CN103820588B - 急冷干式破碎熔融高炉渣显热回收的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钢铁、有色冶金行业中的能源回收利用领域，尤其涉及一种急冷干式破碎熔融高炉渣显热回收的方法及装置，其特征在于，将换热介质与熔渣混合急冷换热促进熔渣凝固，然后通过水和空气分别对高温换热介质和高温渣块的余热进行回收，实现新水的零使用。与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过换热介质与熔渣混合缩短了熔渣的换热凝固时间，结合移动床换热和余热发电，实现了以高炉渣显热回收及利用的目的，得到的高炉渣、蒸汽分别可以制作水泥和发电，与现有的水淬法相比，有效地回收了高炉渣显热，节约了干燥水渣能耗，实现了新水的零使用；与风淬法相比，利用换热介质和水冷壁实现了熔融高炉渣的快速冷却，不产生高污染的矿渣棉。

Description

急冷干式破碎熔融高炉渣显热回收的方法及装置
技术领域
本发明涉及钢铁、有色冶金行业中的能源回收利用领域，尤其涉及一种急冷干式破碎熔融高炉渣显热回收的方法及装置。
背景技术
钢铁工业为国民经济的发展提供重要的基础原材料，属于能源、资源消耗大的资源密集型产业，在生产钢铁制品的同时也排放大量的废弃物，对环境造成严重的污染。熔融高炉渣是高炉炼铁的副产品，其排出温度为1400～1600℃，热焓约为标准煤60Kg/t(渣)。2012年我国生产生铁6.579亿吨，按每吨铁产生0.35吨渣来计算，高炉渣的产出量为2.3亿吨。由此可见，高炉渣显热回收是钢铁企业节能减排的重要途径。
目前钢铁企业普遍采用水淬法处理高炉渣，例如因巴法、图拉法、底滤法和拉萨法等。这些水淬法不仅冲渣水耗高、显热没有有效地回收利用，而且还对环境造成污染。同时，高炉渣固体资源化要求其具有一定的活性，即非晶体含量大于95%，只有通过急冷处理才能实现其玻璃化。因此，如何高效地回收高炉渣的高温显热，减少其处理过程中对环境造成的污染，同时又满足其资源化要求，就成为一个急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种急冷干式破碎熔融高炉渣显热回收的方法及装置，克服现有技术的不足，利用换热介质促进熔渣凝固换热，对高温换热介质和高温渣块分别进行余热回收及利用，基本上实现新水的零使用，使炉渣的高品质余热得到高效回收，同时，处理后的炉渣满足制作水泥的要求。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
急冷干式破碎熔融高炉渣显热回收的方法，将换热介质与熔渣混合急冷换热促进熔渣凝固，然后通过水和空气分别对高温换热介质和高温渣块的余热进行回收，实现新水的零使用，其具体操作步骤如下：
1）温度不低于1450℃的熔融高炉渣从高炉流出后，经过渣沟流入带有水冷壁的热交换器与换热介质混合换热后凝固，高炉渣温度降至850℃以下，换热介质被加热到650℃～700℃，水冷壁内的冷却水升温至80℃～90℃并经热水管流入移动床一的换热管中；
2）上述凝固混合物进入转速为20～100rpm的转鼓分离机中，在重力的作用下，实现高炉渣的一次破碎，当渣块当量直径小于50mm时，由转鼓分离机出口排入移动床一中，换热介质被送至移动床二中，此时高炉渣温度降至750℃～800℃，换热介质温度降至550℃～600℃；
3）移动床一中设有破碎辊和换热管，破碎辊将高炉渣二次破碎成直径为10～30mm的渣块，渣块与鼓风机一鼓入的空气以及换热管内的热水充分换热后，从移动床一排出，此时高炉渣温度降为200℃以下，空气被加热成600℃～650℃的热风，玻璃体含量大约95%，送去水泥厂做水泥；
4）换热介质被运送至移动床二中，与鼓风机二鼓入的空气逆流充分换热后，空气被加热成400℃～450℃的热风，换热介质温度降至150℃以下，被运送到换热介质储存器中储存，供循环使用；
5）移动床一与移动床二排出的热风经热风总管进入余热锅炉产生2.94～4.90Mpa、420℃的中温中压蒸汽，再与移动床一中换热管产生的蒸汽一起进入发电装置，实现显热的回收利用。
所述换热介质是直径80～120mm的球墨铸铁球。
所述换热介质的运送采用轨道式上料机构。
急冷干式破碎熔融高炉渣显热回收的装置，包括热交换器、转鼓分离机、移动床一、移动床二、余热锅炉和发电装置，热交换器经渣沟与高炉相连，热交换器下方设有转鼓分离机，转鼓分离机的下方设有移动床一，转鼓分离机的出口经上料轨道一与移动床二的入口相连；所述移动床一内设有破碎辊和换热管，换热管的出口与发电装置的蒸汽入口相连；移动床一上设有鼓风机一，移动床二上设有鼓风机二，移动床一和移动床二均经热风管路与余热锅炉的热风入口相连，余热锅炉的蒸汽出口与发电装置的蒸汽入口相连，移动床二的出口经上料轨道二与位于热交换器上方的换热介质储存器入口相连。
所述热交换器内设有水冷壁，水冷壁与移动床一内的换热管相连通。
所述上料轨道一和上料轨道二上均设有送料小车。
所述热交换器上设有倾倒装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过换热介质与熔渣混合缩短了熔渣的换热凝固时间，结合移动床换热和余热发电，实现了以高炉渣显热回收及利用的目的，得到的高炉渣、蒸汽分别可以制作水泥和发电；与现有的水淬法相比，有效地回收了高炉渣显热，节约了干燥水渣能耗，实现了新水的零使用；与风淬法相比，利用换热介质和水冷壁实现了熔融高炉渣的快速冷却，同时依靠转鼓和破碎机实现了炉渣的二级破碎；能耗大大降低；由于该方法在熔渣凝固之前没有粒化手段，所以不能产生高污染的矿渣棉，后续处理更为容易。
附图说明
图1是本发明实施例结构示意图。
图中：1-高炉 2-换热介质储存器 3-渣沟 4-热交换器 5-水冷壁 6-倾倒装置 7-热水管 8-转鼓分离机 9-转鼓出口 10-上料轨道车一 11-移动床一 12-破碎辊 13-换热管 14-鼓风机一 15-蒸汽管道 16-热风管道一 17-上料轨道车二 18-鼓风机二19-移动床二 20-热风管道二 21-热风总管 22-余热锅炉 23-蒸汽总管 24-发电装置
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
见图1，是本发明急冷干式破碎熔融高炉渣显热回收的装置实施例结构示意图，热交换器4经渣沟3与高炉1相连，热交换器4下方设有转鼓分离机8，转鼓分离机8的下方设有移动床一11，转鼓出口9经上料轨道车一10与移动床二19的入口相连；移动床一11内设有破碎辊12和换热管13，换热管13的出口经蒸汽管道15与发电装置24的蒸汽入口处的蒸汽总管23相连；移动床一11上设有鼓风机一14，移动床二19上设有鼓风机二18，移动床一11经热风管道一16、移动床二19经热风管道二20分别与余热锅炉22的热风入口处的热风总管21相连，余热锅炉22的蒸汽出口经蒸汽总管23与发电装置24的蒸汽入口相连，移动床二19的出口经上料轨道车二17与位于热交换器4上方的换热介质储存器2入口相连。热交换器4内设有水冷壁5，水冷壁5与移动床一11内的换热管13经热水管7相连通。热交换器4上设有倾倒装置6。
本发明利用热交换器4、移动床一11和移动床二19进行余热的多次回收，并经过余热锅炉22和发电装置24进行发电，有利于实现能量充分回收、合理利用的目的。通过换热介质的吸热和放热两个过程，使换热介质实现循环使用，没有固体废弃物的产生。
本发明急冷干式破碎熔融高炉渣显热回收的方法，就是通过将换热介质与熔渣混合急冷换热促进熔渣凝固，然后通过水和空气分别对高温换热介质和高温渣块的余热进行回收，实现新水的零使用，其具体操作步骤如下：
1）温度不低于1450℃的熔融高炉渣从高炉1流出后，经过渣沟3流入带有水冷壁5的热交换器4与换热介质混合换热后凝固，由于水冷壁5的作用，熔渣迅速凝固收缩并且与热交换器4的内壁脱离，高炉渣温度降至850℃以下，换热介质被加热到650℃～700℃，水冷壁内的冷却水升温至80～90℃并经热水管7流入移动床一11的换热管13中；
2）利用热交换器4上的倾倒机构6将上述凝固混合物倒进转速为20～100rpm的转鼓分离机8中，在重力的作用下，实现高炉渣的一次破碎以及高炉渣与换热介质的分离，当渣块当量直径小于50mm时，由转鼓出口9排入移动床一11中，换热介质被由上料轨道车一10送至移动床二19中，此时高炉渣温度降至750℃～800℃，换热介质温度降至550℃～600℃；
3）移动床一11中设有破碎辊12和换热管13，破碎辊12将高炉渣二次破碎成直径为10～30mm的渣块，渣块与鼓风机一14鼓入的空气以及换热管13内的热水充分换热后，从移动床一11排出，空气被加热成600℃～650℃的热风，此时高炉渣温度降为200℃以下，玻璃体含量大约95%，可以送去水泥厂做水泥；
4）换热介质被运送至移动床二19中，与鼓风机二18鼓入的空气逆流充分换热后，空气被加热成400℃～450℃的热风，换热介质温度降至150℃以下，被运送到换热介质储存器中储存，供循环使用，换热介质的运送采用轨道式上料机构，由上料轨道车二17运送；
5）移动床一11与移动床二19产生的热风经热风总管21进入余热锅炉22产生2.94～4.90Mpa、420℃的中温中压蒸汽，再与移动床一11中换热管13排出的蒸汽一起进入发电装置24发电，实现热量的回收利用。实施例中换热介质采用的是直径80～120mm的球墨铸铁球。
本发明利用换热介质和熔渣之间换热达到了熔渣凝固、玻璃体化和一级破碎，基本实现了干式破碎，节约水耗，大大减少污染物排放，实现了新水的零使用，对节能减排和控制污染具有极大的意义。

Claims (2)

1.急冷干式破碎熔融高炉渣显热回收的方法，其特征在于，将换热介质与熔渣混合急冷换热促进熔渣凝固，然后通过水和空气分别对高温换热介质和高温渣块的余热进行回收，实现新水的零使用，其具体操作步骤如下：
1)温度不低于1450℃的熔融高炉渣从高炉流出后，经过渣沟流入带有水冷壁的热交换器与换热介质混合换热后凝固，高炉渣温度降至850℃以下，换热介质被加热到650℃～700℃，水冷壁内的冷却水升温至80℃～90℃并经热水管流入移动床一的换热管中；
2)上述凝固混合物进入转速为20～100rpm的转鼓分离机中，在重力的作用下，实现高炉渣的一次破碎，当渣块当量直径小于50mm时，由转鼓分离机出口排入移动床一中，换热介质被送至移动床二中，此时高炉渣温度降至750℃～800℃，换热介质温度降至550℃～600℃；
3)移动床一中设有破碎辊和换热管，破碎辊将高炉渣二次破碎成直径为10～30mm的渣块，渣块与鼓风机一鼓入的空气以及换热管内的热水充分换热后，从移动床一排出，此时高炉渣温度降为200℃以下，空气被加热成600℃～650℃的热风，玻璃体含量大约95％，送去水泥厂做水泥；
4)换热介质被运送至移动床二中，与鼓风机二鼓入的空气逆流充分换热后，空气被加热成400℃～450℃的热风，换热介质温度降至150℃以下，被运送到换热介质储存器中储存，供循环使用；
5)移动床一与移动床二排出的热风经热风总管进入余热锅炉产生2.94～4.90Mpa、420℃的中温中压蒸汽，再与移动床一中换热管产生的蒸汽一起进入发电装置，实现显热的回收利用；
所述换热介质是直径80～120mm的球墨铸铁球。
2.根据权利要求1所述的急冷干式破碎熔融高炉渣显热回收的方法，其特征在于，所述换热介质的运送采用轨道式上料机构。
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