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一种喷雾粒化 高炉熔融渣的方法及装置

阅读：667发布：2023-02-25

专利汇可以提供一种喷雾粒化高炉熔融渣的方法及装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种喷雾粒化高炉熔融渣的方法及装置，包括熔融渣渣槽、熔池和文丘里式内混两相流装置，熔池出口通过管道连接文丘里式内混两相流装置的顶部熔融渣入口，熔融渣入口底部连通接收室，收缩式供料喷嘴内侧连接高温烟气入口，高温烟气入口通过管道连通空压机的出口，空压机的入口连接熔池顶部的出气口；接收室出口通过混合室入口连接混合室的一端，混合室的另一端连通雾化混合腔，雾化混合腔通过雾化空气入口、雾化水入口分别外接鼓风机、高压水泵，雾化混合腔的出口处设置有雾化喷嘴；本发明结构简单，无运动部件，适宜长期稳定运行，维修量小，方便使用，主要是对高温熔融渣的回收和余热的合理利用，实现最大化利益。，下面是一种喷雾粒化高炉熔融渣的方法及装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种喷雾粒化高炉熔融渣的装置，其特征在于，包括熔融渣渣槽（1）、熔池（2）和文丘里式内混两相流装置（4），熔融渣渣槽（1）连通熔池（2）入口，熔池（2）出口通过管道连接文丘里式内混两相流装置（4）的顶部熔融渣入口（4-4），熔融渣入口（4-4）底部连通接收室（4-
3），接收室（4-3）的入口外接收缩式供料喷嘴（4-2），收缩式供料喷嘴（4-2）内侧连接高温烟气入口（4-1），高温烟气入口（4-1）通过管道连通空压机（5）的出口，空压机（5）的入口连接熔池（2）顶部的出气口；接收室（4-3）出口通过混合室入口（4-5）连接混合室（4-6）的一端，混合室（4-6）的另一端连通雾化混合腔（4-9），雾化混合腔（4-9）上下两端分别设置有雾化空气入口（4-7）、雾化水入口（4-8），雾化混合腔（4-9）通过雾化空气入口（4-7）、雾化水入口（4-8）分别外接鼓风机（6）、高压水泵（7），雾化混合腔（4-9）的出口处设置有雾化喷嘴（4-
10）。
2.根据权利要求1所述的一种喷雾粒化高炉熔融渣的装置，其特征在于，空压机（5）压缩高温烟气的压力为150—700KPa。
3.根据权利要求1所述的一种喷雾粒化高炉熔融渣的装置，其特征在于，鼓风机（6）的出口风压为29KPa。
4.根据权利要求1所述的一种喷雾粒化高炉熔融渣的装置，其特征在于，文丘里式内混两相流装置（4）底部设置有硅钼棒（8）。
5.根据权利要求1所述的一种喷雾粒化高炉熔融渣的装置，其特征在于，熔池（2）一侧固定设置有燃烧器（3），燃烧器（3）外接电源。
6.一种喷雾粒化高炉熔融渣的方法，其特征在于：
熔融渣渣槽（1）中的液态渣流入熔池（2）中，熔池（2）具有一定的容积，便于贮存一定量的液态渣，避免因高炉间断放渣而造成生产间断，另通过燃烧器（3）对熔池中液态渣进行加热、保温，确保熔融渣的粘度和流动性，而具有一定粘度和流动性的液态渣经管道流入文丘里式内混两相流装置（4）中；在熔池（2）内燃烧产生的高温烟气经熔池（2）顶部出口进入空压机（5），经空压机（5）压缩成具有一定压强的高温烟气通过文丘里式内混两相流装置（4）一侧的高温烟气入口（4-1）进入收缩式供料喷嘴（4-2）；从收缩式供料喷嘴（4-2）高速喷出，高速气流经过接收室（4-3），高速气流在接收室（4-3）内造成等于或低于大气压的压力，从而使熔融渣液体从熔融渣入口（4-4）落入或被吸入到接收室（4-3）中，随同高速气流通过混合室入口（4-5）进入混合室（4-6）中，熔融渣液体和高速气流在混合室（4-6）内进一步混合均匀后进入雾化混合腔（4-9），且和由鼓风机（6）、高压水泵（7）分别向文丘里式内混两相流装置（4）的雾化混合腔（4-9）的入口中输送的雾化空气、雾化水一起从雾化喷嘴（4-10）中高速喷出，其速度可达超音速，使熔融渣雾化成细小雾滴；而在此期间硅钼棒（8）对文丘里式内混两相流装置（4）进行加热、保温，确保熔融渣在文丘里式内混两相流装置（4）内的液相状态。

说明书全文

一种喷雾粒化高炉熔融渣的方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及高炉熔融渣粒化设备技术领域，特别涉及一种喷雾粒化高炉熔融渣的方法及装置。

背景技术

[0002] 高炉熔融渣粒化可分为湿式、干式两种，湿式粒化采取的是水淬粒化熔融渣的方法，其粒化效果好，玻璃体含量高，结晶度低，利于水泥和混凝土中掺加，但熔融高温渣的显热和潜热不能回收利用，水淬时要消耗大量的水，粉磨时又要烘干粒化渣中的水分。

[0003] 干式粒化进行过工业试验的急冷干式粒化高炉熔渣的方法有滚筒转鼓法、风淬法和离心粒化法，化学粒化法；滚筒法存在着处理能力不高，设备作业率，破碎熔融渣的能力不足，破碎的渣粒粒径分布范围大，与换热介质的换热面积小，换热效率低，冷却速度不足，粒化渣玻璃体含量低；风淬法粒化熔融渣粒径范围太宽，风冷却渣速度慢，造成动力消耗大，设备尺寸庞大，离心粒化法具有粒化粒度均匀，粒度分布范围窄，流动损失小，是当前比较看好的粒化方法；但它对机械能的要求较高，转速越高，粒化越好，这使得电机和转轴的稳定性提出了更高要求，尤其是在高温的情况下，且其离心粒化锥角较大，不便于与换热介质的换热。

[0004] 上述干式粒化工艺普遍存在着重视高炉熔渣的利用，而忽略了其包含的巨大热能。高炉熔融渣的特点是：1、高温熔融液体（1400—1600℃）；2、随着温度降低其粘度急剧增高；3、熔融渣导热系数低（0.1—0.3W(m/K)。

[0005] 余热利用干式粒化的技术要求是：1、能使高温熔融渣粒化尽可能小的粒化粒度；2、能够高效的回收熔融渣的显热和潜热；3、能连续稳定的运行；4、粒化冷却后的渣应结晶度低玻璃体含量高，不影响在水泥和混凝土中的使用。

[0006] 干式粒化技术的难点在于高温熔融的液体要在粘度不增大的情况下，粒化尽可能小的粒化粒度，因为熔融渣热传导率很低，需要将粒化渣的尺寸尽量缩小，以强化冷却效果，便于后续利用。所以要兼顾粒化渣的冷却速率和余热回收效果。

发明内容

[0007] 本发明的目的是提供高温熔融渣在液态状态下与高温气体喷雾粒化的方法和装置，以实现粒化粒度在1mm以下，增大换热面积，强化冷却速率，达到余热回收和冷却效果，解决干式粒化的粒化难题。

[0008] 为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

[0009] 本发明提供一种喷雾粒化高炉熔融渣的方法及装置，包括熔融渣渣槽、熔池和文丘里式内混两相流装置，熔融渣渣槽连通熔池入口，熔池出口通过管道连接文丘里式内混两相流装置的顶部熔融渣入口，熔融渣入口底部连通接收室，接收室的入口外接收缩式供料喷嘴，收缩式供料喷嘴内侧连接高温烟气入口，高温烟气入口通过管道连通空压机的出口，空压机的入口连接熔池顶部的出气口；接收室出口通过混合室入口连接混合室的一端，混合室的另一端连通雾化混合腔，雾化混合腔上下两端分别设置有雾化空气入口、雾化水入口，雾化混合腔通过雾化空气入口、雾化水入口分别外接鼓风机、高压水泵，雾化混合腔的出口处设置有雾化喷嘴。

[0010] 作为本发明的一种优选技术方案，空压机压缩高温烟气的压力为150—700KPa。

[0011] 作为本发明的一种优选技术方案，鼓风机的出口风压为29KPa。

[0012] 作为本发明的一种优选技术方案，文丘里式内混两相流装置底部设置有硅钼棒。

[0013] 作为本发明的一种优选技术方案，熔池一侧固定设置有燃烧器，燃烧器外接电源。

[0014] 本发明熔融渣渣槽中的液态渣流入熔池中，熔池具有一定的容积，便于贮存一定量的液态渣，避免因高炉间断放渣而造成生产间断，另通过燃烧器对熔池中液态渣进行加热、保温，确保熔融渣的粘度和流动性，而具有一定粘度和流动性的液态渣经管道流入文丘里式内混两相流装置中；在熔池内燃烧产生的高温烟气经熔池顶部出口进入空压机，经空压机压缩成具有一定压强的高温烟气通过文丘里式内混两相流装置一侧的高温烟气入口进入的收缩式供料喷嘴；从收缩式供料喷嘴高速喷出，高速气流经过接收室，高速气流在接收室内造成等于或低于大气压的压力，从而使熔融渣液体从熔融渣入口落入或被吸入到接收室中，随同高速气流通过混合室入口进入混合室中，熔融渣液体和高速气流在混合室内进一步混合均匀后进入雾化混合腔，且和由鼓风机、高压水泵则分别向文丘里式内混两相流装置的雾化混合腔的入口中输送的雾化空气、雾化水一起从雾化喷嘴中高速喷出，其速度可达超音速，使熔融渣雾化成细小雾滴；而在此期间硅钼棒对文丘里式内混两相流装置进行加热、保温，确保熔融渣在文丘里式内混两相流装置内的液相状态。

[0015] 本发明所达到的有益效果是：

[0016] 1、本发明结构简单，无运动部件，适宜长期稳定运行，维修量小，方便使用，主要是对高温熔融渣的回收和余热的合理利用，实现最大化利益；熔融渣通过预热、加热、保温，从始到终一直是流动的液态，其粘度不影响它的流动性，直到喷出文丘里式内混两相流雾化装置；同时文丘里装置中虽然存在预热、加热和保温系统，但这部分热量随熔融渣和风一起换热，没有热损失；

[0017] 2、在文丘里式内混两相流雾化装置中呈现液相的熔融渣很容易和高温烟气，空气混合形成气液两相流，两次混合，两次喷出，加速到音速熔融渣被雾化成小于1mm的均匀雾滴，雾化形成的粒径小，表面积大，也就是换热面积高，换热速率高，强化了热传导率；而换热速率高，熔融渣会被急冷，玻璃体含量高，更有利于后续使用；

[0018] 3、文丘里喷嘴是气液比可调，也就是说可以有比较高的料气比，节省压缩空气，相比较动力消耗少。附图说明

[0019] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

[0020] 在附图中：

[0021] 图1是本发明文丘里式内混两相流装置内部结构示意图；

[0022] 图2是本发明整体结构示意图；

[0023] 图中标号：1、熔融渣渣槽；2、熔池；3、熔池加热、保温燃烧器；4、文丘里式内混两相流装置；4-1、高温烟气入口；4-2、收缩式供料喷嘴；4-3、接收室；4-4、熔融渣入口；4-5、混合室入口；4-6、混合室；4-7、雾化空气入口；4-8、雾化水入口；4-9、雾化混合腔；4-10、雾化喷嘴；5、空压机；6、鼓风机；7、高压水泵；8、硅钼棒。

具体实施方式

[0024] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0025] 请参阅图1-2，本发明公开一种技术方案：一种喷雾粒化高炉熔融渣的方法及装置，包括熔融渣渣槽（1）、熔池（2）和文丘里式内混两相流装置（4），熔融渣渣槽（1）连通熔池（2）入口，熔池（2）出口通过管道连接文丘里式内混两相流装置（4）的顶部熔融渣入口（4-4），熔融渣入口（4-4）底部连通接收室（4-3），接收室（4-3）的入口外接收缩式供料喷嘴（4-
2），收缩式供料喷嘴（4-2）内侧连接高温烟气入口（4-1），高温烟气入口（4-1）通过管道连通空压机（5）的出口，空压机（5）的入口连接熔池（2）顶部的出气口；接收室（4-3）出口通过混合室入口（4-5）连接混合室（4-6）的一端，混合室（4-6）的另一端连通雾化混合腔（4-9），雾化混合腔（4-9）上下两端分别设置有雾化空气入口（4-7）、雾化水入口（4-8），雾化混合腔（4-9）通过雾化空气入口（4-7）、雾化水入口（4-8）分别连接鼓风机（6）、高压水泵（7），雾化混合腔（4-9）的出口处设置有雾化喷嘴（4-10）。本发明提供了高温熔融渣在液态直接喷雾粒化的系统装置，包括三个部分：一是预热部分，二是熔融渣加热、保温部分，三是雾化装置部分。预热部分为设置在熔池2、相关管道和雾化装置进行预热的硅钼棒8；熔融渣加热、保温部分是设置在熔池2内燃烧或电极加热的燃烧器3；雾化装置部分包括有压缩熔池2内燃烧高温烟气提供给雾化装置的空压机5，提供二次雾化和冷却作用的风和水的设备鼓风机
6、高压水泵7，以及文丘里式内混两相流雾化装置4。熔池2内对熔融渣加热和保温的高温烟气通过空压机5使高温烟气加压到150—700KPa,送往文丘里式内混两相流雾化装置4，作为一次射流高温气体；鼓风机6入口风温低于大气温度，风机出口风压29KPa，作为文丘里式内混两相流雾化装置的二次射流和雾化喷出后的冷却空气；高压水泵7，高压水在文丘里式内混两相流雾化装置4内和二次射流空气混合雾化喷出，冷却熔融渣。

[0026] 熔池（2）一侧固定设置有燃烧器（3），燃烧器（3）外接电源；文丘里式内混两相流装置（4）底部设置有硅钼棒（8），熔池2、文丘里式内混两相流雾化装置4以及相关管道经硅钼棒（8）预热到1200℃，被预热1200℃的熔池2通过熔融渣渣槽1接受熔融渣，熔池2设有的燃烧器3对熔融渣进行加热和保温，使熔融渣保持温度在1400℃左右，粘度控制在0.075—0.1Pa.s,根据熔融渣的粘度控制熔融渣的温度。

[0027] 工作原理：

[0028] 本发明熔融渣渣槽1中的液态渣流入熔池2中，熔池2具有一定的容积，便于贮存一定量的液态渣，避免因高炉间断放渣而造成生产间断，另通过燃烧器3对熔池中液态渣进行加热、保温，确保熔融渣的粘度和流动性，而具有一定粘度和流动性的液态渣经管道流入文丘里式内混两相流装置4中；在熔池2内燃烧产生的高温烟气经熔池2顶部出口进入空压机5，经空压机5压缩成具有一定压强的高温烟气通过文丘里式内混两相流装置4一侧的高温烟气入口4-1进入的收缩式供料喷嘴4-2；从收缩式供料喷嘴4-2高速喷出，高速气流经过接收室4-3，高速气流在接收室4-3内造成等于或低于大气压的压力，从而使熔融渣液体从熔融渣入口4-4落入或被吸入到接收室4-3中，随同高速气流通过混合室入口4-5进入混合室
4-6中，熔融渣液体和高速气流在混合室4-6内进一步混合均匀后进入雾化混合腔4-9，且和由鼓风机6、高压水泵7则分别向文丘里式内混两相流装置4的雾化混合腔4-9的入口中输送的雾化空气、雾化水一起从雾化喷嘴4-10中高速喷出，其速度可达超音速，使熔融渣雾化成细小雾滴；而在此期间硅钼棒8对文丘里式内混两相流装置4进行加热、保温，确保熔融渣在文丘里式内混两相流装置4内的液相状态。

[0029] 最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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