[發明專利]高爐渣空間霧化水淬及高溫水淬渣余熱發電方法

有效

• 申請號: 201510659740.0
• 申請日: 2015-10-14
• 公開（公告）號: CN105154606A
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 王子兵;王乙竹;胡長慶;邢紅偉;于勇;王新東;楊瀟瀟;趙申;王超;常建;黃博;秦萬擴;辛世界;齊立軍
• 申請（專利權）人: 華北理工大學
• 主分類號: C21B3/08
• 分類號: C21B3/08;F27D17/00
• 代理公司: 唐山永和專利商標事務所 13103
• 代理人: 張云和

技術領域

本發明涉及一種先以霧化水對高爐渣進行空間水淬，再利用水淬渣高溫余熱發電的方法，尤其是一種高爐渣空間霧化水淬及高溫水淬渣余熱發電方法，屬于余熱發電技術領域。

背景技術

高爐爐渣是鋼鐵工業中最主要的廢棄物，每生產一噸生鐵約產生300kg高爐爐渣，其出爐溫度在1400-1500℃，潛熱及顯熱屬于高品質余熱資源，回收利用高爐爐渣的余熱對煉鐵行業節能減排，提高二次能源效率至關重要，但目前尚無成熟高效的回收技術，致使大量的高爐渣余熱白白耗散。

目前，高爐渣普遍采用的處理方法是水淬粒化法，粒化鋼渣通常用作水泥原料，這種利用方法很好的實現了固體廢棄物的資源化再利用,但高爐渣水淬后高爐渣余熱全部轉移進入70℃-90℃的沖渣水中，由于沖渣水溫度太低，沖渣水熱能的回收利用僅限于沖渣水余熱供暖或者浴室供熱水。利用沖渣水余熱供暖還受到地域和時間的限制，尤其是在那些無取暖設施的南方地區，這部分能量只能浪費，余熱得不到利用。即使沖渣水余熱用于采暖或者浴室供熱水，余熱回收率也僅為10%左右。

公知的水淬高爐渣工藝中，其中大約15%的沖渣水會蒸發吸熱變成水蒸汽,這些蒸汽攜帶著的巨大能量,其放散不僅造成了能量的浪費，同時也使大量的水散失到外界，同時水蒸氣含有大量有害物質，嚴重污染環境。

發明內容

本發明旨在解決公知水淬高爐渣工藝處理高爐渣的過程中所存在的上述缺陷，提供一種先以霧化水對高爐渣進行空間水淬，再利用水淬渣高溫余熱發電的方法，大幅度提高高爐渣余熱回收率，并將高爐渣余熱轉化為高品位的電能，同時可以節約大量水資源并減少污染物排放。

本發明采用的技術方案是：

一種高爐渣空間霧化水淬及高溫水淬渣余熱發電方法，按下述工藝流程進行：

（1）液態高爐渣首先經過轉鼓作用離散成小粒徑的鐵渣液滴，小粒徑鐵渣液滴下落過程中與分布在水淬室空間的霧化水滴相遇，在空間水淬為固態小顆粒而凝固放熱，水淬時通過控制霧化水的噴入量控制鐵渣液滴放出凝結潛熱后的降溫幅度，使落到振動床上的粒子鐵渣溫度為900℃；

（2）固態粒子鐵渣落到具有一定傾斜角度的振動床上，在振動床的作用下向前移動，最終陸續進入后部的流化床放熱，同時，空間水淬產生的飽和蒸汽在引風機的抽力作用下向下穿過振動床上固態粒子鐵渣層形成溫度為150℃的低過熱度水淬蒸氣，此水淬蒸氣進入流化床的下部風室作為流化床的流化介質；

（3）振動床上的固態粒子鐵渣被冷卻到800℃進入過熱器流化床，過熱器流化床內設置有余熱鍋爐的低溫過熱器及高溫過熱器埋管，高溫粒子鐵渣向蒸汽放熱降溫至580℃進入蒸發器流化床，蒸汽由飽和溫度過熱至450℃，然后進入汽輪機發電，流化介質即水淬蒸汽吸熱后形成的高溫載熱質水蒸氣進入載熱質蒸汽換熱器放熱；

（4）蒸發器流化床中設置有余熱鍋爐的蒸發器埋管，580℃粒子鐵渣進入蒸發器流化床后向飽和水放熱降溫至250℃，然后進入低溫省煤器流化床，流化蒸汽吸熱后升溫，再次進入過熱器流化床作為流化介質；

（5）離開蒸發器流化床的溫度為250℃左右的粒子鐵渣進入低溫省煤器流化床，低溫省煤器流化床設置有低溫省煤器埋管，粒子鐵渣放熱降溫至180℃送入成品料堆；

（6）450℃高溫載熱質蒸汽離開過熱器流化床后進入流化蒸汽換熱器，首先與高溫省煤器中的水換熱降溫至150℃，然后進入凝結水預熱器凝結放熱形成水淬水，水淬水沉淀后加入堿液再作為霧化水淬的霧化水循環利用。

采用上述技術方案的本發明，與現有技術相比，其有益效果是：

①解決了高爐渣余熱利用受地域、時段局限的問題：本發明將高爐渣余熱轉移至450℃的中壓過熱蒸汽中,并進行發電，該種余熱利用方法不受地域、時段的局限，可以在國內所有鋼鐵企業進行推廣。

②解決了余熱回收率低的問題：本發明將高爐渣余熱用來發電，冬季的時候可以實現熱電聯供，余熱回收率大幅度提高。

③解決了余熱品位損失大的問題：本發明中，熱能由1400-1500℃的高溫高爐渣中轉移至450℃的過熱蒸汽中,與公知的高爐渣水淬方法相比，熱能品位降低幅度減小了很多，損失率降低至32%。本發明將高爐渣余熱用來產生能級最高的高品位電能，工藝先進性大幅度提高。

④解決了水淬蒸汽未加利用的問題：本發明以水淬蒸汽做為載熱質及余熱鍋爐的熱源，避免了大量水蒸氣白白放散，也節約了相應的水資源。