[发明专利]高炉渣发电站

说明书

技术领域

本发明涉及发电技术，特别是涉及一种高炉渣发电站。

背景技术

我国已经是钢铁生产的大国，钢铁的年产量占世界总产量的40％。无论是炼钢还是炼铁，都要产生大量的炉渣。炉渣是和钢铁相伴随生成，它是钢铁冶炼的副产品，又是一系列重要冶金反应的基本条件，它直接参与钢铁冶炼过程的物理化学反应和传质传热过程，它不仅影响到钢铁产量、质量，而且与原材料、能量的消耗都有密切的关系。

钢铁冶金炉内，产生1400-1500℃的高温炉渣，经渣口流出后，再经渣沟进入冲渣流槽时，以一定的水量、水压及流槽坡度，使水与熔渣流成一定的交角，熔渣受冷冲击，炸裂成一定粒度的合格的水渣。渣水分离后，炉渣用作建筑材料；与高温炉渣进行热交换的冲渣水，进入冲渣水池。冲渣水池通常占地几千平方米，冲渣水池上方热汽腾空，冲渣水温度常年保持在60-80℃，是一个巨大的潜在的热能能源，如果能有效地加以利用，比如说利用冲渣水的热能，冬天为居民区供暖，不仅可以为国家节约大量燃料，而且减少了碳排放，保护了环境。

承德钢厂大高炉每冶炼1吨生铁，炉渣损失掉的热量在0.81GJ～0.87GJ，占总热量收入的6.61％～7.5％，折标煤为27.77kg～29.78kg充分燃烧放出的热量，以渣比0.44计算，每吨渣损失的热量约为63.9kg标煤完全燃烧放出的热量。

当前，高炉渣热量回收方面有三种方式：

第一种是冲渣水余热回收，主要用于供暖和加热软水水源。

供暖方面主要有首钢、济钢、宣钢、鞍钢、本钢、莱钢、安钢、宝钢不锈钢等企业，加热软水水源目前报道的有唐钢不锈钢。

第二种是高炉渣显热回收，该方法目前工业应用成功的还未有报道。

20世纪70年代末，日本住友金属和石川岛播磨重工联合开发了滚筒法熔渣粒化工艺：渣流冲击到旋转滚筒表面时被破碎，粒化渣再落到流化床进行热交换，高温热风送发电装置回收热量。但该方法处理能力不高、设备作业率低，不适合在现场大规模连续处理高炉渣，通常只能接受来自渣罐的熔渣。

新日铁、日本钢管、川崎制铁、神户制钢、住友金属和日新制钢6家公司从1982年开始在新日铁名古屋3号高炉上进行了为期6年的风淬法高炉渣干式粒化试验。从高炉排出的1500℃液态渣流入风洞内的粒化区域，在此高压、高速的气流将熔渣吹散、微粒化。渣粒在气流中飞行时凝固，温度由1500℃降到1000℃，然后在热交换器内冷却到300℃。风淬法在粒化过程中动力消耗大，设备占地面积大、结构复杂、投资费用高。

1986年，乌克兰参照连铸连轧工艺开发了一连铸连轧||式干式粒化和余热回收工艺：液态渣从供渣嘴连续流到水冷轧辊之间，再进入链式输送机，输送机下部通入冷空气，渣的热量传给冷空气和膜式水冷壁，冷却后的渣在碎渣机中破碎，软水经轧辊吸热后由水泵压到省煤器再进入汽包，然后饱和水经循环泵压入膜式水冷壁，加热汽化后回到汽包，从汽包出来的饱和蒸汽进入过热器，成为过热蒸汽。这种先固化再粒化的工艺存在很大缺点：平板状高温渣的导热率和透气性严重影响渣与冷空气和水冷壁的换热。

Pickering S.J.等人发明了干式粒化高炉渣热回收法一转杯式粒化法(或者叫离心粒化法)。液态渣由渣沟流入到高速旋转的转杯中心，在离心力作用下飞出杯沿而被粒化。液态渣在飞行的同时与空气进行热交换至凝固，然后渣粒继续下落到底部流化床中进一步进行热交换，从设备顶部回收热空气。由于流化床的换热强度较大，熔渣在粒化过程中很快凝固，导致了长条状颗粒和渣棉的出现，严重影响了热回收阶段的余热回收效果和排渣。

德国、瑞典、俄罗斯、澳大利亚等国也进行了高炉熔渣干法粒化的实验研究，都未实现工业化应用。

我国曾在20世纪50年代进行过一些高炉渣余热回收及干法粒化方面的研究，也未获得成功，此后未再进行深入研究。

第三种是用冲渣蒸汽发电，该方法只是一个可行性研究报告。