[發(fā)明專利]一種利用霧化高溫液態(tài)熔渣并回收高溫顯熱的系統(tǒng)及工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810984688.X
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN108913827A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郁國忠;李志遠
• 申請（專利權(quán)）人: 上海馳春節(jié)能科技有限公司
• 主分類號: C21B3/06
• 分類號: C21B3/06;C21B3/08;C21B7/14;F22B1/04;F27D17/00
• 代理公司: 北京易光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11596
• 代理人: 李韻

本發(fā)明公開了一種利用霧化高溫液態(tài)熔渣并回收高溫顯熱的系統(tǒng)及工藝，包括能加熱、調(diào)質(zhì)的窯爐、干式粒化裝置、換熱鍋爐、收塵器、汽輪機。本發(fā)明采用了調(diào)溫調(diào)質(zhì)與干式粒化相結(jié)合的系統(tǒng)和工藝，使干式粒化與氣流床相結(jié)合。與當(dāng)前技術(shù)相比，⑴渣的粒徑小，克服了熔渣導(dǎo)熱系數(shù)很低，內(nèi)部傳熱熱阻大，冷卻時間長的問題。⑵防止熔渣液相粘度隨溫度降低而增加，液相粘度直接關(guān)系粒化粒徑的大小，關(guān)系著粒化成敗。⑶克服了換熱介質(zhì)空氣導(dǎo)熱率低，熱容小，只有增加空氣流速、增大空氣量才能提高換熱速率的問題。⑷兼顧了渣需要快速急冷形成玻璃相，與加大風(fēng)速、風(fēng)量，造成降低回收的熱量品質(zhì)二者之間的矛盾。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋼鐵節(jié)能減排及水泥建材領(lǐng)域，尤其涉及一種利用霧化高溫液態(tài)熔渣并回收高溫顯熱的系統(tǒng)及工藝。

背景技術(shù)

高溫熔融鋼鐵渣是煉鐵高爐和煉鋼爐生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的液態(tài)渣，出渣溫度為1450—1600℃，每噸渣約相當(dāng)于60Kg標(biāo)準(zhǔn)煤的熱量，噸鐵約副產(chǎn)300kg的高爐液態(tài)渣；噸鋼副產(chǎn)80—140kg液態(tài)鋼渣，是鋼鐵工業(yè)量產(chǎn)最大的固態(tài)副產(chǎn)品，也是大量的優(yōu)質(zhì)熱源；高溫熔融鋼鐵渣是由鐵礦石中的脈石、燃料中的灰分與溶劑融合形成的液態(tài)渣，CaO MgO Al2O3SiO2為主要成分，約占總量的95％。高溫熔融鋼鐵渣屬于硅酸鹽類材料，其化學(xué)組成與天然礦石和硅酸鹽水泥相似，可替代天然礦石生產(chǎn)水泥。

高爐渣處理方法以采用水淬法為主，很少量高爐渣用于礦渣棉和微晶玻璃。采用水淬法的工藝流程分為因巴法、圖拉法、底濾法和拉薩法。四種工藝流程都需要高爐液態(tài)渣8倍至15倍高壓水沖渣進行水淬，再利用轉(zhuǎn)鼓法或渣池過濾法脫水，抓斗或皮帶裝車。

這四種工藝方法比較，只是循環(huán)水量的大小有區(qū)別；而粒化渣過程都要損耗新水，損耗新水量差別不大；高溫熔融鋼鐵液態(tài)渣所具有的熱量隨著新水的消耗，則全部損失；二氧化硫、硫化氫排放并未減少。

高溫熔融鋼鐵液態(tài)渣水淬處理工藝存在問題一是需要大量的高壓的循環(huán)水；且每水淬一頓渣要消耗0.8—1.2噸新水。二、同樣需要重視的是水淬過程中高爐渣中所含的CaS遇水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)CaS+H2O＝H2S+CaOH2S+2O2＝H2SO2,產(chǎn)生大量H2S和SO2隨蒸汽排入大氣促進酸雨形成，造成大氣污染。三、對于沖渣水系統(tǒng)而言，電耗和維修工作量非常大。四、更主要的是高爐渣顯熱沒有回收，一噸高溫液態(tài)高爐渣水淬時散失熱量約1600—1800MJ,相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)煤55-61Kg完全燃燒后所產(chǎn)生的熱量，由于得不到有效回收，則相當(dāng)于全國每年高爐渣一項即損失標(biāo)準(zhǔn)煤800多萬噸(回收率按60％計)。

目前，高爐液態(tài)渣熱量回收包括物理和化學(xué)兩種方式，物理方式是利用傳導(dǎo)、對流和輻射三種換熱形式來回收液態(tài)渣的熱能，化學(xué)方式是利用化學(xué)反應(yīng)將液態(tài)渣熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能加以利用。

物理式熱量回收技術(shù)從液態(tài)渣的冷卻速度來劃分，可分為急冷和緩冷兩種，急冷的目的是保證高爐渣的玻璃體含量，利于作為水泥混合材使用；緩冷則側(cè)重于回收液態(tài)渣熱量而不注重冷卻后高爐渣的玻璃體含量。

按粒化方法分，可分為機械粒化和風(fēng)淬法粒化。機械粒化有滾筒法、攪拌法、連鑄連軋法和內(nèi)冷滾筒法、德國的Merotec工藝和離心粒化。除離心粒化和內(nèi)滾筒法外，其余機械粒化法均采用緩冷，冷卻渣只能作為混凝土骨料，存在粒化效果差、處理的渣量小、效率低、熱回收效率不高，不能滿足大規(guī)模的實際生產(chǎn)。風(fēng)淬法生產(chǎn)試驗表明，風(fēng)淬法的熱回收率和粒化渣質(zhì)量都可滿足要求。但是其主要問題是動力消耗大，設(shè)備龐大復(fù)雜(占地面積大，投資費用高)，所以風(fēng)淬法經(jīng)過大規(guī)模試驗之后未能實現(xiàn)商業(yè)化運行。

當(dāng)前對高溫熔融鋼鐵液態(tài)渣干式粒化的研究重點是轉(zhuǎn)杯離心法，熱回收傾向于循環(huán)流化床工藝；轉(zhuǎn)杯法粒化和循環(huán)流化床熱回收工藝相結(jié)合是研究方向。干式粒化熔渣要保持流動性，處理溫度必須高。這樣雖然熔渣熱焓大，但是其導(dǎo)熱率低換熱慢，換熱介質(zhì)難以選擇，而且回收的熱品質(zhì)難于保證。熔渣若要干式急冷處理，使產(chǎn)品渣含有95％以上的玻璃相，兼顧回收的熱量品質(zhì)，轉(zhuǎn)杯法粒化和循環(huán)流化床熱回收工藝難于解決二者之間的矛盾。