專利名稱：用于制造玻璃質(zhì)的方法和設備的制作方法
用于制造玻璃質(zhì)的方法和設備技術領域
本發(fā)明通常涉及來自金屬行業(yè)(更特別地，來自煉鐵行業(yè))的爐渣的干燥凝固，特別是與熱回收結合的干燥凝固。
背景技術：
通常，在礦石的熔化中和金屬原料的提純或精煉中，在高溫下產(chǎn)生熔化爐渣。爐渣的出渣以高速從系統(tǒng)帶走熱量，從而液體爐渣冷卻且在相對短的時間內(nèi)呈現(xiàn)固態(tài)，然后可對爐渣進行處理，但是具有一定困難。
通常，爐渣的經(jīng)濟價值有限。僅有小部分爐渣用作建筑物料，大部分可能必須作為廢料傾倒，但是爐渣包含大量熱能，并且在從系統(tǒng)帶走的熱量回收方面產(chǎn)生損失。
由于已經(jīng)逐漸認識到要將廢料減到最小且需要節(jié)省能量，所以已經(jīng)做了很多努力來將更多注意力集中到熔化的廢渣上。
日本專利61-08357B (C. A. Vol. 105, Ref. 9845y)公開了一種用于使爐渣粒化的設備，該設備由小型滾筒組成。將水冷翼附接至中心軸，并使水冷翼可逆地旋轉(zhuǎn)以分離爐渣。 用流動的水來冷卻滾筒的底部半部，并且，將已經(jīng)加熱的水傳遞至用于回收能量的設備。滾筒具有側入口和用于排出?；癄t渣的出口。
GB 2002820描述了一種用于使熔渣粒化的設備，該設備包括旋轉(zhuǎn)的圓錐形或截錐形目標，其中從噴嘴以高速對著該目標噴射熔化熔渣的噴射流。
熔渣的噴射流在撞擊目標時分解，并且，爐渣以小顆粒的形式從目標表面彈開，所述小顆粒投射到流化床(fluidized bed)中并冷卻。該目標的外表面是硬的、平滑的、耐熱的且導熱的。該目標具有大約60°至80°的頂角。
SU 1101432A1描述了一種用于冷卻固定、反轉(zhuǎn)的空心錐的內(nèi)表面上的液體爐渣的設備。在反轉(zhuǎn)錐的冷卻表面的上部上，在從頂部覆蓋冷卻表面的支撐物上布置蓋，并且所述支撐物通過驅(qū)動器將所述蓋設定成圍繞與冷卻表面的豎直軸線同軸的軸線旋轉(zhuǎn)運動。在可移動蓋上，布置用于供應爐渣的通道和用于壓碎爐渣的裝置。為了便于將熔化爐渣傳送至該設備，用于供應爐渣的通道由接收導管、分配導管和連接這兩個導管的斜槽組成，所述接收導管的軸線與可移動蓋的旋轉(zhuǎn)軸線重合，所述分配導管布置在可移動蓋的圍邊。在可移動蓋的旋轉(zhuǎn)過程中，分配導管沿著冷卻表面的上邊緣移動。將用于壓碎爐渣的裝置形成為具有擺錘的錘式粉碎機，并且所述用于壓碎爐渣的裝置具有單獨的驅(qū)動器。
美國專利No. US 4，909, 837公開了一種用于使爐渣粒化的方法和設備，其中，將熔化爐渣裝填入滾筒，使爐渣凝固，進而在冷卻的表面上在所述滾筒中?；榱舜_保以高生產(chǎn)率快速冷卻，將熔化爐渣施加至滾筒的內(nèi)表面，該滾筒在水平軸線上旋轉(zhuǎn)并具有冷卻的殼體，并且，在滾筒旋轉(zhuǎn)大約3/4轉(zhuǎn)之后，將爐渣的固化膜與內(nèi)表面機械地分離。
美國專利No. US 4，050，884描述了一種用于從冶金爐渣的冷卻和凝固吸收熱量并將所述熱量轉(zhuǎn)換成有用能量形式(例如蒸汽)的方法。
在US 4，330，264中，描述了一種用于制造玻璃質(zhì)爐洛的設備,該設備包括一對冷卻滾筒，所述這對冷卻滾筒的外周表面彼此接觸，并且，所述這對冷卻滾筒以相同的外周速度在彼此相對的方向上旋轉(zhuǎn)；一對溢吝(weir)，設置于所述這對冷卻滾筒的兩端的上半部處，以與所述這對冷卻滾筒的所述兩端接觸，一爐渣槽通過所述這對溢吝和所述這對冷卻滾筒的本體形成，并將熔化爐渣傾倒入所述爐渣槽中；冷卻介質(zhì)，用于冷卻所述這對冷卻滾筒，所述冷卻介質(zhì)包括在大氣壓下具有至少200 °C的沸點的高沸點傳熱介質(zhì),將所述高沸點傳熱介質(zhì)供應至所述這對冷卻滾筒的每個中，與所述爐渣槽中的所述熔化爐渣交換熱量，所述熔化爐渣沉積在所述這對冷卻滾筒的外周表面上，并在達5kg/cm2的壓力下從所述這對冷卻滾筒的每個排出以回收熱量，由此，通過與所述高沸點傳熱介質(zhì)的熱交換，將所述熔化爐渣基本上完全轉(zhuǎn)換成玻璃質(zhì)爐渣，并用刮刀將爐渣從所述這對冷卻滾筒的外周表面錄丨J去。
已知的方法并不總能滿足需求或商業(yè)實踐，而且，具有其在實踐中難以執(zhí)行的缺點。
因此，本發(fā)明的一個目的是，提供一種沒有上述缺點的用于干燥爐渣凝固的方法和設備。發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，通過一種用于制造玻璃質(zhì)爐渣的方法來實現(xiàn)此目的，該方法包括以下步驟
使錐體圍繞豎直錐體軸線旋轉(zhuǎn),所述錐體包括具有側表面的外部殼體；
冷卻所述外部殼體的側表面；
將熔化爐渣傾倒至所述錐體的所述側表面上，以通過重力形成爐渣的膜，當所述膜通過所述錐體而圍繞所述錐體軸線被旋轉(zhuǎn)地被拖拉時所述膜凝固；以及
在所述膜已經(jīng)被拖拉通過所述錐體的O. 6與O. 9轉(zhuǎn)之間之后，將所述膜的片與所述側表面分離，并去除所述片的形式的凝固爐渣，
其中，在傾倒區(qū)域中將所述熔化爐渣傾倒至的所述側表面上，并且，所述熔化爐渣鋪展開以在所述側表面的基本上整個長度上形成膜，優(yōu)選地，在所述側表面的長度的75% 與95%之間上形成膜。
因此，將熔化爐渣施加至錐體的外部或外部側表面，該錐體在豎直軸線上旋轉(zhuǎn)并具有冷卻的殼體，以便形成玻璃質(zhì)爐渣的凝固膜。優(yōu)選地，在錐體的大約75%至95%轉(zhuǎn)之后， 將玻璃質(zhì)爐渣的凝固膜從外表面機械地分離并將分離的爐渣排出。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，將熔化爐渣連續(xù)地或不連續(xù)地傾倒至錐體頂部附近的傾斜側表面上，優(yōu)選地，在所述錐體的上半部中，更優(yōu)選地，在所述錐體的上1/3中，并且，通過重力和基本上在錐體的冷卻殼體的整個高度上的旋轉(zhuǎn)的作用而鋪展開。
需要重要指出的是，將液體爐渣傾倒(即分配)在錐體的側表面上，以避免爐渣流動而反彈到空氣中并分解成顆粒。因此，將爐渣從與傾倒槽的壁厚加上安全余量相對應的最小高度處傾倒在錐體上，以避免傾倒槽與旋轉(zhuǎn)錐體接觸。該高度優(yōu)選地在100與600mm 之間，更優(yōu)選地在200與400_之間。因此，將爐渣的沖擊速度保持較低，優(yōu)選地，低于Im/So
可選地，可以用一個或多個滾柱(IOlleiO來幫助爐渣在錐體的側表面上鋪展開并控制爐渣膜的厚度?？梢岳鋮s該一個或多個滾柱，以從爐渣去除熱量。然而，優(yōu)選地，不用這種滾柱來實現(xiàn)爐渣在錐體的側表面上的鋪展，而僅在重力和旋轉(zhuǎn)的作用下實現(xiàn)。
本方法的一個優(yōu)點是，通過重力和旋轉(zhuǎn)的組合作用來形成均勻的膜，使得所述膜的形成在實踐中可以沒有困難地執(zhí)行。液體爐渣向下通過錐體的冷卻側表面，并在與冷卻表面接觸后形成凝固外殼。液體爐渣朝著錐體的底部進一步前進，從而更多的爐渣凝固，并且，在到達表面的下端時，膜完全凝固。熔化爐渣向下經(jīng)過錐體的側表面，像是向下經(jīng)過火山斜坡的熔巖流。通過錐體的旋轉(zhuǎn)，爐渣與新的冷卻表面不斷接觸，因此，可確保沒有液體爐洛在錐體的下邊緣上經(jīng)過。
因此，通過重力和旋轉(zhuǎn)的組合作用，爐渣均勻地分布在冷卻錐體的表面上，即使爐渣一個相當小的傾倒區(qū)域處落在錐體的頂部附近的表面上，也不需要鋪展裝置或儲存器。 這是比上述現(xiàn)有技術的爐渣凝固裝置好得多的優(yōu)勢，其中，爐渣經(jīng)由儲存器、和/或經(jīng)由差不多復雜的鋪展裝置而分配在冷卻表面上。這些現(xiàn)有技術裝置的缺點是，爐渣遲早會凝固， 并且，由于形成了硬殼而阻塞這些裝置，從而危及液體爐渣的均勻分布并由此使得必須頻繁地站立不動地進行維修。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，并非必須如例如在美國專利No. US4, 909, 837中描述的那樣在表面的全長上供應液體爐渣。在實踐中，實際上非常難以通過使以液體爐渣填充的傾倒槽傾斜而在一定長度上形成均勻的膜，因為爐渣具有在槽內(nèi)形成硬殼的趨勢，并且，過一會之后，變得不能將液體爐渣均勻地傾倒在槽的長度上。此外，不需要用例如在LU 87677 中描述的刮刀的裝置來確保實現(xiàn)均勻厚度的膜。這種刮刀裝置具有這樣的缺點爐渣相對快速地在刮刀邊緣周圍凝固，并且，將形成的爐渣膜變得不規(guī)則。需要中斷凝固，并且，在可繼續(xù)凝固之前，必須使刮刀清除掉凝固的爐渣。
與現(xiàn)有技術相反，厚度或膜在側表面上的長度(即，液體爐渣從傾倒區(qū)域沿著側表面向下流動直到液體爐 渣完全凝固并停止流動的距離)是可調(diào)節(jié)膜的，并且僅通過改變錐體的旋轉(zhuǎn)速度而保持在可接受的范圍內(nèi)。
優(yōu)選地，將錐體的旋轉(zhuǎn)速度設定為，在錐體的側表面的全長上形成5至IOmm厚度的爐渣膜，即，在傾倒區(qū)域與錐體的下邊緣之間。該厚度根據(jù)爐渣的溫度而自身調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，與所測的膜厚度相關地調(diào)節(jié)錐體的角速度。如果溫度較低，那么爐渣層將較厚，且錐體將必須更慢地轉(zhuǎn)動。在更高的溫度下，爐渣層將更薄且速度更快。
由根據(jù)本發(fā)明的使爐渣凝固的方法提供的另一優(yōu)點是，錐體的旋轉(zhuǎn)連續(xù)形成可用于冷卻熔化爐渣的新的冷卻表面，并對爐渣的凝固和玻璃化確保理想的條件?？纱_保始終獲得基本上完全玻璃化的爐渣的膜，而與初始溫度和爐渣的粘度(僅通過調(diào)節(jié)錐體的旋轉(zhuǎn)速度來獲得)無關。
如在本發(fā)明中使用的，術語“錐體”指的是從平坦的(通常圓形的)底部平滑地逐漸變細至一點(叫做頂點或最高點)的三維幾何形狀。更精確地，所述錐體是由平面底部以及通過將頂點與底部的周邊連接的所有直線線段的位置形成的表面(叫做側表面)所界定的立體圖形。錐體的軸線是直線，通過頂點，側表面圍繞該頂點具有旋轉(zhuǎn)對稱性。
優(yōu)選地，在本發(fā)明中使用的錐體是直立圓錐，其中，直立意味著軸線與底部的平面成直角地通過底部的中心，圓形意味著底部是圓形的。優(yōu)選地，是所謂的截頭錐體，即，在頂點的下方或上方切斷。
可從懸掛在傾倒裝置中的爐渣桶和/或通過傾倒槽來傾倒爐渣，所述傾倒槽在錐體頂部附近終止?？蓮慕饘佼a(chǎn)生爐的爐渣澆道系統(tǒng)直接傾倒爐渣，并且爐渣澆道系統(tǒng)延伸至錐體頂部附近的點。對于前蘇聯(lián)專利SU 1101432A1的固定錐體和旋轉(zhuǎn)進料來說，這將幾乎是不可能的。
形成于錐體表面上的膜的厚度取決于爐渣的粘度，底部與錐體表面之間的角度 α，爐渣的質(zhì)量流或流速，以及錐體的旋轉(zhuǎn)速度。實際上，錐體的旋轉(zhuǎn)速度由此會影響膜的厚度。錐體的更高的旋轉(zhuǎn)速度或增加的角度α通常導致更薄的爐渣膜。
當爐渣膜移動經(jīng)過錐體的大約3/4轉(zhuǎn)時，爐渣膜通過分離裝置以小塊或小片的形式分離。這種分離或剝離裝置可以包括刮刀或松模裝置(rapping device，拍擊裝置)或二這者，或類似的裝置。所述分離或剝離裝置沿著錐體的基本上整個表面的高度安裝。松模裝置可包括錘座(ha_er station)和/或凸面滾柱,所述錘座和/或凸面滾柱在錐體的旋轉(zhuǎn)方向上適當?shù)匚挥诠蔚兜那懊妗?br> 當將爐渣裝填至錐體上時，所述爐渣優(yōu)選地在大約1200至1600°C的溫度下，并且，當玻璃質(zhì)爐渣的凝固薄膜達到大約600°C至900°C時，優(yōu)選地將所述爐渣從錐體排出。 典型地，膜以不規(guī)則形狀的小塊或板狀片的形式分離，其具有大約5至IOmm的厚度和達到大約IOOmm的長度和寬度尺寸。當更大的凝固爐渣的片從錐體落入例如斜槽中時，這些更大的凝固爐渣的片可能破裂。爐渣片的長度和寬度可以取決于松模裝置和/或刮刀的結構，由此可通過該結構進行調(diào)節(jié)。
優(yōu)選地，分離的爐渣片或小爐渣塊收集在適當裝置中的刮刀下方，并通過該裝置從錐體排出，所述裝置適當?shù)匕ㄎ挥阱F體下方的爐渣收集斜槽。然后，可用絕緣傳送帶、 振動傳送槽等，將所分離的爐渣片或小爐渣塊傳送至例如爐渣壓碎器。
在爐渣壓碎器中被壓碎之后，爐渣可以在熱交換器中進一步冷卻，并且優(yōu)選地，用回收的熱量產(chǎn)生蒸汽和/或電力。實際上，將冷空氣吹過包含壓碎的爐渣的料倉的底部，冷空氣由于與壓碎的爐渣接觸而加熱，并在所述料倉的頂部回收。然后，將加熱的空氣傳送至鍋爐，以產(chǎn)生蒸汽和/或電力。必須指出，在凝固過程中回收的熱量也可用來產(chǎn)生蒸汽和/ 或電力。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及一種用于制造玻璃質(zhì)爐渣的裝置，該裝置包括
錐體，具有基本上豎直的錐體軸線和殼體；
所述殼體具有第一側面和第二側面，所述第二側面與所述第一側面相對；
用于使所述錐體旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動器，所述驅(qū)動器適于使所述錐體圍繞其錐體軸線旋轉(zhuǎn);
爐渣進料器，布置在殼體附近，以將傾倒區(qū)域中的熔化爐渣傾倒至所述殼體的所述第一側面上；
分離裝置，用以從殼體去除爐渣膜；
冷卻裝置，用于冷卻所述殼體，
其中，將所述裝置構造為，將沉積至所述殼體上的熔化爐渣轉(zhuǎn)換成玻璃質(zhì)爐渣膜。
分離的爐渣片或小爐渣塊收集在適當裝置中的刮刀下方，并通過該裝置從錐體排出，該裝置適當?shù)匕ㄎ挥阱F體下方的爐渣收集斜槽。然后，將分離的爐渣片或小爐渣塊傳送至絕緣傳送帶、振動傳送槽等，可能傳送至爐渣壓碎器并傳送至熱交換器。
用于制造玻璃質(zhì)爐渣的裝置可以包括一個或多個滾柱，所述一個或多個滾柱布置為面向錐體殼體，以幫助爐渣在錐體殼體上的鋪展并控制爐渣膜的厚度?？梢岳鋮s所述一個或多個滾柱，以從爐渣去除熱量。
該用于制造玻璃質(zhì)爐渣的裝置優(yōu)選地是用于從爐渣回收熱量的設備的一部分。該設備優(yōu)選地包括被布置為(可能在爐渣壓碎器中壓碎爐渣片之后)從玻璃質(zhì)爐渣制造裝置接收凝固爐渣的熱交換器。熱交換器配置為進一步冷卻凝固爐渣，并使得爐渣的熱能可進一步用來(例如)用回收的熱量產(chǎn)生蒸汽和/或電力。熱交換器可以構造為料倉，所述熱交換器可以用熱凝固爐渣填充，并且，空氣可以通過所述熱交換器從底部吹向頂部?？諝庥捎谂c凝固爐渣接觸而被加熱，并在料倉的頂部處回收。然后，優(yōu)選地，將加熱的空氣傳送至鍋爐，以產(chǎn)生蒸汽和/或電力。必須指出，在爐渣在錐體上凝固的過程中回收的熱量也可用來產(chǎn)生蒸汽和/或電力。
在一個優(yōu)選實施方式中，用于制造玻璃質(zhì)爐渣的裝置包括錐形爐渣凝固裝置，所述錐形爐渣凝固裝置設置有冷卻器和驅(qū)動器/齒輪，以使錐體圍繞其軸線旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，將驅(qū)動器/齒輪設計為使錐體以大約O. 5至5rpm的速度旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，錐體底部的直徑可以是大約2至30m。從傾倒區(qū)域向底部測量，錐體的殼體可以具有大約I至IOm的長度。有利地，底部與側表面之間的角度α在10與35度之間。當然，這些尺寸取決于必須處理的熔化爐渣的預期生產(chǎn)量。上述尺寸可適應大約1300°C下大約6t/ min (噸每分)的爐渣生產(chǎn)量。如果使用更小或更大的生產(chǎn)量，本領域的技術人員可由此容易地采用凝固裝置的尺寸。
在冷卻介質(zhì)已在爐渣凝固過程中加熱之后，可將冷卻介質(zhì)傳送至回收熱量的設備。另外，可以簡單的方式將傾倒操作過程中形成的煙霧完全去除。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的用于制造玻璃質(zhì)爐渣的裝置設置有用于冷卻錐體殼體的裝置。此冷卻裝置可以包括內(nèi)部冷卻殼。冷卻裝置可以包括水(或其他傳熱介質(zhì))通道，保持水或其他傳熱介質(zhì)不暴露于工業(yè)環(huán)境的空氣和污物。優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)錐體上的傳熱介質(zhì)通道經(jīng)由旋轉(zhuǎn)聯(lián)接接頭連接至冷卻劑回路的固定部件。冷卻裝置可以進一步包括設置于殼體的第二側(即，相對側)上的噴灑噴嘴，至少在液體爐渣在其中傾倒的區(qū)域中將液體爐渣傾倒至殼體上。應理解，噴灑噴嘴在殼體的“背側”上噴灑冷卻介質(zhì)(優(yōu)選地是水)，即，在上面被傾倒爐渣的表面的相對側上。因此，可確定，冷卻介質(zhì)與爐渣不會直接接觸。
在與傾倒液體爐渣的殼體的一側相對的一側上，可圍繞錐體的殼體的部分或全部適當?shù)夭贾妙~外的噴嘴。結果，冷卻水將實際上與旋轉(zhuǎn)錐體的殼體的整個第二側流動地接觸。已經(jīng)加熱的冷卻介質(zhì)可以收集在錐體下方的桶中，并可以傳送至用于回收熱量的設備。 額外的 噴嘴可以構造為，僅在緊急情況中操作，例如，如果爐渣的流速超過錐體的設計參數(shù)且通過冷卻劑回路的熱排放變得不足。
根據(jù)另一優(yōu)選實施方式，壓碎所述爐渣膜的分離的塊以形成爐渣顆粒，將所述爐渣顆粒裝填在熱交換器中，用冷卻氣體的逆流冷卻，并從熱交換器排出。將熱交換器分成多個子單元，每個所述子單元具有爐渣顆粒入口端口、爐渣顆粒出口端口、冷卻氣體入口端口和冷卻氣體出口端口，其中，通過入口端口對所述子單元中的至少一個裝填熱爐渣顆粒，將冷卻的爐渣顆粒從所述子單元中的所述至少一個通過所述爐渣顆粒出口端口排出，在裝填和排出爐渣顆粒的過程中關閉所述冷卻氣體入口端口和所述冷卻氣體出口端口，其中，在裝填和排出爐渣顆粒的同時，通過將冷卻氣體流通過冷卻氣體入口端口噴射并從所述冷卻氣體出口端口收回加熱的冷卻氣體流,來冷卻其他子單元中的至少一個,在冷卻爐渣顆粒的過程中，關閉所述爐渣顆粒入口端口和所述爐渣顆粒出口端口，其中，加熱的冷卻氣體用于能量回收。
因此，以上實施方式提出了使用包括多個不連續(xù)操作的子單元的熱交換器。由于在熱交換器的出口處獲得恒定的熱氣流以確保最有效地使用電功率生成循環(huán)是有利的，所以，多個熱交換器子單元以確?；旧虾愣ǖ臒釟饬鞯姆绞浇惶娴夭僮鳌Ｍㄟ^這樣做，可能獲得與批量類型的物料處理分開的基本上連續(xù)的氣體處理。
每當其中一個熱交換器子單元處于清空/填充階段時，在清空/填充過程中，沒有冷卻氣體流過此熱交換器子單元。
將相同量的顆粒裝入交換器并從交換器提取出這些顆粒。同時，沒有物料進入或離開其他熱交換器子單元；因此，在冷卻過程中，其他熱交換器子單元可與環(huán)境完全密封隔開。
優(yōu)選地，通過入口端口對其中一個子單元裝填熱爐渣顆粒，與此同時，通過相同子單元的爐渣顆粒出口端口同時排出冷卻的爐渣顆粒。
一旦裝滿熱交換器子單元，便密封爐渣顆粒入口端口和爐渣顆粒出口端口，并將子單元與冷卻氣流重新連接，同時，可能使另一熱交換器子單元分離。因此，通過這些熱交換器子單元的冷卻氣流不會發(fā)生任何泄漏，從而防止灰塵和能量離開系統(tǒng)。因此，熱交換器子單元僅需要在裝填和排出爐渣的過程中減壓。
根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，首先，在將爐渣顆粒裝入 其中一個熱交換器子單元之前， 將爐渣顆粒裝在絕緣的預處理室中。優(yōu)選地，通過耐火襯里或物料石盒來使預處理室絕緣， 爐渣的低導熱性提供了非常好的絕緣特性。
還可以在爐渣顆粒從熱交換器子單元排出并冷卻之后，將爐渣顆粒裝填入后處理室中。換句話說，由此可以將循環(huán)時間和裝填爐渣的量選擇成使得熱交換器子單元內(nèi)的傳熱可以控制并保持準穩(wěn)態(tài)(quas1-stationary)。因此,將通過按照循環(huán)時間選擇,而將由熱交換器子單元的裝填/排出所導致的出口氣體溫度波動減到最小。
優(yōu)選地，熱交換器子單元在從1. 2巴至4巴的壓力下操作，所述壓力即，在子單元的爐渣層的底部處測量的絕對壓力。
優(yōu)選地,將分離的爐洛膜壓碎成具有大約40至80mm的測定粒度和大約1. 5g/cm3 的體積密度的顆粒，優(yōu)選地，具有大約50至70mm的測定粒度和大約1. 5g/cm3的體積密度。


從參考附圖的、對非限制性實施方式的以下詳細描述中，本發(fā)明的其他細節(jié)和優(yōu)點將是顯而易見的，附圖中
圖1是一種用于從爐渣回收熱量的設備的示意性布局圖，該設備包括旋轉(zhuǎn)錐體玻璃質(zhì)爐渣制造裝置；
圖2是由這里描述的爐渣制造裝置生產(chǎn)的爐渣顆粒的優(yōu)選冷卻方法的流程圖。
具體實施方式
圖1示意性地示出了一種用于從爐渣回收熱量的設備，該設備包括根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的旋轉(zhuǎn)錐體玻璃質(zhì)爐渣制造裝置。如可在圖1上看到的，將液體爐渣從爐渣澆道10傾倒在錐形爐渣冷卻器14的外表面12上。在一個限定區(qū)域中將液體爐渣傾倒在冷卻器的外表面12上，并且，液體爐渣在表面的全長上鋪展開，S卩，通過重力的作用，基本上從傾倒區(qū)域向錐體的底部16鋪展開。液體爐渣沿著爐渣冷卻器14的傾斜表面移動，在所述錐體的表面上形成薄膜，并且，當液體爐渣在錐體上鋪展開時凝固。由于錐體旋轉(zhuǎn)的原因，爐渣基本上沿著錐體的外表面的主要部分形成凝固膜，例如，錐體的外表面的70%至 95%。在錐形爐渣冷卻器的旋轉(zhuǎn)過程中，形成于錐體表面上的爐渣膜從大約1400至1600°C 快速冷卻至大約800°C并變成玻璃質(zhì)。在大約75%至95%轉(zhuǎn)之后，從錐體外殼去除爐渣，并且，爐渣落入位于錐形爐渣冷卻器14下方的爐渣收集斜槽18中，然后，經(jīng)由絕緣傳送器20 傳送至爐渣壓碎器22中，在所述爐渣壓碎器處，玻璃質(zhì)爐渣壓碎成具有大約I至3_的近似尺寸的小片(更小的尺寸是可能的，例如，如果將用爐渣生產(chǎn)水泥)。
然后，將壓碎的爐渣傳送至爐渣冷卻器24，以便冷卻至大約100至大約300°C之間，從爐渣冷卻器24排出，并儲存以用于進一步使用。
為了在爐渣冷卻器24中冷卻爐渣，經(jīng)由爐渣冷卻器24的底部處的風扇28噴射冷空氣26，冷空氣26在與熱爐渣接觸的地方逐漸加熱，并在爐渣冷卻器的頂部處收回。然后， 將加熱的空氣30傳送至熱交換器(熱水器)32，以加熱水并產(chǎn)生蒸汽?？梢杂闷渌麄鳠峤橘|(zhì)代替水。在鍋爐32中產(chǎn)生的蒸汽用來驅(qū)動蒸汽渦輪機34和發(fā)電機36，以產(chǎn)生電力?？捎闷渌椒?例如有機蘭金循環(huán)系統(tǒng))來發(fā)電。加熱的空氣30也可以在其他處理應用中使用。
在蒸汽渦輪機34的后面，將冷卻的蒸汽或其他傳熱介質(zhì)供應至冷凝器38，并且， 泵40將水或其他傳熱介質(zhì)從冷凝器38傳送至錐形爐渣冷卻器14，在該冷卻器處，傳熱介質(zhì)用來冷卻與熱爐渣接觸的外表面12。然后，將熱水或其他傳熱介質(zhì)泵送回鍋爐32，以回收熱量。錐形爐渣冷卻器14可以進一步包括在錐形爐渣冷卻器14周圍的殼體(未示出)， 以回收通過輻射或通過強制空氣對流散發(fā)的爐渣熱量。
圖2示出了一種在熱液體物料干燥?；罄鋮s熱爐渣顆粒的優(yōu)選方法的示意圖。
將壓碎的爐渣顆粒從爐渣壓碎器22傳送至預處理室42，然后傳送至爐渣冷卻器 /熱交換器44，所述爐渣冷卻器/熱交換器包括在圖2的實施方式中所示的以逆流模式操作的四個熱交換器子單元A、B、C、D，即，在已經(jīng)冷卻熱物料之后，將物料從頂部供應并從底部收回，然而，冷卻氣體(通常是空氣)通過底部噴射，并在冷卻空氣已加熱之后從頂部收回。在空氣通過熱交換器的過程中，加熱空氣，并將包含在熱交換器中的爐渣冷卻至大約 100°C，并在后處理室46中排出。儲存冷卻的爐渣以用于進一步使用。
在如圖2所示的實施方式中，使用具有四個子單元A、B、C、D的熱交換器。
將凝固爐渣的片從預處理室42分配至四個不同的熱交換器子單元A、B、C、D，所述熱交換器子單元在頂部裝配有物料門48，并在底部裝配有密封瓣50。
在熱交換器的這些子單元中的一個處于清空/填充階段的同時(參照圖2 :熱交換器子單元D)，剩余三個子單元處于冷卻模式中(參照圖2 :操作中的A-B-C)。
一旦熱交換器子單元D填滿，便關閉頂部處的物料門48和底部處的密封瓣50，并啟動通過熱交換器子單元D的冷卻氣流。然后，使序列中的下一個熱交換器子單元與氣路分離，排出冷卻的爐渣顆粒，并將新的熱爐渣顆粒傳送至該子單元中。
熱交換器子單元的所述順序操作允許在熱交換階段的過程中將熱交換器44與大氣完全密封隔開，而沒有任何氣體損失或沒有任何灰塵到達環(huán)境。每個熱交換器子單元僅在裝填和排出爐渣顆粒的過程中減壓并與氣流隔離，以允許在對傳熱和對環(huán)境沒有任何負面影響的情況下進行操作。
以這樣的方式選擇循環(huán)時間和在一個循環(huán)中裝填的爐渣顆粒的量，使得從傳熱的角度看，可將其認為是在氣流中具有非常低的溫度波動的準穩(wěn)態(tài)操作。在這里，用術語循環(huán)時間來描述時幀，在該時幀的期間，每個熱交換器子單元與連續(xù)氣流連接或分離。在冷卻過程中，交換器內(nèi)的爐渣將具有從出口門處冷到爐渣入口門處熱的溫度梯度。因此，在一個循環(huán)過程中裝填和排出的爐渣的量應該限制成使得，裝填/排出之前和之后爐渣出口之間的溫差不超過例如50°C。
熱交換器子單元A、B、C、D是專門設計的，并且，所述熱交換器子單元適于在升高的壓力下操作，這會顯著地減小氣流的壓力損失，從而減小使氣體通過熱交換器和蒸汽發(fā)生器循環(huán)所必需的鼓風機/壓縮機功率。在此結構中，僅僅在一個子單元減壓的過程中發(fā)生的氣體損失必須通過增壓鼓風機/壓縮機(未示出)(所述增壓鼓風機/壓縮機同時用作壓力控制器)來補償?？晒烙?，將交換器內(nèi)的壓力從I巴增加至3巴(絕對值)，必要的鼓風機/壓縮機功率降至大約1/3。
將由風扇52產(chǎn)生的氣流通過氣體管道54引導至處冷卻模式中的三個熱交換器子單元。在熱交換器發(fā)生之后，將加熱的氣流通過熱氣體管道56引出。在將大約700°C下的熱氣體傳送至熱交換器以產(chǎn)生蒸汽60之前，灰塵在旋流器58中過濾掉。將由此產(chǎn)生的蒸汽傳送至渦輪機(未示出)和發(fā)電機(未示出)，以產(chǎn)生電力。然后，將冷卻的氣體經(jīng)由閉環(huán)系統(tǒng)中的管道62引導回風扇52。
在大約700°C的此溫度水平處，用于發(fā)電的熱力循環(huán)處理以最佳效率運行。此外， 此溫度水平為直接熱回收提供最好的適應性和效率。
由于爐渣-氣體熱交換器44連續(xù)運行，所以有效發(fā)電是可能的。在本實施方式中， 物料和氣流都連續(xù) 進入和離開熱交換器。然而，物料和氣體處理是分開的氣體泄漏不再是一個問題，因為所述的熱交換器子單元在裝填和排出過程中與氣流分離。因此，通過密封瓣可輕松地獲得熱交換器子單元的密封，因為，在氣體流動的過程中，沒有物料在交換器內(nèi)移動。
從此概念產(chǎn)生的優(yōu)點很多。
由于氣流和物料流的分離，簡化了熱交換器的密封，并排入環(huán)境中的灰塵消除或相應地最小化。熱交換器子單元在冷卻操作過程中的密封消除了氣體泄漏的危險，因此，由逸出氣體帶走的爐洛顆粒所導致的“噴砂(sand blasting)”的效果不再是一個問題。這導致低的磨損和增加的整體操作穩(wěn)定性及可用性。
熱交換器子單元的冷卻和裝填/排出的分離允許在加壓氣路下操作冷卻相，這減小了爐渣層上的壓降和風扇的能耗。
當總爐渣質(zhì)量被分配至幾個(而不是一個)熱交換器子單元時，各個子單元具有較小的橫截面。熱交換器子單元的減小的直徑允許逆流氣流更容易在整個橫截面上分配。此外，如上所示，可明顯減小泄漏氣體的量。此組合效果導致更好的總效率，因為所需的風扇功率較低。由于熱空氣的損失減小從而增加了爐渣?；目偀嵝省?br> 在此概念中，不需要不斷旋轉(zhuǎn)的零件，實際上，不需要用以排空熱交換器的旋轉(zhuǎn)閥，僅需要夾緊裝置/滑塊/擠壓閥。這導致更小的磨損。
即使其中一個熱交換器子單元交換器發(fā)生故障，此概念也允許連續(xù)操作，但是總爐渣流速減小。這允許簡單地維護這些交換器子單元中的一個。此外，其中一個交換器子單元上的意外故障不會導致需要關閉整個處理。
圖例:
10爐渣澆道38冷凝器
12外表面40泵
14錐形爐渣冷卻器42預處理室
16錐體的底部44熱交換器
18爐渣收集斜槽A、B、C、D熱交換器子單元
20傳送器46后處理室
22爐渣壓碎器48物料門
24爐渣冷卻器50密封瓣
26冷空氣52壓縮機
28風扇54氣體管道
30熱空氣56熱氣體管道
32熱交換器(熱水器)58旋流器
34蒸汽渦輪機60用于產(chǎn)生蒸汽的熱交換器
36發(fā)電機62管道。
權利要求
1.一種用于制造玻璃質(zhì)爐渣的方法，包括使錐體圍繞豎直錐體軸線旋轉(zhuǎn)，所述錐體包括具有側表面的外部殼體；冷卻所述外部殼體的側表面；將熔化爐渣傾倒在所述錐體的所述側表面上，以通過重力形成爐渣的膜，當所述膜由于所述錐體而圍繞所述錐體軸線被旋轉(zhuǎn)地拖拉時所述膜凝固；以及在所述膜已經(jīng)被拖拉通過所述錐體的O. 6與O. 9轉(zhuǎn)之間后，將所述膜的片從所述側表面分離，并去除所述片的形式的凝固爐渣，其中，在傾倒區(qū)域中將所述熔化爐渣傾倒在所述側表面上，并且在所述側表面的75% 與95%之間的長度上形成膜。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于制造玻璃質(zhì)爐渣的方法，其中，所述錐體在所述側表面與所述錐體的底部之間包括一角度，所述角度在10與35度之間。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其中，使所述錐體以大約O.5至5rpm之間的速度旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述錐體具有從所述底部向所述傾倒區(qū)域測得的大約I至IOm的長度。
5.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述錐體的底部的直徑為大約2至30mo
6.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其中，使用在冷卻所述錐體的所述外部殼體的過程中回收的熱量來產(chǎn)生蒸汽和/或電力。
7.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其中，將所述膜的分離的片壓碎，然后冷卻至大約100°C到大約300°C，其中，使用在冷卻所述膜的分離的片的過程中回收的熱量來產(chǎn)生蒸汽和/或電力。
8.根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的方法，其中，將所述膜的分離的片壓碎以形成爐渣顆粒，所述爐渣顆粒被裝入熱交換器中，用冷卻氣體的逆流冷卻，并從所述熱交換器排出，其特征在于，將所述熱交換器分成多個子單元，所述子單元中的每一個均具有爐渣顆粒入口端口、爐渣顆粒出口端口、冷卻氣體入口端口和冷卻氣體出口端口，其中，通過所述入口端口對所述子單元中的至少一個子單元裝填熱爐渣顆粒，通過所述爐渣顆粒出口端口將冷卻的爐渣顆粒從所述子單元中的所述至少一個子單元排出，在裝填和排出爐渣顆粒的過程中所述冷卻氣體入口端口和所述冷卻氣體出口端口封閉，其中，在裝填和排出爐渣顆粒的同時,通過所述冷卻氣體入口端口注入冷卻氣體流并從所述冷卻氣體出口端口收回加熱的冷卻氣體流，由此來冷卻其他子單元中的至少一個,在爐渣顆粒冷卻的過程中，所述爐渣顆粒入口端口和所述爐渣顆粒出口端口封閉，其中用被加熱的冷卻氣體來回收能量。
9.一種用于制造玻璃質(zhì)爐渣的裝置，所述裝置包括錐體，具有豎直錐體軸線、底部和殼體；所述殼體具有第一側面和第二側面，所述第二側面與所述第一側面相對；用于使所述錐體旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動器，所述驅(qū)動器適于使所述錐體圍繞所述錐體的錐體軸線旋轉(zhuǎn)；爐渣進料器，布置在所述殼體附近，以用于在傾倒區(qū)域中將熔化爐渣傾倒至所述殼體的所述第一側面上；分離裝置，用以從所述殼體去除爐渣膜；冷卻裝置，用于冷卻所述殼體，其中，所述裝置構造為將沉積至所述殼體上的熔化爐渣轉(zhuǎn)換成玻璃質(zhì)爐渣膜。
10.根據(jù)權利要求9所述的裝置，其中，所述錐體在所述側表面與所述錐體的底部之間包括一角度，所述角度在10與35度之間。
11.根據(jù)權利要求9或10所述的裝置，進一步包括爐渣壓碎器。
12.根據(jù)權利要求9至11中任一項所述的裝置，其中，所述錐體具有從所述傾倒區(qū)域向所述錐體的底部測得的大約I至IOm的長度。
13.根據(jù)權利要求9至12中任一項所述的裝置，其中，所述錐體的底部的直徑為大約2 至 30m。
14.根據(jù)權利要求9至13中任一項所述的裝置，進一步包括將所述錐體的旋轉(zhuǎn)速度調(diào)節(jié)為在O. 5至5rpm之間的控制器。
全文摘要
一種用于制造玻璃質(zhì)爐渣的方法，包括以下步驟使錐體圍繞豎直錐體軸線旋轉(zhuǎn)，錐體包括具有側表面的外部殼體；冷卻外部殼體的側表面；將熔化爐渣傾倒在錐體的側表面上，以通過重力形成爐渣的膜，當所述膜由于錐體而圍繞錐體軸線被旋轉(zhuǎn)地被拖拉時所述膜凝固；并且，在所述膜已經(jīng)被拖拉經(jīng)過錐體的0.6與0.9圈之間之后，將所述膜的片從側表面分離，并去除片的形式的凝固爐渣，在傾倒區(qū)域中將熔化爐渣傾倒至側表面上，并且，熔化爐渣鋪展開以在側表面的基本上整個長度上形成膜，優(yōu)選地，在側表面的長度的75%與95%之間上形成膜。
文檔編號C21B3/08GK103003451SQ201180026041
公開日2013年3月27日 申請日期2011年5月25日 優(yōu)先權日2010年5月26日
發(fā)明者羅曼·弗里登, 比爾·埃布內(nèi), 湯姆·肖爾, 斯科特·鄧肯, 喬治·保羅, 霍斯特·卡佩斯 申請人:保爾伍斯股份有限公司