專利名稱：一種處理高爐熔渣熱能回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能源回收利用領(lǐng)域，尤其涉及冶金、鋼鐵行業(yè)中的一種處理高爐熔渣熱能回收方法。
背景技術(shù)：
鋼鐵エ業(yè)為國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供重要的基礎(chǔ)原材料，屬于能源、資源消耗大的資源密集型產(chǎn)業(yè)。在生產(chǎn)鋼鐵制品的同時(shí)也排放大量的廢棄物，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。雖然鋼鐵エ業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域內(nèi)的耗能和排污大戶，但同時(shí)也是極具節(jié)能減排潛力的產(chǎn)業(yè)之一。其中，回收利用各種余熱是鋼鐵エ業(yè)進(jìn)一步節(jié)能的重要突破口。高爐渣是高爐冶煉過程中，由礦石中的脈石、燃料中的灰分和熔劑中非揮發(fā)組分形成的副產(chǎn)物。目前我國冶煉ー噸生鐵約產(chǎn)生O. 3-0. 6噸高爐渣。2011年我國高爐生鐵產(chǎn) 量達(dá)6. 3億噸，同比增長(zhǎng)8. 43%。每煉出I噸生鐵產(chǎn)生30(T400 kg的高爐渣，2011年全年高爐渣產(chǎn)生量為I. 8擴(kuò)2. 52億噸，高爐出渣溫度1400°C 1500°C，每噸渣含有相當(dāng)60kg標(biāo)準(zhǔn)煤的熱量。高爐渣是含高品質(zhì)的熱能資源，所含熱量折合可達(dá)1323萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。預(yù)計(jì)熱能的回收率為65%，毎年可回收熱能860萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。由此可見，高爐渣具有取材易、顯熱高等特點(diǎn)，是余熱回收前景最廣的材料之一。目前，高爐熔渣熱能回收一般采用水淬法，將熔融的高爐渣噴入水中，水遇高溫渣發(fā)生?；瑢⒏郀t渣破碎成微粒，并產(chǎn)生大量蒸汽，此法的缺點(diǎn)是不僅高爐渣的顯熱無法利用，而且造成水資源的大量浪費(fèi)，對(duì)大氣、水和土壌也造成了嚴(yán)重的污染，惡化了工作環(huán)境，因此，如何高效地回收高爐渣的高溫顯熱，減少其處理過程中對(duì)環(huán)境的污染，就成為ー個(gè)急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的以上問題，本發(fā)明的目的是提供一種處理高爐熔渣熱能回收方法，該方法能高效地回收高爐渣的高溫顯熱，減少其處理過程中對(duì)環(huán)境造成的污染，而且處理后的高爐渣可滿足制造水泥的要求。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的?！N處理高爐熔渣熱能回收方法，其步驟為1)高爐渣熔體通過槽體進(jìn)入流化床時(shí)，槽體下部的高壓空氣吹碎高爐渣熔體，完成粒化；2)步驟I)中完成?；脑Ａ髋c冷渣噴嘴高速噴灑的冷渣在流化床內(nèi)相遇，發(fā)生碰撞；
3)碰撞后的熔渣渣粒，通過布風(fēng)裝置與冷空氣激烈混合進(jìn)行換熱，渣珠冷卻；
4)冷卻后的渣珠外運(yùn)作水泥原料，升溫的換熱空氣進(jìn)入余熱鍋爐，余熱鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽流經(jīng)流化床的頂部進(jìn)一步加熱，成為過熱蒸汽，進(jìn)入發(fā)電機(jī)組發(fā)電。本發(fā)明的優(yōu)化方案是，步驟2)所述的冷渣噴嘴高速噴灑冷渣的量占熔渣總量1(Γ20%。進(jìn)ー步，冷渣噴嘴向上噴灑角度為20° 45°。
進(jìn)ー步，冷渣噴射流的方向與渣珠流相同，互成15° 30°的角度。高爐渣的主要組份為CaO、Si02、Al203、Mg0、Fe0等，其CaO/ SiO2 >1時(shí)，堿性爐渣具有活性，在急冷處理過程中，溶態(tài)爐渣來不及釋放熱能，形成穩(wěn)定的化合物晶體，從而把熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來，保存了它的活性，因此可以認(rèn)為過冷態(tài)的活性熔渣是活性玻璃體?；钚圆Ａw具有潛在的水硬膠凝性能，是優(yōu)良的水泥原料。高溫爐渣的導(dǎo)熱系數(shù)很低，換熱慢，并且粘度隨溫度降低而急劇升高。由此可見，要提高換熱速度，就必須縮小高爐渣的粒徑，以增加傳熱表面積，達(dá)到加快傳熱和固化速度，同時(shí)減少爐渣顆粒的相互粘附性。急冷高爐渣的目的就是要保證其玻璃體的含量，高爐渣的玻璃體含量>90%，才能滿足水泥生產(chǎn)的需要。高爐渣的粒徑越小，則傳熱面積越大，不僅滿足了急冷高爐熔渣10°C /s的冷卻速度的需要2mm均勻高爐渣粒，同時(shí)滿足了流化床換熱裝置和換熱器與空氣熱交換時(shí)氣體流動(dòng)和傳熱的需要。高溫的液態(tài)高爐熔渣流入?；瘏^(qū)域，被高壓高速的氣流吹散、微?；ＴＴ跉?流中進(jìn)行換熱，在飛行時(shí)凝固，溫度急降至1000 800で。高爐熔渣屬非晶體，非晶體凝固叫做硬化，但沒有固定的硬化溫度，是ー個(gè)過程。其硬化過程是從高爐渣微粒外表逐漸向內(nèi)漸變，這就使最初硬化部分首先形成薄膜硬売，增加熱阻，不利于急冷過程，所謂“液芯”。即微粒的外殼為固體，而內(nèi)部依舊是液態(tài)，影響了玻璃體的產(chǎn)率。而高爐熔渣的?；?，要得到較高的玻璃體含量百分率，是急冷速率，這就是決定經(jīng)處理后的高爐熔渣是否能成為優(yōu)良的水泥原料的關(guān)鍵所在。本發(fā)明中高爐渣熔體通過槽體進(jìn)入流化床，140(Tl50(TC的高爐熔渣在流化床內(nèi)被高壓、高速的氣流吹散，微粒化稱為渣珠，在氣流中被急冷，微粒外表面首先硬化，形成薄殼，完成粒化；渣珠流的下向，設(shè)有冷爐渣的噴射流，冷渣噴射流的方向與渣珠流相同，互成15° ^30°的角度；渣珠流與冷爐渣噴射流在流化床內(nèi)相遇，發(fā)生碰撞，此時(shí)完全凝固的渣珠就會(huì)發(fā)生不完全弾性碰撞；較大渣珠凝固較慢，外層薄殼被撞擊后將被破碎或破裂，屬非弾性碰撞，使內(nèi)核熔渣外逸，加速其冷卻；更大的渣珠外殼更薄，屬完全非弾性碰撞，將被擊穿或擊碎，形成更小的渣珠，加快其急冷的速度；空氣在流化床內(nèi)，通過布風(fēng)裝置與冷空氣激烈混合進(jìn)行換熱，渣珠冷卻；冷卻后的渣珠外運(yùn)作水泥原料，升溫的換熱空氣進(jìn)入余熱鍋爐，余熱鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽流經(jīng)流化床的頂部進(jìn)一步加熱，成為過熱蒸汽，進(jìn)入發(fā)電機(jī)組發(fā)電。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、?；矢?。中完成粒化的渣粒流與冷渣噴嘴高速噴灑的冷渣在流化床內(nèi)相遇，發(fā)生碰撞，提高換熱速度，縮小高爐渣的粒徑，增加傳熱表面積，達(dá)到加快傳熱和固化速度，同時(shí)減少了爐渣顆粒的相互粘附性；
2、本發(fā)明通過試驗(yàn)，研究進(jìn)渣流量、顆粒分布、換熱量、冷渣噴嘴向上噴灑角度等參數(shù)的相互影響和變化規(guī)律，在本發(fā)明中最優(yōu)的冷渣噴嘴向上噴灑角度為20° 45°。冷渣噴射流的方向與渣珠流相同，互成15° 30°的角度。


圖I是本發(fā)明為本發(fā)明的エ藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖以及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步的說明。
實(shí)施例將溫度為1500°C的高溫高爐熔渣通過槽體進(jìn)入流化床時(shí)，槽體下部的高壓空氣吹碎高爐渣熔體，完成粒化；完成?；脑Ａ髋c冷渣噴嘴高速噴灑的冷渣在流化床內(nèi)相遇，發(fā)生碰撞，所述的冷渣噴嘴高速噴灑冷渣的量占熔渣總量15%，冷渣噴嘴向上噴灑角度為35°，冷渣噴射流的方向與渣珠流相同，互成25°的角度；碰撞后的熔渣渣粒，通過布風(fēng)裝置與冷空氣激烈混合進(jìn)行換熱，渣珠冷卻至300°C ;冷卻后的渣珠外運(yùn)作水泥原料，其玻璃體含量達(dá)到95%，升溫的換熱空氣進(jìn)入余熱鍋爐，余熱鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽流經(jīng)流化床的頂 部進(jìn)ー步加熱，成為過熱蒸汽，進(jìn)入發(fā)電機(jī)組發(fā)電，熱回收率大于60%。以上說明本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明不限于以上實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種處理高爐熔渣熱能回收方法，其步驟為 1)高爐渣熔體通過槽體進(jìn)入流化床時(shí)，槽體下部的高壓空氣吹碎高爐渣熔體，完成?；?； 2)步驟I)中完成?；脑Ａ髋c冷渣噴嘴高速噴灑的冷渣在流化床內(nèi)相遇，發(fā)生碰撞; 3)碰撞后的熔渣渣粒，通過布風(fēng)裝置與冷空氣激烈混合進(jìn)行換熱，渣珠冷卻； 4)冷卻后的渣珠外運(yùn)作水泥原料，升溫的換熱空氣進(jìn)入余熱鍋爐，余熱鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽流經(jīng)流化床的頂部進(jìn)一步加熱，成為過熱蒸汽，進(jìn)入發(fā)電機(jī)組發(fā)電?！?br> 2.如權(quán)利要求I所述的ー種處理高爐熔渣熱能回收方法，其特征在于步驟2)所述的冷渣噴嘴高速噴灑冷渣的量占熔渣總量1(Γ20%。
3.如權(quán)利要求I所述的ー種處理高爐熔渣熱能回收方法，其特征在于冷渣噴嘴向上噴灑角度為20° 45°。
4.如權(quán)利要求3所述的ー種處理高爐熔渣熱能回收方法，其特征在于冷渣噴射流的方向與渣珠流相同，互成15° 30°的角度。
全文摘要
本發(fā)明屬于能源回收利用領(lǐng)域，尤其涉及冶金、鋼鐵行業(yè)中的一種處理高爐熔渣熱能回收方法。該處理高爐熔渣熱能回收方法的步驟為1)高爐渣熔體通過槽體進(jìn)入流化床時(shí)，槽體下部的高壓空氣吹碎高爐渣熔體，完成?；?；2)步驟1)中完成?；脑Ａ髋c冷渣噴嘴高速噴灑的冷渣在流化床內(nèi)相遇，發(fā)生碰撞；3)碰撞后的熔渣渣粒，通過布風(fēng)裝置與冷空氣激烈混合進(jìn)行換熱，渣珠冷卻；4)冷卻后的渣珠外運(yùn)作水泥原料，升溫的換熱空氣進(jìn)入余熱鍋爐，余熱鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽流經(jīng)流化床的頂部進(jìn)一步加熱，成為過熱蒸汽，進(jìn)入發(fā)電機(jī)組發(fā)電。本發(fā)明具有粒化效率高、減少了爐渣顆粒的相互粘附性等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C21B3/08GK102851416SQ20121035638
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者葛加坤, 倪明亮 申請(qǐng)人:四川環(huán)能德美科技股份有限公司