热干燥颗粒状渣颗粒的热回收处理装置 |
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| 申请号 | CN201120328810.1 | 申请日 | 2011-09-02 | 公开(公告)号 | CN202272881U | 公开(公告)日 | 2012-06-13 |
| 申请人 | 保尔伍斯股份有限公司; | 发明人 | 霍斯特·卡佩斯; 鲍勃·格赖弗蒂尔; 克洛迪娜·弗里德里奇; 丹尼尔·米歇尔斯; 马克·施魏策尔; | ||||
| 摘要 | 本实用新型描述了热干燥颗粒状渣颗粒的热回收处理装置，其中，所述热回收处理装置包括用于容纳热渣颗粒的 热交换器 ，所述热交换器的底部和顶部分别具有用于逆流的冷却气体进入和排出的入口及出口，其特征在于，所述热交换器被细分成多个子单元，每个子单元均具有渣颗粒进口、渣颗粒出口、冷却气体进口和冷却气体出口，其中，至少一个子单元的冷却气体进口和冷却气体出口设置成在装入渣颗粒和排出渣颗粒的过程中关闭，并且，其他子单元中的至少一个的冷却气体进口和冷却气体出口设置成在装入渣颗粒和排出渣颗粒的同时打开，而渣颗粒进口和渣颗粒出口关闭。本实用新型解决了环境污染问题，并且，变热的冷却气体用于 能量 回收。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于热干燥颗粒状渣颗粒的热回收处理装置，其中，所述热回收处理装置包括用于容纳热渣颗粒的热交换器，所述热交换器的底部和顶部分别具有用于逆流的冷却气体进入和排出的入口及出口，其特征在于，所述热交换器被细分成多个子单元，每个所述子单元均具有渣颗粒进口、渣颗粒出口、冷却气体进口和冷却气体出口，其中，至少一个子单元的所述冷却气体进口和所述冷却气体出口设置成在装入渣颗粒和排出渣颗粒的过程中关闭，并且，所述其他子单元中的至少一个的冷却气体进口和冷却气体出口设置成在所述装入渣颗粒和所述排出渣颗粒的同时打开，而渣颗粒进口和渣颗粒出口关闭。 |
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| 说明书全文 | 热干燥颗粒状渣颗粒的热回收处理装置技术领域背景技术[0002] 传统上，冶金渣是在水中成颗粒状或在渣坑中冷却。水淬火确保冶金渣的快速固化，在高炉渣的情况中，这也是获得有价值产品的必要条件。水首先用来将渣流破碎成小颗粒，然后通过直接接触而提取能量。由于这必须在环境压力下进行操作，因此渣的温度会即刻下降到100℃以下，因此不能有效地回收能量。在渣坑中冷却冶金渣需要更长的冷却时间并可能会使得产品质量有差异。因此，热渣中的热能在环境中损耗掉。 [0003] JP 2005306656(A)描述了一种固化熔渣的方法，这样，通过简单的方法就能获得没有气泡或固化/收缩孔的完整渣锭，并且渣可有效地用作人造块状的石材。当通过将熔化改良渣注入到铸模里来固化渣时，通过向注入的渣流中连续或间断地装入氧化物颗粒来快速地固化渣。优选地，改良渣或通过对这种方法产生的固化渣进行粉碎而获得的粉碎固化渣用作氧化物颗粒。 [0004] US 4,359,434公开了一种使高炉渣熔融物颗粒化的方法，熔融物成形为在预定方向上自由移动的至少一个细的液态熔融物流，并且，通过以预定的入射角与在基本一致的方向上以相对于熔融物流的高流速基本自由流动的细粒状固态颗粒相遇，该熔融物至少部分转换为基本较细粒的颗粒并且扇形分布在入射角的相对角的至少一部分上。 [0005] 在钢铁工业中，对于以2t/min的理论平均渣流速连续运行的高炉，渣中包含的热能为56MW(热能＝内能(1200J/kg/K)*温差(1400K)*流速(2t/min＝33.3kg/s)＝56MW)。这样，如果以40％的效率转换，则产生22MW的电能。 [0006] 为了以有效的方式使用电势，需要快速把渣冷却到一温度级，该温度级足够低以便能轻松处理材料并且该该温度级又足够高以将能量保存在可用水平。必须注意要足够快速且足够远地降低温度，从而获得玻璃化渣，而不是非晶形渣，这样，对于市场来说，是非常节约成本的(大约15倍)。 [0008] 在连续操作模式中使用热交换器的主要缺点是会泄漏大量的热气和小颗粒，造成环境污染，设备损耗增加，并且效率低。实用新型内容 [0009] 本实用新型的目的在于提供一种环境污染较小的渣颗粒化处理装置。 [0010] 为了实现这个目标，本实用新型提出了一种用于热干燥颗粒状渣颗粒的热回收处理装置，其中，所述热回收处理装置包括用于容纳热渣颗粒的热交换器，所述热交换器的底部和顶部分别具有用于逆流的冷却气体进入和排出的入口及出口，其特征在于，所述热交换器被细分成多个子单元，每个所述子单元均具有渣颗粒进口、渣颗粒出口、冷却气体进口和冷却气体出口，其中，至少一个子单元的所述冷却气体进口和所述冷却气体出口设置成在装入渣颗粒和排出渣颗粒的过程中关闭，并且，所述其他子单元中的至少一个的冷却气体进口和冷却气体出口设置成在所述装入渣颗粒和所述排出渣颗粒的同时打开，而渣颗粒进口和渣颗粒出口关闭。 [0011] 进一步地，本实用新型的热回收处理装置还包括设置在所述热交换器的子单元上游的、用于容纳待装入到所述热交换器的子单元中的所述渣颗粒的前置室。 [0012] 进一步地，本实用新型的热回收处理装置还包括设置在所述热交换器的子单元下游的、用于容纳从热交换器的子单元排出的渣颗粒的后置室。 [0013] 进一步地，本实用新型的热回收处理装置具有提供热液体渣流的热液体渣源，所述热回收处理装置进一步包括成粒机，所述成粒机设置成与所述热液体渣源和所述热交换器相通并接收来自所述热液体渣源的热液体渣流及来自所述热交换器的至少部分的冷却渣颗粒。 [0014] 因此，根据本实用新型的处理装置提出了采用包括不连续运行的多个子单元的热交换器。有利的是，由于可在热交换器的出口处获得恒定的热气流，为了保证最有效地利用发电循环，因此，多个热交换器的子单元以确保基本恒定的热气流的方式交替运行。这样，可实现基本连续的气体处理，其与分批式材料处理分离。 [0015] 本实用新型展示了一种新颖创新的方案，其能解决与现有技术渣颗粒化方案相关的主要问题，即，环境污染。 [0016] 在每一时刻，在热交换器子单元中的一个处于排空/注入的阶段时，没有冷却气体在排空/注入过程中流过该热交换器子单元。 [0017] 相同量的渣注入到交换器内，然后从中排出。同时，没有材料会进入或离开其他的热交换器子单元；因此，在冷却过程中，这些热交换器子单元可相对于外界环境完全密封。 [0018] 优选地，在冷却的渣颗粒排出的同时，热渣颗粒通过进口装入到子单元中的一个中。 [0019] 一旦热交换器子单元被装满后，则密封渣颗粒进口和渣颗粒出口，并且该子单元与冷却气流重新连接，同时，另一热交换器子单元可断开连接。因此，通过这些热交换器子单元的冷却气流不会遭遇任何泄漏，从而防止沙尘和能量离开系统。因此，在装入和排出渣的过程中，只需要对热交换器子单元进行降压。 [0021] 渣颗粒在从热交换器子单元排出并冷却后还可装入到后置室内。也就是说，可以以下面的方式选择装入渣的循环时间和量，所述方式为使得热交换器子单元内的热传递是可控的并保持在拟稳定状态。因此，通过选择相应的循环时间而使得热交换器子单元的填充/排出造成的出口气体温度波动最小化。 [0022] 从热交换器子单元排出后，优选地大约40-60％(更优选大约50％)的冷却的渣颗粒返回到破碎机中，在该破碎机中，粒度尺寸优选减小至小于10mm，然后，所述渣颗粒被输送到第一储存箱，并在成粒机内与热液体渣混合。 [0023] 根据又一优选的实施例，热液体渣通过与固体渣颗粒混合而在渣锭内固化，并冷却到约650℃至750℃。有利的是，热液体渣与大约相同量(优选大约40％至大约60％)的3 固体渣颗粒混合，所述固体渣颗粒粒度尺寸小于大约10mm并且体积密度大约为1.2g/cm。 [0024] 优选地，热交换器子单元在1.2至4巴的压力(即，在子单元内渣层的底部处测量的绝对压力)下运行。 [0026] 下面结合附图参照实例对本实用新型的优选实施例进行说明，其中： [0027] 图1为根据本实用新型的优选实例的处理装置的流程图。 具体实施方式[0028] 图1为热液体材料的干颗粒化的优选实施例的示意图。 [0029] 温度大约为1500℃左右、密度大约为2.7g/cm3的热液体渣10被输送到渣槽12或渣杓(未示出)内，并以大约0.5至大约4t/min的流速被传输到成粒器/混合器14。在该成粒器/混合器14中，热液体渣与流速基本相同(即，约2t/min)的粒状渣16混合以形成3 密度大约为2g/cm 并且温度大约为800℃的渣锭，所述粒状渣16的粒度尺寸为0至10mm， 3 在100℃左右体积密度为1.2g/cm，来自第一储存箱18。 [0030] 位于第一成粒器/混合器14上方的抽吸装置22回收液体渣与粒状渣混合期间排放出的任何尘粒。 [0031] 固化渣形成的渣锭20以4t/min左右的流速排放在耐热传输带24上，并被传输到第一破碎机26，在第一破碎机26中渣锭被破碎从而形成粒度尺寸大约为小于200mm的块状的固化渣。 [0033] 块状固化渣从第一破碎机26被输送到斗板式输送机32，然后被输送到第二破碎机34，在第二破碎机34中，块状固化渣的粒度尺寸减少至大约40至80mm的尺寸。温度大3 约为700℃、粒度尺寸大约为40到80mm、且体积密度大约为1.5g/cm 的块状固化渣的连续材料流被收集在前置室36中。第二破碎机34为任选的。取决于颗粒化方法和/或渣的性质，第一破碎机26可用于将粒度尺寸减小至小于大约80mm，并因此省却对第二破碎机的需求。然后，块状固化渣从前置室36被输送到热交换器38，在图1所示的实施例中，热交换器 38包括四个热交换器子单元A、B、C、D，它们以逆流模式操作，即，热材料从顶部供入且在冷却后从底部排出，而冷却气体(通常为空气)则通过底部注入且在变热后从顶部排出。在空气通过热交换器的过程中，空气变热，而热交换器中容纳的渣冷却到大约100℃并被排放到后置室40内。一部分的冷却渣被储存起来以进一步利用，而另一部分的冷却渣通过管道输送器42被输送到第三破碎机44，在第三破碎机44中渣颗粒的粒度尺寸被进一步减少至小于10mm的颗粒尺寸。然后，渣颗粒被输送到第一储存箱18以及成粒机14中，在成粒机 14中渣颗粒与热液体渣混合。 [0034] 在图1所示的实施例中，采用具有四个子单元A、B、C、D的热交换器。 [0035] 来自前置室36的块状固化渣被分配到四个不同的热交换器子单元A、B、C、D中，每个子单元在顶部设置有材料口46，在底部设置有密封活门48。 [0036] 在热交换器的这些子单元中的一个(参看图1：热交换器子单元D)处于排空/注入阶段时，其余三个子单元(参看图1：A-B-C处于操作状态)处于冷却模式。 [0037] 一旦热交换器子单元D被装满后，顶部的材料门46和底部的密封活门48关闭，并启动通过热交换器子单元D的冷却气体流。然后，按顺序，下一个热交换器子单元与气路断开，冷却的渣颗粒被排空，且新的热渣颗粒被输送到该该子单元中。 [0038] 所描述的热交换器子单元的有序操作允许在热交换阶段中将热交换器38与外界环境完全隔绝，不会有任何气体或沙尘泄漏到外部环境中。仅在装入和排出渣颗粒的过程中使每个热交换器子单元减压并与气体流隔离，从而运行不会给热传递和环境带来负面影响。 [0039] 以下面的方式选择一次循环中装入的渣颗粒的循环时间和量，即，从热传递的角度来说，其可被认为是气体流中温度波动非常小的拟稳定运行。本文中所说的术语“循环时间”是描述这样的时间范围，在该时间范围期间每个热交换器子单元与连续的气体流连接或断开。在冷却过程中，交换器中的渣将具有从出口处的冷状态到入口处的热状态的温度梯度。因此，应限制一个循环期间装入和排出的渣的量，以使得在装入/排出渣之前的渣出口与装入/排出渣之后的渣出口之间的温差不超过比如50℃。 [0040] 热交换器子单元A、B、C、D为专门设计的并适合于在升压状态下下操作，从而显著地减少了气体流的压力损失，并因此减少了使气体循环通过热交换器和蒸汽发生器所需的鼓风机/压缩机功率。在这种配置中，只需要通过同时用作压力控制器的升压鼓风机/压缩机(未示出)来补偿一个子单元减压期间发生的气体损失。据估计，将交换器中的压力从1巴增加到3巴(绝对)，所需的鼓风机/压缩机功率下降至大约1/3。 [0041] 风扇50产生的气体流通过气体导管54被引导到处于冷却模式下的三个热交换器子单元中。进行热交换后，变热的气体流通过热气导管56被引导出去。在大约700℃的热气体被输送到产生蒸汽的热交换器60中之前，在旋风除尘器58中过滤掉沙尘。如此产生的流被输送到涡轮机(未示出)和发电机(未示出)以便发电。然后，冷却的气体通过闭环系统中的管道62被传送回到风扇50。 [0042] 在大约700℃的温度级下，用于发电的热动力循环处理装置在最高效率下。另外，该温度级对于直接热回收来说，灵活性和效率也最高。 [0043] 由于渣-气热交换器38连续运行，因此，可高效地发电。在该实施例中，材料流和气体流都是连续地进入和离开热交换器。但是，材料处理和气体处理却是分离的：由于在加料和排料的过程中，相关的热交换器子单元与气体流分开，因此不会再出现漏气问题。因此，由于在气体流过程中没有材料在交换器中移动，可通过密封活门容易地实现热交换器子单元的密封。 [0044] 这种构思会带来诸多好处。 [0045] 由于气体流和材料流分开，因此简化了热交换器的密封，并消除或最大程度地减少了排放到环境中的粉尘。在冷却操作的过程中热交换器子单元的密封消除了气体泄漏的危险，从而不再存在逸出气体夹带的渣颗粒而导致的“喷砂清洁处理”问题。并因此减少磨损，并增加整体操作稳定性和可用性。 [0046] 热交换器子单元的冷却和加料/排料的分离允许在加压的气路下操作冷却阶段，这减少了渣层上的压降和风扇的能耗。 [0047] 由于总的渣质量分配给多个热交换器子单元而非分配给单个热交换器子单元，因此，各个子单元的截面较小。直径减少的热交换器子单元使得可在整个截面上容易地分布逆流气体流。另外，如上所示，可明显降低泄漏的气体量。由于所需的风扇功率较小，因此，这种组合的效果使得整体的效率更高。由于减少了热气损失，渣颗粒化处理装置或热回收处理装置的整体热效率增加。 [0048] 在这种构思下不需要连续旋转的部分，当然也不需要旋转阀对热交换器进行排料，只需要收缩/滑动/压挤阀。从而减少磨损。 [0049] 即使热交换器子单元中的一个出故障，本实用新型构思也可以进行连续操作，尽管整体渣流速会降低。这允许容易地维护这些热交换器子单元中的一个。另外，未预见热交换器子单元中一个的故障也不会造成整个处理停止。 [0050] 附图标记： [0051] 10 热液体渣 [0052] 12 渣槽 [0053] 14 成粒器/混合器 [0054] 16 粒状渣 [0055] 18 第一储存箱 [0056] 20 渣锭 [0057] 22 抽吸装置 [0058] 24 传输带 [0059] 26 第一破碎机 [0060] 28 热感照相机 [0061] 30 喷水器 [0062] 32 斗板式输送机 [0063] 34 第二破碎机 [0064] 36 前置室 [0065] 38 热交换器 [0066] A、B、C、D 热交换器子单元 [0067] 40 后置室 [0068] 42 管道输送器 [0069] 44 第三破碎机 [0070] 46 材料口 [0071] 48 密封活门 [0072] 50 风扇 [0073] 54 气体导管 [0074] 56 热气导管 [0075] 58 旋风除尘器 [0076] 60 产生蒸汽的热交换器 [0077] 62 管道 |
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