[發明專利]一種高爐渣顯熱回收及發電的方法

有效

• 申請號: 201210101745.8
• 申請日: 2012-04-09
• 公開（公告）號: CN102605116A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 劉犇
• 申請（專利權）人: 劉犇
• 主分類號: C21B3/08
• 分類號: C21B3/08;F22B1/04;F27D17/00
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術領域

本發明涉及一種高爐渣顯熱回收及發電的方法，特別涉及金屬冶煉高溫液態渣的熱能回收與利用的一種高溫爐渣顯熱回收系統和生產工藝，屬于余熱能回收技術領域。?

背景技術

鋼鐵生產是國民經濟建設中重要的基礎性結構材料和功能材料。當世界進入經濟全球化和信息化新的歷史時代，仍需要有鋼鐵作為支撐。隨著鋼鐵產量高速增長，資源、能源和污染物排放已成為制約我國鋼鐵工業進一步發展的限制性因素。因此，在我國鋼鐵工業走新型工業化道路的進程中，應著力降低能耗、水耗和原料消耗，做好環境保護工作，實現增長方式的轉變，實現鋼鐵生產發展與生態資源的協調和可持續發展。?

我國的鋼鐵產量生產絕大部分是采用高爐一轉爐流程生產出來的。高爐渣是在高爐冶煉過程中，由礦石中的脈石、燃料中的灰分和熔劑中非揮發組分形成的副產物。冶煉一噸生鐵約產生0.3～0.6噸高爐渣。2004年我國產鐵2.5億噸，即使按0.3t渣/t鐵計算，高爐渣的產量約為7500萬噸。?

由于液態高爐渣溫度最高約為1500℃，處理的方法大多采用水沖渣，經水淬后的高爐渣用于制作水泥、路基、建筑等材料。此法的缺點是：不僅高爐渣的顯熱無法利用，而且造成水資源的大量浪費。?

為回收高爐爐渣的熱能，國內外學者提出很多的利用方法，例如，NKK的研究人員將轉爐渣倒在兩個內部通有低沸點有機工質的轉鼓之間，爐渣被快速冷卻并形成薄膜，采用換熱器回收有機工質的熱量并用于發電；這種方法的主要缺點是必須用刮渣器去除粘在轉鼓上的渣膜，否則將會導致傳熱效率的急劇下降。Kawasaki鋼廠將液態渣倒入一個攪拌器中破碎成小于100mm的顆粒，通過輻射傳熱回收熱量，渣從初始溫度冷卻到1000℃，產生的蒸汽可以達到450℃。然后將破碎的渣送入到冷卻塔中，用空氣將其進一步冷卻到250℃，能量回收效率達到76％，這種方法只能是階段性的生產。?

俄羅斯RU2018494公開一種《渣處理方法及實施裝置》，高溫液態爐渣被注入放置的滾筒內，當爐渣與置于滾筒內的鋼球接觸時被急劇冷卻，爐渣由液態轉成脆狀可塑態并凝固在球體表面，由于球體的運動和球體間彼此碰撞，爐渣被破碎成700℃左右，直?徑小于120mm的固態渣，專利98123555.7利用這個技術，使用滾筒裝置生產出的600～700℃固態熱渣，連續輸入到汽渣熱交換器內與循環氣體進行熱交換，加熱到350～400℃，爐渣被冷卻到200℃以下由汽渣熱交換器連續排出。這種技術的缺點在于滾筒對液態爐渣冷卻時滾筒與鋼球在高溫的作用下，設備溫度升高、容易發生變形，影響液態渣的冷凝，其次冷卻后的鋼渣溫度低，可利用的熱量減少。?

利用高溫爐渣發電是一種大節約能源的方法，為減少污染改善環境起到重要作用。?

發明內容：

高溫爐渣是在金屬鐵冶煉時產生的，其溫度在1500℃左右，爐渣的結晶溫度在1100℃或更高。在鋼鐵冶煉中，爐渣不屬于需控制技術指標的產品，故其成分不被控制，所以不同礦石冶煉過程所產生的爐渣，其物理特性具有一定的差異。余熱發電關注的技術指標有：爐渣的出爐溫度、結晶溫度、高溫狀態的流動性、日總產渣量和比熱容五個技術指標。具體爐渣的物理特性與高爐冶煉工藝和鐵礦石有關，不同爐渣物理特性，應用于余熱發電系統時，運行參數也應有所調整。?

本發明對冶煉產生爐渣處理的基本要求是：冷卻爐渣和使爐渣顆粒化，實現從高溫降到常溫，產生顆粒度大小適宜方便下一步利用的要求。用高溫液態爐渣制造高溫固態爐渣，以便裝入余熱鍋爐和在這兩個階段都回收熱能的技術是本專利申請的主要內容，其關鍵點是回收爐渣結晶前的熱能和爐渣結晶后的熱能發電；結晶過程中高溫爐渣不與非耐熱材料的設備直接接觸，使得設備中采用金屬材料制造的零部件，在運行中溫度處于常溫狀態，不發生因溫度升高導致的設備變形，保證設備穩定、連續和低成本運行。?

本發明一種高爐渣顯熱回收及發電的方法，其技術方案為：?

在流經緩沖預冷熔渣液池內的高溫液態爐渣用循環空氣進行冷卻，被加熱后的循環空氣去加熱緩沖預冷熔渣液池的余熱鍋爐產生水蒸氣發電，冷卻后的循環空氣回到循環風機的進口。高溫爐渣熔液通過空氣冷卻使溫度降低到接近結晶的溫度排出緩沖預冷熔渣液池，通過結晶包流落到連續運動中的托盤履帶機上，繼續空冷、適度噴水等冷卻形式，形成高溫結晶體，(其表面溫度控制在1000℃以上)將該高溫結晶體送到固體余熱鍋爐內繼續冷卻到200℃排出固體余熱鍋爐，然后進一步冷卻和破碎、篩分，實現冷卻高爐爐渣的技術目標。并通過?兩個余熱鍋爐組合產生的蒸汽共同推動一臺發電機組發電。(即緩沖預冷熔渣池的余熱鍋爐和固體余熱鍋爐。)?