本發明涉及高溫爐渣處理技術領域，特別地，涉及一種高溫爐渣風淬粒化流化床鍋爐余熱回收裝置。

背景技術：

黑色及有色冶金過程中產生大量的高溫爐渣，溫度大約在1000～1600℃，每噸廢渣帶走的熱量相當于60kg標準煤產生的熱量；由于熱量回收困難，企業通常只考慮爐渣的后續利用。目前，我國液態高溫爐渣主要采用水淬法急冷處理，水淬法耗水嚴重。處理1噸爐渣耗水1噸，產生800m³水蒸汽，其中，H₂S含量19mg/m³，SO₂含量4.3mg/m³；蒸汽直接排入大氣無法進行熱量回收，酸性氣體造成大氣的污染，沖渣水余熱僅有部分通過冬季采暖或浴室供熱水利用，利用率不足10％。

爐渣余熱是冶金企業中唯一沒有被利用的二次能源，節約型社會對節能降耗的要求越來越高，高效，高品質地回收冶金爐渣余熱將成為冶金企業環境保護及節能降耗的重要途徑。在保證成品渣粒經濟效益的前提下，回收利用干式粒化后的高溫渣粒余熱，將成為整個熔融爐渣余熱回收工程的核心技術之一。為了回收利用高溫爐渣中的余熱，并避免水資源的浪費，80年代以來人們開始研究爐渣的各種干式處理工藝，根據粒化方法的不同，干式工藝可分為風淬粒化法、轉鼓粒化法和離心粒化法。

新日鐵、NKK、川崎制鐵等6家公司，從1982年開始在新日鐵名古3號高爐上進行為期6年的風淬法高爐渣干式粒化試驗；高爐熔渣流入風洞內的粒化區域被高壓高速氣流吹散、微粒化，大部分渣粒與安裝在風洞內的分散版和內壁碰撞，溫度降到1050℃而落下，在落下過程中，渣粒被從風洞下部吹入的冷卻空氣冷卻到800℃，再從風洞下部排出。排出的粒化渣進入熱篩篩出大顆粒爐渣后，儲存在高溫漏斗內，然后在換熱器內進行二次熱交換，粒化渣進一步冷卻到150℃左右排出；風洞內的冷卻速度可以保證成品渣的品質，在風洞和二次換熱器中，冷卻空氣與爐渣換熱獲得的余熱可以作為蒸汽或發電利用，但由于風洞和二次換熱器之間有熱篩風機和機械輸送系統，加上風洞內部結構和分散板均采用水冷方式，熱損失大，平均熱回收率僅48％，且設備多，占地大，成本太高，最終沒能實現工業化應用。

技術實現要素：

本發明目的在于提供一種高溫爐渣風淬粒化流化床鍋爐余熱回收裝置，以解決熱回收率不高、成品渣品質低以及熱回收過程產生廢氣污染環境的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種高溫爐渣風淬粒化流化床鍋爐余熱回收裝置，包括爐膛1、除塵器11及尾部煙道12；所述尾部煙道12通過除塵器11與所述爐膛1上部設置的出風口連通；所述尾部煙道12設有省煤器13；

所述爐膛1上部和底部分別設有過熱器7，且所述爐膛1上部及側壁設有水冷壁6；所述爐膛1側壁設有進渣管2和出渣管3，且所述進渣管2靠近爐膛1位置與粒化風機9出風口相連；所述爐膛1下部與冷卻風機10出風口相連；

所述爐膛1底部設有布風板4，所述布風板3下表面與冷卻風機10相連；所述布風板3上表面與水平面的夾角為5～10°，向出渣管3方向傾斜；所述布風板3上表面設置有埋管5以及向出渣管3方向傾斜的通風孔16，所述通風孔的中心軸與垂直線夾角為15-35°；所述通風孔靠向出渣管3的側壁與垂直線的夾角(α)小于遠離出渣管3的側壁與垂直線的夾角(β)；

所述過熱器7、埋管5、水冷壁6及省煤器13均與汽包8相連。

優選的，所述出渣管3及除塵器11的出口下方設有冷渣槽15。

優選的，所述省煤器13為兩級省煤器。

優選的，所述除塵器11為旋風除塵器。

優選的，所述水冷壁6為膜式水冷壁。

優選的，所述水冷壁6表面積為所述爐膛1內部面積的1.5～3.5倍。

優選的，所述尾部煙道12出風口與引風機14進風口相連，所述引風機14出風口與所述粒化風機9、冷卻風機10相連。

優選的，所述通風孔16的上口寬度小于下口寬度。

本發明具有以下有益效果：

本發明通過設置埋管、水冷壁、過熱器等換熱面回收爐渣熱量，尾部煙道內布置有省煤器，吸收熱風的余熱，通過多級換熱可以充分吸收爐渣的余熱，熱回收效率高達80％以上。

本發明通過粒化風機產生的高速高壓氣流使熔融狀態的爐渣迅速粒化，再通過冷卻風機的冷卻氣流使粒化的爐渣進一步卻冷固化，避免了爐渣二次結塊；采用風淬渣急冷的方式，成品渣中粒徑小于5mm的爐渣占95％，爐渣整體玻璃化率為95％以上，成品渣品質不受影響。

本發明尾部煙道與引風機相連，引風機將換熱后的氣流送入粒化風機和冷卻風機入風口繼續使用，從而避免廢氣排放，有利于保護環境。

本發明大面積采用膜式水冷壁對熱量進行吸收，膜式水冷壁能增強對爐膛內壁的保護作用，減小粒化后的爐渣對爐膛內壁的沖擊。

根據目前的研究結果，爐渣在1350-1370℃的熱環境中粒化出的形狀和性能最佳，但發明人發現，爐渣成品質量不僅與熱環境溫度有關，還與爐渣脫離該熱環境的速度有關，脫離越快，其成形形狀和性能也有所提升。因此，本申請與冷卻風機相連的布風板布置就相當重要。

本發明爐膛底部設置布風板使冷卻風機的冷風得以均勻吹向爐膛內部，使粒化后的爐渣與冷風充分接觸，提高換熱效率；布風板與水平面夾角為5～10°，有利于爐渣從出渣口盡快流入冷卻槽，且適當的傾斜角又能保證爐渣與埋管有足夠的接觸換熱時間。

布風板上表面的通風孔向出渣管方向傾斜，并且通風孔靠向出渣管的側壁與垂直線的夾角(α)小于遠離出渣管的側壁與垂直線的夾角(β)，則從通風孔出去的風向相比布風板的傾斜方向更偏向于靠上一點的位置，使得爐渣從上往下落時，能更快地接觸到冷空氣實現快速冷卻。但若α和β的角度過小，使得風向落點過于靠上，則會影響到爐渣下落的速度，從而拖延其離開高溫區的速度，造成爐渣質量下降。并且，通風孔的上口寬度小于下口寬度，即出風口是逐漸縮緊的，使得風速更快，更利于爐渣的冷卻。

除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。

附圖說明

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1是本發明優選實施例的裝置整體結構示意圖；

圖2是本發明優選實施例的布風板結構示意圖；

圖中，1、爐膛，2、進渣管，3、出渣管，4、布風板，5、埋管、6水冷壁，7、過熱器，8、汽包，9、粒化風機，10、冷卻風機，11、除塵器，12、尾部煙道，13、省煤器，14、引風機，15、冷渣槽，16、通風孔。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以根據權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。

參見圖1，一種高溫爐渣風淬粒化流化床鍋爐余熱回收裝置，包括爐膛1、除塵器11及尾部煙道12；所述尾部煙道12通過除塵器11與所述爐膛1上部設置的出風口連通，所述除塵器11為旋風除塵器。

所述爐膛1內上部及底部分別設有過熱器7和埋管5，且所述爐膛1上部及側壁設有水冷壁6，所述水冷壁6為膜式水冷壁；所述水冷壁6表面積為所述爐膛1內部面積的1.5～3.5倍。

所述爐膛1側壁設有進渣管2和出渣管3，且所述進渣管2靠近爐膛1位置與粒化風機9出風口相連；所述爐膛1下部與冷卻風機10出風口相連。

所述尾部煙道12設有省煤器13且所述尾部煙道12出風口與引風機14進風口相連，所述省煤器13為兩級省煤器；所述引風機14出風口與所述粒化風機9、冷卻風機10相連；所述過熱器7、埋管5、水冷壁6及省煤器13做防磨處理且與汽包8相連。

所述出渣管3及除塵器11的出口下方設有冷渣槽15；所述爐膛1底部設有布風板4，且所述布風板3與水平面夾角為5～10°，向出渣管3方向傾斜；布風板3上表面設置有埋管5以及向出渣管3方向傾斜的通風孔16，通風孔的中心軸與垂直線夾角為15-35°。所述通風孔靠向出渣管3的側壁與垂直線的夾角(α)小于遠離出渣管3的側壁與垂直線的夾角(β)，則從通風孔出去的風向相比布風板的傾斜方向更偏向于靠上一點的位置，使得爐渣更快地接觸到冷空氣。

高溫熔融狀態的爐渣從進渣管2流向爐膛1，爐渣被位于進渣管2與爐膛1連接處的粒化風機9產生的高速高壓氣流冷卻粒化，爐渣溫度由1500℃降低至1000℃左右進入爐膛1，粒化后的熱風隨爐渣一同進入爐膛1內部；冷卻風機10產生的冷風通過分布在爐膛1底部的布風板4均勻流向爐膛1內部；粒化后的爐渣被進一步冷卻、固化，并下沉至爐膛1底部；位于爐膛1底部的埋管5繼續吸收爐渣余熱。

設置在爐膛1內的水冷壁6及過熱器7吸收爐渣的輻射熱和熱風的熱量產生過熱蒸汽，從爐膛1上部出口出來的熱風經過除塵器11收塵進入尾部煙道12，熱風與省煤器13換熱后被引風機14送入粒化風機9和冷卻風機10的進風口繼續參與冷卻，循環使用。

除塵器11收塵后的細灰從下部出口被送入冷渣槽15，爐膛1內被埋管5冷卻后的爐渣通過出渣口3進入冷渣槽15。

本發明通過設置埋管、水冷壁、過熱器等換熱面回收爐渣熱量，尾部煙道內布置有省煤器吸收熱風的余熱，通過多級換熱充分吸收爐渣的余熱，熱回收效率高，可達80％以上。本發明還大面積采用膜式水冷壁對熱量進行吸收，膜式水冷壁能增強對爐膛內壁的保護作用，減小粒化后的爐渣對爐膛內壁的沖擊。

本發明爐膛底部設置的布風板使冷卻風機的冷風均勻吹向爐膛內部，粒化后的爐渣與冷風得以充分接觸，提高換熱效率；布風板與水平面夾角為5～10°，有利于爐渣從出渣口流入冷卻槽，且適當的傾斜角又能保證爐渣與埋管有足夠的接觸換熱時間。

本發明通過粒化風機產生的高速高壓氣流使熔融狀態的爐渣迅速粒化，再通過冷卻風機的冷卻氣流使粒化的爐渣進一步卻冷固化，避免了爐渣二次結塊。在一個具體的實施例中，本發明采用風淬渣急冷的方式，成品渣中粒徑小于5mm的爐渣占95％，爐渣整體玻璃化率為95％以上，成品渣品質不受影響。其中，布風板與水平面夾角為8°，α為19°，β為27°。

本發明尾部煙道與引風機相連，引風機將換熱后的氣流送入粒化風機和冷卻風機入風口繼續使用，從而避免廢氣排放，有利于保護環境。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。