[0001] 本发明属于节能环保技术领域，涉及熔渣离心粒化渣粒收集冷却装置。

[0002] 冶炼过程中生成大量的高温冶金熔渣，目前多以水淬方式处理，该方式无法有效回收熔渣的高温显热，造成巨大的能源浪费，并且污染物随水汽蒸发，对环境也造成污染。近年来对熔渣干法粒化和余热回收开展了较多的技术研究，并逐渐开展工程应用。其中离心粒化的技术方案，以其耗能少，颗粒小，热量易回收等优点，较适合高温熔渣的干法粒化及余热回收工艺。

[0003] 液态熔渣经过粒化装置后，在离心力作用下，粒化成熔渣液滴，以液滴状态飞行并逐渐凝固成壳，而后经收集装置，再进入余热回收工序。高温的液滴在飞行过程中，会逐渐冷却，形成具有一定强度的渣粒。但在与收集装置接触时，往往因为冷却时间和换热强度不够，导致液滴完全未凝固，或者仅有表面凝固成壳，渣粒的成壳率低、强度小，与壁面接触时受撞击力作用，液滴或表面成壳的渣粒破碎，粘接于壁面上。由于粒化是连续进行，该过程持续生成液滴和渣粒，大体按照相同的轨迹飞行并与壁面撞击，这样就与之前破碎粘接于壁面的渣粒进一步粘连，最终形成较厚的渣块。不仅影响渣粒余热回收，并且厚的高温渣块容易导致冷却速度变慢，最终影响到粒化过程的连续运行以及成品渣粒的品质。渣粒要在接触收集装置之前凝固成壳，具备一定强度，则需要足够的飞行冷却时间，这就需要增大收集装置与粒化装置之间的距离，收集装置的直径要达到数十米，不仅占地面积大，并且制造成本和制造、安装难度都非常高。

[0004] 因此，离心粒化过程中，高温液滴和渣粒的快速冷却，确保其在接触收集装置之前表面凝固成壳，撞击收集壁时不发生破碎和粘接，是该项技术工程应用的关键所在。

[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供熔渣离心粒化渣粒收集冷却装置，以解决现有技术中渣粒在收集壁粘接成块的问题。

[0006] 为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0007] 熔渣离心粒化渣粒收集冷却装置，包括粒化装置和绕粒化装置设置的收集壁，还包括水雾生成器，水雾生成器生成的水雾覆盖区域一和区域二，区域一为液态熔渣经粒化装置后形成的渣粒与收集壁撞击的区域，区域二为渣粒与收集壁接触之前的飞行区域。

[0008] 可选地，收集壁为回转体结构，呈上大下小的圆台状。

[0009] 可选地，水雾生成器为喷头形式，包括若干喷头，布置在区域一和区域二的上方。

[0010] 可选地，收集壁为回转体结构，喷头呈环形排列在与收集壁同心的圆上。

[0011] 可选地，喷头按距离收集壁的远近分成多组，靠近收集壁的一组喷头连接有运动机构以实时调整喷头与收集壁之间的距离和夹角。

[0012] 可选地，每组喷头均设有控制阀门。

[0013] 可选地，喷头为气液喷头，能够同时通入液态水和一定压力的气体以形成气雾。

[0014] 可选地，收集壁为回转体结构，水雾生成器包括绕收集壁周向设置的多个雾炮机，雾炮机产生的气雾混合物的流动方向与收集壁在水平方向上呈一定夹角，以使气雾混合物能够在收集壁内形成旋转流动的气流。

[0015] 可选地，区域一或区域二的上方设有抽风口，以使收集壁内侧的水雾随气流被抽走。

[0016] 本发明的有益效果在于：

[0017] 1、本发明通过在撞击区域喷淋水雾，不仅可提高撞击区域的冷却强度，并且水雾对渣粒有机械冲击作用，加之水雾喷淋于收集壁的壁面后形成的水膜能够减小壁面对渣粒的附着，使得渣粒与收集壁接触时不会粘接成块，撞击壁面后迅速下落，进入下一步的余热回收工序，解决了现有技术中渣粒在收集壁粘接成块的问题。

[0018] 2、本发明在飞行区域喷淋水雾，高温渣粒进入水雾区域后，渣粒撞击水雾中的微小水滴，在水雾作用下快速冷却，增大了其飞行期间的冷却强度，进而缩短了渣粒凝固成壳的时间，提高了渣粒的成壳率，这不仅能够防止渣粒与收集壁接触时破碎，减少渣粒的粘连，还能缩小收集壁与粒化装置之间的间距，从而减小整个粒化系统的占地面积，降低投资成本。

[0019] 3、本发明在区域一或区域二的上方设有抽风口，能够使收集壁内侧的水雾随气流被抽走，从而不向下方飘落，因此能够防止下部积水造成危险或损坏设备。

[0020] 4、本发明通过少量水雾解决了渣粒在收集壁粘接成块的问题，并且由于喷水量较少，不会影响渣粒的余热回收，解决了行业的痛点，具有广阔的市场前景。

[0021] 本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明

[0022] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

[0023] 图1为本发明熔渣离心粒化渣粒收集冷却装置的原理图；

[0024] 图2为本发明的喷头组喷淋不同角度的示意图；

[0025] 图3为本发明的顶部喷头布置方式示意图；

[0026] 图4为本发明的不同喷头组之间的开关示意图；

[0027] 图5为本发明采用雾炮机结构侧向喷入示意图。

[0028] 附图标记：液态熔渣1、粒化装置2、渣粒3、收集壁4、邻壁喷头5、A组喷头6、B组喷头7、抽风口9、雾炮机12、气雾混合物13。

[0029] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外、的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0030] 其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

[0031] 本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

[0032] 请参阅图1～图5，熔渣离心粒化渣粒收集冷却装置，包括粒化装置2和绕粒化装置2设置的收集壁4，还包括水雾生成器，水雾生成器生成的水雾覆盖区域一和区域二，区域一为液态熔渣1经粒化装置2后形成的渣粒3与收集壁4撞击的区域，区域二为渣粒3与收集壁4接触之前的飞行区域。

[0033] 本发明中高温渣粒3(高温液滴)进入水雾区域后，渣粒3撞击水雾中的微小水滴，在水雾作用下快速冷却，从而增大其飞行期间的冷却强度，缩短了渣粒3凝固成壳的时间，同时水雾也对与收集壁4撞击位置的渣粒3形成机械冲击，加之水雾喷淋于收集壁4的壁面后形成的水膜能够减小渣粒3对收集壁壁面的附着，使得渣粒3与收集壁4接触时不会粘接成块，撞击壁面后迅速下落，能够防止渣粒3相互粘连或粘接于壁面，影响后续系统稳定运行。

[0034] 现有技术中渣粒3撞击收集壁4面时，由于渣粒3只有表面成壳，核心是液态，如果飞行速度较快，渣粒3外壳破碎后，核心的渣液粘接于收集壁4的壁面，后续连续不断的渣粒3持续撞击，就极易积聚成比较厚的渣块。本发明很好地解决了这一问题，本发明通过在撞击区域喷淋水雾，不仅可提高撞击区域的冷却强度，并且水雾对渣粒3有机械冲击作用，加之水雾喷淋于收集壁4的壁面后形成的水膜能够减小渣粒3对收集壁壁面的附着，使得渣粒
3与收集壁4接触时不会粘接成块，撞击壁面后迅速下落，进入下一步的余热回收工序。

[0035] 本发明通过少量水雾增大了有限空间内的冷却强度，增强渣粒3飞行过程中的快速冷却效果，缩短了渣粒表面凝固时间，提高了渣粒的成壳率，从而防止渣粒3与收集壁4接触时破碎、粘接成块。这不仅能减少渣粒的粘连，且能缩小收集壁4与粒化装置2之间的间距，从而减小了整个粒化系统的占地面积。并且由于喷水量较少，不会影响渣粒的余热回收。

[0036] 可选地，收集壁4为回转体结构，呈上大下小的圆台状；水雾生成器为喷头形式，包括若干喷头，布置在渣粒3飞行区域和撞击区域的上方；当收集壁4为回转体结构时，喷头呈环形排列在与收集壁4同心的圆上；喷头按距离收集壁4的远近分成多组，靠近收集壁4的一组喷头定义为邻壁喷头5，邻壁喷头5连接有运动机构以实时调整邻壁喷头5与收集壁4之间的距离和夹角；在安装喷头的管路上，设置控制阀门，以控制喷头的流量，或者按喷头组设置，每组喷头设一个控制阀门，以开关各喷头组，在熔渣流量稳定、粒化效果较好时，可以关闭部分或全部喷头组，以减少渣粒3的温降，更大程度地回收高温显热，而当熔渣流量出现较大波动，需要快速提高收集壁4内的冷却强度时，可逐渐开启各喷头组，在收集壁4内形成较高浓度的水雾环境，从而增大冷却强度；喷头为气液喷头，能够同时通入液态水和一定压力的气体以形成气雾，在喷头中通入压缩气体，可以形成更密集、更细小的液滴，增强雾化效果，空间内液滴越密集，渣粒3飞行工程中就越能撞击和接触更多的液滴，从而增强冷却效果，采用气液喷头还能减少液态水的用量，由于能够形成细小均匀的水雾环境，液滴在空间中能够较长时间的停留，从而减小喷雾量；收集壁4为回转体结构，水雾生成器包括绕收集壁4周向设置的多个雾炮机12，雾炮机12产生的气雾混合物13的流动方向与收集壁4在水平方向上呈一定夹角，以使气雾混合物13能够在收集壁4内形成旋转流动的气流；区域一或区域二的上方设有抽风口9，以使收集壁4内侧的水雾随气流被抽走，抽风口9为负压，由于喷雾颗粒较小，大部分为悬浮状态，随气流漂浮，通过抽风口9的负压，区域内的水雾随气流被抽走，从而不向下方飘落，因此能够防止下部积水，或者避免较多水分下落积聚，流淌到下方的高温渣粒3上，造成危险或损坏设备。

[0037] 实施例1

[0038] 一种熔渣离心粒化渣粒收集冷却装置，如图1～4所示，包括粒化装置2、收集壁4、邻壁喷头5、A组喷头6、B组喷头7、抽风口9，抽风口(9)设置在收集壁4的上部。高炉熔渣干法粒化过程为：高温液态熔渣1经过粒化装置2后，形成大量飞向收集壁4的渣粒3，在渣粒3飞行区域上方、小颗粒与收集壁4撞击区域上方，分别布置多个喷头组，有一定压力的液态水经过喷头后形成小液滴喷入渣粒3飞行区域和撞击区域，优选水压≥0.4MPa，优选喷头为气液喷头以形成气雾。由于渣粒3温度在1000℃以上，与喷头形成的小液滴接触后，小液滴迅速气化大量吸热，大幅增强渣粒3的冷却强度，高温渣粒3表面迅速结壳，渣粒3再与收集壁4的壁面撞击时，由于结壳率较高，具有一定强度，就不会发生破碎粘接的情况。以这种方式，可以缩短渣粒3的飞行距离，减少渣粒3的冷却时间，从而大幅减少冷收集壁4的直径。经测试，采用喷雾冷却后，相同熔渣流量及温度条件下，收集壁4的直径可减小1/3以上。

[0039] 由于渣粒3经过离心粒化装置2后，从粒化装置2的整个圆周方向飞出，全部渣粒3的飞行区域为回转体区域，为保证渣粒3被完整收集，收集壁4也为回转体结构，并且其内侧面积大于渣粒3的飞行和撞击区域。

[0040] 在安装喷头的管路上，设置控制阀门，从而开关各喷头组的水流，来生成不同浓度的水雾，从而提供不同的冷却强度。为便于控制，在布置喷头时，可以按同心圆方式布置多个喷头组，可仅对每个喷头组设置控制阀门，以对应开关各喷头组，形成不同的冷却强度。在高炉出渣前期，由于熔渣流量大，需要较大冷却强度，因此全部打开各喷头组，在收集壁4空间内形成大量小液滴，从而快速冷却渣粒3。高温渣粒3飞行过程中与液滴接触，液滴气化吸热，渣粒3表面冷却成壳，具有一定强度，与壁面撞击时不破碎，顺畅下落。在高炉出渣周期的中后期，由于熔渣流量迅速降低，渣量减少，此时可关闭大部分喷头，降低冷却强度。通过这项措施，可防止渣粒3降温过快，减少不必要的热损失。

[0041] 收集壁4为回转体结构，渣粒3与收集壁4的整个撞击区域也为回转体。由于采用离心粒化方式，渣粒3沿粒化装置2的圆周方向甩出，采用回转体结构的收集壁4，壁面的圆周与粒化装置2的距离相同，可使各处渣粒3在撞击壁面之前的飞行时间基本一致，这样使得各渣粒3获得比较均匀的冷却效果，且便于布置喷头。

[0042] 对于距离收集壁4的壁面较近的一组喷头，可在喷头上安装运动机构，可调整喷头与收集壁4之间的距离和夹角。由于高温液态熔渣1的瞬时流量与冶炼过程相关，在出渣过程中流量会不断变化。不同流量情况下，经过粒化后其飞行速度和液滴大小均有区别，这就使得与收集壁4的接触位置会发生变化，因此在喷头上安装运动机构，调整喷头与收集壁4之间的距离和夹角，从而使喷雾能够有效覆盖撞击区域的面积。当熔渣流量变化时，需调整离心粒化装置2的转速，以获得目标直径颗粒。当流量小转速低，渣粒3飞行速度变慢，与收集壁4的撞击位置会向下移动，此时可调整喷头角度，使得喷头喷出的射流覆盖到撞击区域。从而强化冷却效果，同时喷出射流对渣粒3有冲击作用，对粘接壁面上的渣粒3也有冲击作用，从而减少粘接情况。

[0043] 实施例2

[0044] 一种熔渣离心粒化渣粒收集冷却装置，如图5所示，与实施例1不同之处在于：水雾生成器为雾炮机12或相似的设备，以生成气雾混合物13，并将水雾生成器放置于收集壁4周向，优选圆周方向均布2～6台水雾生成器，其气雾混合物13流动方向与收集壁在水平方向上呈一定夹角，以使气雾混合物13能在收集壁4内形成旋转流动的气流，从而延长气雾混合物13在整个空间内的停留时间。这种方式，能简化水雾生成器的管路系统和喷头数量，不用在本装置顶部安装大量的喷头。通过调整雾炮机12出口的流体速度和喷雾强度，来实现不同的喷雾冷却效果。

[0045] 由于回转空间上方，作为出渣操作的作业场地，因此需要较为平坦的空间，并且收集壁4的上壁与粒化装置2的间距不宜过大。而单个喷头的扩张角有限，要覆盖所有渣粒3的飞行区域，需要布置较多的喷头，每个喷头都需要连接供水管，这使得整个喷淋系统管路复杂，不仅施工困难，成本较高，并且喷雾点多，漏水的概率就更大。因此，采用雾炮机12产生的气雾混合物13从回转侧面位置沿圆周方向喷入回转空间，这样回转空间上方就不用布置喷淋系统，从而简化系统配置。同时圆周方向均匀布置多个喷雾入口，从而使得气流分布均匀，与壁面形成一定夹角喷入，使得气雾混合气流进入收集壁4空间后，形成旋转气流，从而延长气雾混合物13在空间内的停留时间。

[0046] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。