本技术涉及热能回收领域,具体而言,涉及一种全干法高温熔渣热能回收系统及方法。
背景技术:
1、我国是钢铁产能大国,按年产粗钢10亿吨推算,则大约炼钢生铁的产量为7亿吨。按吨钢渣量100kg,吨铁渣量320kg计,我国年产钢渣1亿吨、高炉渣2.1亿吨,除此之外还有数量巨大的镍铁渣7200万吨以上、各种有色金属熔渣近4000万吨。这些数量巨大的炉渣目前除了高炉渣大部应用于水泥生产外,像钢渣、镍铁渣以及有色金属渣都存在环保问题,更谈不上综合利用了。
2、这些高温熔渣的出炉温度都在1400℃以上,高的达到1600℃,以高炉熔渣为例,出炉的熔渣温度高达1480℃,所含显热加熔化潜热约为1.97gj/t,相当于67.13kg标煤,这部分热焓如果能达到75%的回收,则1座1500nm3的高炉可回收热量为28000t/y标煤,将近40000t/y实物煤。全国按产能折算成1500nm3的高炉总座数在400座以上,可回收1120万吨标煤,相当于1600万吨实物煤,是十几座大型(年产120万吨以上)煤矿的年产量。
3、镍铁生产的熔渣余热更为夸张,我国约年产镍铁1200万吨,每吨镍铁的渣量高达5~6吨!炼1吨镍铁的渣量相当于炼16~18吨生铁的渣量,并且渣温高达1540℃以上,吨渣所含显热加熔化潜热相当于97.89kg标煤,按每吨镍铁5.5吨渣计,相当于吨镍铁从渣中带走了538kg标煤,换算成实物煤相当于750kg。
4、国内高温熔渣的处理过程中除了丢失热量外,还需要用大量的水,并对环境造成很大的污染,2018年某钢铁公司就因为在长江边上堆放大量的钢渣造成严重污染而被中央巡事组点名限期整改。还以高炉渣现在的水淬工艺为例,处理每吨渣需要11吨以上的冲渣水,其中蒸发和被水渣带走而耗费的新水量为每吨渣0.65~1.25t之间,1座1500nm3的高炉年耗水约55万吨,冲渣时逸出的硫化氢约21.62t/y(在高炉出渣时四处漂散的刺鼻臭味就是硫化氢)。有些管理松懈的企业高炉周边和水渣运输沿途的“白色污染”触目惊心,水渣中逸出的碱性水对土壤、地下水、河道的污染,对设备的腐蚀都非常严重。
5、从而造成热能资源的浪费,降低了高温熔渣热能回收的效率。
技术实现思路
1、本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本技术提出一种全干法高温熔渣热能回收系统,可以利用全干法高温熔渣综合利用方法,以热容较小的空气为换热介质,热能回收的同时不产生固废,且全过程不使用水,最大限度节约水资料,不逸出的硫化氢,区域环境不产生“白色污染”,无逸出的碱性水对土壤、地下水、河道的污染风险,更不会严重腐蚀设备。通过二级喷流换热,液态转成固体板时,获得650℃以上的热风,固体板破碎成粒后热能再次被回收,提升了热能回收效率。
2、根据本技术实施例的一种全干法高温熔渣热能回收系统,包括:熔渣压铸组件、第一热能回收组件和第二热能回收组件,所述熔渣压铸组件包括机架、铸渣箱、中间渣箱、主动辊、从动辊和金属输送带,所述铸渣箱一侧内部设置有压辊,所述压辊靠近所述金属输送带上部,所述铸渣箱与所述机架固定连接,所述中间渣箱固定连接在所述铸渣箱进料端一侧,所述中间渣箱输出端与所述铸渣箱进料端连通,所述铸渣箱进料端位于所述金属输送带一侧上方,所述主动辊和所述从动辊均与所述铸渣箱转动连接,所述主动辊和所述从动辊之间通过所述金属输送带传动连接,所述第一热能回收组件包括第一喷流头、第二喷流头、第一吸头、第二吸头、第一风机、第二风机、热风余热炉和螺旋管,所述第一喷流头、所述第二喷流头、所述第一吸头和所述第二吸头均固定连接在所述铸渣箱内部,所述第一喷流头和所述第二喷流头均分布在所述金属输送带两侧,所述第一吸头和所述第二吸头均位于所述金属输送带上部,所述第一风机、所述第二风机和所述热风余热炉均固定连接在所述铸渣箱上部,所述第一风机输入端与所述第一吸头连通,所述第一风机输出端与所述第二喷流头连通,所述第一风机输入端与所述第一吸头连通,所述第二吸头与所述热风余热炉一侧连通,所述螺旋管固定连接在所述热风余热炉内部,所述热风余热炉另一侧与所述第二风机输入端连通,所述第二风机输出端与所述第一喷流头连通,所述第二热能回收组件包括高温破碎机、渣粒提升机、固体余热炉和热交换水管,所述高温破碎机、所述渣粒提升机和所述固体余热炉均与所述机架固定连接,所述高温破碎机进料端与所述铸渣箱出料端连通,所述高温破碎机出料端与所述渣粒提升机底部连通,所述渣粒提升机输出端与所述固体余热炉上部连通,所述热交换水管固定连接在所述固体余热炉内部,所述热交换水管输出端与所述螺旋管输出端连通。
3、另外,根据本技术实施例的一种全干法高温熔渣热能回收系统还具有如下附加的技术特征:
4、根据本技术,所述铸渣箱进料端设置有第一料斗,所述第一料斗延伸至所述金属输送带上方,所述中间渣箱出料端与所述第一料斗连通。
5、根据本技术,所述中间渣箱一侧设置有第二料斗,所述中间渣箱内部设置有加热件。
6、根据本技术,所述铸渣箱另一侧设置有导料板,所述导料板一侧延伸至靠近所述金属输送带一侧,所述导料板另一侧与所述高温破碎机进料端连通。
7、根据本技术,所述螺旋管的进水端和输出端均设置有第一软水管,位于所述螺旋管输出端的所述第一软水管与所述热交换水管输出端连通。
8、根据本技术,所述高温破碎机出料端设置有中转箱,所述渣粒提升机与所述中转箱固定连接,所述渣粒提升机底部与所述中转箱内部连通。
9、根据本技术,所述渣粒提升机包括外桶和导料螺旋,所述外桶底部与所述中转箱连通,所述外桶与所述机架固定连接,所述导料螺旋底部延伸至所述中转箱内部,所述外桶上部与所述固体余热炉连通,所述导料螺旋与所述外桶内部转动连接。
10、根据本技术,所述热交换水管的进水端和输出端均设置有第二软水管,位于所述热交换水管输出端的所述第二软水管与所述第一软水管连通,所述第一软水管和所述第二软水管与外部设备连通。
11、根据本技术,所述固体余热炉一侧铰接有炉盖,所述固体余热炉底部设置有导料桶。
12、在实施对高温熔渣进行热量回收时,所使用到的设备需要提供动力支持,因此很多时候是需要使用到电力驱动设备,但是由于高温熔渣的温度较高,因此会有大量的温度被传导出来,久而久之会被传导到电力驱动设备的内部,可是电力驱动设备本身在作业的过程中也会释放热量,因此经常使用的高温熔渣热量回收设备设置的电力驱动设备会长期处于高温环境下运行,进而会降低电力驱动设备的使用寿命;
13、根据本技术,还包括动力组件,所述动力组件包括电机、第一传动轴、第二传动轴、第三传动轴和旋转架,所述第一传动轴和所述旋转架均对称设置,所述电机输出端设置有第一齿轮,所述第一传动轴包括第一轴体、万向节和第二轴体,所述第一轴体设置有第二齿轮,所述第二轴体设置有第三齿轮,所述第二传动轴设置有第四齿轮,所述第一轴体一侧与所述机架转动连接,所述第一轴体另一侧与所述万向节一侧固定连接,所述万向节另一侧与所述第二轴体一侧固定连接,所述旋转架一侧与所述机架转动连接,所述旋转架另一侧与所述第二轴体转动连接,所述第二传动轴和所述第三传动轴均与所述机架转动连接,两个所述第二齿轮均与所述第一齿轮啮合连接,两个所述第三齿轮分别与所述第四齿轮两侧交替啮合连接,所述第二传动轴与所述第三传动轴传动连接,所述第三传动轴分别与所述第一风机转动端、所述高温破碎机转动端和所述渣粒提升机转动端传动连接,所述第一风机转动端与所述第二风机转动端传动连接,所述第二传动轴另一侧所述主动辊一侧固定连接;
14、首先是,第二传动轴与主动辊之间固定连接,因此主动辊的温度会传导到第二传动轴,第一风机、第二风机、高温破碎机和渣粒提升机的热量均会传导到第三传动轴,第三传动轴会将热量传导到第二传动轴,第二传动轴会将热量传动到第一传动轴,第一传动轴会将热量传动到电机内部,电机的输出端带动第一齿轮的转动,第一齿轮带动两个第二齿轮的转动,第二齿轮带动第一轴体的转动,第一轴体带动万向节的转动,万向节带动第二轴体的转动,第二轴体带动第三齿轮的转动,由于两个第三齿轮均与第四齿轮之间交替啮合连接,当其中一个第三齿轮与第四齿轮之间啮合连接时,另一个第三齿轮在旋转架的带动下,不再与第四齿轮之间啮合连接,实现了一个第三齿轮与第四齿轮之间分离,将一个第三齿轮和第二轴体旋转到远离第四齿轮一侧,此时第四齿轮的热量不再传导到该第三齿轮的上部,因此该第三齿轮不再将热量继续传导到电机内部,当该第三齿轮和第二轴体的热量散热冷却后,该第三齿轮在旋转架的作用下,与第四齿轮啮合,此时另一个第三齿轮与第四齿轮之间分离,并在旋转架的作用下,旋转到远离第四齿轮的一侧进行冷却,从而两个第三齿轮进行交替冷却并交替与第四齿轮之间啮合连接,在整个使用的过程中,利用将两个第三齿轮进行交替冷却,并实现了两个第三齿轮交替与第四齿轮之间啮合连接,减少了热量传导到电机的内部,进而降低了电机的工作温度,从而提升了电机的使用寿命。
15、根据本技术,所述第二传动轴设置有第一链轮,所述第三传动轴一侧设置有第二链轮,所述第一链轮与所述第二链轮之间通过链条传动连接。
16、根据本技术,所述第三传动轴另一侧设置有第一链轮组,所述第一风机转动端设置有第二链轮组,所述高温破碎机转动端设置有第三链轮,所述渣粒提升机转动端设置有传动件,所述第二风机转动端设置有第五齿轮,所述第五齿轮一侧啮合设置有第六齿轮,所述第六齿轮一侧设置有第四链轮,所述第一链轮组与所述第二链轮组之间通过链条传动连接,所述第一链轮组与所述第三链轮通过链轮传动连接,所述第一链轮组与所述传动件之间传动连接,所述第二链轮组与所述第四链轮之间通过皮带传动连接。
17、根据本技术,所述传动件包括第四传动轴和第五传动轴,所述第四传动轴一侧设置有第五链轮,所述第四传动轴另一侧设置有第一锥齿轮,所述第五传动轴一侧设置有第二锥齿轮,所述第五传动轴另一侧设置有第七齿轮,所述渣粒提升机转动端设置有第八齿轮,所述第七齿轮与所述第八齿轮啮合连接,所述第四传动轴和所述第五传动轴均与所述渣粒提升机外侧转动连接,所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮传动连接,所述第五链轮与所述第一链轮组通过皮带传动连接。
18、根据本技术,所述旋转架包括架体和第一伸缩件,所述架体一侧与所述机架转动连接,所述架体另一侧与所述第二轴体转动连接,所述第一伸缩件端部与所述机架转动连接,所述第一伸缩件输出端与所述架体一侧转动连接。
19、金属具有导热性,很多时候在高温熔渣热能回收装置上更换下来的配件是通过自然冷却,由于自然冷却的时间较长,会降低冷却的效率;
20、根据本技术,还包括水冷组件,所述水冷组件包括升降箱罩、底箱、淋水罩、水箱和水泵,所述底箱、所述水箱和所述水泵均与所述机架固定连接,所述升降箱罩、所述底箱和所述淋水罩均对称设置,所述升降箱罩底部与所述机架固定连接,所述升降箱罩笼罩在所述第三齿轮和所述旋转架一侧外部,所述升降箱罩底部抵在所述底箱上部,所述底箱与所述水箱连通,所述水箱与所述水泵连通,所述水泵与所述淋水罩连通,所述淋水罩与所述升降箱罩上部固定连接,所述淋水罩与所述升降箱罩连通;
21、当一个第三齿轮的温度较高时,旋转架的转动端会带动第二轴体的旋转,将一个第三齿轮旋转到底箱的上方,此时升降箱罩的升降端下降,将升降箱罩笼罩在一个第三齿轮和旋转架一侧的外部,此时水泵将水箱内部的水输送到淋水罩的内部,经过淋水罩对升降箱罩内部的第三齿轮进行淋水降温,从而提升了第三齿轮的降温效率,更好的配合两个第三齿轮交替冷却交替与第四齿轮之间的啮合连接,可以更好的减少热量传导到电机的内部,从而达到提升电机使用寿命的效果。
22、根据本技术,所述升降箱罩包括箱体、第二伸缩件和伸缩杆,所述第二伸缩件端部和所述伸缩杆底部均与所述机架固定连接,所述第二伸缩件输出端和所述伸缩杆一侧均与所述箱体一侧固定连接。
23、根据本技术,所述水泵输出端设置有水管,所述水管设置有电磁阀,所述水管另一端与所述淋水罩连通。
24、根据本技术第二方面实施例的一种全干法高温熔渣热能回收方法,包括根据本技术第一方面实施例所述的一种全干法高温熔渣热能回收系统,及以下步骤:
25、s1、首先是将高温熔渣倾倒进入到中间渣箱内部,在中间渣箱内部进行加热,防止冷却凝结,中间渣箱将高温熔渣导入到铸渣箱内部,并且输送到金属输送带的上部;
26、s2、主动辊带动金属输送带的转动,金属输送带配合压辊将高温熔渣压成片状;
27、s3、第一风机的输入端通过第一吸头将铸渣箱内部一侧的高温空气输送到第二喷流头内部,经过第二喷流头进行喷流换热,第二风机的输出端将热风余热炉内部的空气进行抽取到第一喷流头内部,经过第一喷流头进行喷流换热,热风余热炉通过第二吸头将铸渣箱一侧内部的高温空气进行抽取,在热风余热炉内部通过螺旋管进行换热;
28、s4、主动辊的持续转动,将片状的高温熔渣导送到高温破碎机的内部,在高温破碎机内部进行粉碎处理,粉碎后的渣粒经过渣粒提升机输送到固体余热炉内部;
29、s5、在固体余热炉内部利用热交换水管进行换热,从而实现了两次的换热,提升换热的效率。
30、根据本技术实施例的一种全干法高温熔渣热能回收系统,有益效果是:
31、1、设置了中间渣箱,并且中间渣箱实现了加热功能,可以将温度低的熔渣进行加热,便于压辊将高温熔渣进行压片处理;
32、2、将高温熔渣压片可以让高温熔渣在铸渣箱内部快速的释放热量,可以更好的配合第一喷流头、第二喷流头、第一吸头和第二吸头实施对热风余热的回收,提升热风余热的回收效率;
33、3、将压平后的高温熔渣输送到高温破碎机的内部,对其进行粉碎,再将粉碎后的渣粒输送到固体余热炉内部,在固体预热炉内部再经过热交换水管实施二次的热能回收,因此在整个使用的过程中,实现了对高温熔渣的二次热量回收,从而提升了热量回收的效率。
1.一种全干法高温熔渣热能回收系统,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的一种全干法高温熔渣热能回收系统,其特征在于,所述铸渣箱(120)进料端设置有第一料斗(122),所述第一料斗(122)延伸至所述金属输送带(160)上方,所述中间渣箱(130)出料端与所述第一料斗(122)连通。
3.根据权利要求1所述的一种全干法高温熔渣热能回收系统,其特征在于,所述中间渣箱(130)一侧设置有第二料斗(131),所述中间渣箱(130)内部设置有加热件(132)。
4.根据权利要求1所述的一种全干法高温熔渣热能回收系统,其特征在于,所述铸渣箱(120)另一侧设置有导料板(123),所述导料板(123)一侧延伸至靠近所述金属输送带(160)一侧,所述导料板(123)另一侧与所述高温破碎机(310)进料端连通。
5.根据权利要求1所述的一种全干法高温熔渣热能回收系统,其特征在于,所述螺旋管(280)的进水端和输出端均设置有第一软水管(281),位于所述螺旋管(280)输出端的所述第一软水管(281)与所述热交换水管(340)输出端连通。
6.根据权利要求1所述的一种全干法高温熔渣热能回收系统,其特征在于,所述高温破碎机(310)出料端设置有中转箱(311),所述渣粒提升机(320)与所述中转箱(311)固定连接,所述渣粒提升机(320)底部与所述中转箱(311)内部连通。
7.根据权利要求6所述的一种全干法高温熔渣热能回收系统,其特征在于,所述渣粒提升机(320)包括外桶(321)和导料螺旋(322),所述外桶(321)底部与所述中转箱(311)连通,所述外桶(321)与所述机架(110)固定连接,所述导料螺旋(322)底部延伸至所述中转箱(311)内部,所述外桶(321)上部与所述固体余热炉(330)连通,所述导料螺旋(322)与所述外桶(321)内部转动连接。
8.根据权利要求5所述的一种全干法高温熔渣热能回收系统,其特征在于,所述热交换水管(340)的进水端和输出端均设置有第二软水管(341),位于所述热交换水管(340)输出端的所述第二软水管(341)与所述第一软水管(281)连通,所述第一软水管(281)和所述第二软水管(341)与外部设备连通。
9.根据权利要求1所述的一种全干法高温熔渣热能回收系统,其特征在于,所述固体余热炉(330)一侧铰接有炉盖(331),所述固体余热炉(330)底部设置有导料桶(332)。
10.一种全干法高温熔渣热能回收方法,其特征在于,包括根据权利要求1-9中任一项所述的一种全干法高温熔渣热能回收系统,及以下步骤;