壓蓄熱器302通過一調壓閥304相連通，在無爐渣處 理的間歇期間，隨著發電不斷消耗中溫蒸汽，中壓蓄熱器302內溫度不斷下降，此時儲存在 高壓汽包301的高溫蒸汽經該調壓閥304將高壓汽包301內的熱能傳遞給中壓蓄熱器302， 維持中壓蓄熱器302溫度相對穩定，而高壓汽包301被消耗的水也可由中壓蓄熱器302的 中溫水經水泵310加壓再經板式換熱器107加熱後供給高壓汽包301。
如圖所示，吸收式熱泵包括發生器512、吸收器513、蒸汽冷凝器503和熱交換器 514，該發生器512以高壓汽包301的高溫蒸汽作為驅動熱源，且一氨氣過熱器516的進口 與該高壓汽包301連接，其出口端通過一調壓閥515'連接至熱泵發生器512的蒸氣進口， 且該發生器512的蒸氣出口連接至中壓蓄熱器302 ;本實施例在所述氨氣過熱器516的出 口端還通過另一調壓閥515連接至中壓蓄熱器302，以便在氨氣過熱器516過熱氨氣的同 時，便於靈活調節過熱與驅動用熱量的比例。 —方面，本發電系統中的蒸汽-水的循環路徑為所述中壓蓄熱器302的高溫氣體 出口通過蒸汽過熱器520、調壓閥521連接到汽輪機501，該汽輪機501的尾氣(低溫飽和 蒸汽)出口通過管道送入蒸汽冷凝器503中形成低溫冷凝水，該蒸汽冷凝器503的冷凝水 出口連接至蒸汽換熱系統的低溫冷凝水進口端，以提供循環水。 另一方面，該發電系統的氨氣-氨水循環路徑為高壓汽包301的高溫氣體出口通 過調壓閥515'連接至熱泵發生器512作為驅動熱源；所述發生器512的氨氣出口經由一節 流閥517輸送至氨氣輪機511，且該氨氣管道同時經過一設置於該發生器外部的氨氣過熱 器516，以便對氨氣進行過熱處理；氨氣輪機511的低溫氨氣出口連接至吸收器513，該吸收 器513的低濃度氨水入口通過熱交換器514連接到發生器512的低濃度氨水出口，該吸收 器513的低溫高濃度氨水出口通過一加壓泵518送至蒸汽冷凝器503加熱後再經過該熱交 換器514連接至發生器512的高濃度氨水入口，實現氨的循環，同時實現了低品質熱能、放 散尾氣的提升利用。 其中該發生器512中的濃氨水混合溶液在高壓下經來自高壓汽包301的驅動熱源 加熱至100 120°C ，使氨大量蒸發形成高壓飽和氨氣，經氨氣過熱器516進行120 150°C 過熱去除游離液態分子，並經節流閥517進入氨氣輪機501 ;發生器512中氨氣蒸發後的低 濃度氨水溶液經熱交換器514換熱後回到吸收器513 ;而離開氨氣輪機511出口的氨氣在吸收器513內與來自發生器512的低濃度水溶液混合吸收再次形成高濃度氨水，高濃度氨 水由泵518加壓，經蒸汽冷凝器503與汽輪機501出口 60 8(TC末端蒸汽換熱使水蒸氣冷 凝，並吸收水蒸氣的凝結潛熱，再經熱交換器514與來自發生器512的低濃度氨水換熱後進 入發生器512，從而使得本實施例可以利用該熱泵將吸收的低品質熱能轉化為100 120°C 的較高品質熱能進入下一個循環。 由圖中可以看出，由汽輪機501出口排出的60 8(TC末端低溫飽和蒸汽經蒸汽冷 凝器503冷卻，將末端蒸汽冷卻凝結為30 4(TC的蒸餾水，且低溫蒸餾水作冷卻介質由液 態泵307加壓注入第三級蒸汽換熱器203，經第三級換熱器203被加熱的熱水進入蒸汽換熱 系統的循環水路；最終可在加壓加熱後補給到中壓蓄熱器用於補充發電消耗的蒸汽用水。
由於汽輪機501末端蒸汽冷凝器503使用，不僅提高了末端負壓值，從而提高了汽 輪機501熱能-機械能轉化效率，同時使原來涼水塔的開放式末端改為了內部熱能回收回 路，大大降低了末端熱能損失。而且，在無爐渣處理的間歇，中壓蓄熱器內的壓力會隨溫度 降低而降低，從而影響到發電機的正常工作，如果間歇過長就可能無法保證發電機的正常 工作，而氨氣輪機的使用，可以保證在中壓蓄熱器302蒸汽壓力偏低的情況下維持發電機 正常工作，而且其使用的熱動力源是以往被丟棄的廉價發電機尾氣，因此，本實施例除比單 純汽輪機的發電量更多外，氨氣輪機的使用還能夠降低發電波動，提高發電質量，進一步還 可以削弱無爐渣處理時的間歇對發電系統波動的影響。 由上述結構可知，本實施例中，該爐渣餘熱發電系統的工作過程如下
由中壓蓄熱器302出來的飽和蒸汽，經蒸汽過熱器520過熱去除蒸汽中液態飽和 水，經調壓閥521向汽輪機501輸送壓力相對穩定的發電蒸汽，經汽輪機501將熱能轉化為 動力帶動發電機502轉化為電能；汽輪機501出口排出的60 8(TC末端低溫飽和蒸汽經 蒸汽冷凝器503冷卻，將末端蒸汽冷卻為30 4(TC冷凝水，低溫冷凝水作冷卻介質由水泵 307加壓給第三級蒸汽換熱器203，經第三級蒸汽換熱器203後被加熱的熱水進入循環水 路；在無爐渣處理的間歇期間，隨著發電不斷消耗大量蒸汽，中壓蓄熱器302內溫度不斷下 降，此時存儲在高壓汽包301內的高溫蒸汽經調壓閥304將高壓汽包301內的熱能傳遞給 中壓蓄熱器302，維持中壓蓄熱器302溫度的相對穩定，且被消耗的水由低壓包303的低溫 水經水泵309加壓後經第二級蒸汽換熱器202加熱後供給中壓蓄熱器302 ;在高壓汽包301 被消耗的水由中壓蓄熱器302的中溫水經水泵310加壓並經板式換熱器107加熱後供給高 壓汽包301 ;吸收式熱泵採用氨-水作工質，其發生器512中的氨水混合溶液在高壓下經來 自高壓汽包301的驅動熱源加熱至100 12(TC，使氨大量蒸發產生的氨氣經120 150°C 過熱去除游離液態分子，經節流閥517進入氨氣輪機501，將氨氣產生的壓力能轉換為機械 能，並可與汽輪機501產生的機械能合併輸出給發電機502 ;蒸發後的低濃度氨水溶液，經 熱交換器514換熱後回到吸收器513 ;離開氨氣輪機511出口的氨氣由於氣壓急劇下降吸 熱致使自身溫度降到0 l(TC，在吸收器513內與來自發生器512的低濃度水溶液混合吸 收再次形成高濃度氨水；高濃度氨水由泵518加壓，經蒸汽冷凝器503與汽輪機501出口的 60 8(TC末端蒸汽換熱使水蒸氣冷凝，吸收水蒸氣的凝結潛熱，再經熱交換器514與來自 發生器512的低濃度氨水換熱後進入發生器512，將吸收的低品質熱能轉化為100 120°C 的較高品質熱能進入下一個循環。 該餘熱發電系統採用了熱泵技術和汽輪機、氨氣輪機聯合驅動發電技術並利用多級回收、儲存的爐渣餘熱，實現了高品質熱能(汽輪機)直接發電；利用熱泵吸收汽輪機尾 氣的低品質熱能轉換為可用於氨氣發電的高品質能量，解決了傳統汽輪機冷卻塔散熱熱能 損失大、熱電轉換效率低的問題；熱泵還使汽輪機末端溫度更低，負壓值更大，使汽輪機能 量轉化效率更高；低的凝結水溫度以及補充新水和用於衝渣水、塵灰衝洗水對尾氣的換熱 使餘熱回收系統循環氣體溫度更低，爐渣出渣溫度更低，系統綜合熱損失更少，大大提高了 整個餘熱發電系統的熱_電轉換效率。 雖然本發明已以具體實施例揭示，但其並非用以限定本發明，任何本領域的技術 人員，在不脫離本發明的構思和範圍的前提下所作出的等同組件的置換，或依本發明專利 保護範圍所作的等同變化與修飾，皆應仍屬本專利涵蓋的範疇。而且需要說明的是，本發明 的各組成部分及各方法步驟並不僅限於上述整體應用，而是可根據實際需要與其它現有技 術進行結合，因此，本發明理所當然地涵蓋了與本案發明點有關的其它組合及具體應用。
權利要求
一種半溼法爐渣處理系統，其特徵在於，該半溼法爐渣處理系統包括爐渣緩存倉、高壓氣霧噴嘴及可高速旋轉的破碎裝置，所述爐渣緩存倉上部具有高溫液態爐渣入口，所述爐渣入口與高爐出渣口相連；所述高壓氣霧噴嘴和破碎裝置設置於該爐渣緩存倉內，並位於爐渣入口的下方，高壓氣霧噴嘴將高壓氣霧噴向破碎裝置方向衝擊和冷卻高爐液態爐渣，並利用破碎裝置對爐渣進一步機械破碎、冷卻，處理成用於製造水泥的原料。
2. 如權利要求1所述的半溼法爐渣處理系統，其特徵在於，所述半溼法爐渣處理系統 還包括固體渣料傳輸冷卻裝置，所述固體渣料傳輸冷卻裝置設於該破碎裝置的下方，用於 傳輸破碎後的固體渣料，並在傳輸過程中進一步對固體渣料進行冷卻降溫。
3. 如權利要求1所述的半溼法爐渣處理系統，其特徵在於，所述破碎裝置包括兩個具有噴水結構的破碎輪組，兩破碎輪組間為非接觸式換向嚙合。
4. 如權利要求3所述的半溼法爐渣處理系統，其特徵在於，所述破碎輪組包括軸及其 上間隔裝設的多個破碎輪，所述破碎輪包括輪轂和多個輪齒；所述破碎輪採用空心結構， 其輪齒面上具有噴水孔，所述軸為空心軸，其一端封閉，另一端與外部高壓水源旋轉密封連 通，所述空心軸、輪轂、輪齒形成有與噴水孔相通的水流通道，構成上述噴水結構。
5. 如權利要求4所述的半溼法爐渣處理系統，其特徵在於，所述破碎輪由耐熱、耐磨 金屬材料製成，輪齒為內部具有空腔的弧形錐狀輪齒，且其兩弧形齒面分別設有與內部空 腔聯通的所述噴水孔，輪齒與輪轂鑄造為一體，輪轂上沿徑向設有與輪齒內部空腔相聯通 的透孔，空心軸在對應各輪轂透孔的部位具有徑向透孔，以與輪轂、輪齒及輪齒面噴水孔聯 通；輪轂兩端面分別為公母止口相配合，止口間由耐高溫的密封墊圈密封，輪組兩端由鎖緊 螺母緊固，空心軸上設有鍵槽，鍵設於該鍵槽而將破碎輪鎖住。
6. 如權利要求3所述的半溼法爐渣處理系統，其特徵在於，所述兩破碎輪組軸線平行 設置，二者中心連線與水平面具有夾角而呈上下錯開狀態；兩個破碎輪組的輪數差為l，且 其中一破碎輪組的各輪齒相對另一破碎輪組的各輪齒軸向錯開0. 5倍輪距長度。
7. 如權利要求6所述的半溼法爐渣處理系統，其特徵在於，所述夾角為45。。
8. 如權利要求1所述的半溼法爐渣處理系統，其特徵在於，所述高溫液態爐渣入口通 過渣鐵分離器、爐渣導向管與高爐出渣口相連，且所述爐渣導向管的出渣嘴將爐渣垂直導 入到爐渣緩存倉內的破碎裝置的上方。
9. 如權利要求8所述的半溼法爐渣處理系統，其特徵在於，所述爐渣導向管的出渣嘴 呈扁平形狀且沿破碎裝置軸向分布，以將爐渣垂直導入並沿破碎裝置的軸向分布到破碎裝 置上。
10. 如權利要求2所述的半溼法爐渣處理系統，其特徵在於，所述固體渣料傳輸冷卻裝 置包括板式換熱器、絞龍換熱輸送器、流化床換熱器，其中，所述板式換熱器裝設於所述破 碎裝置的下方；所述絞龍換熱輸送器進料端設於該板式換熱器的底部，且其出料端接設該 流化床換熱器，流化床換熱器的出口外設置運渣設備。
11. 如權利要求io所述的半溼法爐渣處理系統，其特徵在於，所述固體渣料傳輸冷卻裝置在傳輸、冷卻固體渣料的過程中還對該固體渣料進行熱能的換熱回收，形成固體渣料 換熱系統，同時，所述爐渣緩存倉的頂部設有高溫氣體出口，該高溫氣體出口與一蒸汽換熱 系統相連，爐渣處理過程中產生的高溫混合氣體的熱能由蒸汽換熱系統進行換熱回收。
12. 如權利要求11所述的半溼法爐渣處理系統，其特徵在於，前述固體渣料的傳輸冷卻過程中，爐渣緩存倉的高溫固體渣料與板式換熱器進行接觸式換熱，利用板式換熱器將 固體渣料的熱能轉化為高溫熱能進行儲存，所述絞龍換熱輸送器、流化床換熱器內通有氣 體，以與傳輸過程中的固體渣料進一步換熱獲得高溫氣體，從而構成多級換熱的固體渣料 換熱系統。
13. 如權利要求12所述的半溼法爐渣處理系統，其特徵在於，所述固體渣料換熱系統 及蒸汽換熱系統連通形成氣體換熱循環通路，且該氣體換熱循環通路上設有循環風機，爐 渣處理過程中產生的高溫混合氣體在蒸汽換熱系統進行換熱處理後的尾氣利用該循環風 機送入固體渣料傳輸冷卻裝置內，作為與固體渣料進行換熱的冷卻介質。
14. 如權利要求13所述的半溼法爐渣處理系統，其特徵在於，所述蒸汽換熱系統的尾 氣出口與流化床換熱器進風口間還設有尾氣換熱器，以對蒸汽換熱系統的低溫尾氣進一步 換熱降溫後送入固體渣料傳輸冷卻裝置，且該尾氣換熱器的進水口經一過濾器連接至儲水 池，以將經過加熱後的水提供至塵灰衝洗管道。
15. —種半溼法爐渣處理方法，其包括下列步驟A. 利用高壓氣霧衝擊高溫液態爐渣使其初步破碎、降溫冷卻至半凝固狀態；B. 由高速旋轉的破碎裝置對落下的半固態渣進一步破碎並冷卻成固態顆粒；c.固體渣料傳輸冷卻裝置向外傳輸前述固態渣料，同時對固體渣料進一步降溫冷卻；D.出渣。
16. 如權利要求15所述的半溼法爐渣處理方法，其特徵在於，所述破碎裝置具有噴水 結構，所述步驟B中，所述噴水結構向所述爐渣噴水以將所述爐渣進一步降溫冷卻，並達到 粒度1 8mm及溫度600 700°C 。
17. 如權利要求15所述的半溼法爐渣處理方法，其特徵在於，所述固體渣料傳輸冷卻 裝置包括板式換熱器、絞龍換熱輸送器及流化床換熱器；所述步驟C中，所述經破碎裝置破 碎形成的固態顆粒被拋落在爐渣緩存倉下部後經過多級換熱後運出首先經過爐渣緩存倉 下部的板式換熱器接觸換熱，然後由板式換熱器底部的絞龍換熱輸送器輸送至流化床換熱 器及至運渣設備的過程中，在該絞龍換熱輸送器及流化床換熱器內進行氣體換熱處理。
18. 如權利要求15所述的半溼法爐渣處理方法，其特徵在於，所述半溼法爐渣處理方 法還包括對爐渣處理過程產生的高溫混合氣體進行多級換熱回收，所述爐渣緩存倉的高溫 氣體經輸送管道順序進入多級蒸汽換熱系統。
19. 如權利要求18所述的半溼法爐渣處理方法，其特徵在於，所述半溼法爐渣處理方 法還包括對所回收的熱能進行多級儲存，各級蒸汽換熱器將回收的熱能儲存到對應溫度等 級的各級儲熱裝置。
20. 如權利要求18所述的半溼法爐渣處理方法，其特徵在於，將爐渣處理過程中產生 的高溫混合氣體在蒸汽換熱系統進行換熱處理後的尾氣利用循環風機送入固體渣料傳輸 冷卻裝置內，作為與固體渣料進行換熱的冷卻介質。
21. 如權利要求15所述的半溼法爐渣處理方法，其特徵在於，所述破碎裝置包括兩個 破碎輪組，兩破碎輪組間為非接觸式換向嚙合；所述破碎輪組包括空心軸及其上間隔裝設 的多個空心結構的破碎輪，所述破碎輪包括輪轂和多個輪齒，所述破碎輪的輪齒面上具有 噴水孔，所述空心軸一端封閉，另一端與外部高壓水源旋轉密封連通，所述空心軸、輪轂、輪 齒形成有水流通道與噴水孔相通。
22. 如權利要求21所述的半溼法爐渣處理方法，其特徵在於，所述破碎輪由耐熱、耐磨 金屬材料製成，其輪齒為內部具有空腔的弧形錐狀齒，且在其兩弧形齒面分別設置與內部 空腔聯通的所述噴水孔，將輪齒與輪轂鑄造為一體，輪轂上設有徑向透孔與輪齒內部空腔 相聯通，空心軸與對應各輪轂透孔及輪齒空腔的部位設有徑向透孔，以與輪轂、輪齒及齒面 噴水孔聯通；輪轂兩端面分別為公母止口相配合，止口間由耐高溫的密封墊圈密封，輪組兩 端由鎖緊螺母緊固，空心軸上設有鍵槽，鍵設於該鍵槽而將破碎輪鎖住。
23. 如權利要求21所述的半溼法爐渣處理方法，其特徵在於，所述兩破碎輪組軸線 平行、但上下錯開，且二者中心連線與水平面具有夾角；兩破碎輪組為非接觸式換向嚙合， 兩個輪組的輪數差為l，且其中一破碎輪組的各輪齒相對另一破碎輪組的各輪齒軸向錯開 0.5倍輪距長度。
24. 如權利要求23所述的半溼法爐渣處理方法，其特徵在於，所述夾角為45。。
25. 如權利要求15所述的半溼法爐渣處理方法，其特徵在於，在所述步驟A前，還包括 通過渣鐵分離器實現高溫液態爐渣的渣鐵分離以及由爐渣導向管將液態爐渣按照一定形 狀、分布、方向導入到爐渣緩存倉。
26. 如權利要求25所述的半溼法爐渣處理方法，其特徵在於，將所述爐渣導向管的出 渣嘴設呈扁平形狀且沿破碎裝置軸向分布，以將爐渣垂直導入並沿破碎輪組的軸向分布到 破碎裝置上。
全文摘要
本發明公開了一種半溼法爐渣處理系統及方法，其中，該半溼法爐渣處理系統包括爐渣緩存倉、高壓氣霧噴嘴、可高速旋轉的破碎裝置，所述爐渣緩存倉上部具有高溫液態爐渣入口，所述爐渣入口與高爐出渣口相連；所述高壓氣霧噴嘴和破碎裝置設置於該爐渣緩存倉內，並位於爐渣入口的下方，高壓氣霧噴嘴將高壓氣霧噴向破碎裝置方向衝擊和冷卻高爐液態爐渣，並利用破碎裝置對爐渣進一步機械破碎、冷卻，處理成用於製造水泥的原料。本發明克服了傳統爐渣處理方法水資源用量大、浪費、熱能回收困難、爐渣副產品再加工費用高的缺陷。
文檔編號C21B3/06GK101709338SQ20091025433
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月11日 優先權日2009年12月11日
發明者周守航, 張西鵬, 施設, 楊源滿, 林楊, 陳克明, 黃衍林 申請人:中冶京誠工程技術有限公司