[发明专利]一种余热回收的高炉渣旋流处理装置及处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金行业中的高炉渣处理工艺，更具体地说，涉及一种余热回收的高炉渣旋流处理装置及处理方法。

背景技术

在生产铁水的同时，高炉还产出大量的液态高炉渣。液态高炉渣出炉温度在1400～1500℃，蕴含着很高的热能，每吨液态高炉渣蕴含的热量相当于约64kg标准煤所含的热量，属于高品位的余热资源，具有很高的回收利用价值。同时高炉渣是一种性能良好的硅酸盐材料，可以作为生产建筑材料和化肥的原料。急冷处理后的高炉渣具有潜在的水硬胶凝性能，是优良的水泥原料，因此国内外各研发机构在借鉴前人经验的基础上争相针对高炉渣的显热回收及其渣的资源化利用展开研究。现有的水淬高炉渣工艺，会形成大量低品质的温水及饱和蒸气，但很难被回收利用，且其中大约15％的冲渣水会蒸发吸热变成水蒸气而放散掉，不仅造成了能量和水资源的浪费，同时水蒸气中含有大量有害物质，严重污染环境。因此研究高炉渣的新型回收方法成为该领域的一个新研究课题，目前，国内外均已开展了该项研究，并设计了转杯式成渣工艺、滚筒式成渣工艺、喷吹散射工艺和钢球成渣工艺，具体如下。

转杯式成渣工艺：液态高炉渣通过注渣管流入位于中心的旋转气流粒化器，在旋转杯的边缘，液态渣在离心力的作用下甩出粒化，在旋转杯的边周围同时引入环形空气射流，使液态渣薄膜产生不稳定的波动，以促进液态渣的破碎。高温渣粒撞击内壁，与外壁冷却水管中冷却水进行热交换，粒化渣反弹至初级流化床内，与流化空气和埋在床层内的换热管道进行热交换，约回收43％热量。随后，渣粒溢出至二级流化床内，约回收20％热量。最后，炉渣通过排渣槽排出，热空气出口温度达400～600℃，进入余热回收系统加以利用。该工艺的优点是渣粒冷却速度快，粒化中玻璃相大于90％；缺点是工艺回收设备较复杂，水冷壁易沾渣，空气消耗大导致动力消耗大。

滚筒式成渣工艺：滚筒式冷渣器由传热滚筒、进渣装置、出渣装置、转动机构、冷却水系统及控制装置等组成。它由两个直径不等的内外钢筒套装在一起，并构成封闭的水环形空腔，在内筒内壁焊接螺旋状叶片，在螺旋叶片间密布纵向叶片。在滚筒的转动下，锅炉排渣在螺旋叶片形成的沟槽内流动，并沿滚筒轴线方向向冷渣器出口移动。该工艺的优点是安装方便，易操作，对渣粒度要求不严，可靠性高，设备造价低，运行电耗低；缺点是长期运行容易发生旋转接头轴向偏移，螺旋肋片(导流片)易损坏，出渣量及出渣温度有时不能达到设计值，旋转接头易漏水。

喷吹散射工艺：日本新日铁建立了专门进行高炉渣热量回收的工厂，将液态渣倒入倾斜的渣沟中，渣沟下设鼓风机，液渣从渣沟末端流出时与鼓风机吹出的高速空气流接触后迅速粒化并被吹到换热器内，渣在运行过程中从液态迅速凝结成固态，通过辐射和对流进行热交换，渣温从1500℃降到1000℃。渣在热交换器内冷却到300℃左右后，通过传送带送到储渣槽内。该工艺的优点是热回收率高(40～45％)、各项性能参数均比水冲渣好；缺点是风量大、动力消耗大，喷吹散射得到的粒化渣的颗粒直径分布范围较宽，不利于后续处理。

钢球成渣工艺：俄罗斯文献号RU2018494专利公开了一种《渣处理方法及实施装置》，该方法是将液态炉渣注入装置的滚筒内，当炉渣与置于滚筒内的钢球接触时被急冷，炉渣由液态转成脆状可塑态并凝固在球体表面，由于球体的运动和彼此碰撞，炉渣被破碎成700℃左右粒状的固态渣，固态渣连续输送到气渣热交换器内与循环气体进行热交换。NKK公司则将熔融的高炉渣通过管道进入2个转鼓之间，转鼓连续转动将渣挤压形成一层薄渣片，转鼓内通入交换气体冷却渣，热气体回收用于发电、供暖等。该工艺的优点是冷却速度快，成渣速度快；缺点是工艺步骤复杂、故障率高、成本高，滚筒易磨损、高温变形。

上述四种高炉渣处理工艺已经比较成熟，但相对于传统的水淬高炉渣工艺，其工艺过程仍旧比较复杂，设备制造成本及运行成本较高。现有技术中已提出相对简化的高炉渣处理工艺，例如专利公开号：CN 101429578 A，公开日：2009年05月13日，发明创造名称为：高钛型脱硫高炉渣的处理方法，该申请案公开了一种可减少烟尘产生量的高钛型脱硫高炉渣的处理方法，具体为：使用立体水幕对高钛型脱硫高炉渣进行喷淋；该申请案的高钛型脱硫高炉渣的处理方法，可将高钛型脱硫高炉渣的烟尘量降低50％以上，喷淋过程中无爆炸现象发生，操作安全得到保障。但是该申请案的缺点在于：难以回收高炉渣处理过程中产生的高品质热源、蒸气，且用水量较大。