[發明專利]一種高爐熔渣干式顯熱回收系統和生產工藝

有效

• 申請號: 200910086405.0
• 申請日: 2009-06-12
• 公開（公告）號: CN101921884A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 魏連啟;葉樹峰;謝裕生;陳運法
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C21B3/06
• 分類號: C21B3/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明屬于余熱余能回收技術領域，特別涉及一種高爐熔渣干式顯熱回收系統及生產工藝。

背景技術：

高爐熔渣顯熱為高品位余熱資源，具有很高的回收價值。目前大多數鋼鐵企業采用水淬工藝處理高爐渣，爐渣顯熱基本沒有得到回收。隨著國際競爭的日益加劇和能源的持續緊缺，鋼鐵行業面臨著維系可持續發展戰略的多項環境友好型課題。其中，高效高品位地回收高爐熔渣顯熱已成為亟待突破的技術難題。

美國專利US5255900報道了用于熔渣余熱回收的粒化器和流化床的相關設計方法。流化床內渣粒的溫度可通過循環風量的調節來控制，一般為500～800℃。該裝置的熱量回收率約為64％，但有效能利用率偏低。

鞍鋼集團申請的專利200510047090.0公開了一種高爐渣顯熱回收系統及生產工藝，它是由初冷-破碎單元、氣-渣熱交換單元、余熱鍋爐組成，在高爐的出渣口設置初冷-破碎單元，該單元采用兩種方式，一種是由渣分配器、碎渣齒輪、冷卻噴管以及擋渣板組成；另一種方式為直接噴管式，由流渣槽、渣分配器、冷卻噴管以及擋渣板組成。在該單元渣被冷卻到凝固點1200℃-1300℃以下，破碎成直徑小于100mm的渣粒，初冷-破碎單元后面接連續運輸裝置，然后接氣-渣熱交換單元，該單元可采用兩種不同的方式，一種采用的是鏈蓖機，另一種方式是渣罐結構。該單元內空氣被加熱到700℃-800℃，渣被冷卻到150℃以下，加熱后的空氣被輸送到余熱鍋爐，鍋爐加熱管內的水吸收氣體的熱量，產生壓力為0.3-0.4MPa，溫度為260-350℃的蒸汽。本發明實現了液態高爐渣顯熱的有效回收，綜合能量回收率達到70％以上，降低鋼鐵生產的能源消耗，減少爐渣冷卻用水的消耗，以及由此帶來的環境污染。然而，由于本工藝相對簡易，爐渣粉碎粒度較粗，制得的成品渣品位較差，很難實現高值化利用。同時較粗的渣粒與空氣間的換熱接觸面積小，不利于熱量的交換，換熱效率低。

20世紀80年代在日本開發出風碎法高爐熔渣顯熱回收技術。將高爐排出的溫度1400℃以上的熔融爐渣導入風洞造粒部，采用3個均分渣流供渣，熔渣由噴嘴中出來的高速空氣射流吹射粒化，噴嘴處空氣流速可調，風洞尺寸為長25m、寬7m、高13m(處理能力為100t/h)。風洞內設有分散板使1050℃左右的渣粒碰板落下，下落過程中由風洞下部吹入的空氣冷卻，渣粒約在800℃左右排出風洞。排出的熱渣粒經稱量機、振動篩(除去大徑顆粒)后，儲存在熱渣粒儲倉中，再通過二次流化床熱交換器冷卻到150℃左右排出，得到成品渣的品質通過風洞內的冷卻速度來保證。試驗中達到的平均熱回收率為48％，風洞出口風溫達到500℃，成品渣中粒徑小于5mm部分占95％以上，渣粒整體玻璃化率大于95％，粉碎性好，品質與水淬渣相當。日本開發的熔渣風碎工藝，直至目前仍然可以稱之為風碎法所取得的最高成就，其熔渣的處理能力達到100t/h的大規模生產性試驗結果表明，熱回收效率和成品渣品質都可以達到工業化的要求。但是，由于設備系統龐大、占地面積大、投資費用高以及系統過程能量損失過大等因素的限制，當時就終止了前進的步伐。

根據對現有技術資料的分析，目前多數工藝均有換熱效率低、成品渣粒徑粒大、設備龐大等問題。本發明即針對這些方面的問題提出了新型的高爐熔渣顯熱回收系統和生產工藝。

發明內容：

本發明提出了一種高爐熔渣干式顯熱回收系統和生產工藝，通過高速氣流將液態高爐渣破碎，通過射流撞擊實現氣固強化傳熱，置換出高品位熱空氣，通過余熱鍋爐實現顯熱回收，同時獲得均勻微細成品渣。

本發明的技術方案如下：采用熔渣中間包技術對高爐熔渣進行集中處理，保證了操作工藝的連續性和高效性；利用噴槍來控制熔渣的帶出和粒化，所用的氣體介質可以采用鋼鐵廠內的富余氮氣或空氣，更容易實現熔渣的破碎和粒化；利用射流磨在強化傳熱、細化渣粒方面具有獨特的優勢來強化渣粒的破碎和迅速冷卻；采用平板沖擊磨，進一步促進高溫渣粒的破碎和換熱冷卻；使用二冷流化床對熔渣熱量進行二次回收，提高了整體熱量回收效率。