[发明专利]一种利用雾化高温液态熔渣并回收高温显热的系统及工艺在审
申请号: | 201810984688.X | 申请日: | 2018-08-28 |
公开(公告)号: | CN108913827A | 公开(公告)日: | 2018-11-30 |
发明(设计)人: | 郁国忠;李志远 | 申请(专利权)人: | 上海驰春节能科技有限公司 |
主分类号: | C21B3/06 | 分类号: | C21B3/06;C21B3/08;C21B7/14;F22B1/04;F27D17/00 |
代理公司: | 北京易光知识产权代理有限公司 11596 | 代理人: | 李韵 |
地址: | 200120 上海市浦东*** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 熔渣 干式粒化 高温液态 液相粘度 调质 回收 粒径 雾化 显热 干式粒化装置 导热系数 换热锅炉 换热介质 空气导热 空气流速 内部传热 温度降低 直接关系 汽轮机 玻璃相 空气量 气流床 收尘器 调温 风量 换热 急冷 粒化 热容 热阻 窑炉 着粒 风速 加热 冷却 矛盾 | ||
本发明公开了一种利用雾化高温液态熔渣并回收高温显热的系统及工艺,包括能加热、调质的窑炉、干式粒化装置、换热锅炉、收尘器、汽轮机。本发明采用了调温调质与干式粒化相结合的系统和工艺,使干式粒化与气流床相结合。与当前技术相比,⑴渣的粒径小,克服了熔渣导热系数很低,内部传热热阻大,冷却时间长的问题。⑵防止熔渣液相粘度随温度降低而增加,液相粘度直接关系粒化粒径的大小,关系着粒化成败。⑶克服了换热介质空气导热率低,热容小,只有增加空气流速、增大空气量才能提高换热速率的问题。⑷兼顾了渣需要快速急冷形成玻璃相,与加大风速、风量,造成降低回收的热量品质二者之间的矛盾。
技术领域
本发明属于钢铁节能减排及水泥建材领域,尤其涉及一种利用雾化高温液态熔渣并回收高温显热的系统及工艺。
背景技术
高温熔融钢铁渣是炼铁高炉和炼钢炉生产过程中产生的液态渣,出渣温度为1450—1600℃,每吨渣约相当于60Kg标准煤的热量,吨铁约副产300kg的高炉液态渣;吨钢副产80—140kg液态钢渣,是钢铁工业量产最大的固态副产品,也是大量的优质热源;高温熔融钢铁渣是由铁矿石中的脉石、燃料中的灰分与溶剂融合形成的液态渣,CaO MgO Al2O3SiO2为主要成分,约占总量的95%。高温熔融钢铁渣属于硅酸盐类材料,其化学组成与天然矿石和硅酸盐水泥相似,可替代天然矿石生产水泥。
高炉渣处理方法以采用水淬法为主,很少量高炉渣用于矿渣棉和微晶玻璃。采用水淬法的工艺流程分为因巴法、图拉法、底滤法和拉萨法。四种工艺流程都需要高炉液态渣8倍至15倍高压水冲渣进行水淬,再利用转鼓法或渣池过滤法脱水,抓斗或皮带装车。
这四种工艺方法比较,只是循环水量的大小有区别;而粒化渣过程都要损耗新水,损耗新水量差别不大;高温熔融钢铁液态渣所具有的热量随着新水的消耗,则全部损失;二氧化硫、硫化氢排放并未减少。
高温熔融钢铁液态渣水淬处理工艺存在问题一是需要大量的高压的循环水;且每水淬一顿渣要消耗0.8—1.2吨新水。二、同样需要重视的是水淬过程中高炉渣中所含的CaS遇水发生化学反应CaS+H2O=H2S+CaOH2S+2O2=H2SO2,产生大量H2S和SO2随蒸汽排入大气促进酸雨形成,造成大气污染。三、对于冲渣水系统而言,电耗和维修工作量非常大。四、更主要的是高炉渣显热没有回收,一吨高温液态高炉渣水淬时散失热量约1600—1800MJ,相当于标准煤55-61Kg完全燃烧后所产生的热量,由于得不到有效回收,则相当于全国每年高炉渣一项即损失标准煤800多万吨(回收率按60%计)。
目前,高炉液态渣热量回收包括物理和化学两种方式,物理方式是利用传导、对流和辐射三种换热形式来回收液态渣的热能,化学方式是利用化学反应将液态渣热能转化为化学能加以利用。
物理式热量回收技术从液态渣的冷却速度来划分,可分为急冷和缓冷两种,急冷的目的是保证高炉渣的玻璃体含量,利于作为水泥混合材使用;缓冷则侧重于回收液态渣热量而不注重冷却后高炉渣的玻璃体含量。
按粒化方法分,可分为机械粒化和风淬法粒化。机械粒化有滚筒法、搅拌法、连铸连轧法和内冷滚筒法、德国的Merotec工艺和离心粒化。除离心粒化和内滚筒法外,其余机械粒化法均采用缓冷,冷却渣只能作为混凝土骨料,存在粒化效果差、处理的渣量小、效率低、热回收效率不高,不能满足大规模的实际生产。风淬法生产试验表明,风淬法的热回收率和粒化渣质量都可满足要求。但是其主要问题是动力消耗大,设备庞大复杂(占地面积大,投资费用高),所以风淬法经过大规模试验之后未能实现商业化运行。
当前对高温熔融钢铁液态渣干式粒化的研究重点是转杯离心法,热回收倾向于循环流化床工艺;转杯法粒化和循环流化床热回收工艺相结合是研究方向。干式粒化熔渣要保持流动性,处理温度必须高。这样虽然熔渣热焓大,但是其导热率低换热慢,换热介质难以选择,而且回收的热品质难于保证。熔渣若要干式急冷处理,使产品渣含有95%以上的玻璃相,兼顾回收的热量品质,转杯法粒化和循环流化床热回收工艺难于解决二者之间的矛盾。
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