[发明专利]回收液态高炉渣高温显热的装置及方法

说明书

技术领域

 本发明属于钢铁工业余热余能回收技术领域，特别涉及一种回收液态高炉渣高温显热的装置及其方法。

背景技术

钢铁工业为国民经济的发展提供重要的基础原材料，属于能源、资源消耗大的资源密集型产业。随着钢铁产量的高速增长，资源、能源和污染物排放已成为制约我国钢铁工业进一步发展的限制性因素。虽然钢铁工业是国民经济领域内的耗能和排污大户，但同时也是极具节能减排潜力的产业之一。其中，回收利用各种余热是钢铁工业进一步节能的重要突破口。高炉渣是高炉炼铁产生的固体废弃物，但同时液态高炉渣温度在1500℃左右，有取材易，显热高等特点，是非常优质的余热资源。2011年中国生铁产量约为6.3亿吨，产生高炉渣约1.9亿吨，按照平均比热1.05kJ/(kg·℃)计算，高炉渣从1500℃冷却到环境温度，带走的显热约2.94×10⁸GJ，折合标准煤约1000万吨。可见，回收高炉渣的显热对钢铁工业节能减排，提高能源利用效率至关重要。

目前，我国高炉渣处理全部采用水淬法，包括拉萨法（RASA）、INBA法、轮法、明特法、沉淀池等多种方法，这些方法的共同特点是采用了不同的工艺装置把热渣水淬粒化，用不同的装置使渣水分离后将渣输出，即主要靠水带走渣热，其热能利用率极低。同时，水耗很高，冲制1吨水渣消耗新水0.8~1.2吨，循环水量约为10吨左右。所谓的热能利用就是将在高炉渣水淬冷却过程中产生的热水用于冬季取暖，由于受到供热区域、流量等条件的限制，现渣热能利用率不足15%。而且春、夏、秋三个季节不能使用，大量热通过风冷或外排水排掉，即污染环境又浪费能源。另外，水淬渣过程中产生的H₂S和SO₂随蒸汽排入大气，污染环境。

目前，国内外高炉渣余热回收方法主要有物理法和化学法。物理法是利用换热介质（多用压缩空气）或换热盘管直接与高炉渣进行热交换，产生热空气或水蒸气。主要包括干法处理的风淬法、滚筒转鼓法和离心粒化法。这些方法目前均未得到推广应用，主要是因为：（1）高炉渣排出时温度高，其蕴含热量巨大，而空气的比热较低，以空气为换热介质回收高炉渣显热势必会造成风渣比较大，动力消耗大；（2）干法粒化余热回收得到的冶金渣颗粒较小，颗粒在固定床、流化床中孔隙率较低，导致鼓风阻力增加，从而增加了余热回收系统的动力消耗；（3）高温空气带动余热锅炉生产蒸汽导致能量的二次损失，同时还存在电力消耗。化学法是将高炉渣的热量作为化学反应的热源回收利用。主要有制氢、制煤气、利用熔渣直接生产产品等。上述利用化学反应回收高炉渣显热的方案基本都处于理论探索和实验室研究阶段，离实际应用还有一定距离。

发明内容

发明目的

针对液态高炉渣水淬法存在水耗大、热量不能有效回收利用和干式回收风渣比大、动力消耗较高、热能品质降低等问题，本发明提供了一种回收液态高炉渣高温显热的装置及方法，目的是高效、经济、环保、节能地利用液态高炉渣的高温余热资源，而且处理后的高炉渣可满足制造水泥的要求。

技术方案

一种回收液态高炉渣高温显热的装置，其特征在于：包括粒化反应器，在粒化反应器的顶部设置有渣流管和气体出口，渣流管上方为中间包，粒化反应器内部设有转杯和驱动转杯的变频调速电机，在粒化反应器的四周器壁上设有6~8个喷嘴，喷嘴与环管相连；粒化反应器的底部与粒化渣填充床顶部相连；粒化渣填充床的内部设有旋转布风器，旋转布风器与电机相连，气体进口与旋转布风器相连，旋转布风器下方还设有旋转卸料阀。

所述的各喷嘴的轴线相切于一虚拟圆，此虚拟圆与转杯的上表面在同一平面上，从喷嘴喷入的气体沿粒化反应器的切向进入，且其旋流方向与转杯旋转方向相反。

所述的旋转布风器包括底座、风帽和破渣筋，底座上方设有风帽，风帽上设有破渣筋。

所述风帽设置为3~5层，每层风帽板内径、外径处均采用折边结构。

所述风帽上设置6条破渣筋，破渣筋头向上翘起，呈耙齿形，沿旋转布风器转动方向，破渣筋的前方边缘高于后方边缘。

一种用如上所述的回收液态高炉渣高温显热的装置进行高温显热回收的方法，其特征在于：利用液态高炉渣的高温显热进行CH₄-H₂O-CO₂重整反应生产甲醇，高炉渣既是传热介质，又是催化剂，冷却后的高炉渣用于生产水泥。