[發(fā)明專利]一種液態(tài)鋼渣干法粒化裝置及顯熱回收方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110298296.6
• 申請(qǐng)日: 2011-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN102329900A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯根土;胡萬起;李竹川;王曉嵐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院過程工程研究所
• 主分類號(hào): C21B3/06
• 分類號(hào): C21B3/06;F27D17/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 宋松

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋼鐵冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種液態(tài)鋼渣干法粒化裝置及顯熱回收方法，也適用于煉鋼過程中產(chǎn)生的液態(tài)渣以及氣流床氣化爐、燃煤鍋爐和等離子體垃圾處理爐等排出的液態(tài)渣進(jìn)行粒化及顯熱回收。

背景技術(shù)

我國是一個(gè)世界鋼鐵冶煉大國，2009年生產(chǎn)鋼鐵總量已超過位列其后的14個(gè)國家的總和，全年產(chǎn)鋼為5.68億噸。高爐煉出1噸生鐵約產(chǎn)生300kg溫度為1300℃～1700℃的爐渣，全年約產(chǎn)生1.7億噸高爐渣，所含的熱量相當(dāng)于約1000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱值。液態(tài)鋼渣屬于高品位余熱資源，具有很高的利用價(jià)值。

高爐渣是一種硅酸鹽材料，經(jīng)急冷處理后才能生成具有潛在應(yīng)用價(jià)值的活性玻璃態(tài)高爐渣，可作為生產(chǎn)水泥、礦棉、污水處理吸附劑以及高附加值陶瓷產(chǎn)品的原料等，市場(chǎng)潛力巨大。目前高爐渣的處理大多采用水激冷處理工藝，現(xiàn)有水淬法工藝有因巴(INBA)法、圖拉(TYNA)法、渣池過濾法、拉薩(RASA)法以及明特克(MTC)法等。盡管水淬法能得到90％以上玻璃化率的高附加值渣粒，然而它存在高爐渣中的高品位顯熱沒有得到回收，水耗高、渣中堿性成分溶出污染水、釋放H₂S和SO_x等有害氣體，水淬易爆、渣粒干燥需消耗大量能量、系統(tǒng)電耗及維護(hù)工作量大。因此高爐渣粒化以及高效高品位顯熱回收是當(dāng)前鋼鐵行業(yè)可持續(xù)發(fā)展亟待突破的技術(shù)瓶頸，也是我國節(jié)能減排的工作重點(diǎn)。

鑒于水淬工藝存在的若干問題，20世紀(jì)70年代起，主要工業(yè)國家相繼進(jìn)行了鋼鐵熔融渣干法粒化及顯熱回收技術(shù)的研究，其中以日本的進(jìn)展最快、方法最多，主要包括風(fēng)淬法、滾筒法、旋轉(zhuǎn)杯粒化法、化學(xué)粒化法等。

1977年Mitsubishi和NKK聯(lián)合開發(fā)出風(fēng)碎法粒化高爐熔渣顯熱回收系統(tǒng)，并于1981年在福山制鐵所建成了世界上第一套轉(zhuǎn)爐鋼渣風(fēng)淬粒化熱回收裝置。液渣從渣溝末端流出時(shí)與鼓風(fēng)機(jī)吹出的高速空氣流接觸后迅速粒化并被吹到換熱器內(nèi)，通過輻射和對(duì)流換熱，渣溫從1500℃降到1200℃，然后在換熱器內(nèi)冷卻至300℃，其熱回收率可達(dá)40～45％。1988年馬鋼基于同樣的風(fēng)淬粒化原理，在國內(nèi)首先取得了“鋼渣風(fēng)淬粒化裝置”專利(公開號(hào)：CN?88211276U)，并在馬鋼、成鋼、石鋼等地安裝了應(yīng)用裝置，然而遺憾的是僅著眼于鋼渣粒化，沒有進(jìn)行顯熱回收。俄羅斯烏拉爾鋼鐵研究院為查布羅什鋼鐵廠開發(fā)了一套附有熱能回收的風(fēng)淬粒化振動(dòng)流化床鋼渣處理工藝，可將鋼渣冷卻至160～200℃，回收得到的熱量用于生產(chǎn)熱水、蒸汽等。我國基于多年流化床的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)也取得了發(fā)明專利如“一種高爐渣急冷和余熱回收的方法和裝置”(專利公開號(hào)：CN101550460A)。總的來說，風(fēng)淬法存在占地面積大、所需空氣量大和鼓風(fēng)機(jī)能耗高、技術(shù)穩(wěn)定性不足、投資成本高、成品渣粒徑大(＜5mm部分占95％以上)、冷卻時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)。

20世紀(jì)70年代末，日本住友金屬和石川島播磨(IHI)公司聯(lián)合開發(fā)了旋轉(zhuǎn)滾筒熔渣粒化工藝，將熔渣自由滴落撞擊在滾筒表面被甩出粒化。該工藝具有節(jié)能、飛濺距離短，易于捕食渣粒以及熱量回收等優(yōu)點(diǎn)，但存在表面涂層選擇較難、介質(zhì)顆粒與高溫渣粒分離困難以及熱量回收率低等缺點(diǎn)。

NKK公司基于熔渣在二個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的圓筒表面被轉(zhuǎn)筒內(nèi)部循環(huán)的熱媒介質(zhì)冷卻來回收顯熱的原理開發(fā)了雙內(nèi)冷轉(zhuǎn)筒粒化熱能回收技術(shù)，它具有傳熱快、熱回收率效率高(達(dá)77％)等優(yōu)點(diǎn)，但是該方法存在薄渣片粘在轉(zhuǎn)鼓上需用耙子刮下、工作效率低等缺點(diǎn)。

俄羅斯公開了一種“渣處理方法及實(shí)施裝置”(專利號(hào)RU?2018494)，高溫液態(tài)鋼渣注入滾筒，與滾筒內(nèi)的鋼球接觸急劇冷卻，在碰撞過程中將鋼渣破碎成粒徑小于120mm的固態(tài)渣。上海寶鋼集團(tuán)從俄羅斯引進(jìn)了滾筒法渣處理技術(shù)，并進(jìn)行了大量技術(shù)改進(jìn)(專利公開號(hào)CN?1257932A、CN?1318648A、CN101503281A、CN?2795218Y、CN?200981871Y、CN?201158661Y、CN?201232063Y、CN?2795218Y)，開發(fā)了新型滾筒法鋼渣粒化處理裝置，具有流程短、成本低、節(jié)能環(huán)保、安全可靠等多方面的優(yōu)點(diǎn)。遺憾的是，這一裝置沒有同時(shí)考慮鋼渣的熱能回收問題。

英國克凡納金屬公司(Kvaerner?Metals)研制了一種轉(zhuǎn)杯粒化氣流床熱能回收技術(shù)，在流態(tài)化過程中顆粒與流化介質(zhì)充分接觸，接觸時(shí)間長(zhǎng)，接觸面積大，熱回收效率高，可達(dá)80％左右。目前該技術(shù)還處于應(yīng)用研究階段，顯示了很好的應(yīng)用前景，并得到了國際上很多鋼鐵企業(yè)的關(guān)注。但是該工藝存在粒化渣粒徑大、粒化器體積大等缺點(diǎn)。