急冷干式破碎熔融高爐渣顯熱回收的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及鋼鐵、有色冶金行業(yè)中的能源回收利用領域，尤其涉及一種急冷干式破碎熔融高爐渣顯熱回收的方法及裝置，其特征在于，將換熱介質(zhì)與熔渣混合急冷換熱促進熔渣凝固，然后通過水和空氣分別對高溫換熱介質(zhì)和高溫渣塊的余熱進行回收，實現(xiàn)新水的零使用。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：通過換熱介質(zhì)與熔渣混合縮短了熔渣的換熱凝固時間，結合移動床換熱和余熱發(fā)電，實現(xiàn)了以高爐渣顯熱回收及利用的目的，得到的高爐渣、蒸汽分別可以制作水泥和發(fā)電，與現(xiàn)有的水淬法相比，有效地回收了高爐渣顯熱，節(jié)約了干燥水渣能耗，實現(xiàn)了新水的零使用；與風淬法相比，利用換熱介質(zhì)和水冷壁實現(xiàn)了熔融高爐渣的快速冷卻，不產(chǎn)生高污染的礦渣棉。
【專利說明】急冷干式破碎熔融高爐渣顯熱回收的方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼鐵、有色冶金行業(yè)中的能源回收利用領域，尤其涉及一種急冷干式破碎熔融高爐渣顯熱回收的方法及裝置。
【背景技術】
[0002]鋼鐵工業(yè)為國民經(jīng)濟的發(fā)展提供重要的基礎原材料，屬于能源、資源消耗大的資源密集型產(chǎn)業(yè)，在生產(chǎn)鋼鐵制品的同時也排放大量的廢棄物，對環(huán)境造成嚴重的污染。熔融高爐渣是高爐煉鐵的副產(chǎn)品，其排出溫度為1400~1600°C，熱焓約為標準煤60Kg/t (渣)。2012年我國生產(chǎn)生鐵6.579億噸，按每噸鐵產(chǎn)生0.35噸渣來計算，高爐渣的產(chǎn)出量為2.3億噸。由此可見，高爐渣顯熱回收是鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排的重要途徑。
[0003]目前鋼鐵企業(yè)普遍采用水淬法處理高爐渣，例如因巴法、圖拉法、底濾法和拉薩法等。這些水淬法不僅沖渣水耗高、顯熱沒有有效地回收利用，而且還對環(huán)境造成污染。同時，高爐渣固體資源化要求其具有一定的活性，即非晶體含量大于95%，只有通過急冷處理才能實現(xiàn)其玻璃化。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環(huán)境造成的污染，同時又滿足其資源化要求，就成為一個急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種急冷干式破碎熔融高爐渣顯熱回收的方法及裝置，克服現(xiàn)有技術的不足，利用換熱介質(zhì)促進熔渣凝固換熱，對高溫換熱介質(zhì)和高溫渣塊分別進行余熱回收及利用，基本上實現(xiàn)新水的零使用，使爐渣的高品質(zhì)余熱得到高效回收，同時，處理后的爐渣滿足制作水泥的要求。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是:
[0006]急冷干式破碎熔融高爐渣`顯熱回收的方法，將換熱介質(zhì)與熔渣混合急冷換熱促進熔渣凝固，然后通過水和空氣分別對高溫換熱介質(zhì)和高溫渣塊的余熱進行回收，實現(xiàn)新水的零使用，其具體操作步驟如下:
[0007]I)溫度不低于1450°C的熔融高爐渣從高爐流出后，經(jīng)過渣溝流入帶有水冷壁的熱交換器與換熱介質(zhì)混合換熱后凝固，高爐渣溫度降至850°C以下，換熱介質(zhì)被加熱到650°C~700°C，水冷壁內(nèi)的冷卻水升溫至80°C~90°C并經(jīng)熱水管流入移動床一的換熱管中；
[0008]2)上述凝固混合物進入轉(zhuǎn)速為20~IOOrpm的轉(zhuǎn)鼓分離機中，在重力的作用下，實現(xiàn)高爐渣的一次破碎，當渣塊當量直徑小于50mm時，由轉(zhuǎn)鼓分離機出口排入移動床一中，換熱介質(zhì)被送至移動床二中，此時高爐渣溫度降至750°C~800°C，換熱介質(zhì)溫度降至550。。~600。。；
[0009]3)移動床一中設有破碎輥和換熱管，破碎輥將高爐渣二次破碎成直徑為10~30mm的洛塊,洛塊與鼓風機一鼓入的空氣以及換熱管內(nèi)的熱水充分換熱后，從移動床一排出，此時高爐渣溫度降為200°C以下，空氣被加熱成600°C~650°C的熱風，玻璃體含量大約95%，送去水泥廠做水泥；
[0010]4)換熱介質(zhì)被運送至移動床二中，與鼓風機二鼓入的空氣逆流充分換熱后，空氣被加熱成400°C~450°C的熱風，換熱介質(zhì)溫度降至150°C以下，被運送到換熱介質(zhì)儲存器中儲存，供循環(huán)使用；
[0011]5)移動床一與移動床二排出的熱風經(jīng)熱風總管進入余熱鍋爐產(chǎn)生2.94~
4.90Mpa、420°C的中溫中壓蒸汽，再與移動床一中換熱管產(chǎn)生的蒸汽一起進入發(fā)電裝置，實現(xiàn)顯熱的回收利用。
[0012]所述換熱介質(zhì)是直徑80~120_的球墨鑄鐵球。
[0013]所述換熱介質(zhì)的運送采用軌道式上料機構。
[0014]急冷干式破碎熔融高爐渣顯熱回收的裝置，包括熱交換器、轉(zhuǎn)鼓分離機、移動床一、移動床二、余熱鍋爐和發(fā)電裝置，熱交換器經(jīng)渣溝與高爐相連，熱交換器下方設有轉(zhuǎn)鼓分離機，轉(zhuǎn)鼓分離機的下方設有移動床一，轉(zhuǎn)鼓分離機的出口經(jīng)上料軌道一與移動床二的入口相連；所述移動床一內(nèi)設有破碎輥和換熱管，換熱管的出口與發(fā)電裝置的蒸汽入口相連；移動床一上設有鼓風機一，移動床二上設有鼓風機二，移動床一和移動床二均經(jīng)熱風管路與余熱鍋爐的熱風入口相連，余熱鍋爐的蒸汽出口與發(fā)電裝置的蒸汽入口相連，移動床二的出口經(jīng)上料軌道二與位于熱交換器上方的換熱介質(zhì)儲存器入口相連。
[0015]所述熱交換器內(nèi)設有水冷壁，水冷壁與移動床一內(nèi)的換熱管相連通。
[0016]所述上料軌道一和上料軌道二上均設有送料小車。
[0017]所述熱交換器上設有傾倒裝置。
[0018]與現(xiàn)有技術相比， 本發(fā)明的有益效果是:
[0019]通過換熱介質(zhì)與熔渣混合縮短了熔渣的換熱凝固時間，結合移動床換熱和余熱發(fā)電，實現(xiàn)了以高爐渣顯熱回收及利用的目的，得到的高爐渣、蒸汽分別可以制作水泥和發(fā)電；與現(xiàn)有的水淬法相比，有效地回收了高爐渣顯熱，節(jié)約了干燥水渣能耗，實現(xiàn)了新水的零使用；與風淬法相比，利用換熱介質(zhì)和水冷壁實現(xiàn)了熔融高爐渣的快速冷卻，同時依靠轉(zhuǎn)鼓和破碎機實現(xiàn)了爐渣的二級破碎；能耗大大降低；由于該方法在熔渣凝固之前沒有?；侄?，所以不能產(chǎn)生高污染的礦渣棉，后續(xù)處理更為容易。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明實施例結構示意圖。
[0021]圖中:1-高爐2-換熱介質(zhì)儲存器3-渣溝4-熱交換器5-水冷壁6_傾倒裝置7-熱水管8-轉(zhuǎn)鼓分離機9-轉(zhuǎn)鼓出口 10-上料軌道車一 11-移動床一 12-破碎輥13-換熱管14-鼓風機一 15-蒸汽管道16-熱風管道一 17-上料軌道車二 18-鼓風機二19-移動床二 20-熱風管道二 21-熱風總管22-余熱鍋爐23-蒸汽總管24-發(fā)電裝置
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步說明:
[0023]見圖1，是本發(fā)明急冷干式破碎熔融高爐渣顯熱回收的裝置實施例結構示意圖，熱交換器4經(jīng)渣溝3與高爐I相連，熱交換器4下方設有轉(zhuǎn)鼓分離機8，轉(zhuǎn)鼓分離機8的下方設有移動床一 11，轉(zhuǎn)鼓出口 9經(jīng)上料軌道車一 10與移動床二 19的入口相連；移動床一 11內(nèi)設有破碎輥12和換熱管13，換熱管13的出口經(jīng)蒸汽管道15與發(fā)電裝置24的蒸汽入口處的蒸汽總管23相連；移動床一 11上設有鼓風機一 14,移動床二 19上設有鼓風機二 18,移動床一 11經(jīng)熱風管道一 16、移動床二 19經(jīng)熱風管道二 20分別與余熱鍋爐22的熱風入口處的熱風總管21相連，余熱鍋爐22的蒸汽出口經(jīng)蒸汽總管23與發(fā)電裝置24的蒸汽入口相連，移動床二 19的出口經(jīng)上料軌道車二 17與位于熱交換器4上方的換熱介質(zhì)儲存器2入口相連。熱交換器4內(nèi)設有水冷壁5，水冷壁5與移動床一 11內(nèi)的換熱管13經(jīng)熱水管7相連通。熱交換器4上設有傾倒裝置6。
[0024]本發(fā)明利用熱交換器4、移動床一 11和移動床二 19進行余熱的多次回收，并經(jīng)過余熱鍋爐22和發(fā)電裝置24進行發(fā)電，有利于實現(xiàn)能量充分回收、合理利用的目的。通過換熱介質(zhì)的吸熱和放熱兩個過程，使換熱介質(zhì)實現(xiàn)循環(huán)使用，沒有固體廢棄物的產(chǎn)生。
[0025]本發(fā)明急冷干式破碎熔融高爐渣顯熱回收的方法，就是通過將換熱介質(zhì)與熔渣混合急冷換熱促進熔渣凝固，然后通過水和空氣分別對高溫換熱介質(zhì)和高溫渣塊的余熱進行回收，實現(xiàn)新水的零使用，其具體操作步驟如下:
[0026]I)溫度不低于1450°C的熔融高爐渣從高爐I流出后，經(jīng)過渣溝3流入帶有水冷壁5的熱交換器4與換熱介質(zhì)混合換熱后凝固，由于水冷壁5的作用，熔渣迅速凝固收縮并且與熱交換器4的內(nèi)壁脫離，高爐渣溫度降至850°C以下，換熱介質(zhì)被加熱到650°C~700°C，水冷壁內(nèi)的冷卻水升溫至80~90°C并經(jīng)熱水管7流入移動床一 11的換熱管13中；
[0027]2)利用熱交換器4上的傾倒機構6將上述凝固混合物倒進轉(zhuǎn)速為20~IOOrpm的轉(zhuǎn)鼓分離機8中，在重力的作用下，實現(xiàn)高爐渣的一次破碎以及高爐渣與換熱介質(zhì)的分離，當渣塊當量直徑小于50mm時，由轉(zhuǎn)鼓出口 9排入移動床一 11中，換熱介質(zhì)被由上料軌道車一 10送至移動床二 19中，此時高爐渣溫度降至750°C~800°C，換熱介質(zhì)溫度降至550°C~600 0C ；
[0028]3)移動床一 11中設有破碎輥12和換熱管13，破碎輥12將高爐渣二次破碎成直徑為10~30mm的渣塊，渣塊與鼓風機一 14鼓入的空氣以及換熱管13內(nèi)的熱水充分換熱后，從移動床一 11排出，空氣被加熱成600°C~650°C的熱風，此時高爐渣溫度降為200°C以下，玻璃體含量大約95%，可以送去水泥廠做水泥；
[0029]4)換熱介質(zhì)被運送至移動床二 19中，與鼓風機二 18鼓入的空氣逆流充分換熱后，空氣被加熱成400°C~450°C的熱風，換熱介質(zhì)溫度降至150°C以下，被運送到換熱介質(zhì)儲存器中儲存，供循環(huán)使用，換熱介質(zhì)的運送采用軌道式上料機構，由上料軌道車二 17運送；
[0030]5)移動床一 11與移動床二 19產(chǎn)生的熱風經(jīng)熱風總管21進入余熱鍋爐22產(chǎn)生
2.94~4.90Mpa、420°C的中溫中壓蒸汽，再與移動床一 11中換熱管13排出的蒸汽一起進入發(fā)電裝置24發(fā)電，實現(xiàn)熱量的回收利用。實施例中換熱介質(zhì)采用的是直徑80~120mm的球墨鑄鐵球。
[0031 ] 本發(fā)明利用換熱介質(zhì)和熔渣之間換熱達到了熔渣凝固、玻璃體化和一級破碎，基本實現(xiàn)了干式破碎，節(jié)約水耗，大大減少污染物排放，實現(xiàn)了新水的零使用，對節(jié)能減排和控制污染具有極大的意義。
【權利要求】
1.急冷干式破碎熔融高爐渣顯熱回收的方法，其特征在于，將換熱介質(zhì)與熔渣混合急冷換熱促進熔渣凝固，然后通過水和空氣分別對高溫換熱介質(zhì)和高溫渣塊的余熱進行回收，實現(xiàn)新水的零使用，其具體操作步驟如下: 1)溫度不低于1450°c的熔融高爐渣從高爐流出后，經(jīng)過渣溝流入帶有水冷壁的熱交換器與換熱介質(zhì)混合換熱后凝固，高爐洛溫度降至850°C以下，換熱介質(zhì)被加熱到650°C~700°C，水冷壁內(nèi)的冷卻水升溫至80°C~90°C并經(jīng)熱水管流入移動床一的換熱管中； 2)上述凝固混合物進入轉(zhuǎn)速為20~IOOrpm的轉(zhuǎn)鼓分離機中，在重力的作用下,實現(xiàn)高爐渣的一次破碎，當渣塊當量直徑小于50_時，由轉(zhuǎn)鼓分離機出口排入移動床一中，換熱介質(zhì)被送至移動床二中，此時高爐渣溫度降至750°C~800°C，換熱介質(zhì)溫度降至550°C~600 0C ； 3)移動床一中設有破碎輥和換熱管，破碎輥將高爐渣二次破碎成直徑為10~30mm的洛塊，洛塊與鼓風機一鼓入的空氣以及換熱管內(nèi)的熱水充分換熱后，從移動床一排出，此時高爐渣溫度降為200°C以下，空氣被加熱成600°C~650°C的熱風，玻璃體含量大約95%，送去水泥廠做水泥； 4)換熱介質(zhì)被運送至移動床二中，與鼓風機二鼓入的空氣逆流充分換熱后，空氣被加熱成400°C~450°C的熱風，換熱介質(zhì)溫度降至150°C以下，被運送到換熱介質(zhì)儲存器中儲存，供循環(huán)使用； 5)移動床一與移動床二排出的熱風經(jīng)熱風總管進入余熱鍋爐產(chǎn)生2.94~4.90Mpa、420°C的中溫中壓蒸汽 ，再與移動床一中換熱管產(chǎn)生的蒸汽一起進入發(fā)電裝置，實現(xiàn)顯熱的回收利用。
2.根據(jù)權利要求1所述的急冷干式破碎熔融高爐渣顯熱回收的方法，其特征在于，所述換熱介質(zhì)是直徑80~120mm的球墨鑄鐵球。
3.根據(jù)權利要求1所述的急冷干式破碎熔融高爐渣顯熱回收的方法，其特征在于，所述換熱介質(zhì)的運送采用軌道式上料機構。
4.急冷干式破碎熔融高爐渣顯熱回收的裝置，其特征在于，包括熱交換器、轉(zhuǎn)鼓分離機、移動床一、移動床二、余熱鍋爐和發(fā)電裝置，熱交換器經(jīng)渣溝與高爐相連，熱交換器下方設有轉(zhuǎn)鼓分離機，轉(zhuǎn)鼓分離機的下方設有移動床一，轉(zhuǎn)鼓分離機的出口經(jīng)上料軌道一與移動床二的入口相連；所述移動床一內(nèi)設有破碎輥和換熱管，換熱管的出口與發(fā)電裝置的蒸汽入口相連；移動床一上設有鼓風機一，移動床二上設有鼓風機二，移動床一和移動床二均經(jīng)熱風管路與余熱鍋爐的熱風入口相連，余熱鍋爐的蒸汽出口與發(fā)電裝置的蒸汽入口相連，移動床二的出口經(jīng)上料軌道二與位于熱交換器上方的換熱介質(zhì)儲存器入口相連。
5.根據(jù)權利要求4所述的急冷干式破碎熔融高爐渣顯熱回收的裝置，其特征在于，所述熱交換器內(nèi)設有水冷壁，水冷壁與移動床一內(nèi)的換熱管相連通。
6.根據(jù)權利要求4所述的急冷干式破碎熔融高爐渣顯熱回收的裝置，其特征在于，所述上料軌道一和上料軌道二上均設有送料小車。
7.根據(jù)權利要求4或5所述的急冷干式破碎熔融高爐渣顯熱回收的裝置，其特征在于，所述熱交換器上設有傾倒裝置。
【文檔編號】C21B3/08GK103820588SQ201410079217
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月5日 優(yōu)先權日:2014年3月5日
【發(fā)明者】李順, 張功多, 李曉堂, 張曉妮, 謝國威 申請人:中鋼集團鞍山熱能研究院有限公司