CN101551199B - 钢渣余热回收方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢渣余热回收的方法及其系统。系统由钢渣流量分配器、水冷粒化轮、一次流化床、称量机、振动筛、热渣粒储仓、二次流化床、除尘设备、风机和余热锅炉按顺序组成。方法为将高温液态钢渣倒入钢渣流量分配器，从钢渣流量分配器流出的液态钢渣落到水冷粒化轮上而被破碎抛出，落入一次流化床与空气换热，从一次流化床排出的热渣粒经称量机、振动筛后，储存在热渣粒储仓中，再通过二次流化床热交换器冷却到350℃左右排出。一次流化床和二次流化床出来的高温空气经除尘后进入余热锅炉换热。本发明可降低钢铁生产的能源消耗，钢渣的粒化效果好，有利于后续消解游离氧化钙和磁选废钢铁。

Description

钢渣余热回收方法及其系统

技术领域

本发明涉及一种余热回收利用技术，尤其涉及钢铁冶金节能、二次能源回收。

背景技术

钢铁是人类用量最大的结构材料和产量最高的功能材料。钢铁产业是我国国民经济的支柱产业之一。随着钢铁产量的高速增长，资源、能源和环境污染已成为制约我国钢铁产业持续发展的限制性因素。在钢铁冶金过程中，产生大量的高温钢渣，其中含有大量的热量，其回收利用对于钢铁企业节约能耗、水耗和降低污染物排放具有重大意义。

我国粗钢年产量已超过5亿吨，每生产1吨钢产生80～150kg钢渣，年产钢渣超过5000万吨。炼钢过程中产生的液态钢渣温度在1400℃以上，每吨钢渣的含热量约相当于60kg标煤的发热量。对一个钢产量500万吨/年的钢铁企业，每年产生钢渣约50万吨，如能回收其中所含余热的50％，每年可节约标煤3万吨。可见回收钢渣余热的效益很可观。但是钢渣的排出不连续，磁选废钢要求钢渣破碎后的粒度小，而且有消解游离氧化钙以利于后续利用的要求，因此钢渣的余热回收难度很大。

国外回收钢渣余热方面的研究和相关文献较少，目前仅有日本和俄罗斯的少数研究结果发表。日本钢管和三菱重工合作建设了风淬法粒化转炉钢渣的示范厂，用高压空气射流(鼓风机)将从渣罐中流出的液态钢渣气碎成渣粒后吹入罩式锅炉与冷却空气以及锅炉水管中的水换热，可回收的40％～45％钢渣余热。但这种钢渣余热回收方法占地面积大、能耗高，实现工业生产性应用很困难。俄罗斯乌拉尔钢铁研究院曾研制了钢渣风淬和振动床-流化床热能回收装置，其钢渣破碎方式也是采用高压空气射流，因此其占地面积大、能耗高，实际应用难度很大。国内有少数厂家用气碎的方式粒化钢渣，但钢渣余热回收方面的研究尚未展开，没有相关的成熟和可资借鉴的技术。在世界范围内，对液态高温钢渣所含有的物理热和相变热尚没有工业化的回收方法。对钢渣余热的回收，一是钢渣的粒化破碎，破碎粒度越小，钢渣颗粒与冷却空气的换热速度越快，换热效率越高，越不容易粘附在换热器壁面上，越有利于后续磁选和综合利用；二是解决炼钢排渣不连续与产热连续要求的矛盾。

发明内容

本发明提供一种钢渣余热回收方法及其系统，以达到有效回收高温液态钢渣物理热的目的。

本发明解决了回收高温液态钢渣物理热的两个关键问题：一是对钢渣的粒化破碎；二是解决炼钢排渣不连续与产热连续要求的矛盾。

本发明的目的是这样实现的：

一种钢渣余热回收系统，其特征在于，由钢渣流量分配器、粒化轮、一次流化床、一次冷却风机、热渣粒储仓、二次冷却风机、二次流化床、旋风除尘器、余热锅炉、集尘器、排气风机、烟囱按顺序组成；钢渣流量分配器由耐火材料制成，并开有流渣口，实现渣流量均匀的目的；为保证在高温下工作可靠并有较长寿命，对用于钢渣破碎的粒化轮轴向通水进行冷却；采用两级流化床进行气--渣热交换，在一次流化床与二次流化床之间设置称量机、振动筛和热渣料储仓，以实现连续产热的目的；通过旋风除尘器将从两级流化床出来的高温空气除尘，然后送入余热锅炉进行换热。

一种钢渣余热回收的新方法，其特征在于包括如下过程：

(1)高温液态钢渣出转炉后倾倒入钢渣流量分配器；

(2)从钢渣流量分配器流出的液态钢渣落到有一定高度差的旋转的水冷粒化轮上而被破碎抛出；

(3)粒化后的液态钢渣落入一次流化床，与由下部吹入的空气换热，渣粒约在800℃左右排出一次流化床；

(4)从一次流化床排出的热渣粒经称量机、振动筛(除去大径颗粒)后，储存在热渣粒储仓中，再通过二次流化床热交换器冷却到350℃左右排出；

(5)一次流化床和二次流化床出来的高温空气经除尘后进入余热锅炉换热，转变成蒸汽或电力加以利用。

采用本发明具有如下优点：

(1)采用流化床的形式进行气-渣热交换以冷却高温液态钢渣，与传统用水冷却相比不消耗新水，节省冷却水耗量1t/t渣以上，节省了冷却水循环系统及相应功耗，消除了冷却水带来的环境污染。

(2)与用高压空气粒化钢渣相比，轮法粒化钢渣功耗大幅降低(风淬粒化功耗约17kwh/t渣，轮法粒化约2.5kwh/t渣)，渣的粒化效果更好，有利于流化床的气-渣热交换，对于磁选渣中废钢铁和后续综合利用也更有利；

(3)采用两级流化床换热并设置热料储仓，可解决炼钢间歇出渣与连续产热的矛盾；

(4)可回收高温液态钢渣所含余热的60％左右，加上干渣节约烘干能耗，每吨钢渣节能量可达到约56kg标煤。

附图说明

图1是本发明的系统构成示意图。

图中所示：1、钢渣流量分配器；2、水冷粒化轮；3、一次流化床；4、一次冷却风机；5、称量机；6、振动筛；7、热渣粒储仓；8、二次冷却风机；9、二次流化床；10、排气风机；11、烟囱；12、集尘器；13、余热锅炉；14、旋风除尘器。

具体实施方式

如图1所示，钢渣余热回收系统由钢渣流量分配器1、水冷粒化轮2、一次流化床3、一次冷却风机4、称量机5、振动筛6、热渣粒储仓7、二次冷却风机8、二次流化床9、排气风机10、烟囱11、集尘器12、余热锅炉13、旋风除尘器14组成。为实现进入余热回收系统的钢渣流量均匀的目的，首先将高温液态钢渣倾倒入钢渣流量分配器1，钢渣流量分配器由耐火材料制成，并开有流渣口；为保证在高温下工作可靠并有较长寿命，对用于钢渣破碎的粒化轮2轴向通水进行冷却；为实现连续产热的目的，采用两级流化床进行气-渣热交换，在一次流化床3与二次流化床9之间设置称量机5、振动筛6和热渣粒储仓7；通过旋风除尘器14将从两级流化床出来的高温空气除尘，然后送入余热锅炉进行换热。

钢渣余热回收的过程为：炼钢过程所出的温度为1400℃以上的高温液态钢渣装在渣罐中运至处理现场，倾倒入钢渣流量分配器1；从钢渣流量分配器流出的液态钢渣从高处落下，被旋转的水冷粒化轮2碰撞击碎抛出，落入一次流化床3，与从下部吹入的空气换热，冷却至800℃左右从一次流化床3排出；从一次流化床排出的热渣粒经称量机5、振动筛6(除去大径颗粒)后，储存在热渣粒储仓7中；储存在热渣粒储仓中的热渣粒持续不断地进入二次流化床9与空气换热，冷却至350℃左右排出，运往磁选车间或热焖车间作后续处理；一次流化床3和二次流化床9被渣粒加温的高温空气经旋风除尘器14除尘后进入余热锅炉13换热，转变成蒸汽或电力加以利用；在余热锅炉中完成换热的空气经集尘器12收集细小尘粒后由排气风机10送往烟囱11排空。

Claims (6)

1.一种钢渣余热回收系统，其特征在于，由钢渣流量分配器(1)、粒化轮(2)、一次流化床(3)、一次冷却风机(4)、热渣粒储仓(7)、二次冷却风机(8)、二次流化床(9)、旋风除尘器(14)、余热锅炉(13)、集尘器(12)、排气风机(10)、烟囱(11)、按顺序组成。

2.根据权利要求1所述的一种钢渣余热回收系统，其特征在于，在一次冷却风机(4)与热渣粒储仓(7)之间还按顺序设有称量机(5)和振动筛(6)。

3.根据权利要求1或2所述的一种钢渣余热回收系统，其特征在于，钢渣流量分配器(1)由耐火材料制成，并开有流渣口。

4.根据权利要求1或2所述的一种钢渣余热回收系统，其特征在于，粒化轮(2)采用轴向通水冷却。

5.一种钢渣余热回收的方法，其特征在于，包括如下过程：

(1)高温液态钢渣出炉后倾倒入钢渣流量分配器(1)；

(2)从钢渣流量分配器流出的液态钢渣，落到有一定高度差的旋转的水冷粒化轮(2)上而被破碎抛出；

(3)粒化后的液态钢渣落入一次流化床(3)，与由下部吹入的空气换热，渣粒约在800℃左右排出一次流化床(3)；

(4)从一次流化床排出的热渣粒，储存在热渣粒储仓中，再通过二次流化床(9)热交换器冷却到350℃左右排出；

(5)一次流化床和二次流化床出来的高温空气经除尘后进入余热锅炉(13)换热，转变成蒸汽或电力加以利用。

6.根据权利要求5所述的一种钢渣余热回收的方法，其特征在于，从一次流化床(3)排出的热渣粒，经称量机(5)称量，并经振动筛(6)除去大径颗粒渣粒后，储存在热渣粒储仓(7)中。

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