[发明专利]一种干式粒化液态熔渣的余热回收系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及余热回收技术领域，特别涉及一种干式粒化液态熔渣的余热回收系统及方法。

背景技术

中国目前是全球最大的钢铁生产国。中国钢铁产量已连续16年保持世界第一，并且遥遥领先于其他国家。2011年中国大陆钢产量6.83亿吨，冶炼钢铁过程中产生的液态熔渣蕴含的热量是巨大的，从节能与环保以及提高钢铁厂的经济效益的角度来看，对高炉渣的热量进行回收和高炉渣的资源化利用是十分必要的。高炉渣的出炉温度一般在1400～1550℃之间。每吨渣含（1260～1880）×10³kJ的显热，相当于60kg标准煤的热值。每生产1吨生铁要副产0.3吨高炉渣，每生产1吨钢要副产0.13吨钢渣，以目前我国的钢铁产量6.83亿吨进行计算，可产生2.9亿吨以上的高炉渣和转炉渣，其显热量相当于1740万吨标准煤。

目前我国常见的处理高炉渣的方法有干渣坑冷却法和水冲渣法。干渣坑冷却法将熔融的高炉渣倒入干渣坑空冷，凝固后水冷。此法污染地下水源，降温时放出大量水蒸气，同时释放大量的H₂S和SO₂气体，腐蚀建筑、破坏设备和恶化工作环境，一般只在事故处理时使用该法。我国90%的高炉渣都采用水冲渣法处理，得到的水渣用于生产水泥、渣砖、矿渣微粉和隔热填料。高炉渣水淬方式很多，主要处理工艺有：底滤法、因巴法、拉萨法、图拉法、明特克法等。尽管冲渣工艺在不断的发展，但其技术的核心还是对高炉熔渣进行喷水水淬，冷却、粒化成水渣，然后进行水渣分离，冲渣的水经过沉淀过滤后再循环使用。

水冲渣法无法从根本上改变粒化渣耗水的工艺特点，炉渣物理热基本全部散失，冲渣过程中SO₂、H₂S等污染物的排放不但影响作业环境而且对空气造成污染。水淬渣方式存在以下诸多弊端：

1)浪费了高炉渣所含有的高品质余热资源。1350℃～1450℃的液态高炉渣由出渣口排出，靠高压水将其破碎并冷却，在如此高的温度下，大部分的液态水迅速气化成水蒸气排放到大气中，浪费了该部分水蒸气含有的大量热量，从□分析的角度看，液态高炉渣的余热品质非常高，极具利用价值。

2)浪费大量水资源。水冲渣过程中水压大于0.2MPa，渣水之比为1:1，每吨渣需消耗新水0.8～1.2吨。中国目前高炉生铁产量超过6.8亿吨，全年高炉渣产量约2亿吨，用于水淬渣的新水消耗量约2亿吨。

3)产生SO₂及H₂S等有害气体，污染环境，水冲渣过程中产生大量的H₂S和SOx，随水蒸气排入大气中，聚集到一定程度就成为酸雨的诱因。

在高炉渣余热回收方面，国内水冲渣余热回收利用仅限于冲渣水余热供暖、浴室供热水等，余热回收率低，仅为10%左右，且受时间和地域限制，在夏季和无取暖设施的南方地区，这部分能量只能浪费，因此推广应用受到了限制。目前，高炉渣显热回收技术开发的热点是干式回收法，这与现有水淬渣方法相比更为节水和环保，符合发展理念。技术开发较早并取得一定效果的主要有日本的内冷转鼓法、转轮粒化法、风淬法、机械搅拌法、连铸连轧法及英国的离心转盘法等。目前技术存在以下问题：

1)粒化效果不好，不利于继续利用。内冷转鼓法得到的冷渣是以片状的形式排出，这样就不利于对其继续利用。风淬法得到的粒化渣的颗粒直径分布范围较宽，也不利于后续处理。连铸连轧法得到的平板式炉渣为大的片状，不利于对其继续利用。

2)换热气体品质不高。离心转盘法采用流化床来进行换热，床层返混剧烈，出口温度不高为400-500℃，能量品质较低，高温热源没有得到有效利用。

3)热回收效率偏低。内冷转鼓法中的内热媒介物吸收热量约为熔渣显热的40%，连铸连轧法得到的平板式高温渣的透气性严重影响冷空气和水冷壁的换热效率。

4)玻璃化程度不高，附加值较低。转轮粒化法属于半急冷处理,得到的产品是混凝土骨料，附加值较低。机械搅拌法得到的渣粒尺寸大且不均匀，玻璃化程度不高，只能用作铺路材料。

5)设备运行成本高，投资大。风淬法在粒化过程中动力消耗很大，风淬冷却速度较慢，为了防止粒化渣在固结之前粘连到设备表面上，需较大的设备尺寸，增加了投资费用。