本發明涉及瓦斯灰脫鋅技術領域，尤其涉及一種瓦斯灰脫鋅過程中的熱量利用裝置及其方法。

背景技術：

瓦斯灰為高爐生產鐵水過程中產生的微細爐塵經干式布袋收塵器后形成的一種微細物質，瓦斯灰為微粒物料，化學成分復雜，除了鐵之外，還含有未完全燃燒的炭以及鋅、鉛、錫、鉍、鎘，銦等金屬氧化物。現有的許多鋼鐵廠都將瓦斯灰直接投入高爐中重新燒結，用于回收瓦斯灰中的鐵，但是，含量較高的氧化鋅在高爐中被還原氣體還原成鋅蒸汽滲入爐襯，使爐襯異常膨脹，脆化導致高爐壽命縮短；因此，將瓦斯灰重返高爐前需降低瓦斯灰中氧化鋅的含量。

目前降低瓦斯灰中氧化鋅的含量的處理方法主要有回轉窯法與轉底爐法。其中，回轉窯法是將連續轉動的回轉窯作反應器，以固體碳作還原劑，通過固相還原反應把氧化鋅冶煉成金屬蒸氣，被還原出的金屬蒸氣再進入氣相，在氣相中又被氧化成氧化鋅，經冷卻后導入收塵系統，收集得到氧化鋅。如文獻“本鋼高鋅含鐵塵泥回轉窯處理工藝研究，廢鋼論壇，2016年4月，第2期，P18-22。”中論述了一種瓦斯灰處理的回轉窯工藝，該工藝的過程為：首先將露天堆放的含鋅瓦斯灰與炭粉混合投入回轉窯內，窯尾處鼓入空氣，點火讓爐料中的炭燃燒，產生高溫還原氣體，氧化鋅被還原氣體還原為鋅蒸氣，鋅蒸氣與高溫氣體進入煙道，在煙道中首先經重力除塵器，將煙氣中較大粒徑顆粒去除，然后進入U型管道，U型管道底部沉入水槽中進行降溫，并在U型段底部設有沉降斗，對沉降下來的物料和次氧化鋅進行收集。但是該方法是將露天堆放瓦斯灰投入回轉窯中，這種瓦斯灰含水量大，若含水量大的瓦斯灰進入回轉窯后，在瓦斯灰水分蒸發與還原產物結合，很容易粘結在回轉窯內襯上，形成結圈，嚴重時將影響回轉窯的正常生產；其次，該工藝的能量利用率低，產生的高溫煙氣直接進入U型管道降溫，浪費了大量熱量。

轉底爐法是將高爐瓦斯泥經濃縮脫水烘干后與除塵灰和粘結劑、煤粉按比例配料，經潤磨、造球、篩分后生球再經干燥后均勻布到轉底爐環形臺車上,利用轉底爐爐內約1300℃的高溫還原性氣氛及球團中的碳產生還原反應，在10～20min內，將氧化鐵大部分還原為金屬鐵，同時將氧化鋅大部分還原為鋅，鋅隨煙氣一并排出，煙氣通過熱交換器進一步降溫，最后經袋式除塵器凈化后外排，除塵得到的鋅礦粉則被回收。但是轉底爐出來的高溫煙氣(在1100℃左右)進入熱交換器，熱交換器經常出現黏結堵塞，需停產清理，從而影響轉底爐正常生產。國內現已投產的轉底爐雖經過不斷改進，如：在換熱器前加余熱鍋爐、在換熱器周圍加水冷裝置進行循環水冷卻等，使粘結堵塞現象有所減輕，但仍未完全解決該問題，這也是國內轉底爐工序普遍存在的問題。

技術實現要素：

為解決以上問題，本發明提供一種瓦斯灰脫鋅過程中的熱量利用裝置及其方法，不僅實現瓦斯灰脫鋅，而且利用脫鋅過程中的熱量對瓦斯灰原料進行加熱，脫除水分。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種瓦斯灰脫鋅過程中的熱量利用裝置，包括回轉窯，回轉窯進料口設有進料裝置，回轉窯出煙口通過冷卻器與收塵器相連，回轉窯進氣口與空氣連通；其中，冷卻器包括橫向設置的長管，長管一端設有煙氣進氣口，煙氣進氣口通過管道與回轉窯出煙口連通，長管另一端設有煙氣出氣口，煙氣出氣口通過管道與收塵器連通，長管中部均勻設有若干個倒“U”型管，倒“U”型管的兩端開口與長管連通，每個倒“U”型管內均設有內管，內管一端通過空氣泵與空氣連通，內管的另一端從長管上的內管入口進入依次穿過每個倒“U”型管后從長管上的內管出口穿出，內管出口穿出的內管通過分支軟管與進料裝置相連。

進一步地，所述長管的下端均勻設有若干個煙氣沉降斗。

進一步地，所述倒“U”型管設有4個，所述內管的內徑與倒“U”型管內徑的比為1：3。

進一步地，每個所述倒“U”型管內壁與對應內管外壁之間設有用于支撐內管的支撐定位板。

進一步地，所述內管入口與內管出口均設有水封結構。

一種瓦斯灰脫鋅過程中的熱量利用方法，包括以上步驟：

1)將瓦斯灰投入進料裝置，啟動回轉窯，從回轉窯進氣口鼓入空氣，瓦斯灰進入回轉窯中，回轉窯內的還原氣體將瓦斯灰中的氧化鋅還原成鋅蒸汽并與煙氣進入冷卻器；

2)啟動空氣泵，將空氣鼓入內管中，空氣在內管流動的過程中，鋅蒸汽與煙氣同時在倒“U”型管中流動，內管內的空氣與鋅蒸汽、煙氣發生熱交換，內管內的空氣通入進料裝置中對瓦斯灰進行加熱，脫除水分；倒“U”型管內的鋅蒸汽與煙氣通入收塵器進行過濾，收集濾渣用以回收鋅；

3)當收塵器中的濾渣不再增加后關閉回轉窯以及空氣泵，回收回轉窯中還原瓦斯灰后的產物。

進一步地，所述內管內空氣的流通方向與倒“U”型管中鋅蒸汽與煙氣的流通方向相反。

進一步地，所述冷卻器還包括煙氣沉降斗，鋅蒸汽與煙氣中一部分顆粒較大的粉塵沉降到煙氣沉降斗中，另一部分顆粒較小的粉塵通入倒“U”型管中流動。

本發明的優點在于：

1，通過在倒“U”型管內設置內管，向內管中通入冷空氣，在脫鋅過程中，倒“U”型管內流通有高溫的鋅蒸汽與煙氣，因此，通過這種裝置，內管內的空氣與倒“U”型管內的高溫鋅蒸汽與煙氣發生熱交換，內管內的空氣溫度升高用于加熱瓦斯灰原料進行加熱，脫除水分；脫水后的瓦斯灰原料在回轉窯內形成一個相對穩定的原料供應環境，穩定爐內化學反應，減少爐內結圈的現象，提高回轉窯的生產效率和壽命；倒“U”型管內的高溫鋅蒸汽與煙氣溫度降到100℃以下，相比于傳統冷卻器將高溫鋅蒸汽與煙氣溫度降到200～250℃，本發明的冷卻效果更好，低溫的煙氣既有利于除塵的效率又可以避免高溫破壞收塵器。

2，通過在長管下端設置煙氣沉降斗，用于煙氣中大顆粒物質的沉降收集，防止阻塞長管。

3，內管內空氣流通的方向與倒“U”型管內煙氣流通的方向相反，有利于熱交換的更加充分。

4，在實際生產中，倒“U”型管的高度為6米，在倒“U”型管內的內管的高度略小于6米，因為“U”型管內通有高溫煙氣，內管在倒“U”型管內容易左右擺動，不穩定，通過在倒“U”型管內壁與對應內管外壁之間設置用于支撐內管的支撐定位板，內管即可穩固地套設在倒“U”型管內。

5，內管的另一端從長管上內管入口進入依次穿過每個倒“U”型管后從長管上內管出口穿出，因此，會造成內管入口與內管出口的密封性降低，廢氣從內管入口與內管出口泄漏出去，因此，在內管入口與內管出口均設置水封結構，有效地將大氣環境與冷卻器地環境隔離開來，而且由于負壓，水封結構不易失效。

附圖說明

圖1為本發明瓦斯灰脫鋅過程中的熱量利用裝置的結構示意圖；

圖中各部件標號如下：回轉窯1(其中，進料口1.1、出煙口1.2、進氣口1.3)、進料裝置2、冷卻器3(其中，長管3.1、煙氣進氣口3.2、煙氣出氣口3.3、倒“U”型管3.4、內管3.5、內管入口3.6、內管出口3.7、分支軟管3.8、支撐定位板3.9、水封結構3.10)、收塵器4、空氣泵5、煙氣沉降斗6。

具體實施方式

為更好地理解本發明，以下將結合附圖和具體實例對發明進行詳細的說明。

如圖1所示，一種瓦斯灰脫鋅過程中的熱量利用裝置，包括回轉窯1，回轉窯1進料口1.1設有進料裝置2，回轉窯1出煙口1.2通過冷卻器3與干式布袋收塵器4相連，回轉窯1進氣口1.3與空氣連通；其中，冷卻器3包括橫向設置的長管3.1，長管3.1一端設有煙氣進氣口3.2，煙氣進氣口3.2通過管道與回轉窯1出煙口1.2連通，長管3.1另一端設有煙氣出氣口3.3，煙氣出氣口3.3通過管道與收塵器4連通，長管3.1中部均勻設有4個倒“U”型管3.4，長管3.1的下端均勻設有5個煙氣沉降斗6，倒“U”型管3.4的兩端開口與長管3.1連通，每個倒“U”型管3.4內均設有內管3.5，每個倒“U”型管3.4內壁與對應內管3.5外壁之間設有用于支撐內管3.5的支撐定位板3.9，內管3.5一端通過空氣泵5與空氣連通，內管3.5的另一端從長管3.1上內管入口3.6進入依次穿過每個倒“U”型管3.4后從長管3.1上內管出口3.7穿出，內管出口3.7穿出的內管3.5通過分支軟管3.8與進料裝置2相連；內管入口3.6與內管出口3.7均設有水封結構3.10。

其中，內管3.5的內徑與倒“U”型管3.4內徑的比為1：3，內管的內徑太大會造成倒“U”型管3.4內的煙氣流通不暢，內管的內徑太小通入的空氣量太小，導致內管內空氣與倒“U”型管3.4內煙氣的熱交換效果不佳。內管3.5內空氣流通的方向與倒“U”型管3.4內煙氣流通的方向相反，有利于熱交換的更加充分。

結合圖1，瓦斯灰脫鋅過程中的熱量利用方法，包括以下步驟：

1)將瓦斯灰投入進料裝置2，啟動回轉窯1，從回轉窯1進氣口1.3鼓入空氣，瓦斯灰進入回轉窯1，回轉窯1內的還原氣體將瓦斯灰中的氧化鋅還原成鋅蒸汽并與煙氣進入冷卻器3；

2)啟動空氣泵5，將空氣鼓入內管3.5中，空氣在內管3.5流動的過程中，鋅蒸汽與煙氣同時在倒“U”型管3.4中流動，并且內管3.5內的空氣的流通方向與倒“U”型管3.4中鋅蒸汽與煙氣的流通方向相反；內管3.5內的空氣與鋅蒸汽與煙氣發生熱交換，吸收熱量的內管3.5空氣通入進料裝置2中對瓦斯灰進行加熱，脫除水分；倒“U”型管3.4內的鋅蒸汽與煙氣通入收塵器4進行過濾，收集濾渣用以回收鋅；

3)當收塵器4中的濾渣不再增加后關閉回轉窯1以及空氣泵5，回收回轉窯中還原瓦斯灰后的產物。

冷卻器3還包括煙氣沉降斗6，鋅蒸汽與煙氣中一部分顆粒較大的粉塵沉降到煙氣沉降斗6中，另一部分顆粒較小的粉塵通入倒“U”型管3.4中流動，用于煙氣中大顆粒物質的沉降收集，防止阻塞長管。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。