CN101886148A - 高温熔融渣回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高温熔融渣回收方法，包括(1)汽碎：用高压蒸汽对高温熔融渣进行冲击，将高温熔融渣击碎并冷却成较细的渣颗粒；(2)余热回收及生成蒸汽：往处理塔中通入冷空气，在处理塔中冷空气与渣颗粒进行热交换，热交换后的渣颗粒排出所述处理塔，热交换产生的热空气冲刷热管，热管的一部分设置在水夹套中，热空气将水夹套中的水加热为用于汽碎步骤的高压蒸汽。本发明采用高压蒸汽冲击高温的液态熔融渣，降低了废钢的氧化率，为后续尽可能地回收废钢打下良好的基础；采用渣颗粒与冷空气的热交换以回收余热，热交换生成的热空气经热管换热以生产蒸汽，蒸汽又内循环用于汽碎，实现了高温熔融渣显热的循环利用，余热回收效率高。

Description

高温熔融渣回收方法
技术领域
本发明涉及高温熔融渣回收技术领域，尤其涉及高温熔融渣回收方法，主要应用于高温液态渣的处理，以回收其中的废钢铁、显热和废渣资源，尤其适用于回收如钢铁行业的转炉渣、电炉渣、高炉渣和平炉渣等的回收处理。
背景技术
钢铁行业的高温熔融渣的温度一般达1600℃，渣中含有一定比例的废钢铁，回收废钢铁后的废渣还可以作为生产水泥的原料或者用于铺路，由此可见，高温熔融渣中蕴含着大量的显热、废钢铁和废渣资源。以一台60T转炉年产约10万吨钢渣为例，其蕴含的显热热量约15000000万KJ(千焦)，每年可生产约3.9万吨蒸汽；钢渣中废钢铁含量可达10％，如果全部回收则每年可回收废钢1万吨；其废渣每年生产约9万吨以上，如果能提高其附加价值，利益也十分可观。
传统上通常采用水冲渣系统来对高温熔融渣进行处理，即高温熔融渣先经高压水水淬后进入沉渣池，之后将沉渣池中的水渣打捞出来脱水后供作为生产水泥或铺路原料使用，而沉渣池中的水先经过滤然后由泵加压送入冷却塔中冷却，之后再用来对高温熔融渣进行水淬，这样可实现水的循环使用。水量损失必须由新水补充。这种水冲渣系统存在很多问题，其中最大一个问题是耗水太多，其次是水冲渣过程浪费了大量热量，并且对周围环境也带来污染。
鉴于传统水冲渣工艺的种种弊端，近年来人们提出了干法粒化及其热能回收技术，其基本思路是：利用机械装置的机械力将高温熔融渣击碎，之后再利用空气对击碎的渣颗粒进行冷却，并对被加热了的热空气回收利用其热量。例如，已授权的中国发明专利200610054467公开了一种液态高炉渣热量回收装置及方法，其技术方案为：熔融高炉渣先在粒化器内进行换热，然后再经过振动床进行热量第二次回收，最后在硫化床内进行热量的第三次回收，回收的热能以热风或发电的形式得到再利用或能量转换。干法粒化及其热能回收技术由于采用机械装置的机械力来将高温熔融渣击碎，需要提供机械装置，并且对高温熔融渣显热的回收的能量通常不能直接用于驱动该机械装置，使得整个系统结构复杂，能耗高，不能充分回收和利用高温熔融渣的显热。
此外，目前对高温熔融渣的回收技术，通常只回收显热、废钢和废渣中的其中一种。回收熔融渣显热通常采用干法粒化技术，回收废钢通常采用热闷渣工艺，提高废渣附加值通常采用风碎法。热闷渣可回收废钢10％，回收率90％以上，热闷渣法生成的渣粒度小，但成分十分稳定，也可以作为建材材料使用。风碎法废渣产品的粒径和物化成分可控，可作为水泥原料使用。虽然上述各种方法单独使用均可取得不错的效果，但是，要将这三种方法整合到同一个系统中，以充分回收高温熔融渣的显热、废钢和废渣，目前还存在技术上的困难。
发明内容
本发明主要解决现有干法粒化及其热量回收技术中采用机械装置来将高温熔融渣打碎、不能充分回收和利用高温熔融渣的显热的技术问题，提出一种将高温熔融渣的显热回收并循环使用的高温熔融渣回收方法。
为了解决其技术问题，本发明提供了一种高温熔融渣回收方法，该方法包括：
(1)汽碎：用高压蒸汽对高温熔融渣进行冲击，将高温熔融渣击碎并冷却成较细的渣颗粒；
(2)余热回收及生成蒸汽：往处理塔中通入冷空气，在所述处理塔中所述冷空气与所述渣颗粒进行热交换，热交换后的渣颗粒排出所述处理塔，热交换产生的热空气冲刷热管，所述热管的一部分设置在水夹套中，所述热空气将水夹套中的水加热为用于所述汽碎步骤的高压蒸汽。
本发明的汽碎步骤采用高压蒸汽冲击高温的液态熔融渣，使之破碎并冷却成较细固体颗粒，降低了废钢的氧化率，为后续尽可能地回收废钢打下良好的基础；余热回收过程主要是渣颗粒与冷空气之间的热交换，热交换生成的热空气经热管换热以生产蒸汽，蒸汽又内循环用于汽碎，实现了高温熔融渣显热的循环利用，采用热管这一高效换热元件，提高了余热回收效率。
进一步地，本发明高温熔融渣回收方法还包括，在浅闷池中对排出处理塔的渣颗粒进行浅闷渣0.5-1小时处理。浅闷渣处理能稳定渣颗粒的成份，更宜于建材利用，并为后续回收废铁进一步打好了基础。
更进一步地，本发明高温熔融渣回收方法还包括：先将浅闷渣处理后的渣颗粒打捞出浅闷池，然后采用磁选装置将渣颗粒中的废铁筛选出。本发明可回收渣颗粒中约10％的废钢，剩余废渣可作为建材用途外运。这样，本发明主要通过汽碎、余热回收及生成蒸汽、浅闷和磁选过程实现了全面彻底回收高温熔融渣所含有的显热、废钢铁和废渣资源。
附图说明
图1为实现本发明高温熔融渣回收方法的工艺流程图。
下面结合附图对本发明作详细描述。
具体实施方式
本发明高温熔融渣回收方法主要包括汽碎和余热回收及生成蒸汽步骤。参见图1，汽碎步骤具体为：高温熔融渣从排渣口依次经倒渣罐1和流槽2进入处理塔4中，处理塔4在高温熔融渣进入处理塔4的入口(也即流槽2的出口)处设置喷嘴3，从喷嘴3出来的高压蒸汽冲击高温熔融渣，将高温熔融渣流击碎粒化成较细的渣颗粒。高压蒸汽优选为饱和蒸汽，压力在0.4Mpa-1.2Mpa之间。当高压蒸汽的压力为0.6Mpa时，汽碎的效果比较好，所以高压蒸汽的压力优选为0.6Mpa。汽碎步骤采用高压蒸汽冲击高温的液态熔融渣，使之破碎并冷却成较细固体颗粒，降低了废钢的氧化率，为后续尽可能地回收废钢打下良好的基础。处理塔4中设置倾斜放置的筛板6，筛板6上安装振动器5，汽碎后的渣颗粒散布落在筛板6上，在振动器5的振动作用下渣颗粒被输送出处理塔4。为了使后续浅闷渣步骤取得较好的处理效果，排出处理塔4的渣颗粒温度控制在200℃-500℃之间。
余热回收及生成蒸汽步骤具体为：由鼓风机7提供的冷空气从筛板6的下方进入处理塔4，与筛板6上正在输送出处理塔4的渣颗粒进行热交换，热交换后冷空气变成热空气，热空气先经过设置在处理塔4中的挡板8初步除尘后冲刷热管9。热管9的一部分设置在处理塔4中，另一部分在水夹套11中，热管9的布置方式可以是叉排或顺排，通过热管9的传热作用，处理塔4中的热空气将水夹套11中的水加热为蒸汽，该蒸汽聚集到一定程度，成为高压蒸汽。水夹套11可产生压力为0.4Mpa-1.2Mpa的饱和蒸汽。经热管9换热后产生的烟气排出处理塔4后，先经旋风分离器22除尘，然后再由排烟筒23排放。从水夹套11中出来的高压蒸汽经过汽包12后，进入蒸汽蓄热器13并在其中聚集起来。蒸汽蓄热器13通过管道连接喷嘴3，将其中的高压蒸汽分流出一小部分循环至喷嘴3用于汽碎粒化，其余大部分蒸汽可富余外供。本发明采用辅助装置为水夹套11提供给水，该辅助装置包括依次连接的软化水箱16、给水泵15和除氧器14，除氧器14连接水夹套11，辅助装置用于为水夹套11提供高品质的给水，以用于蒸汽生产。本发明余热回收过程主要是渣颗粒与冷空气之间的热交换，热交换生成的热空气经热管换热以生产蒸汽，蒸汽又内循环用于汽碎，实现了高温熔融渣显热的循环利用，采用热管这一高效换热元件，提高了余热回收效率。
筛板6将汽碎且进行热交换后的渣颗粒输送出处理塔4，随后皮带10将渣颗粒运输到浅闷池17中，在浅闷池17中对渣颗粒进行浅闷渣处理。浅闷池17的结构与原理与传统的热闷渣池类似，同样包括喷水、排水、排汽、盖顶等结构，但是池子数量与体积大小存在差异。浅闷是指闷渣时间短，约闷渣半小时至一小时即出渣。浅闷渣处理能稳定渣颗粒的成份，更宜于建材利用，并为后续回收废铁进一步打好了基础，且单位时间内单个池的渣处理量较大。闷渣后的废渣由挖掘机18挖出，再经磁选装置19进行磁选，以回收其中的废钢铁20，剩余的废渣21可作建材材料外运。在本实施例中，磁选装置为磁选皮带，磁选装置还可以是能将废渣中的废钢铁择选出的其他装置。
下面以一台60T转炉年产约10万吨钢渣为例，介绍本发明的技术经济性能。
主要设计技术指标如下：
(1)总渣量100000吨/年
(2)熔融渣利用温度1500℃
(3)渣终温＜60℃
(4)生成饱和蒸汽参数：汽碎用，并富余外供
压力                0.60Mpa
温度                158.83℃
(5)汽碎用饱和蒸汽量 40m3/吨渣或1.81吨/小时
(6)富余外供饱和蒸汽(0.6Mpa)：3.96吨/小时
(7)回收废钢10000吨/年
(8)可利用废渣量90000吨/年
按最保守估计，其产生的经济效益如下：
(1)回收废钢：1万吨/年*1000元/吨＝1000万元/年
(2)回收蒸汽：3.96吨/小时*7000小时*0.01万元/吨
             ＝277万元/年
(3)废渣利用：9万吨/年*15元/吨＝135万元/年
合计回收收益：1412万元/年。
上述实施例仅用于对本发明构思的理解，并非对本发明的限制，根据本发明构思还可以有许多结构的变化。例如，水夹套可通过管道直接连接喷嘴，汽碎用的高压蒸汽可由水夹套直接提供；除了筛板，还可以采用皮带等将汽碎后的渣颗粒输送出处理塔。这些结构上的简单变化均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.高温熔融渣回收方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)汽碎：用高压蒸汽对高温熔融渣进行冲击，将高温熔融渣击碎并冷却成较细的渣颗粒；
(2)余热回收及生成蒸汽：往处理塔中通入冷空气，在所述处理塔中所述冷空气与所述渣颗粒进行热交换，热交换后的渣颗粒排出所述处理塔，热交换产生的热空气冲刷热管，所述热管的一部分设置在水夹套中，所述热空气将水夹套中的水加热为用于所述汽碎步骤的高压蒸汽。
2.根据权利要求1所述的高温熔融渣回收方法，其特征在于，在浅闷池中对排出所述处理塔的渣颗粒进行浅闷渣0.5-1小时处理。
3.根据权利要求2所述的高温熔融渣回收方法，其特征在于，先将浅闷渣处理后的渣颗粒打捞出浅闷池，然后采用磁选装置将渣颗粒中的废铁筛选出。
4.根据权利要求1所述的高温熔融渣回收方法，其特征在于，所述高压蒸汽为饱和蒸汽，压力为0.4Mpa-1.2Mpa。
5.根据权利要求4所述的高温熔融渣回收方法，其特征在于，所述高压蒸汽的压力为0.6Mpa。
6.根据权利要求1所述的高温熔融渣回收方法，其特征在于，排出所述处理塔的渣颗粒温度为200℃-500℃。
7.根据权利要求1所述的高温熔融渣回收方法，其特征在于，所述冷空气由鼓风机提供。
8.根据权利要求1所述的高温熔融渣回收方法，其特征在于，所述处理塔中设置倾斜放置的筛板，筛板上安装振动器，所述渣颗粒在筛板上与蒸汽进行热交换。
9.根据权利要求1所述的高温熔融渣回收方法，其特征在于，汽包连接所述水夹套和蒸汽蓄热器，用于所述汽碎步骤的所述高压蒸汽由所述蒸汽蓄热器直接提供。
10.根据权利要求1所述的高温熔融渣回收方法，其特征在于，辅助装置为水夹套提供给水，所述辅助装置包括依次连接的软化水箱、给水泵和除氧器，所述除氧器连接所述水夹套。
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