申请日2017.04.12
公开(公告)日2017.07.21
IPC分类号C02F1/00; C21B3/08; F23G7/04; C02F101/30; C02F103/34
摘要
本发明公开了一种利用高炉渣处理焦化废水的装置及方法，所述装置包括第一凸形圆盘、第二凸形圆盘、第一管道和第二管道;所述第一凸形圆盘内部中空，上表面设
置有若干个焦化废水喷淋孔;所述第二凸形圆盘内部中空，上表面设置有若干个冷却空气喷孔;第一凸形圆盘在第二凸形圆盘的上面，且第一凸形圆盘的直径小于第二凸形圆盘的直径;所述第二管道一端与第二凸形圆盘的底部中心固定相连，所述第一管道穿过第二管道和第二凸形圆盘与第一凸形圆盘的底部中心固定相连;第一管道内为焦化废水流道，焦化废水流道通过第一凸形圆盘的中空内部连通焦化废水喷淋孔;所述第二管道内表面与第一管道的外表面之间形成冷却空气流道。
权利要求书
1.一种利用高炉渣处理焦化废水的装置，其特征在于，所述装置包括第一凸形圆盘(4)、第二凸形圆盘(6)、第一管道(8)和第二管道(12);
所述第一凸形圆盘(4)内部中空，上表面设置有若干个焦化废水喷淋孔(3);所述第二凸形圆盘(6)内部中空，上表面设置有若干个冷却空气喷孔(5);第一凸形圆盘(4)在第二凸形圆盘(6)的上面，且第一凸形圆盘(4)的直径小于第二凸形圆盘(6)的直径;
所述第二管道(12)一端与第二凸形圆盘(6)的底部中心固定相连，所述第一管道(8)穿过第二管道和第二凸形圆盘(6)与第一凸形圆盘的底部中心固定相连;第一管道(8)内为焦化废水流道(7)，焦化废水流道(7)通过第一凸形圆盘的中空内部连通焦化废水喷淋孔(3);所述第二管道(12)内表面与第一管道(8)的外表面之间形成冷却空气流道(10)，冷却空气流道(10)通过第二凸形圆盘的中空内部连通冷却空气喷孔(5);焦化废水流道(7)与焦化废水水源(15)连通;冷却空气流道(10)与冷却空气源(16)连通;
所述第一管道(8)和第二管道(12)组成中空转轴，中空转轴由电机(11)驱动。
2.根据权利要求1所述的一种利用高炉渣处理焦化废水的装置，其特征在于，所述装置还包括密封罩(17)，所述第一凸形圆盘(4)和第二凸形圆盘(6)设置在密封罩(17)内，在密封罩(17)顶部正对第一凸形圆盘(4)设置进渣口(1)，密封罩的顶部还设置水蒸汽出口(2)，底部设置出渣口(9)。
3.根据权利要求2所述的一种利用高炉渣处理焦化废水的装置，其特征在于，所述进渣口的形状为圆形，进渣口的直径与第一凸形圆盘的直径相同。
4.根据权利要求1所述的一种利用高炉渣处理焦化废水的装置，其特征在于，所述焦化废水流道(7)通过第一密封轴承(13)与焦化废水水源(15)连通;所述冷却空气流道(10)通过第二密封轴承(14)与冷却空气源(16)连通。
5.根据权利要求1所述的一种利用高炉渣处理焦化废水的装置，其特征在于，第一管道嵌套在第二管道内部，第一管道和第二管道的中心轴线与中空转轴的中心轴线相同。
6.基于权利要求1-5任一项所述一种利用高炉渣处理焦化废水的装置的方法，所述方法包括如下步骤：
1)第一凸形圆盘喷出的焦化废水与高炉渣进行对流喷淋，将高炉渣冷却至700～1000℃，高炉渣冷却过程中粒化得到初步粒化的高炉渣，焦化废水中的有机物燃烧分解，生成CO2、H2O排出;
2)与第一凸形圆盘同轴旋转的第二凸形圆盘喷出冷却空气，采用冷却空气对初步粒化的高炉渣进一步冷却，冷却空气与高炉渣对流传热和对流干燥，进一步对高炉渣进行冷却粒化和干燥得到小颗粒高炉渣。
说明书
一种利用高炉渣处理焦化废水的装置及方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，具体地讲，本发明涉及一种利用高炉渣处理焦化废水的装置及方法。
背景技术
高炉熔渣是钢铁冶金过程中产生的高温废渣，其温度在1450℃左右，每吨渣含有显热260×103～1880×103kJ，大致相当于60kg标准煤燃烧时放出的热值。目前国内外高炉熔渣处理方法是将高炉渣流入水池中进行水萃处理，产品作为水泥的掺和料。但传统的水淬工艺存在诸如水资源消耗严重、含硫气体排放量大、所得水渣仍需进一步脱水干燥以及高温熔渣余热基本无法回收等弊端。
针对高炉熔渣水淬工艺的缺点，20世纪70年代国外就已经开始研究干式急冷粒化高炉渣的方法，主要有风淬法和离心粒化法，二者都是首先将液态高炉渣破碎，凝固为小颗粒，再采取手段回收其显热的方法，高炉渣干式急冷粒化后，小颗粒状炉渣的玻璃化率高，能满足高品质水泥的生产要求。液态高炉渣的粒化对于废弃物的再利用和液态高炉渣的显热回收都具有重要意义，因此，研究一种能耗低，粒化效果好，结构简单，可靠性高的液态高炉渣粒化方法非常必要。
焦化废水是一种典型的有毒难降解有机废水。焦化废水主要来自焦炉煤气初冷和焦化生产过程中的生产用水以及蒸汽冷凝废水。焦化废水中污染物浓度高，焦化废水中多环芳烃不但难以降解，而且通常还是强致癌物质，对环境造成严重污染的同时也直接威胁到人类健康。通过研究表明，焦化废水中所含的有机物在400℃左右时能完全分解，处理后废水中的有害物质含量大幅降低，能满足废水排放标准。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供一种利用高炉渣处理焦化废水的装置，利用高炉渣所含的热值对焦化废水进行处理，既能使焦化废水中的有毒有机物降解掉，又节约了高炉渣处理所需的水资源，同时利用粒化设备对高炉渣进行粒化，提高处理后高炉渣的价值。
为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种利用高炉渣处理焦化废水的装置，所述装置包括第一凸形圆盘4、第二凸形圆盘6、第一管道8和第二管道12;
所述第一凸形圆盘4内部中空，上表面设置有若干个焦化废水喷淋孔3;所述第二凸形圆盘6内部中空，上表面设置有若干个冷却空气喷孔5;第一凸形圆盘4在第二凸形圆盘6的上面，且第一凸形圆盘4的直径小于第二凸形圆盘6的直径;
所述第二管道12一端与第二凸形圆盘6的底部中心固定相连，所述第一管道8穿过第二管道和第二凸形圆盘6与第一凸形圆盘的底部中心固定相连;第一管道8内为焦化废水流道7，焦化废水流道7通过第一凸形圆盘的中空内部连通焦化废水喷淋孔3;所述第二管道12内表面与第一管道8的外表面之间形成冷却空气流道10，冷却空气流道10通过第二凸形圆盘的中空内部连通冷却空气喷孔5;焦化废水流道7与焦化废水水源15连通;冷却空气流道10与冷却空气源16连通;
所述第一管道8和第二管道12组成中空转轴，中空转轴由电机11驱动。
进一步地，所述装置还包括密封罩17，所述第一凸形圆盘4和第二凸形圆盘6设置在密封罩17内，在密封罩17顶部正对第一凸形圆盘4设置进渣口1，密封罩的顶部还设置水蒸汽出口2，底部设置出渣口9。
优选地，所述进渣口的形状为圆形，进渣口的直径与第一凸形圆盘的直径相同。
优选地，所述焦化废水流道7通过第一密封轴承13与焦化废水水源15连通;所述冷却空气流道10通过第二密封轴承14与冷却空气源16连通。
优选地，第一管道嵌套在第二管道内部，第一管道和第二管道的中心轴线与中空转轴的中心轴线相同。
本发明还提供了基于上述一种利用高炉渣处理焦化废水的装置的方法，所述方法包括如下步骤：
1)第一凸形圆盘喷出的焦化废水与高炉渣进行对流喷淋，将高炉渣冷却至700～1000℃，高炉渣冷却过程中粒化得到初步粒化的高炉渣，焦化废水中的有机物燃烧分解，生成CO2、H2O排出;
2)与第一凸形圆盘同轴旋转的第二凸形圆盘喷出冷却空气，采用冷却空气对初步粒化的高炉渣进一步冷却，冷却空气与高炉渣对流传热和对流干燥，进一步对高炉渣进行冷却粒化和干燥得到小颗粒高炉渣。
本发明采用二步法对高炉渣进行处理，第一步为：高炉渣从进渣口落下后，先用焦化废水与高炉渣进行对流喷淋，将高炉渣冷却至700～1000℃，高炉渣冷却过程中粒化，焦化废水中的有机物燃烧分解，生成CO2、H2O等物质。第二步为：采用冷却空气对高炉渣进一步冷却，冷却空气与高炉渣对流传热和对流干燥，能进一步对高炉渣进行冷却粒化和干燥。
具体地，本发明采用有孔圆盘式离心机对高炉渣进行二步法处理，离心机上部有一个体积较小的第一凸形圆盘，采用第一凸形圆盘对高炉渣进行第一步处理，第一凸形圆盘为钢质，第一凸形圆盘上密布焦化废水喷淋孔，通过第一凸形圆盘的孔洞向上喷淋焦化废水，高炉渣从进渣口落下后，与焦化废水发生对流运动，在离心机高速转动过程中，第一凸形圆盘也高速转动，喷淋出的焦化废水能均匀喷到高炉渣中，高炉渣受喷淋力的作用，四散分布降落，高炉渣受冷却初步粒化，焦化废水中的有机物燃烧分解掉，生成CO2、H2O等物质。离心机的下部有一个体积直径较大的第二凸形圆盘，采用第二凸形圆盘对高炉渣进行第二步处理，第二凸形圆盘为钢质，第二凸形圆盘上密布喷气孔洞，第二凸形圆盘位于第一凸形圆盘的下面四周，第一凸形圆盘和第二凸形圆盘固定连接成一体，可一起转动，通过第二凸形圆盘的孔洞向上喷吹冷却空气，在离心机高速转动过程中，第二凸形圆盘也高速转动，高炉渣从第一凸形圆盘四周落下后，第二凸形圆盘的孔洞向上喷吹出的冷却空气对高炉渣进行冷却和干燥，高炉渣进一步粒化。
有孔圆盘式离心机的转轴采用中空方式设计，中空转轴的内部作为焦化废水和冷却空气的流动通道。中空转轴由第一管道和第二管道组成，第一管道内径较小，第二管道内径较大，第一管道嵌套在第二管道内部，第一管道和第二管道的中心轴线与中空转轴的中心轴线相同。第一管道作为焦化废水流道，第二管道的内表面和第一管道的外表面之间的部位为冷却空气流道。第一管道通过第一密封轴承与与外部的焦化废水水源相连通，第二管道通过第二密封轴承与外部的冷却空气气源相连通。中空转轴与电机连接。
离心机被套在一个密封罩内，密封罩上部留有进渣口，密封罩的上部侧面留有水蒸汽和热空气出口，密封罩的下部侧面留有出渣口。
本发明的优点在于，
1、按照本发明提供的技术，高炉渣从进渣口落下后，先用焦化废水与高炉渣进行对流喷淋，将高炉渣冷却至700～1000℃，利用高炉渣的热值对焦化废水进行焚烧处理，既冷却了高炉渣，对高炉渣进行了初步粒化，又利用了高炉渣的热值焚烧掉了焦化废水中的有毒有机物，节约了高炉渣和焦化废水的处理成本。
2、按照本发明提供的技术，采用第二凸形圆盘喷出的冷却空气对高炉渣进一步冷却，冷却空气与高炉渣对流传热和对流干燥，对高炉渣进行进一步冷却粒化和干燥，提高了高炉渣的玻璃化率，且炉渣干燥，不需要进行干燥处理，节约了干燥费用。
3、处理后产生的水蒸汽内有害物质含量低，水蒸汽内的热量和水份可回收利用，节约了热量和水资源。
