[發明專利]一種熔融高爐渣氣固噴射粒化裝置及方法

有效

• 申請號: 201310020115.2
• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN103014201A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 馮俊小;陳艷梅
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C21B3/06
• 分類號: C21B3/06;B22F9/08
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

????本發明屬于高溫固體廢棄物處理及余熱余能回收利用技術領域，特別涉及高溫熔融渣液干法粒化處理的方法及其快冷防粘工藝。

背景技術

??冶金工業是最大的耗能單位，年能耗達20GJ。自1980年以來，我國鋼鐵工業在節能方面取得很大成績，但在余熱資源回收利用方面，尚有不足，相關研究結果顯示，煙氣、冷卻水和熔融渣的顯熱回收率都很低，其中渣顯熱的回收率最少，只有1.59%。鋼鐵工業熔渣包括煉鐵高爐熔渣、煉鋼熔渣、鐵合金熔渣、有色冶煉熔渣等，我國以高爐渣比例最大，每煉1?t生鐵約產生300kg~700kg高爐熔渣，出渣溫度1500℃左右，2010年，我國生鐵產量59733.34萬t，以300kg渣/t鐵計算，高爐渣量約1.8億萬t。堆積如山的高溫熔融態高爐渣不能隨意排放，必需經過冷卻或其他相關處理，否則將非常危險。

目前我國鋼鐵企業大多數采用水淬工藝（也稱濕法工藝）處理高爐渣，處理后的渣料可用作水泥原料或水泥添加料、混凝土骨料等。但堆積如山的高爐熔渣水淬冷卻需消耗大量的水資源，沖渣過程中放出大量水蒸氣和硫化物等有害氣體對大氣造成污染，且熔渣冷卻后需干燥除濕又要額外耗能。另外，1500℃左右的熔融高爐渣比熱約1.19kJ/(kg·℃)，凝固潛熱50kcal/kg，1?t高爐熔渣約含1800?MJ顯熱和209MJ潛熱，折合標煤約62kg/t渣，熔融渣熱是一種高品質的余熱資源，但水冷處理后的沖渣水熱卻是一種低品位余熱，需經沉淀、除污后方可用于冬季取暖，其熱利用率不到10%，夏季和無取暖設備的地方，這部分能量只能白白地浪費掉。

針對水淬工藝處理過程中存在的缺點，為有效回收蘊含在熔融高爐渣中的余熱，目前正大力發展高爐渣的干法處理工藝。熔渣干法處理工藝主要分兩個階段：粒化階段和二次冷卻階段。首先，粒化階段（也指粒化凝固階段）是將熔融渣粒化為細小顆粒，便于實現急速冷卻為玻璃體結構物質以滿足高爐渣處理后的物質品質要求，至渣粒不再重新粘結為準（渣粒平均溫度大約降至?850℃~1000℃）；其次，二次冷卻階段是指繼渣粒經粒化階段的再次冷卻階段，此階段的目的是高效回收高爐渣粒中的余熱。粒化階段是熔渣干法處理工藝的關鍵，也是難點。

粒化階段核心技術工藝主要包括粒化方法及其實現粒化及快速冷卻的配套裝置，目前，熔渣干法粒化方法主要有滾筒法、轉鼓法、離心法、粒化輪法和風淬法。

其中滾筒法、轉鼓法、離心法和粒化輪法都是利用大型機械裝置進行粒化，其核心部件滾筒、轉鼓、離心轉盤和粒化輪等都屬易損部件，受其結構及制造成本限制不利于大型化推廣應用，至今尚未有工業應用實例。風淬法及其熱回收裝置已于1981年成功應用于日本福山制鐵所轉爐鋼渣工業化處理中，我國馬鋼1988年發表“鋼渣風淬粒化裝置”專利（專利號CN88211276），該技術在馬鋼、成鋼、石鋼等均有應用裝置。但是由于高爐渣玻璃體結構冷卻速度要求要比鋼渣處理要求高很多，至今尚未實現高爐渣的干法處理余熱回收工藝的工業化應用，但是鋼渣的風淬法工業化應用為高爐渣干法處理余熱回收工業工業化應用指明方向。

目前，關于高爐渣的風碎粒化工藝最成功的技術是20世紀80年代日本六大鋼鐵公司合作開發研究的風碎法高爐熔渣顯熱回收技術。該技術處理過程為：將高爐排出的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，熔渣有噴嘴噴出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，已達工業化要求）。風洞內設有分散板使1050℃左右的渣粒碰板落下，下落過程中有風洞下部吹入的空氣冷卻，渣粒約在800℃左右排出風洞。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。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，一直沒有再進一步推廣應用。

本發明針對風碎粒化工藝中存在的問題提出了氣固噴射粒化方法及其配套快冷防粘系統。

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發明內容

???本發明提出了一種新的熔融渣干法粒化思路及快速冷卻防粘系統，通過高速氣體和固態顆粒混合射流將熔融液體高爐渣破碎，混合射流中的固體細顆粒可以極大的促進噴射劑的動能轉換為顆粒表面能，提高噴射劑能量利用率，得到細小均勻顆粒，并通過水冷壁上的防粘風組及下部通入的流化冷卻氣流組成的快冷防粘系統，提高粒化階段冷卻速度，得到高質量玻璃體型顆粒，便于處理后的渣粒在保證物質資源利用性的同時高效回收渣中余熱。