CN108330233A - 一种具有熔渣缓存及流量控制功能的液态熔渣干式离心粒化及余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有熔渣缓存及流量控制功能的液态熔渣干式离心粒化及余热回收系统，包括熔渣缓存及流量控制单元、粒化单元、移动床单元及余热利用单元；熔渣缓存及流量控制单元设置于粒化单元上部，用于液态熔渣缓存和控制液态熔渣下落至粒化单元的流量和速度；粒化单元用于对下落的液态熔渣进行粒化；移动床单元设置于粒化单元下部，用于对粒化熔渣进行冷却和暂时存储；粒化单元和移动床单元中的热气连通余热利用单元；余热利用单元包括依次设置的热风烟道、一次除尘器、余热锅炉、二次除尘器、排气风机和烟囱。本发明不消耗水资源，对环境无污染，可有效回收高温液态熔渣所蕴含的高品质余热资源，能够适应目前钢铁行业节能减排的迫切需求。

Description

一种具有熔渣缓存及流量控制功能的液态熔渣干式离心粒化 及余热回收系统

技术领域

本发明属于高炉渣余热回收技术领域，特别涉及一种具有熔渣缓存及流量控制功能的液态熔渣干式离心粒化及余热回收系统。

背景技术

中国目前是全球最大的钢铁生产国。2016年中国生铁产量约7.01亿吨，约占世界总产量的60％，在冶炼生铁的过程中同时会产生蕴含巨大热量的高炉渣。高炉渣的出炉温度一般在1400～1550℃之间，每吨渣含(1260～1880)×10³kJ的显热，相当于60kg标准煤。在我国现有的炼铁技术下，每生产1吨生铁副产0.3吨高炉渣，以目前我国生铁产量7.01亿吨进行计算，可折合产生约2.10亿吨以上的高炉渣，其显热量相当于约1261.8万吨标准煤。

干渣坑冷却法和水冲渣法是目前我国最常见的高炉渣处理方法。干渣坑冷却法将高温的液态熔渣直接排入干渣坑空冷，辅助水冷。该法降温时产生大量水蒸气，同时释放出大量的H₂S和SO₂气体，腐蚀建筑、破坏设备和恶化工作环境，一般只在事故处理时使用该法。我国90％的高炉渣都采用水冲渣法处理。水冲渣法是指利用低温的冷却水直接与高温的液态熔渣混合，使得液态熔渣温度迅速降低并形成玻璃体态炉渣颗粒。水冲渣法按照不同的工艺流程可分为因巴法、图拉法、底滤法、拉萨法、明特克法。尽管水冲渣工艺不断发展，但其技术的核心还是对高温液态熔渣进行喷水水淬，进而达到冷却和粒化的目的，然后进行水渣分离，冲渣的水经过沉淀过滤后再循环使用。尽管该法产生的玻璃体态熔渣可以应用于水泥工业进行资源化利用，但是处理过程浪费大量水资源，产生SO₂和H₂S等有害气体，也不能有效回收高温液态熔渣所含有的高品质余热资源。

综上，目前普遍采用的干渣坑冷却法和水冲渣法，不仅浪费了高温液态熔渣所含有的全部高品质余热资源，而且消耗大量水资源，对环境造成严重污染，这些处理方式已不能适应目前钢铁行业节能减排的迫切需求。液态熔渣干式离心粒化法由于系统能耗低，粒化颗粒粒径小且均匀，产品附加值高等特点而受到广泛青睐。

然而，干式离心粒化法在工业化应用中也存在以下技术问题：(1)高炉间歇出渣与粒化余热回收工艺连续运行不匹配问题；(2)为保证粒化品质，落渣管需深入粒化仓内，但落渣管易断裂，无防范措施；(2)粒化后飞行渣粒在粒化仓内的粘壁问题；(3)移动床内颗粒分布不均匀、料层高度不一致，易返热粘结；(4)移动床排料不顺畅；(5)系统余热回收效率低。因此，需设计开发一种更优化可靠的液态熔渣干式离心粒化及余热回收系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有熔渣缓存及流量控制功能的液态熔渣干式离心粒化及余热回收系统，以解决高炉间歇出渣与粒化余热回收工艺连续运行不匹配问题，防止落渣管断裂和高温粒化渣粒粘壁，保证移动床料层均匀不粘结、出渣顺利且系统余热回收效率高，为干式离心粒化技术的工业应用提供指导。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种具有熔渣缓存及流量控制功能的液态熔渣干式离心粒化及余热回收系统，包括熔渣缓存及流量控制单元、粒化单元、移动床单元及余热利用单元；熔渣缓存及流量控制单元设置于粒化单元上部，用于液态熔渣缓存和控制液态熔渣下落至粒化单元的流量和速度；粒化单元用于对下落的液态熔渣进行粒化；移动床单元设置于粒化单元下部，用于对粒化熔渣进行冷却和暂时存储；粒化单元和移动床单元中的热气连通余热利用单元；余热利用单元包括依次设置的一次除尘器、余热锅炉、二次除尘器、排气风机和烟囱。

进一步的，熔渣缓存及流量控制单元包括渣包外壳、定径水口、塞棒、燃烧器、密封罩、落渣管；渣包外壳的顶部布置有进渣口，底部布置有出渣口；渣包外壳上部或者侧部设有燃烧器；渣包外壳的顶部由耐火砖砌筑为拱券结构；渣包外壳的包底材料与侧壁材料的厚度比为1.4-2.2；出渣口处设置有定径水口和与定径水口配合的塞棒；出渣口外布置有密封罩，密封罩底部设置有落渣管；落渣管下部布置有粒化单元。

进一步的，粒化单元包括落渣管、粒化仓和粒化设备；粒化仓顶部中心设有开口，供落渣管伸入，落渣管外部有耐火材料层，与粒化设备对中布置；伸入粒化仓的落渣管外部设有落渣管固定装置；粒化仓内部敷设水冷壁受热面，水冷壁受热面采用膜式水冷壁，竖直布置；粒化仓壁面上还设有气膜冷却装置；粒化设备包括：粒化器、粒化器固定装置和粒化器驱动装置；粒化器固定在粒化器固定装置上；粒化器固定装置内部设有气流通道，粒化器固定装置接触粒化器的底部设置扩展受热面；粒化器固定装置顶部开有多个第一风口，顶部第一风口的出风角度与粒化器边缘倾角相交，用于对粒化过程中形成的液膜或液丝进行外力破碎；粒化器固定装置侧面设有多个第二风口，第二风口与粒化器边缘倾斜角度平行或交叉，用于对粒化过程中液丝断裂形成的液滴进行冷却；第一风口和第二风口与气流通道连通。

进一步的，移动床单元包括移动床；移动床包括炉壁和收料仓；炉壁围绕形成两个对称且上大下小的容置腔；两个容置腔由中间炉墙隔开；容置腔的底部设有收料仓；锥形容置腔的上部布置有稀相区埋管，稀相区埋管的下部设有刮板；刮板的下部布置有布风装置；布风装置与平推刮板之间的空间布置有密相区埋管。

进一步的，余热利用单元的一次除尘器可以是百叶窗除尘器、惯性除尘器或旋风除尘器等。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)渣包的顶部由耐火砖砌筑设计为拱券结构，其矢跨比设计在0-0.45范围内；可由一层、两层或多层的耐火砖砌筑成拱卷结构；每层耐火砖可选择不同的材料进行砌筑；根据渣包顶部各个位置的受力特点及保温性能要求，可选择不同的耐火保温砖砌筑为不同厚度的耐火保温层。从而避免渣包顶部因各个位置受力不同而导致结构破环，并且利用拱卷结构竖向荷重时具有良好的承重特性，保证渣包在进渣或高温烘烤条件下的结构稳定性和运行安全性。

(2)渣包的顶部布置有燃烧器，燃烧器有两种布置方式：1)燃烧器采用L型布置结构：在渣包顶部设置一竖直烟气管道，竖直管道在渣包外经一90°的弯头变为水平管道结构；燃烧器布置在此水平烟气管道中。2)燃烧器横向布置在渣包的侧面：通过在渣包侧壁上开设水平烟气管道，将燃烧器布置到此水平管道中。这两种布置方式解决了燃烧器竖直布置在渣包上，燃烧器及其相关部件易掉落到渣包中的问题。

(3)渣包外壳侧壁与包底交界处采用圆角结构，圆角的角度设置在10-90°范围内，以减小液态熔渣在交界处的凝固层厚度，从而提高系统运行的稳定性。

(4)渣包底部设有事故排渣定径水口，可在系统发生事故时以较短的时间将渣包内的液态熔渣迅速排净。事故排渣定径水口前方设有渣包事故排渣挡板，可有效防止高温液态熔渣的四处飞溅，恶化操作环境。密封罩设有事故导流装置及事故出渣口，可在系统发生事故时将从渣包定径水口流出的高温熔渣导入事故渣坑，防止熔渣进入粒化单元对设备造成破坏。

(5)在干式离心粒化系统中，落渣管由耐火材料制备，较易发生断裂事故。若发生断裂事故，落渣管会直接掉落到粒化设备上，给粒化设备造成损伤；此外落渣管断裂后使得高温熔渣失去引导，对粒化器及其驱动设备进行大面积冲刷，致使粒化器及其驱动装置损坏，造成严重的事故，并产生巨大的经济损失。本发明在落渣管外部缠绕螺旋水冷壁管，对伸入粒化仓的落渣管进行固定，增强稳定性，防止其断裂及落入粒化仓内，避免事故的产生及扩大。同时，可通过辐射作用吸收粒化颗粒的热量，提高余热回收效率。

(6)粒化仓内壁面设有气膜冷却装置，喷出的气流可形成环形边缘风膜。通过调节气膜冷却装置的出口风速、出风角度及与壁面的距离，可在不扰乱粒化渣粒飞行轨迹的同时对飞行至粒化仓内壁面的高温粒化渣粒进行有效冷却，防止粘壁，造成事故。气膜冷却装置的出风口上带有风网，用于防止高温粒化渣粒飞入喷嘴风口内，致使喷嘴损坏，影响冷却效果。

(7)在转轴上布置一级、两级或多级小型耐温叶片，可独立产生轴冷却风，亦可强化轴冷却风的流动，同时可作为肋片结构强化转轴的整体散热。

(8)移动床料层表面设有能够进行往复或扇形运动的带风帽通风刮板。一方面刮板运动可使移动床内的料层高度一致，保证床层阻力和通过床层的风量处处相等，对渣粒起到均匀冷却的作用；另一方面刮板风帽出风既能冷却刮板，又可冷却移动床稀相区下落的渣粒及料层表面的高温渣层，防止其返热粘结，提高渣粒的玻璃体转化率。

(9)在移动床的稀相区和密相区布置埋管受热面，增强移动床内粒化熔渣颗粒与冷却介质的换热，提高系统余热回收效率，同时提高渣粒冷却速率，保证冷却后渣粒的玻璃体含量。

(10)在移动床底部设有大间距、可振动的风管及风帽。通过振动电机带动风管及风帽振动，一方面起疏松和均匀料层的作用，有利于移动床的顺利出渣，防止渣粒堆积；另一方面可增大熔渣颗粒之间的间隙，促进熔渣颗粒的冷却，减少熔渣返热粘结的可能性。

附图说明

图1为一种具有熔渣缓存及流量控制功能的液态熔渣干式离心粒化及余热回收系统的结构示意图；

图2为熔渣缓存及流量控制单元正视图；

图3为熔渣缓存及流量控制单元侧视图；

图4为熔渣缓存及流量控制单元中燃烧器布置示意图；其中图4(a)为燃烧器布置于渣包外壳顶部；图4(b)为燃烧器布置于渣包外壳侧壁；

图5为粒化单元示意图；

图6为粒化设备示意图；

图7为粒化器及其固定装置示意图；

图8为移动床单元示意图；

图9为移动床中刮板的俯视图；

图10为本发明移动床布风装置俯视图；

图11为本发明的旋转刮板的示意图。

图中：1-熔渣缓存及流量控制单元；101-渣包外壳；102-密封罩；103-落渣管；104-密封罩红外测温仪；105-定径水口；106-塞棒头；107-塞棒杆；108-塞棒杆驱动装置；109-渣包侧壁温度测点；110-液位计；111-燃烧器；112-渣包进渣口；113-渣包红外测温仪；114-事故排渣口；116-密封风管道；119-压力表；120-事故渣坑；121-耐火材料层；2-粒化单元；203-粒化仓出口汇集集箱；204-落渣管固定装置；205-粒化仓；206-粒化仓水冷受热面；207-气膜冷却装置；208-粒化仓进水集箱；209-粒化器电机；210-电机密封罩；211-联轴器；212-耐温推力轴承；216-风管外套筒；217-风管内套筒；218-轴承通风孔；219-粒化器；220-环形风帽；221-耐温定位轴承；222-轴套筒；223-转轴；224-耐温叶片；225-环形风进口；226-风口；227-轴冷却风进口；232-粒化器固定装置；233-空心环形气流流道；234-扩展受热面；235-粒化器固定装置侧面风孔；236-粒化器固定装置顶面风孔；备；3-移动床单元；301-移动床出口环形集箱；302-带风帽刮板；303-稀相区埋管受热面；304-移动床水冷壁受热面；305-导轨；306-移动床刮板风帽；307-滚轮；308-密相区埋管受热面；309-侧墙振打装置；310-移动床进口环形集箱；311-收料仓；312-移动床布风装置风帽；313-击振块；314-旋转密封阀；315-刮板侧面进风管；316-往复电机；317-大间距布风管；318-软连接；319-振动电机；320-移动床布风装置风管；321-弹簧；322-钢丝绳；323-旋转轴；324-旋转刮板风帽；325-旋转刮板风管；401-热风烟道；402-一次除尘器；403-余热锅炉；404-二次除尘器；405-排气风机；406-烟囱；407-汽包；408-省煤器；409-蒸发受热面；410-过热器。

具体实施方式

参照图1至图11所示，本发明一种具有熔渣缓存及流量控制功能的液态熔渣干式离心粒化及余热回收系统，包括：熔渣缓存及流量控制单元1、粒化单元2、移动床单元3和余热利用单元4。

熔渣缓存及流量控制单元1设置于粒化单元2上部，用于液态熔渣缓存和控制液态熔渣下落至粒化单元2的流量和速度；粒化单元2用于对下落的液态熔渣进行粒化；移动床单元3设置于粒化单元2下部，用于对粒化熔渣进行冷却和暂时存储；粒化单元2和移动床单元3中的热气连通余热利用单元4。

余热利用单元4包括由受热面包覆而成的热风烟道401、一次除尘器402、余热锅炉403、二次除尘器404、排气风机405和烟囱406；余热锅炉由汽包407、省煤器408、蒸发受热面409和过热器410结构组成。

汽包407下部通过管道与余热锅炉蒸发受热面409相连；汽包407顶部通过管道依次连通余热锅炉过热器410。

熔渣缓存及流量控制单元1，包括渣包外壳101、定径水口105、塞棒、燃烧器111、密封罩102和落渣管103。

渣包外壳101的顶部布置有进渣口112，底部布置有出渣口；出渣口可设置一个、两个或者两个以上；出渣口可布置在渣包的一侧，或两侧对称布置，或沿渣包呈辐射状布置；渣包外壳101底部四周布置有事故排渣口114，用以系统发生事故时紧急排渣；渣包外壳101的包底材料与侧壁材料的厚度比例保证在1.4-2.2范围内；出渣口处设置有定径水口105和塞棒；出渣口外布置有密封罩102，密封罩下设置有落渣管103。落渣管103下部布置有粒化室。

渣包外壳101的顶部设置有燃烧器111；烘包及预热过程中，燃烧器111产生的烟气流经渣包外壳101内腔后依次通过密封罩102、落渣管103、粒化单元2、移动床单元3和余热利用单元4，最后由烟囱406排入大气，通过烘烤上述渣包外壳101、落渣管103、粒化单元2、移动床单元3及余热利用单元4的相关部件，达到烘干水分的目的，并对烟气的热量进行有效回收，保证后续装置正常运行时粒化质量。装置正常运行时的补热过程中，燃烧器111产生的烟气流经热交换器回收热量后，由布置在渣包外壳101上的排烟管道排出。

渣包外壳101的顶部由耐火砖砌筑设计为拱券结构，其矢跨比设计在0-0.45范围内；可由一层、两层或多层的耐火砖砌筑成拱券结构；每层耐火砖可选择不同的材料进行砌筑；根据渣包顶部各个位置的受力特点及保温性能要求，可选择不同的耐火保温砖砌筑为不同厚度的耐火保温层。从而避免渣包外壳101顶部因各个位置受力不同而导致结构破环，并且利用拱券结构竖向荷重时具有良好的承重特性，保证渣包在进渣或高温烘烤条件下的结构稳定性和运行安全性。

渣包外壳101顶部布置的燃烧器111，有两种布置方式：1)燃烧器111采用L型布置结构：在渣包顶部设置一竖直烟气管道，竖直管道在渣包外经一90°的弯头变为水平管道结构；燃烧器布置在此水平烟气管道中。2)燃烧器横向布置在渣包的侧面：通过在渣包侧壁上开设水平烟气管道，将燃烧器布置到此水平管道中。这两种布置方式解决了燃烧器竖直布置在渣包上，燃烧器及其相关部件易掉落到渣包中的问题。

渣包外壳101的包底选用保温性能较好的保温耐火材料，以防静置过程结束后底部熔渣由于温降过快堵塞水口。

渣包外壳101侧壁与包底交界处采用圆角结构，圆角的角度设置在10-90°范围内，以减小液态熔渣在交界处的凝固层厚度，从而提高系统运行的稳定性。

渣包外壳101上设置红外测温仪113，密封罩102上设置红外测温仪104，渣包外壳101侧壁埋设温度测点109；在烘包过程中，根据渣包外壳101侧壁里面的温度测点109对燃烧器111的加热功率进行控制，保证渣包外壳101经过烘烤可以达到并保持在一定的温度水平；熔渣进入渣包外壳101之后，根据渣包顶部红外测温仪113所测得的熔渣温度对渣包顶部的燃烧器111加热功率进行控制，保证渣包内熔渣温度维持在一定的范围；渣包外壳101内熔渣流出定径水口105，进入到落渣管103之后，根据密封罩顶部红外测温仪104所测得的熔渣温度对渣包外壳101顶部的燃烧器11加热功率进行控制，保证落渣管内熔渣温度维持在一定的范围；从而提高系统运行的稳定性。

渣包外壳101上布置有焦粉喷洒口和通空气的空气管道，可分别布置一组或多组的焦粉喷洒口和空气管道。

本发明设计了三种补热方式维持液态熔渣温度；1)通过将渣包外壳101内的温度和燃烧器111的补热功率进行连锁以维持渣包外壳101内熔渣温度始终在一定的温度范围；2)通过手动调节燃烧器111的补热功率对渣包外壳101内熔渣的温度进行调节；3)通过向渣包外壳101内喷洒焦粉和通入空气来维持渣包外壳101内液态熔渣温度始终维持在一定的温度范围。

出渣口处设置有定径水口105和塞棒，塞棒由塞棒头106、塞棒杆107和塞棒控制装置108组成；塞棒杆两端分别连接塞棒头106和塞棒控制装置108；渣包外壳101顶部设置有液位监测装置110对渣包外壳101内的液态熔渣液位进行测量，并将测量结果反馈至塞棒控制装置；当渣包外壳101内熔渣液位低于设定值时，液位信号使塞棒控制装置向渣包外给出，增大塞棒头与定径水口之间的通流面积，从而增大熔渣流量；当渣包内熔渣液位超过设定值时塞棒控制装置向渣包内给进，减小塞棒头与定径水口之间的通流面积，从而减小熔渣流量；使得液态熔渣始终处于一定的流量范围，从而提高系统运行的稳定性。

渣包外壳101布置有密封风管道，用以通入密封用的空气等气体；可通过燃烧器111内的空气管道或者渣包外壳101上开设的空气管道116向渣包外壳101内通入气体；通过控制管道出口的阀的开度，可实现对渣包外壳101内压力的控制，从而提高渣包外壳101的密封性能。

渣包外壳101上设置有测量渣包外壳101内压力的压力表119，并通过计算得到熔渣在出渣口处的压强；将渣包外壳101内的熔渣液位和压力进行连锁，保证渣包外壳101内出渣口处的压力随着熔渣的液位降低不发生变化，进而保证熔渣的流量稳定。

塞棒头106、定径水口105、渣包外壳101壁面等选用耐熔渣腐蚀、磨蚀的材料，如陶瓷，以提高相应部件寿命。

粒化单元2，包括落渣管201、粒化仓205和粒化设备；

粒化仓205为正方形或圆形，其上部为平顶或穹顶；粒化仓205顶部中心设有开口，供落渣管201伸入，落渣管201外部有耐火材料层202，与粒化设备对中布置；粒化仓205内部敷设水冷壁受热面206，该受热面采用膜式水冷壁，竖直布置；粒化仓5底部设置进水集箱208，粒化仓顶部设置出口环形汇集集箱203；水冷壁受热面206连通进水集箱208和出口环形汇集集箱203；粒化仓5壁面上设有气膜冷却装置207，对飞到粒化仓壁面的粒化渣粒进行冷却。

伸入粒化仓205的落渣管201外部设有落渣管固定装置204，其固定装置结构众多，如在其外部设锥形筒、在其外部及底部围绕螺旋直径不断减小的管内通冷却水或冷却气体介质的螺旋冷管等，可对伸入粒化仓205的落渣管201进行固定，防止由于承受高温熔渣的直接腐蚀和冲刷磨蚀而断裂的落渣管落入粒化仓内，一方面直接砸落到粒化设备上，给粒化设备造成损伤；另一方面使得高温熔渣失去引导，对粒化器及其驱动设备进行大面积冲刷，致使粒化器及其驱动装置损坏，造成严重的事故，并带来巨大的经济损失。落渣管固定装置204外部涂可耐1400℃以上温度的耐火材料，防止其超温损坏；落渣管固定装置204内可通冷却水或空气、氮气等冷却气体介质，防止其超温损坏，其中，水的来源之一为出口环形汇集集箱203。

一排或多排气膜冷却装置207，如喷嘴、条状喷口等，在粒化仓四壁上贴壁或者近壁布置，喷射的冷却介质如空气、氮气等，形成环形边缘风膜；气膜冷却装置207的出风口上带有风网，风网由耐火材料构成，用于防止飞行的高温粒化渣粒飞入喷嘴风口内，致使喷嘴损坏，影响冷却效果；布置粒化仓四壁上的气膜冷却装置207处于粒化器219所在高度附近。调节气膜冷却装置与壁面的距离及出口风速、出风角度，可使得其在不扰乱粒化渣粒的飞行轨迹的前提下对飞行至粒化仓壁面的高温粒化渣粒进行冷却，防止粘壁。

粒化设备包括：粒化器219、粒化器固定装置232、粒化器驱动装置；粒化器219为盘状或杯状，边缘倾角为30°～60°，中心设有导流锥；粒化器219固定在粒化器固定装置232上；粒化器固定装置232内部设有气流通道233；粒化器固定装置232接触粒化器219的底部内设置扩展受热面234，如环形肋片等，能更好地对粒化器固定装置冷却；粒化器固定装置232顶部开有多个风口236，顶部风口的出风角度与粒化器边缘倾角相交，可对粒化过程中形成的液膜或液丝进行外力破碎，加强粒化效果；粒化器固定装置232侧面设有多个风口235，该风口与粒化器边缘倾斜角度平行或交叉，可对粒化过程中液丝断裂形成的液滴进行冷却，提高其玻璃体转化率。风口236和风口235与气流通道233连通。

粒化器驱动装置包括电机209、密封罩210、转轴223、轴套筒222、风管内套筒217、风管外套筒216和风帽220等。电机209与转轴223之间通过联轴器211联接；转轴上设置有若干耐温叶片224；转轴223底部设有耐温推力轴承212，转轴中部及上部设有一个或者多个耐温定位轴承221，其中最上部定位轴承应尽量靠近粒化器固定装置232底部，一方面可改善高速旋转的转轴因机械结构不够精密而产生摆动进而影响粒化效果的情况，另一方面可延长设备的寿命。

轴冷却风道包括电机密封罩210、风管内套筒217和轴套筒222。密封罩210围绕在电机209外周，风管内套筒217和轴套筒222套设于转轴223的外周；耐温推力轴承212和耐温定位轴承221的内圈均固定在转轴223上，外圈固定在风管内套筒217内壁；轴套筒222固定在耐温推力轴承212的外圈和最下部的耐温定位轴承221的外圈之间，将大部分耐温叶片224包围于其中；耐温推力轴承212和耐温定位轴承221上均设有供气流流道。转轴223顶部固定有粒化器固定装置232。

密封罩210与风管内套筒217固定连接，通过通风口226连通，轴冷却风从密封罩风口227进入，经过轴套筒222内部对转轴223冷却后，大部分进入粒化器固定装置232的气流通道233，从粒化器固定装置232顶部和侧壁环形均布的多个风口236和风口235进入粒化仓，小部分从粒化器固定装置232与风管内套筒217之间狭小缝隙进入粒化仓。风管内套筒217外周布置有风管外套筒216，风管内套筒217外周布置有风管外套筒216之间形成环形冷却风道，环形冷却风道顶部环形布置有若干风帽220，风帽220的出风口低于风口236和风口235的出风口。在风管外套筒216底部开有环形冷却风道进风口225。

在本发明中，粒化器固定装置232由左右两部分组成，通过销钉、抱箍固定。粒化器219损坏时，拆下销钉，可以取下粒化器219和粒化器固定装置232，拆下销钉、抱箍，可以将粒化器固定装置232的左右两部分拆开，取下环形卡箍后就可取下粒化器219。当粒化器219出现开裂时，由于粒化器底座及固定装置的存在，开裂的粒化器219不会被甩飞，同时液态熔渣不会直接滴落到传动装置和电机209上，在停机检修之前保证系统安全。同时，只需更换粒化器219就可以，减少了一般粒化器219因受损而更换整个粒化装置的费用。粒化器固定装置232内部开有流线型流动通道233；同时粒化器底座底部侧面与风道内套筒217之间的缝隙很小，便于由粒化器底座下部送来的风大部分都能进入到流线型流动通道233，对粒化器固定装置232进行冷却，同时便于由粒化器底座送来的风吹到粒化器219的边缘，以加强粒化。

本发明中，采用空心法兰对转轴223和粒化器固定装置232进行连接，空心法兰使粒化器底座和转轴223之间有一段空气绝热层以阻断粒化器219和转轴223之间热量传递，使粒化器底座的热量不至于传递到转轴223上，保证粒化器219能够安全、稳定运行，更好的实现粒化效果。

轴冷却风有三种产生方式：方式一，通过风机产生冷却风，从密封罩风口227进入，大部分经过粒化器固定装置的环形风道进入粒化仓，小部分从固定装置与风管内套筒217之间狭小缝隙进入粒化仓；方式二，在转轴223上设有一级、两级或者多级的小型耐温叶片224，通过转轴的高速旋转产生冷却风，大部分经过粒化器固定装置232的环形风道进入粒化仓，小部分从固定装置与风管内套筒217之间狭小缝隙进入粒化仓。转轴223上设有一级、两级或者多级的小型耐温叶片224，随转轴223高速旋转，一方面，会产生轴冷却风道的流动动力，加速轴冷却风对轴、粒化器固定装置的冷却，另一方面，耐温叶片224也可作为肋片结构，强化转轴223的整体散热；方式三，风机出风与小型耐温叶片高速旋转出风配合作为轴冷却风，对轴冷却风道及转轴等部件进行冷却。

移动床单元3，包括移动床；移动床包括冷却壁面304和收料仓311；

冷却壁面304设置于粒化仓下部，用于容置粒化器粒化后的高温熔渣渣粒；冷却壁面304围绕形成两个对称且上大下小的容置腔；两个容置腔由中间炉墙隔开；中间炉墙中设有粒化器安装空间。

锥形容置腔的底部设有收料仓311，收料仓311底部设有旋转密封阀314。收料仓311外壁设有击振块313。

锥形容置腔的上部布置有稀相区埋管303，稀相区埋管303的下部设有刮板；刮板的下部布置有布风装置；布风装置与平推刮板302之间的空间布置有密相区埋管308。

移动床整体可以设计为矩形或者圆形。移动床为上宽下窄的变截面设计，保证冷却风在各料层的流速相对均匀且小于流化风速达到高效稳定的气-固换热效果。

移动床的左右炉墙(冷却壁304)及中间炉墙为垂直炉墙，前后炉墙(冷却壁304)为倾斜炉墙或垂直炉墙，倾斜炉墙与水平面的夹角为60°～90°。

冷却壁304根据实际情况可以布置成盘管冷却壁、膜式冷却壁或者非膜式冷却壁。

经过粒化和初步冷却的高炉渣颗粒从上部的粒化仓落入到移动床，堆积形成料层，在振动排料机的作用下缓慢向下移动，与此同时冷却风通过布风装置从下部喷入，渣粒和风进行逆流换热既能保证换热强度也能充分回收渣粒热量。在移动床的冷却壁面304外侧上装有振打装置309，在装置运行的时候可以连续击打或者间歇击打，保证渣粒不粘壁，不结块。

在移动床上部稀相区，中间炉墙和冷却壁之间布置1～2层稀相区埋管303，汇集到前后炉墙之上。移动床下部密相区，中间炉墙和冷却壁之间布置2～3层密相区埋管308，汇集到前后炉墙之上。同时上述的稀相区埋管303和密相区埋管308也可以从前后炉墙上的冷却壁上拉出，汇集到中间炉墙上。渣粒经过粒化之后为半熔融状态，需要进行快速的冷却，可在稀相区适当布置较多的埋管受热面，保证渣粒的换热强度。不同成分的熔渣导热系数、粘度等物理参数变化较大，可根据移动床空间的限制和炉渣和冷却介质的匹配情况适当调节移动床内的埋管的层数和埋管与水平方向的夹角。移动床内的埋管内可以通入气体、水或者有机介质作为换热介质，以达到较好的渣粒冷却效果。移动床内的埋管可以是圆管、水滴形管道，或者在管道外加防磨套或者防磨瓦，以达到防颗粒磨蚀的效果。

移动床上设有入口环形集箱310和出口环形集箱301。进入移动床的换热介质首先汇集到入口环形机箱310里，然后分配给冷却壁304、密相区埋管308和稀相区埋管303，最后再汇集到出口环形机箱301里流出移动床。

布风装置位于移动床底部，包括若干布置于收料仓311上部的布风风管320；布风风管320上布置有若干布风风帽312。

刮板为平推刮板302或者旋转刮板325，也可以两者同时存在。

用于均匀料层的平推刮板302设置在移动床的上部。平推刮板302包括若干平推刮板风管317，平推刮板风管317上设有若干平推刮板风帽306；若干平推刮板风管317间隔排布；平推刮板风管317的两端连通侧面风管315，侧面风管315伸出到移动床炉墙之外，和往复电机316通过齿轮齿条机构相连。往复电机316转动能够带动平推刮板风管317往复水平运动。平推刮板风管317通过往复运动使移动床内的料层保持高度均匀，同时平推刮板风管317上的平推刮板风帽306既可以冷却刮板，又可以帮助移动床上部的高温渣粒进行冷却。

在移动床的底部设置有布风装置。布风装置由软连接318、振动电机319、布风风管320、弹簧321及钢丝绳322组成。布风风管320通过两端软连接炉壁；钢丝绳一端通过弹簧321固定连接中间炉壁，另一端连接振动电机；同时振动电机319通过钢丝绳322连接布风风管320，振动电机319转动能够通过钢丝绳带动布风风管320振动，达到对料层进行疏散的效果，保证熔渣颗粒不粘壁，不结块，同时保证高温渣粒快速冷却。

用于均匀料层的旋转刮板325设置在移动床的上部。在移动床的中间炉墙和前后炉墙上均设置有旋转轴323，旋转轴323可以在180°的范围内进行旋转。中间炉墙和前后炉墙旋转刮板325安装在旋转轴323上，且高度不同。多个旋转刮板325可在180°范围内同时运动以对料位进行平整。同时挂板上的旋转刮板风帽324将喷出冷却风对表面的渣粒进行冷却，以保证熔渣颗粒不粘壁，不结块，同时保证较快的冷却速率。

移动床单元3的工作流程：

经过粒化后的半熔融-宽筛分的高炉渣颗粒进入移动床对称的两部分空间，穿过稀相区埋管303，将一部分的热量传递给稀相区埋管303中的换热介质，同时并且本身得到快速冷却。经过与埋管的换热渣粒的外部渣壳变厚甚至全部凝固。掉落到移动床的料层表面之后，在移动床底部的冷却风和刮板所喷出的冷却风的作用下进一步冷却。熔渣下落过程中，会在移动床中堆积成不均匀的料层，导致熔渣冷却不均匀。刮板往复运动可以将料层推平，保证熔渣料层的均匀性，流过料层各个位置的风量相对均匀。同时刮板上的刮板风帽既可以保证刮板的冷却又可以为上部高温散料提供冷却空气，帮助其冷却。熔渣颗粒移动到密相区埋管308附近，经过与埋管和冷却风的换热，渣粒温度降到较低值，同时完全凝固。由于密相区埋管308的换热，渣粒的玻璃体转化率达到较高的值。移动床侧面设置有振打装置309，收料仓311侧壁设置有击振块313，底部设置有旋转密封阀314。击振块313和侧壁振打装置309以一定的频率击打收料仓311和移动床侧壁上的钢板，旋转密封阀314的开度配合击打的频率和幅度，可以以一定的速度将渣粒排出移动床外。

从粒化仓风机经风道而来的冷却风分两路，一路冷却风通过粒化仓底部布风风管320上的布风风帽312喷入到移动床内，经过与高温渣粒的换热最后汇集排出移动床。另外一路直接通到刮板上的风管中，通过刮板上的刮板风帽喷入移动床的稀相区。两股风均作为冷却介质对渣粒进行冷却。

来自换热介质进入到移动床的入口环形集箱310中，然后被分配给移动床侧壁和前后壁上的冷却壁304中。在中间炉墙上的冷却壁在上升过程中，一部分冷壁管道拉稀成密相区埋管308和稀相区埋管303，汇集到前后墙的冷却壁上。或者移动床中的埋管直接由入口环形集箱310拉出，然后汇集到前后墙冷却壁上。从墙后墙冷却壁、左右墙冷却壁和中间炉墙冷却壁的膜式冷却壁受热面最后汇集到移动床的出口环形集箱上。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本发明而非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施方式对本发明已进行了详细说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (9)

1.一种具有熔渣缓存及流量控制功能的液态熔渣干式离心粒化及余热回收系统，其特征在于，包括熔渣缓存及流量控制单元(1)、粒化单元(2)、移动床单元(3)及余热利用单元(4)；

熔渣缓存及流量控制单元(1)设置于粒化单元(2)上部，用于液态熔渣缓存和控制液态熔渣下落至粒化单元(2)的流量和速度；粒化单元(2)用于对下落的液态熔渣进行粒化；移动床单元(3)设置于粒化单元(2)下部，用于对粒化熔渣进行冷却和暂时存储；粒化单元(2)和移动床单元(3)中的热气连通余热利用单元(4)。

2.根据权利要求1所述的一种具有熔渣缓存及流量控制功能的液态熔渣干式离心粒化及余热回收系统，其特征在于，熔渣缓存及流量控制单元(1)包括渣包外壳(101)、定径水口(105)、塞棒、燃烧器(111)、密封罩(102)、落渣管(103)；

渣包外壳(101)的顶部布置有进渣口(112)，底部布置有出渣口；

渣包外壳(101)上部或者侧部设有燃烧器(111)；

渣包外壳(101)的顶部由耐火砖砌筑为拱券结构；

渣包外壳(101)的包底材料与侧壁材料的厚度比为1.4-2.2；

出渣口处设置有定径水口和与定径水口配合的塞棒；出渣口外布置有密封罩(102)，密封罩(102)底部设置有落渣管(103)；

落渣管(103)下部布置有粒化单元(2)。

3.根据权利要求2所述的一种具有熔渣缓存及流量控制功能的液态熔渣干式离心粒化及余热回收系统，其特征在于，渣包外壳(101)的顶部的拱券结构矢跨比为0-0.45；由一层、两层或多层的耐火砖砌筑成；

渣包外壳(101)的顶部布置的燃烧器(111)采用L型布置结构：在渣包外壳(101)顶部设置一竖直烟气管道，竖直管道在渣包外壳(101)外经一90°的弯头变为水平管道结构；燃烧器布置在此水平烟气管道中；或者，燃烧器(111)横向布置在渣包外壳(101)的侧面：通过在渣包外壳(101)侧壁上开设水平烟气管道，将燃烧器布置到水平管道中；

渣包外壳侧壁与包底位于内腔交界处采用圆角结构，圆角的角度为10-90°。

4.根据权利要求1所述的一种具有熔渣缓存及流量控制功能的液态熔渣干式离心粒化及余热回收系统，其特征在于，粒化单元(2)包括落渣管(201)、粒化仓(205)和粒化设备；

粒化仓(205)顶部中心设有开口，供落渣管(201)伸入，落渣管(201)外部有耐火材料层(202)，与粒化设备对中布置；伸入粒化仓(5)的落渣管(201)外部设有落渣管固定装置(204)；粒化仓内部敷设水冷壁受热面(206)，水冷壁受热面采用膜式水冷壁，竖直布置；粒化仓(205)壁面上还设有气膜冷却装置(207)；

粒化设备包括：粒化器(219)、粒化器固定装置(232)和粒化器驱动装置；粒化器固定在粒化器固定装置(232)上；粒化器固定装置内部设有气流通道(233)，粒化器固定装置接触粒化器的底部设置扩展受热面(234)；粒化器固定装置顶部开有多个第一风口(236)，顶部第一风口的出风角度与粒化器边缘倾角相交，用于对粒化过程中形成的液膜或液丝进行外力破碎；粒化器固定装置(232)侧面设有多个第二风口(235)，第二风口与粒化器边缘倾斜角度平行或交叉，用于对粒化过程中液丝断裂形成的液滴进行冷却；第一风口和第二风口与气流通道(233)连通；粒化器驱动装置用于驱动粒化器旋转。

5.根据权利要求4所述的一种具有熔渣缓存及流量控制功能的液态熔渣干式离心粒化及余热回收系统，其特征在于，落渣管固定装置为锥形筒或围绕在落渣管(201)外部及底部的螺旋冷管，螺旋冷管中通有冷却流体；

落渣管固定装置(204)外部涂能够耐1400℃以上温度的耐火材料；

冷却流体为水、空气或氮气；

还包括轴冷却风道；

粒化器驱动装置包括电机(209)和转轴(223)；电机(209)的输出轴与转轴(223)的下端固定连接；转轴的上端与粒化器固定装置(232)的底部固定连接；转轴上设有若干耐温叶片(224)；

轴冷却风道包括电机密封罩(210)、风管内套筒(217)和轴套筒(222)；密封罩(210)围绕在电机(209)外周，风管内套筒(217)和轴套筒(222)套设于转轴(223)的外周；耐温推力轴承(212)和耐温定位轴承(221)的内圈均固定在转轴(223)上，外圈固定在风管内套筒(217)内壁；轴套筒(222)固定在耐温推力轴承(212)的外圈和最下部的耐温定位轴承(221)的外圈之间，将部分耐温叶片(224)包围于其中；耐温推力轴承(212)和耐温定位轴承(221)上均设有供气流流道；

密封罩(210)与风管内套筒(217)固定连接，通过通风口(226)连通；

风管内套筒(217)外周布置有风管外套筒(216)，风管内套筒(217)外周布置有风管外套筒(216)之间形成环形冷却风道，环形冷却风道顶部环形布置有若干风帽(220)；风管外套筒底部开有环形冷却风道进风口(225)。

6.根据权利要求1所述的一种具有熔渣缓存及流量控制功能的液态熔渣干式离心粒化及余热回收系统，其特征在于，移动床单元(3)包括移动床；移动床包括炉壁和收料仓(311)；

炉壁围绕形成两个对称且上大下小的容置腔；两个容置腔由中间炉墙隔开；

容置腔的底部设有收料仓(311)；

锥形容置腔的上部布置有稀相区埋管(303)，稀相区埋管(303)的下部设有刮板；刮板的下部布置有布风装置；布风装置与刮板之间的空间布置有密相区埋管(308)；

收料仓底部设有旋转密封阀；收料仓外壁设有击振块(313)；

炉壁为冷却壁(304)；冷却壁(304)为盘管冷却壁、膜式冷却壁或者非膜式冷却壁；

在移动床上部稀相区，中间炉墙和炉壁之间布置若干层稀相区埋管(303)；移动床下部密相区，中间炉墙和炉壁之间布置若干层密相区埋管(308)；

移动床上设有入口环形集箱(310)和出口环形集箱(301)；进入移动床的换热介质首先汇集到入口环形机箱(310)里，然后分配给冷却壁(304)、密相区埋管(308)和稀相区埋管(303)，最后再汇集到出口环形机箱(301)里流出移动床。

7.根据权利要求6所述的一种具有熔渣缓存及流量控制功能的液态熔渣干式离心粒化及余热回收系统，其特征在于，布风装置位于移动床底部，包括若干布置于收料仓(311)上部的布风风管(320)；布风风管(320)上布置有若干布风风帽(312)；布风装置还包括振动电机(319)、弹簧(321)和钢丝绳(322)；布风风管通过两端软连接炉壁；钢丝绳一端通过弹簧固定连接中间炉壁，另一端连接振动电机；同时振动电机通过钢丝绳连接布风风管，振动电机转动能够通过钢丝绳带动布风风管振动，达到对料层进行疏散的效果。

8.根据权利要求6所述的一种具有熔渣缓存及流量控制功能的液态熔渣干式离心粒化及余热回收系统，其特征在于，刮板为平推刮板(302)；平推刮板(302)包括若干平推刮板风管(317)，平推刮板风管(317)上设有若干平推刮板风帽(306)；若干平推刮板风管(317)间隔排布；平推刮板风管(317)的两端连通侧面风管(315)，侧面风管(315)伸出到移动床炉墙之外和往复电机(316)通过齿轮齿条机构相连；往复电机(316)转动能够带动平推刮板(302)往复水平运动；平推刮板(302)通过往复运动使移动床内的料层保持高度均匀，同时平推刮板(302)上的平推刮板风帽(306)既能够冷却刮板，又能够对移动床上部的高温渣粒进行冷却。

9.根据权利要求1所述的一种具有熔渣缓存及流量控制功能的液态熔渣干式离心粒化及余热回收系统，其特征在于，余热利用单元(4)包括由受热面包覆而成的热风烟道(401)、一次除尘器(402)、余热锅炉(403)、二次除尘器(404)、排气风机(405)和烟囱(406)；余热锅炉由汽包(407)、省煤器(408)、蒸发受热面(409)和过热器(410)组成。