[發(fā)明專利]一種液態(tài)高爐渣的顯熱回收利用方法及裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110077902.1
• 申請日: 2011-03-29
• 公開（公告）號: CN102721029A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李衛(wèi)東;劉常鵬;張宇;賈麗娣;賈振;袁玲;張?zhí)熨x;王東山
• 申請（專利權(quán)）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: F22B1/04
• 分類號: F22B1/04;C21B3/06;C09K5/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及能源回收利用領(lǐng)域，尤其涉及液態(tài)高爐渣顯熱回收利用方法及裝置。

背景技術(shù)

隨著我國鋼鐵需求量的增長和鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，高爐渣的排放量日益增大。目前國內(nèi)外大型鋼鐵企業(yè)采用的高爐渣處理方式主要是以水淬法為主的濕式粒化工藝，該工藝得到的是以非晶玻璃相為主的粒化渣，具有潛在的水硬膠凝性能，是優(yōu)良的水泥原料，具有較高利用價值。水渣處理工藝的主要缺點是：不僅熔渣余熱沒有回收，而且需要消耗大量的新水以及沖渣產(chǎn)生的氣態(tài)硫化物使空氣污染嚴重，惡化了工作環(huán)境。為了回收液態(tài)高爐渣的顯熱，國內(nèi)外各研發(fā)機構(gòu)開始針對高爐渣的顯熱回收及其渣的資源化利用展開研究，取得了一定的成績。

俄羅斯專利“渣處理方法及實施裝置”(申請?zhí)枺篟U2018494)公開了一種高溫液態(tài)爐渣的處理方法和裝置。該方法將高溫液態(tài)爐渣注入放置的滾筒內(nèi)，當爐渣與放置在滾筒內(nèi)的鋼球接觸時被急劇冷卻，爐渣由液態(tài)轉(zhuǎn)成脆狀可塑態(tài)并凝固在球體表面，由于球體的運動和彼此間的碰撞，爐渣被破碎降溫。該方法在渣的粒化方面有一定的效果，但鋼球在冷卻渣的過程中遇高溫容易變形，影響冷卻效果；雖然實現(xiàn)了渣的資源化利用，但熱能被大量的浪費掉而且不能連續(xù)生產(chǎn)。

專利“高爐渣顯熱回收系統(tǒng)”(申請?zhí)枺篊N200810229556.2)公開了一種包含轉(zhuǎn)杯、渣粒捕集器和余熱鍋爐的熱回收系統(tǒng)。該方法是將高溫液態(tài)爐渣流經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)杯中并沿轉(zhuǎn)杯的切線方向甩出，在此過程中破碎為渣粒，渣粒撞到渣粒捕集器的水冷壁進一步被冷卻凝固并下滑到渣粒捕集器的底部，通過渣輸送帶輸送到余熱鍋爐，將熱量傳遞給管內(nèi)的水，使水汽化產(chǎn)生蒸汽，冷卻后的爐渣從余熱鍋爐底部排除。該方法在渣粒捕集器中單靠水冷壁來冷卻渣粒很難達到渣粒化的效果，而且設(shè)備較復(fù)雜，控制困難、流程較長顯熱浪費多，熱回收效率不高、動力消耗大。

專利“高爐渣處理及渣熱能利用方法及實施裝置”(申請?zhí)枺篊N200710157873.3)公開了一種渣處理及其顯熱的利用方法和裝置。該方法將沸騰釜、處理罩安裝在熱水池上部，高爐液態(tài)渣經(jīng)渣溝直接流入沸騰釜的水中進行泡渣、粒化，同時將釜內(nèi)水加熱沸騰并產(chǎn)生大量蒸汽，這樣隨著渣的不斷流進，水泵水的補充，渣的熱全部轉(zhuǎn)化為熱的蒸汽，并經(jīng)過處理罩上部管道經(jīng)引風機輸出，經(jīng)除塵過濾后加以利用。該方法在渣的粒化過程中有了很好的效果，但是水耗高，需要大量的新水作為補給，對水資源短缺的企業(yè)和國家來說問題尤為嚴重，而且在產(chǎn)生的蒸汽中含有H₂S和SO_x有毒氣體，給在隨后的利用中帶來困難。

這些方法歸結(jié)起來，基本上都是采用不同的方法先把熱渣粒化，然后在渣的下落、輸送過程中進行氣體熱交換，以提取渣熱。這些方法都不能完全利用熔融渣的潛熱，而且這些方法得到的熱蒸汽或熱水都是低品質(zhì)的熱源，不能高效的利用渣的顯熱。另外由于高爐出鐵的間歇性，造成熱回收裝置不能連續(xù)進行，因此需要提出一種高效率的能連續(xù)工作的顯熱回收裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，利用化學反應(yīng)吸熱和相變材料儲能的原理，提供一種可以連續(xù)工作的高效回收利用液態(tài)高爐渣的顯熱回收利用方法及裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的，利用轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動將液態(tài)高爐渣壓制成薄膜，將液態(tài)高爐渣的熱量傳遞給轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的甲烷-水蒸氣化學反應(yīng)生成氫氣，同時利用相變材料儲能，使其在高爐間歇階段利用相變材料儲存的能量使甲烷-水蒸氣混合氣體化學反應(yīng)生成氫氣，生成的高溫氫氣和二氧化碳與換熱器產(chǎn)生熱交換，連續(xù)轉(zhuǎn)化為蒸汽，實現(xiàn)液態(tài)高爐渣顯熱的高效利用。

本發(fā)明的工作原來是：在高爐出鐵階段I，固態(tài)相變材料吸收高爐渣顯熱轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)相變材料，在這個相變過程中相變材料吸收并儲存熱量，同時甲烷-水蒸氣發(fā)生吸熱的重整反應(yīng)；在高爐間歇階段II，液態(tài)相變材料發(fā)生逆相變變?yōu)楣虘B(tài)相變材料，在這個過程中相變材料放出在階段I所儲存的熱量，使由甲烷-水蒸氣儲柜持續(xù)供給的甲烷-水蒸氣反應(yīng)，然后再回到階段I繼續(xù)上述過程，從而實現(xiàn)連續(xù)工作。

本發(fā)明相變材料具體選用的是固液相Na₂SO₄/SiO₂的無機鹽/陶瓷基的圓柱形復(fù)合相變材料，其密度為1.9～2.1g/cm³，熔化溫度為879～883.6℃，比潛熱為64.46～84.1kJ/kg，比熱容為1.16～1.25kJ/kg.℃，儲能密度為190～210kJ/kg。