[实用新型]一种离心高温熔渣余热回收优化系统

说明书

本实用新型提供了一种离心高温熔渣余热回收优化系统，本系统主要包括集热器系统以及旋转杯装置，并对该系统进行热力学理论分析。所述集热器系统安装在旋转杯上，由并联或串并联两种形式的集热器装置组成；所述旋转杯装置由变频电机和横向旋转杯构成。液态熔渣通过隔热流渣槽进入旋转杯中，热量经过高温熔渣和低温旋转杯之间的综合传热过程后，通过杯壁向外界环境散失，随后利用集热器冷空气将余热吸收带出。变频电机带动旋转杯做旋转运动，在离心力的作用下熔渣被粒化。

技术领域

本实用新型属于高炉炼铁过程中余热回收和资源回收利用领域，具体涉及一种离心高温熔渣余热回收优化系统。

背景技术

目前钢铁行业中使用最多的高温渣余热回收方式是水淬法，水淬法能得到非晶体玻璃相，但该方法会造成大量水资源和高品质热量的流失，并且粒化后的渣粒必须要进一步干燥才能使用造成能源的二次浪费。因此研究新型高温熔渣粒化及余热回收是目前能源领域主要的研究方向。

在新型高温熔渣的领域内以干式离心粒化及余热回收为大多数学者的重点研究对象。最早提出离心粒化及余热回收的方法的是英国的研究学者，高温熔渣通过隔热流槽进入旋转杯，在离心力作用下迅速粒化为小颗粒，与水冷壁碰撞后进入两级流化床继续冷却，该装置通过空气、水冷壁以及两级流化床进行余热回收。该系统主要优点是冷却速度快、效率高，因此成为现代大部分学者研究的重点。

现代的研究内容中以粒化以及粒化后熔渣颗粒冷却凝固的影响因素为重点，对于余热回收系统中热力学的相关基础理论分析较少。本实用新型改变英国研究学者提出的离心系统中旋转杯的方向，将竖直放置的旋转杯横向放置，并以此为基础利用集热系统对旋转杯表面散热回收以及杯内的热量交换做了相关热力分析。

发明内容

本实用新型提供了基于离心方法的高温熔渣余热回收优化系统，对集热器系统以及旋转杯装置中存在的相关传热过程进行了理论分析，能够有效解决目前高温渣中余热的回收不充分的问题，为提高资源的回收利用率提供了一种基础理论分析。

本实用新型主要是利用集热器系统对传统离心粒化余热回收方法进行优化处理。

其结构包括集热器系统和旋转杯装置。集热器系统由多个集热器装置构成，旋转杯装置包括变频电机和横向旋转杯。高温熔渣通过隔热排渣管道进入旋转杯装置中，旋转杯采用不锈钢材质，与高温熔渣发生热量交换，通过集热器中冷空气吸收杯壁上的热量。

就集热器系统内部换热而言，包括对流换热侧和辐射换热侧，建立了集热器系统性能与具体参数如换热系数、温差等之间的关系。

辐射换热侧的传热方程与能量守恒方程为：

Q₁^γ＝c_p,jm₁(T_j,o1-T_j,i1)

Q₁^γ＝k₁A₁ΔT₁

其中，Q₁^γ表示集热器辐射换热量，m₁表示辐射换热侧面流体的质量，c_p,j为集热器进口处流体的定压比热容，T_j,i1和T_j,o1分别为集热器流体进口处温度和出口处温度，A₁为以管外为基准的换热面积，k₁为总换热系数(忽略换热管导热热阻和污垢热阻)，即

其中，d₀和d_i分别为管外径和管内径，h_i和h₀分别管内外的表面传热系数，ΔT₁为辐射换热的对数平均温差，即