[發(fā)明專利]一種熔融態(tài)高溫物質物理顯熱回收系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810979740.2
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN109141046A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設計）人: 劉柏謙
• 申請（專利權）人: 劉柏謙
• 主分類號: F27D17/00
• 分類號: F27D17/00;F28C3/18;F22B1/04;C21B3/06;C21B3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明名稱為一種熔融態(tài)高溫物質物理顯熱回收系統(tǒng)，屬于工程熱物理領域。解決鋼鐵廠和有色冶煉廠產生的高溫冶金渣的余熱回收和資源化利用問題。采用轉杯造粒，渣粒拋離轉杯后進入水霧空間獲得比在空氣中飛行大一個數量級的冷卻速度。冷卻后的渣粒在重力作用下進入粉體換熱器，粉體換熱器中的冷卻水吸收熱量后變?yōu)閹簾崴瑤簾崴M入擴容器轉變?yōu)橹?低)壓蒸汽，帶動汽輪機和發(fā)電機發(fā)電。冷卻后的渣粒獲得95％以上的玻璃相，余熱回收率接近83％(另外17％為不可回收的相變熱)。本專利在回收熱量的同時保證了鋼渣水泥品質。

技術領域

本發(fā)明涉及高溫熔融態(tài)物質物理顯熱回收技術，既能保證最大限度的回收熔融態(tài)物質的物理顯熱，需要時還能保證熔融態(tài)物質的資源回收利用。可用于冶金渣(轉爐渣、高爐渣，也包括鉛鋅銅錫等有色渣)、熔融態(tài)電石和其他化工過程高溫熔融態(tài)物質的物理顯熱回收。

背景技術

中國鋼鐵工業(yè)總能耗占全國總能耗的16.3％，鋼鐵企業(yè)的爐渣(包括高爐和轉爐渣)顯熱占企業(yè)總用能的9％。根據國家統(tǒng)計局《2016年國民經濟和社會發(fā)展統(tǒng)計報告》2016年中國能源消耗總量為43.6億噸標準煤，其16.3％為7.1億噸標準煤，則鋼渣帶走的熱量大約為0.64億噸標準煤。如果標準煤價格按800元計算，全國鋼渣熱損失達到511.7億元。可見，鋼渣熱損失巨大的程度。

按照國內先進的冶煉水平(如曹妃甸高爐)，渣鐵比～280kg/t。即每生產1噸鐵產生280Kg高爐渣。若鋼渣溫度1500℃，比熱1650J/kg℃計算，每噸鐵產生 693000kJ/t廢熱，相當于23.64kg標準煤，價值18.92元。即每生產1t鐵損失價值18.92元的廢熱。如果按較高的渣鐵比350kg/t計算，每噸鐵產生 866250kJ/t廢熱，相當于29.55kg標準煤，價值23.64元。

目前，冶金渣物理顯熱幾乎沒有有效的回收技術。

G.BISIO(1997)、Dirk Durinck等(2008)、Zhang Huaiwei等(2011)、M.Barati 等(2011)、Hui Zhang等(2013)等人先后發(fā)表了鋼渣廢熱回收技術的綜述文獻。綜合這些文獻和一些研究文獻可以知道，從鋼渣廢熱回收研究開始，已經出現了 Merotec技術、NKK風淬技術、NKK轉鼓技術、BSC轉杯技術、Ural技術……。這些技術的造粒過程大體分為風淬造粒、離心造粒和機械造粒三大類。廢熱回收過程主要是廢熱鍋爐和顆粒床換熱器，包括流化床換熱器和移動床換熱器。迄今為止，沒有出現新的技術路線。

從造粒技術看，風淬造粒技術能耗比較高，日本曾報道過2000kW以上的風淬能耗。而轉杯造粒技術的能耗在幾十千瓦水平。從廢熱回收技術看，顆粒床技術有一些天然缺陷。流化床雖然傳熱系數高，但能耗也高。移動床雖然能耗低，但傳熱系數也低。

熔融態(tài)冶金渣物理顯熱回收最主要的問題是在回收其廢熱的同時，需要保證冶金渣顆粒作為鋼渣水泥的原料，生產標號比較高的鋼渣水泥。

盡管世界各國進行了很多研究，其中一些進入了工業(yè)試驗階段。但技術經濟問題和玻璃相轉化率一直困擾著熔融態(tài)冶金渣熱量回收利用。技術經濟角度看，無論熱量的價值有多大，畢竟是一種工業(yè)廢熱，因此，如果廢熱回收運行成本較高，造成投資回收期過長，則技術發(fā)展受到經濟條件制約。另一方面，玻璃相轉化率是保證鋼渣水泥質量的物理條件，保證玻璃相轉化率的操作條件是鋼渣得到足夠的冷卻速度。這就使一些冷卻速度較低的技術(如風淬)受到限制，否則將犧牲鋼渣水泥質量。

發(fā)明內容

本發(fā)明設計了依靠水發(fā)生相變時溫度不變原理形成低溫空間，令冶金渣顆粒在低溫空間中得到快速冷卻，形成足夠比例的玻璃相物質，來保證回收冶金渣廢熱的同時獲得優(yōu)質的鋼渣水泥原料。

圖1給出熔融態(tài)高溫物質物理顯熱回收系統(tǒng)的總體結構。

整個系統(tǒng)由以下兩大部分構成。造粒部分和廢熱回收部分。