[發明專利]一種冶金熔渣干法粒化余熱回收裝置及方法

有效

• 申請號: 201410185685.1
• 申請日: 2014-05-05
• 公開（公告）號: CN103924012A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 呂學偉;秦躍林;白晨光;張杰;陳攀
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C21B3/08
• 分類號: C21B3/08
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李明

技術領域

本發明涉及冶金工程、環保節能領域，主要涉及冶金過程的節能減排、冶金熔渣的干法粒化，特別涉及一種冶金熔渣干法粒化的裝置及其方法。

背景技術

冶金熔渣，是冶金行業在金屬、合金冶煉過程中得到的一種副產品，其產量巨大。例如，每生產1噸高爐生鐵排放350kg左右的熔渣，每生產1噸鎳鐵大約要產出30噸左右的熔渣，此外，轉爐煉鋼以及其它鐵合金冶煉中亦排出大量熔渣。這些冶金熔渣一般排出溫度在1400~1700℃，每噸熔渣蘊含的顯熱約為1.5GJ（1GJ=10⁹焦耳），屬于高品質的余熱資源。冶金熔渣所蘊含的熱量不僅數量大，且品質高，因此，合理回收高溫冶金熔渣余熱對于冶金行業降低冶煉成本及節能減排意義重大。

目前，國內外普遍采用濕法工藝處理冶金熔渣。濕法工藝就是水淬熔渣，使熔渣快速冷卻得到玻璃化渣的方法。但是，該工藝處理過程中不但無法對熱量進行回收，還需要消耗大量新水，采用濕法工藝每處理1噸熔渣需要耗水0.62~0.95噸左右，產生的低溫低壓蒸汽很難加以利用完全蒸發；雖然北方部分地區在冬季利用濕法工藝處理冶金熔渣產生的熱水取暖，但由于水中雜質較多，容易使得管道結垢堵塞，同時在水淬過程中易產生H₂S、SO₂等有害氣體對空氣造成污染，這些弊端都限制了熱水取暖的使用。此外，利用濕法工藝處理冶金熔渣產生的水渣疏松多孔，含水量很大，水渣的進一步利用還需要進行脫水處理，消耗能量。假定水渣含水率為12%，礦渣烘干機的烘干效率為50%，水渣的烘干能耗約為0.543GJ/t，轉換為干渣的能耗約為0.617GJ/t，能耗較大。

針對上述問題，研究人員提出了各種干法粒化余熱回收工藝，其中轉杯干法粒化法得到業內人員的普遍關注。但目前對于冶金熔渣的干法粒化余熱回收工藝主要存在如下的缺陷：

缺陷一：粒化系統的粒化處理效率低。現有的基于轉杯干法粒化法的干法粒化余熱回收工藝中，其轉杯旋轉系統中轉杯通常由水平設置的杯底和沿杯底邊緣向上延伸的杯壁構成，杯壁相對于杯底的傾角通常在135°~150°，轉杯在旋轉驅動電機的帶動下轉動，使得進入轉杯的熔渣在轉杯旋轉離心力的作用下，沿杯壁的傾斜方向從杯壁上邊緣甩出，從而自由地離心分散粒化；由此，雖然能夠達到粒化效果，但由于自由離心分散粒化生產的渣粒粒徑很不均勻，容易產生換熱效率較低的塊渣和渣棉，影響后續的熱量回收效率，并且自由離心分散粒化對于熔渣進料流量的限制較大，通常在轉杯內的熔渣蓄積量超過轉杯容積的1/4后，就容易導致熔渣涌出量過大，從而粒化率迅速降低，使得轉杯的旋轉能沒有得到充分利用，熔渣的粒化處理效率較低，所得到的冷卻渣往往還需要經過再次粉碎，才能夠用于作為生產水泥等后續產品的原料，難以達到很好的熔渣處理效果。

缺陷二：換熱系統效率不高，影響粒化效果和余熱回收利用。現有的干法粒化余熱回收工藝中，通常在同一爐體中完成粒化、換熱過程，爐體內由下至上通入換熱氣體，干法粒化過程在爐體中的上部完成，粒化生產的固體渣粒堆砌在爐體中的下部進行換熱后排出，換熱得到的熱氣體從爐體上部通入到余熱回收裝置，對熱氣體進行余熱回收利用；該換熱系統中，氣體由下至上是升溫過程，從爐體下部通入的換熱氣體，先與堆砌在爐體下部的固體渣粒換熱獲得較高溫度后，才與爐體上部干法粒化過程離心分散產生的熔滴進行熱交換，這就使得離心分散產生的熔滴與換熱氣體的溫差較低，不僅影響了干法粒化過程的換熱效率、降低了余熱回收率，而且較低的溫差也不利于干法粒化過程中熔滴的迅速冷卻，從而容易導致固體渣粒玻璃化程度不高、粒化率降低等問題，影響粒化效果；雖然可以通過增加換熱氣體流量來解決這一問題，但換熱氣體流量過大則容易導致換熱后氣體溫度較低，難以對余熱形成有效的回收利用。

發明內容

針對現有技術中存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種冶金熔渣干法粒化余熱回收裝置，其通過對粒化體系和換熱體系加以系統性的改造，以有效地解決現有技術對冶金熔渣的干法粒化余熱回收工藝中粒化處理效率低、粒化效果較差、換熱效率不高、影響余熱回收利用等問題。

為實現上述目的，本發明采用了如下技術手段：

一種冶金熔渣干法粒化余熱回收裝置，包括干法粒化器、螺旋給料器、流化床換熱器和余熱回收器；