本發(fā)明涉及鋼鐵冶金行業(yè)中的高爐渣處理工藝，更具體地說(shuō)，涉及一種基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理方法，尤其涉及液態(tài)高爐渣的處理。

背景技術(shù)：

在生產(chǎn)鐵水的同時(shí)，高爐還產(chǎn)出大量的液態(tài)高爐渣。液態(tài)高爐渣出爐溫度在1400～1500℃，蘊(yùn)含著很高的熱能，每噸液態(tài)高爐渣蘊(yùn)含的熱量相當(dāng)于約64kg標(biāo)準(zhǔn)煤所含的熱量，屬于高品位的余熱資源，具有很高的回收利用價(jià)值。同時(shí)高爐渣是一種性能良好的硅酸鹽材料，可以作為生產(chǎn)建筑材料和化肥的原料。急冷處理后的高爐渣具有潛在的水硬膠凝性能，是優(yōu)良的水泥原料，因此國(guó)內(nèi)外各研發(fā)機(jī)構(gòu)在借鑒前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上爭(zhēng)相針對(duì)高爐渣的顯熱回收及其渣的資源化利用展開(kāi)研究。現(xiàn)有的水淬高爐渣工藝，會(huì)形成大量低品質(zhì)的溫水及飽和蒸氣，但很難被回收利用，且其中大約15％的沖渣水會(huì)蒸發(fā)吸熱變成水蒸氣而放散掉，不僅造成了能量和水資源的浪費(fèi)，同時(shí)水蒸氣中含有大量有害物質(zhì)，嚴(yán)重污染環(huán)境。因此研究高爐渣的新型回收方法成為該領(lǐng)域的一個(gè)新研究課題，目前，國(guó)內(nèi)外均已開(kāi)展了該項(xiàng)研究，并設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)杯式成渣工藝、滾筒式成渣工藝、噴吹散射工藝和鋼球成渣工藝，具體如下。

轉(zhuǎn)杯式成渣工藝：液態(tài)高爐渣通過(guò)注渣管流入位于中心的旋轉(zhuǎn)氣流粒化器，在旋轉(zhuǎn)杯的邊緣，液態(tài)渣在離心力的作用下甩出粒化，在旋轉(zhuǎn)杯的邊周?chē)瑫r(shí)引入環(huán)形空氣射流，使液態(tài)渣薄膜產(chǎn)生不穩(wěn)定的波動(dòng)，以促進(jìn)液態(tài)渣的破碎。高溫渣粒撞擊內(nèi)壁，與外壁冷卻水管中冷卻水進(jìn)行熱交換，粒化渣反彈至初級(jí)流化床內(nèi)，與流化空氣和埋在床層內(nèi)的換熱管道進(jìn)行熱交換，約回收43％熱量。隨后，渣粒溢出至二級(jí)流化床內(nèi)，約回收20％熱量。最后，爐渣通過(guò)排渣槽排出，熱空氣出口溫度達(dá)400～600℃，進(jìn)入余熱回收系統(tǒng)加以利用。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是渣粒冷卻速度快，粒化中玻璃相大于90％；缺點(diǎn)是工藝回收設(shè)備較復(fù)雜，水冷壁易沾渣，空氣消耗大導(dǎo)致動(dòng)力消耗大。

滾筒式成渣工藝：滾筒式冷渣器由傳熱滾筒、進(jìn)渣裝置、出渣裝置、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、冷卻水系統(tǒng)及控制裝置等組成。它由兩個(gè)直徑不等的內(nèi)外鋼筒套裝在一起，并構(gòu)成封閉的水環(huán)形空腔，在內(nèi)筒內(nèi)壁焊接螺旋狀葉片，在螺旋葉片間密布縱向葉片。在滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)下，鍋爐排渣在螺旋葉片形成的溝槽內(nèi)流動(dòng)，并沿滾筒軸線方向向冷渣器出口移動(dòng)。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是安裝方便，易操作，對(duì)渣粒度要求不嚴(yán)，可靠性高，設(shè)備造價(jià)低，運(yùn)行電耗低；缺點(diǎn)是長(zhǎng)期運(yùn)行容易發(fā)生旋轉(zhuǎn)接頭軸向偏移，螺旋肋片(導(dǎo)流片)易損壞，出渣量及出渣溫度有時(shí)不能達(dá)到設(shè)計(jì)值，旋轉(zhuǎn)接頭易漏水。

噴吹散射工藝：日本新日鐵建立了專門(mén)進(jìn)行高爐渣熱量回收的工廠，將液態(tài)渣倒入傾斜的渣溝中，渣溝下設(shè)鼓風(fēng)機(jī)，液渣從渣溝末端流出時(shí)與鼓風(fēng)機(jī)吹出的高速空氣流接觸后迅速粒化并被吹到換熱器內(nèi)，渣在運(yùn)行過(guò)程中從液態(tài)迅速凝結(jié)成固態(tài)，通過(guò)輻射和對(duì)流進(jìn)行熱交換，渣溫從1500℃降到1000℃。渣在熱交換器內(nèi)冷卻到300℃左右后，通過(guò)傳送帶送到儲(chǔ)渣槽內(nèi)。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是熱回收率高(40～45％)、各項(xiàng)性能參數(shù)均比水沖渣好；缺點(diǎn)是風(fēng)量大、動(dòng)力消耗大，噴吹散射得到的粒化渣的顆粒直徑分布范圍較寬，不利于后續(xù)處理。

鋼球成渣工藝：俄羅斯文獻(xiàn)號(hào)RU2018494專利公開(kāi)了一種《渣處理方法及實(shí)施裝置》，該方法是將液態(tài)爐渣注入裝置的滾筒內(nèi)，當(dāng)爐渣與置于滾筒內(nèi)的鋼球接觸時(shí)被急冷，爐渣由液態(tài)轉(zhuǎn)成脆狀可塑態(tài)并凝固在球體表面，由于球體的運(yùn)動(dòng)和彼此碰撞，爐渣被破碎成700℃左右粒狀的固態(tài)渣，固態(tài)渣連續(xù)輸送到氣渣熱交換器內(nèi)與循環(huán)氣體進(jìn)行熱交換。NKK公司則將熔融的高爐渣通過(guò)管道進(jìn)入2個(gè)轉(zhuǎn)鼓之間，轉(zhuǎn)鼓連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)將渣擠壓形成一層薄渣片，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)通入交換氣體冷卻渣，熱氣體回收用于發(fā)電、供暖等。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是冷卻速度快，成渣速度快；缺點(diǎn)是工藝步驟復(fù)雜、故障率高、成本高，滾筒易磨損、高溫變形。

上述四種高爐渣處理工藝已經(jīng)比較成熟，但相對(duì)于傳統(tǒng)的水淬高爐渣工藝，其工藝過(guò)程仍舊比較復(fù)雜，設(shè)備成本及運(yùn)行成本較高。現(xiàn)有技術(shù)中已提出相對(duì)簡(jiǎn)化的高爐渣處理工藝，例如專利公開(kāi)號(hào)：CN 101429578 A，公開(kāi)日：2009年05月13日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：高鈦型脫硫高爐渣的處理方法，該申請(qǐng)案公開(kāi)了一種可減少煙塵產(chǎn)生量的高鈦型脫硫高爐渣的處理方法，具體為：使用立體水幕對(duì)高鈦型脫硫高爐渣進(jìn)行噴淋；該申請(qǐng)案的高鈦型脫硫高爐渣的處理方法，可將高鈦型脫硫高爐渣的煙塵量降低50％以上，噴淋過(guò)程中無(wú)爆炸現(xiàn)象發(fā)生，操作安全得到保障。但是該申請(qǐng)案的缺點(diǎn)在于：難以回收高爐渣處理過(guò)程中產(chǎn)生的固態(tài)爐渣高品質(zhì)熱源、蒸氣，且用水量較大。

綜上所述，如何設(shè)計(jì)出一種相對(duì)簡(jiǎn)化的高爐渣處理工藝，且能有效回收高爐渣處理過(guò)程中產(chǎn)生的固態(tài)爐渣高品質(zhì)熱源、蒸氣，降低水耗，是現(xiàn)有技術(shù)中亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1.發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有高爐渣處理工藝中固態(tài)爐渣高品質(zhì)熱源、蒸氣難以回收利用、用水量較大的不足，提供了一種相對(duì)簡(jiǎn)化的高爐渣處理工藝，且能有效回收高爐渣處理過(guò)程中產(chǎn)生的固態(tài)爐渣高品質(zhì)熱源、蒸氣，降低水耗。

2.技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

本發(fā)明的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理方法，包括以下步驟：

步驟一：首選準(zhǔn)備好基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理裝置，然后將待處理的高爐渣自上而下的落入爐渣處理箱內(nèi)；

步驟二：高爐渣在爐渣處理箱內(nèi)下落過(guò)程中先通過(guò)水柱對(duì)其進(jìn)行沖擊、冷卻，然后通過(guò)霧化水對(duì)其冷卻；

步驟三：處理后的高爐渣自爐渣處理箱底部排出，爐渣處理箱內(nèi)形成的蒸氣通過(guò)蒸汽管道排走。

作為本發(fā)明的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理方法更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理裝置包括：

爐渣處理箱，高爐渣自所述爐渣處理箱頂部落入，由所述爐渣處理箱底部排出；

冷卻單元，所述冷卻單元包括在所述爐渣處理箱內(nèi)部形成水柱來(lái)對(duì)落下的高爐渣進(jìn)行沖擊、冷卻的機(jī)構(gòu)。

作為本發(fā)明的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理方法更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理裝置還包括蒸汽管道；

所述爐渣處理箱的壁面為內(nèi)部填充冷卻水的冷卻水夾層，蒸汽管道與爐渣處理箱的內(nèi)部連通。

作為本發(fā)明的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理方法更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述冷卻單元包括噴頭，所述噴頭包括用于噴射出水柱的水柱噴頭；所述爐渣處理箱內(nèi)相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面上上、下交錯(cuò)布置數(shù)層水柱噴頭，使得相應(yīng)位置落下的高爐渣沿“之”字形路線下落。

作為本發(fā)明的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理方法更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述噴頭還包括用于噴射出霧化水的水霧噴頭，所述水霧噴頭設(shè)置于爐渣處理箱內(nèi)的側(cè)面上且位于所述水柱噴頭的下方。

作為本發(fā)明的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理方法更進(jìn)一步的改進(jìn)，每個(gè)水柱噴頭的軸線與水平面的夾角相同；所述爐渣處理箱內(nèi)位于相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面上且上、下相鄰的兩層水柱噴頭，其噴射水柱的方向相對(duì)。

作為本發(fā)明的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理方法更進(jìn)一步的改進(jìn)，每個(gè)水柱噴頭的軸線與水平面的夾角為0～30°，水柱噴頭噴出的水柱壓力為0.2～2.0MPa。

作為本發(fā)明的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理方法更進(jìn)一步的改進(jìn)，每個(gè)噴頭通過(guò)水管分別與分配箱上的一路冷卻水相連通，分配箱用于將水泵通入的冷卻水分為多路；

所述爐渣處理箱的上方設(shè)有泄渣槽，所述爐渣處理箱的底部為呈漏斗狀的開(kāi)口，該開(kāi)口的下方設(shè)有傳送帶。

作為本發(fā)明的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理方法更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述冷卻水夾層的下部與補(bǔ)水機(jī)構(gòu)連通，冷卻水夾層內(nèi)設(shè)有水位測(cè)量機(jī)構(gòu)和水溫測(cè)量機(jī)構(gòu)，冷卻水夾層頂部與蒸汽收集管連通。

作為本發(fā)明的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理方法更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述水柱噴頭沿軸向的截面為出口孔徑漸縮的喇叭狀通道或?yàn)槌隹诳讖叫∮谌肟诳讖降碾A梯狀通道。

3.有益效果

采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著效果：

(1)本發(fā)明的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理方法，其采用的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理裝置整體設(shè)計(jì)集成化、科學(xué)化且裝置結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，運(yùn)行流程便于維護(hù)，運(yùn)行成本及設(shè)備制造成本較低，爐渣處理箱圍成相對(duì)密封的低溫環(huán)境，高爐渣在爐渣處理箱內(nèi)流動(dòng)、冷卻過(guò)程中，利用具有一定剛度的高壓水柱、成噴霧狀的霧化水將高爐渣切割、擊碎，并快速冷卻至玻璃相小顆粒，同時(shí)通過(guò)與爐渣處理箱連通的蒸汽管道將高爐渣處理過(guò)程中產(chǎn)生的大量蒸氣進(jìn)行回收利用，其中，水霧噴頭、水柱噴頭以及冷卻水夾層的設(shè)計(jì)大大減少了冷卻水的消耗。

(2)本發(fā)明中，爐渣處理箱內(nèi)位于相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面上且上、下相鄰的兩層水柱噴頭，其噴射水柱的方向是相對(duì)的，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一方面有利于形成相對(duì)的兩層水簾來(lái)維持高爐渣的“之”字形流動(dòng)路線，另一方面可以盡量使得相應(yīng)位置水柱的噴射面平行于此處高爐渣的流動(dòng)方向，以增加對(duì)高爐渣的沖擊和冷卻效果，減少用水量。

(3)本發(fā)明的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理方法，其采用的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理裝置，能通過(guò)調(diào)節(jié)各類(lèi)噴頭的冷卻強(qiáng)度來(lái)控制爐渣處理箱底部排出的爐渣顆粒的溫度，進(jìn)而為余熱鍋爐提供不同品質(zhì)的熱源，尤其可以提供保持高溫狀態(tài)的固態(tài)爐渣顆粒，且爐渣顆粒溫度可控，并為余熱回收提供高品質(zhì)熱源，經(jīng)過(guò)計(jì)算每噸液態(tài)高爐渣熱量約折合為64kg標(biāo)準(zhǔn)煤，利用本基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理裝置可新增發(fā)電量約為13千瓦·時(shí)/噸渣，大幅提高了經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為實(shí)施例1～4的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實(shí)施例5中水柱噴頭沿軸向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實(shí)施例5中水柱噴頭沿軸向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為實(shí)施例7的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理方法的流程圖。

示意圖中的標(biāo)號(hào)說(shuō)明：

1、泄渣槽；2、爐渣處理箱；201、冷卻水夾層；3、水管；4、分配箱；5、噴頭；6、水泵；7、傳送帶；8、蒸汽管道；9、爐渣顆粒。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

現(xiàn)有的水淬高爐渣工藝，會(huì)形成大量低品質(zhì)的溫水及飽和蒸氣，但很難被回收利用，且其中大約15％的沖渣水會(huì)蒸發(fā)吸熱變成水蒸氣而放散掉，不僅造成了能量和水資源的浪費(fèi)，同時(shí)水蒸氣中含有大量有害物質(zhì)，嚴(yán)重污染環(huán)境。因此研究高爐渣的新型回收方法成為該領(lǐng)域的一個(gè)新研究課題，目前，國(guó)內(nèi)外均已開(kāi)展了該項(xiàng)研究，并設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)杯式成渣工藝、滾筒式成渣工藝、噴吹散射工藝和鋼球成渣工藝。雖然上述四種高爐渣處理工藝已經(jīng)比較成熟，但相對(duì)于傳統(tǒng)的水淬高爐渣工藝，其工藝過(guò)程仍舊比較復(fù)雜，設(shè)備成本及運(yùn)行成本較高。因此，如何設(shè)計(jì)出一種相對(duì)簡(jiǎn)化的高爐渣處理工藝，且能有效回收高爐渣處理過(guò)程中產(chǎn)生的固態(tài)爐渣高品質(zhì)熱源、蒸氣，降低水耗，是現(xiàn)有技術(shù)中亟需解決的技術(shù)問(wèn)題。

為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

結(jié)合圖1，本實(shí)施例的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理裝置，包括：爐渣處理箱2，高爐渣自爐渣處理箱2頂部落入，由爐渣處理箱2底部排出；冷卻單元，冷卻單元包括在爐渣處理箱2內(nèi)部形成高壓的水柱來(lái)對(duì)落下的高爐渣進(jìn)行沖擊、冷卻的機(jī)構(gòu)。(本實(shí)施例的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理裝置，“高爐熔渣”指從高爐排出的液態(tài)高爐渣，“干法處理”指將液態(tài)高爐渣最終處理成含水量較少的爐渣顆粒9，該爐渣顆粒9呈固體顆粒狀)

本實(shí)施例中，高爐渣在爐渣處理箱2內(nèi)自上而下的下落，有利于高爐渣在空中充分的分散開(kāi)來(lái)，同時(shí)，高爐渣在下落過(guò)程中被高壓水柱擊碎、冷卻，經(jīng)過(guò)數(shù)次碰撞冷卻，在爐渣處理箱2底部被處理成符合要求的爐渣顆粒9。

實(shí)施例2

結(jié)合圖1，本實(shí)施例的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理裝置，其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1基本相同，更進(jìn)一步的：

本實(shí)施例的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理裝置還包括蒸汽管道8，爐渣處理箱2的壁面為內(nèi)部填充冷卻水的冷卻水夾層201(冷卻水夾層201的設(shè)計(jì)，確保了高爐渣在爐渣處理箱2內(nèi)圍成的低溫環(huán)境中流動(dòng)，提高了高爐渣的冷卻效率)，蒸汽管道8與爐渣處理箱2的內(nèi)部連通。爐渣處理箱2的上方設(shè)有泄渣槽1，待處理的液態(tài)高爐渣從泄渣槽1內(nèi)流出并進(jìn)入爐渣處理箱2內(nèi)，爐渣處理箱2的底部為呈漏斗狀的開(kāi)口，漏斗狀的開(kāi)口設(shè)計(jì)有利于處理后的爐渣顆粒9順暢的從爐渣處理箱2底部排出并被爐渣處理箱2底部的冷卻水夾層201冷卻，然后通過(guò)爐渣處理箱2底部開(kāi)口下方的傳送帶7送至余熱鍋爐發(fā)電，傳送帶7所用的材料要求能夠承受800℃以上的溫度。

本實(shí)施例中，爐渣處理箱2的壁面為內(nèi)部填充冷卻水的冷卻水夾層201，完全確保了爐渣處理箱2壁面溫度始終保持在500℃以下，防止高爐渣粘結(jié)在爐渣處理箱2內(nèi)表面；冷卻過(guò)程產(chǎn)生的潔凈蒸汽通過(guò)爐渣處理箱2底部連通的蒸汽管道8回收利用，蒸汽管道8布置在爐渣處理箱2底部，方便安裝。

冷卻單元包括噴頭5，噴頭5包括用于噴射出水柱的水柱噴頭和用于噴射出霧化水的水霧噴頭；爐渣處理箱2內(nèi)相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面上上、下交錯(cuò)布置數(shù)層水柱噴頭，每層水柱噴頭可布置1～2排水柱噴頭，使得相應(yīng)位置落下的高爐渣沿“之”字形路線下落。具體本實(shí)施例中，爐渣處理箱2的高度在1500～4500mm之間，爐渣處理箱2橫截面可為等效直徑500～3000mm的方形或圓形。同一排水柱噴頭上相鄰兩個(gè)水柱噴頭的間距為1～3mm，每一排水柱噴頭的數(shù)量可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)適應(yīng)性調(diào)整；爐渣處理箱2內(nèi)位于相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面上且上、下相鄰的兩層水柱噴頭之間的距離為200～1000mm。水霧噴頭設(shè)置于爐渣處理箱2內(nèi)的側(cè)面上且位于水柱噴頭的下方。具體本實(shí)施例中，水柱噴頭布置在爐渣處理箱2內(nèi)的上部，距離爐渣處理箱2頂端100～500mm，水霧噴頭布置在爐渣處理箱2內(nèi)的下部。每個(gè)噴頭5通過(guò)水管3分別與分配箱4上的一路冷卻水相連通，分配箱4用于將水泵6通入的冷卻水分為多路，即冷卻水經(jīng)過(guò)水泵6加壓后被送至分配箱4，然后通過(guò)分配箱4分配至各類(lèi)噴頭，各類(lèi)噴頭都配置相應(yīng)的閥門(mén)，可以控制處理后的爐渣顆粒9溫度維持在100～800℃之間，回收固態(tài)爐渣的高品質(zhì)熱量，進(jìn)而為余熱鍋爐提供不同品質(zhì)的熱源，在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)高爐產(chǎn)量和冷卻效果靈活調(diào)節(jié)噴頭參數(shù)。噴頭布置方式與高爐渣冷卻速率有關(guān)，高爐渣流經(jīng)高壓水柱區(qū)域時(shí)，要求速冷至玻璃相溫度范圍，在之后的霧化水區(qū)域，要求調(diào)節(jié)高爐渣溫度梯度，確保高爐渣不會(huì)粘結(jié)成塊，實(shí)際生產(chǎn)中可根據(jù)以上兩點(diǎn)來(lái)判斷噴頭布置方式是否合理。

本實(shí)施例中，高爐渣依次經(jīng)過(guò)高壓水柱的急冷階段和霧化水的緩冷階段，兼顧了高爐渣的后續(xù)利用和余熱回收效率。具體分析如下：(1)為了增加高爐渣在爐渣處理箱2內(nèi)的冷卻強(qiáng)度，延長(zhǎng)其停留時(shí)間，本實(shí)施例中在爐渣處理箱2內(nèi)相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面上上、下交錯(cuò)布置數(shù)層水柱噴頭，高壓水柱將流動(dòng)的高爐渣層層切割，通過(guò)高壓水柱的動(dòng)量改變高爐渣的流動(dòng)方向，使得相應(yīng)位置落下的高爐渣沿“之”字形路線下落(即高爐渣的運(yùn)動(dòng)軌跡為沿縱向自由落體運(yùn)動(dòng)和沿橫向折返運(yùn)動(dòng)的復(fù)合)。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中使得高爐渣沿“之”字形路線下落是其關(guān)鍵所在，高爐渣沿“之”字形路線流動(dòng)，充分增加了高爐渣在空中的停留時(shí)間以及與高壓水柱的接觸面積，僅用少量冷卻水形成的高壓水柱即可將高溫熔融的高爐渣進(jìn)行切割、擊碎，并使得高爐渣快速冷卻(冷卻到800℃以下)碎化至符合要求的玻璃相小顆粒(保證了成渣顆粒中玻璃體的含量大于傳統(tǒng)水淬渣，提高了成渣顆粒的玻璃相強(qiáng)度、質(zhì)密性)，大大節(jié)約了冷卻水消耗量，提升了處理后爐渣顆粒9的產(chǎn)品質(zhì)量，兼顧了高爐渣的后續(xù)利用。(2)在霧化水的緩冷階段，高爐渣已經(jīng)經(jīng)過(guò)高壓水柱的急冷處理，成為小顆粒的爐渣顆粒9，并在爐渣處理箱2內(nèi)充分分散開(kāi)來(lái)，有利于爐渣顆粒9與空氣充分接觸換熱，同時(shí)霧化水充分噴灑在爐渣處理箱2的下部，使得爐渣處理箱2內(nèi)部的熱量(爐渣顆粒9以及空氣中的熱量)基本都被霧化水所吸收，另一方面高壓水柱沖擊高爐渣后被分散為細(xì)小的水珠顆粒，水珠顆粒同樣落在爐渣處理箱2下部吸收熱量，霧化水以及水珠顆粒吸熱后均蒸發(fā)為水蒸氣，其中幾乎所有的水蒸氣都被蒸汽管道8回收，大幅度提高了高爐渣處理過(guò)程中的余熱利用率，有利于鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排；同時(shí)，急冷階段和緩冷階段所用的冷卻水基本都以水蒸氣的形式回收利用，大大減少了被高爐渣污染后的廢水排放量，基本可省去廢水處理環(huán)節(jié)；進(jìn)一步的，急冷階段和緩冷階段所用的冷卻水相對(duì)于傳統(tǒng)的水淬工藝，降低了約50％的水耗。(傳統(tǒng)的高爐渣水萃工藝，高爐渣經(jīng)過(guò)水萃，破碎成顆粒狀，最終處理過(guò)后的成渣顆粒中水分含量高，需經(jīng)過(guò)沉淀池處理，然后送至水泥廠作為水泥的原料，此過(guò)程浪費(fèi)了大量的水資源，每噸高爐渣需要6噸左右的循環(huán)水，同時(shí)形成的廢水凈化難度較大，產(chǎn)生的蒸氣很難收集。)

本實(shí)施例的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理裝置，整體設(shè)計(jì)集成化、科學(xué)化且裝置結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，運(yùn)行流程便于維護(hù)，運(yùn)行成本及設(shè)備制造成本較低，爐渣處理箱2圍成相對(duì)密封的低溫環(huán)境，高爐渣在爐渣處理箱2內(nèi)流動(dòng)、冷卻過(guò)程中，利用具有一定剛度的高壓水柱、成噴霧狀的霧化水將高爐渣切割、擊碎，并快速冷卻至玻璃相小顆粒，同時(shí)通過(guò)與爐渣處理箱2連通的蒸汽管道8將高爐渣處理過(guò)程中產(chǎn)生的大量蒸氣進(jìn)行回收利用，其中，水霧噴頭、水柱噴頭以及冷卻水夾層201的設(shè)計(jì)大大減少了冷卻水的消耗。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理裝置，能通過(guò)調(diào)節(jié)各類(lèi)噴頭的冷卻強(qiáng)度來(lái)控制爐渣處理箱5底部排出的爐渣顆粒9(固態(tài)爐渣)的溫度(100～800℃)，進(jìn)而為余熱鍋爐提供不同品質(zhì)的熱源(需要說(shuō)明的是，液態(tài)高爐渣中大部分的熱量均被保留在爐渣顆粒9中，通過(guò)對(duì)爐渣顆粒9的回收利用，可大幅提高液態(tài)高爐渣的熱回收效率)，經(jīng)過(guò)計(jì)算每噸液態(tài)高爐渣熱量約折合為64kg標(biāo)準(zhǔn)煤，利用本基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理裝置可新增發(fā)電量約為13千瓦·時(shí)/噸渣，大幅提高了經(jīng)濟(jì)效益。

實(shí)施例3

結(jié)合圖1，本實(shí)施例的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理裝置，其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例2基本相同，更進(jìn)一步的：每個(gè)水柱噴頭的軸線與水平面的夾角相同，具體本實(shí)施例中，每個(gè)水柱噴頭的軸線與水平面的夾角為0～30°，需要說(shuō)明的是，水柱噴頭的軸線與水平面的夾角過(guò)大不利于高爐渣形成沿“之”字形路線，具體本實(shí)施例中取30°；水柱噴頭噴出的水柱壓力為0.2～2.0MPa，水柱壓力過(guò)小達(dá)不到?jīng)_擊高爐渣的作用，水柱壓力過(guò)大則水柱完全穿透高爐渣，使得高爐渣無(wú)法沿“之”字形路線流動(dòng)，具體本實(shí)施例中取2.0MPa。爐渣處理箱2內(nèi)位于相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面上且上、下相鄰的兩層水柱噴頭，其噴射水柱的方向相對(duì)。

本實(shí)施例中，爐渣處理箱2內(nèi)位于相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面上且上、下相鄰的兩層水柱噴頭，其噴射水柱的方向是相對(duì)的(具體本實(shí)施例中相當(dāng)于其中一層水柱噴頭以與水平面成30°夾角向下方噴射水柱，另一層水柱噴頭以與水平面成30°夾角向上方噴射水柱)，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一方面有利于形成相對(duì)的兩層水簾來(lái)維持高爐渣的“之”字形流動(dòng)路線，另一方面可以盡量使得相應(yīng)位置水柱的噴射面平行于此處高爐渣的流動(dòng)方向，以增加對(duì)高爐渣的沖擊和冷卻效果，減少用水量。

實(shí)施例4

結(jié)合圖1，本實(shí)施例的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理裝置，其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例3基本相同，更進(jìn)一步的：冷卻水夾層201的下部與補(bǔ)水機(jī)構(gòu)連通，冷卻水夾層201內(nèi)設(shè)有水位測(cè)量機(jī)構(gòu)和水溫測(cè)量機(jī)構(gòu)，冷卻水夾層201頂部與蒸汽收集管連通。

本實(shí)施例中，通過(guò)水位測(cè)量機(jī)構(gòu)和水溫測(cè)量機(jī)構(gòu)分別測(cè)量冷卻水夾層201內(nèi)的水位和水溫，通過(guò)補(bǔ)水機(jī)構(gòu)對(duì)冷卻水夾層201進(jìn)行補(bǔ)水，從而確保爐渣處理箱2的壁面維持在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)，當(dāng)冷卻水夾層201內(nèi)的冷卻水被加熱蒸發(fā)后，可通過(guò)冷卻水夾層201頂部的蒸汽收集管進(jìn)行回收利用。

實(shí)施例5

結(jié)合圖2，本實(shí)施例的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理裝置，其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例4基本相同，更進(jìn)一步的：水柱噴頭沿軸向的截面為出口孔徑漸縮的喇叭狀通道。

本實(shí)施例中要確保水柱噴頭噴出的水柱剛性要大，具體本實(shí)施例中，水柱噴頭沿軸向的截面為出口孔徑漸縮的喇叭狀通道，喇叭狀通道的設(shè)計(jì)，使得高壓冷卻水在通過(guò)水柱噴頭后，進(jìn)一步被加壓，確保水柱噴頭噴出符合要求的高壓水柱。

結(jié)合圖3，本實(shí)施例中水柱噴頭還可以設(shè)計(jì)為另一種結(jié)構(gòu)：水柱噴頭沿軸向的截面為出口孔徑小于入口孔徑的階梯狀通道。高壓冷卻水在通過(guò)階梯狀通道噴出時(shí)，一方面階梯狀通道內(nèi)高壓冷卻水柱中心流速較快的部分被直接噴出，有利于強(qiáng)化噴出水柱對(duì)于高爐渣的急冷效果；另一方面，高壓冷卻水經(jīng)過(guò)出口孔徑小于入口孔徑的階梯狀通道流出時(shí)，階梯狀通道內(nèi)高壓冷卻水柱邊緣的部分被直接阻擋，產(chǎn)生類(lèi)似于“自制空氣炮”的現(xiàn)象，使得噴出的水柱保持相當(dāng)強(qiáng)的剛度(即讓噴出的水柱不易分散開(kāi)來(lái))，保證水柱對(duì)高爐渣的沖擊效果。

實(shí)施例6

本實(shí)施例的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理裝置，其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例3基本相同，其不同之處在于：每個(gè)水柱噴頭的軸線與水平面的夾角為0°，水柱噴頭噴出的水柱壓力為0.2MPa。

實(shí)施例7

結(jié)合圖4，本實(shí)施例的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理方法，其是采用如實(shí)施例5所述的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理裝置進(jìn)行的，具體步驟如下：

步驟一：首選準(zhǔn)備好如實(shí)施例5所述的基于高溫渣余熱回收的高爐熔渣干法處理裝置；然后將待處理的高爐渣自上而下的落入爐渣處理箱2內(nèi)；

步驟二：高爐渣在爐渣處理箱2內(nèi)下落過(guò)程中先通過(guò)水柱對(duì)其進(jìn)行沖擊、冷卻，然后通過(guò)霧化水對(duì)其冷卻；

步驟三：處理后的高爐渣自爐渣處理箱2底部排出，爐渣處理箱2內(nèi)形成的蒸氣通過(guò)蒸汽管道8排走回收利用。

以上示意性的對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒(méi)有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。