CN106191345B - 一种转炉熔融红渣显热回收装置及余热回收方法 - Google Patents

Abstract

一种转炉熔融红渣显热回收装置及余热回收方法，装置包括装料口集尘罩、竖式冷却装置、脱附剂喷覆装置、焖渣密封室、冷风管路系统、热风管路系统、余热锅炉换热装置、回风管路系统，竖式冷却装置装料口上方设置装料口集成罩，脱附剂喷覆装置设置在竖式冷却装置上端与竖式冷却装置内部连通，焖渣密封室设置在竖式冷却装置出料口下方，竖式冷却装置的汽水管路系统与焖渣密封室连通，热风管路系统和冷风管路系统与竖式冷却装置连通，热风管路系统经余热锅炉换热装置与回风管路系统连接。本发明实现熔渣快速冷却、温度梯度利用、余热回收工艺连续、装置运行高度自动化、节能、减排又环保同时满足转炉熔融渣的后续综合利用的经济性。

Description

一种转炉熔融红渣显热回收装置及余热回收方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼行业或有色冶炼行业的冶炼工艺的副产品高温熔融红渣显热的余热回收领域，尤其涉及一种炼钢转炉熔融红渣显热的回收装置及余热回收方法。

背景技术

转炉渣是转炉炼钢生产工艺的副产品，它浓聚了钢铁冶炼原料被氧化后所形成的氧化物和硫化物。在炼钢工艺中，每吨转炉钢产生的转炉渣为80～120kg，可见转炉渣为作为钢铁冶金工业的主要废弃物，每年排放量非常之大。

钢铁生产过程中产生的大量的高温熔融渣，温度高达1300～1600℃，渣的比热约为1.2kJ/(kg℃)，如果熔渣的平均温度按1400℃计，回收热量后排渣温度按400℃计，则每吨熔融液渣可回收1.2GJ的显热，大约相当于41kg标准煤完全燃烧后所产生的热量。

对于国内钢铁企业来说，回收转炉渣、高炉渣显热的节能空间很大。如果能将这部分熔渣的显热回收，以一个年产能1000万吨级的钢铁企业为例，年节能总量将达到16.5万吨标准煤，将使吨钢综合能耗下降16kg标准煤；评估我国目前钢产量7.0亿吨/年，按节能率16kg标准煤每吨钢计，则回收转炉渣、高炉渣显热的年节能量将达到1120万吨标准煤。

钢渣可利用的资源包括高温熔融液渣显热、单质铁和尾渣矿物等。国内现有的熔融渣处理工艺中钢渣冷却过程主要以水冷为主，冷却过程中产生大量的有害蒸汽，且此蒸汽压力低，品质低，难以加以利用，散排到大气中，既污染了环境，又耗费大量的水资源。因此，国内现有的各种钢渣处理工艺都没能实现液渣显热的回收利用，只是考虑了提取单质铁和尾渣矿物的综合利用。

当今世界大气污染严重，不可再生资源日益减少，有效回收利用熔融钢渣显热是钢铁企业注重环境保护、大力发展循环经济、走可持续发展道路的重要内容。

发明内容

为了开发熔融钢渣高温显热回收技术与装置，填补国内该项技术的空白，本发明提供了一种转炉熔融红渣显热回收装置及余热回收方法，实现熔融红渣显热的能源梯度回收。是一种具有快速冷却、温度梯度利用、余热回收工艺连续、装置运行高度自动化、节能、减排又环保同时能满足转炉熔融渣的后续综合利用经济性的工艺装置和余热回收方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种转炉熔融红渣显热回收装置，包括装料口集尘罩、竖式冷却装置、脱附剂喷覆装置、焖渣密封室、冷风管路系统、热风管路系统、回风管路系统、余热锅炉换热装置，在竖式冷却装置装料口的上方设置装料口集尘罩，脱附剂喷覆装置设置在竖式冷却装置的上端并与竖式冷却装置内部连通，焖渣密封室设置在竖式冷却装置出料口的下方，竖式冷却装置的汽水管路系统与焖渣密封室连通，热风管路系统和冷风管路系统分别与竖式冷却装置连通，热风管路系统设置在冷风管路系统的上方，余热锅炉换热装置输入端连接热风管路系统，余热锅炉换热装置的输出端连接回风管路系统；回风管路系统与冷风管路系统通过循环风机连接。

所述竖式冷却装置包括膜式水冷壁、拨料辊、液压推杆插板阀、汽水管路系统，液压推杆插板阀安装在竖式冷却装置的装料口处，在竖式冷却装置的装料口的下方安装膜式水冷壁，拨料辊安装在竖式冷却装置的下端、竖式冷却装置出料口的上方，膜式水冷壁向外连接汽水管路系统。

在所述膜式水冷壁的上端敷设有人字形的耐高温合金铸板。

所述焖渣密封室包括步进机械输送装置、皮带机、焖渣集尘罩、水汽雾化喷嘴，焖渣集尘罩设置在焖渣密封室的上端，水汽雾化喷嘴设置在步进机械输送装置的上方，步进机械输送装置的进料端设置在竖式冷却装置出料口的下方，皮带机设置在步进机械输送装置的出料口处，水汽雾化喷嘴与汽水管路系统连通。

一种采用转炉熔融红渣显热回收装置进行余热回收的方法，具体方法如下：

渣罐车运来的盛装转炉熔融渣的钢水罐，进入本装置区，倾翻倒渣前，先启动脱附剂喷覆装置将膜式水冷壁上面的耐高温合金铸板表面上喷覆一层脱附剂，以防粘渣；将钢水罐的高温熔融渣从装料口倒入竖式冷却装置内，其烟尘经装料口集尘罩收集输送到除尘系统进行净化处理；熔渣连续流到膜式水冷壁上面的耐高温合金铸板时，瞬间快速冷却、碎裂，碎渣下滑过程中与下部向上流动的冷风管路系统的气流进行热交换，冷风被加热成热风，风温450℃以上，热风通过热风管路系统经与余热锅炉换热装置热交换后降温到150℃以下经回风管路外送，一部分由循环风机经冷风管路系统打进竖式冷却装置中实现热风再循环用，另一部分可用于工厂的其他烘干工艺用户使用；余热锅炉换热装置产生的蒸汽由汽包经蒸汽输出管路外送；

熔渣经竖式冷却回收显热后，经过拨料辊进入焖渣密封室中的步进机械输送装置；在焖渣密封室内布有水汽雾化喷嘴，在步进机械输送装置的台面上对钢渣进行水汽喷淋、焖渣、碎渣处理；含尘废气由焖渣集尘罩收集进入除尘系统净化；

焖渣处理后的钢渣经皮带机输送到后续工序加工处理；

高温熔融渣竖冷的起始过程中，渣的热量瞬间传给膜式水冷壁，熔融渣快冷后被破碎，而膜式水冷壁中的软化水被加热后进入汽水管路系统，直接输送到焖渣密封室内用于水汽雾化喷嘴喷淋焖渣。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1)开发应用高温熔融渣显热回收利用技术，填补国内钢铁企业节能领域该项技术的空白，将会成为中钢钢铁行业未来几年重要的节能技术之一，能够形成创新技术，带来显著的经济效益和环保效益。

2)该熔融渣显热回收技术是以进行显热回收后的钢渣仍具有优良的综合利用价值和利用性能为前提的。在梯度回收液态渣的高温显热的同时，不影响600℃以下的转炉渣焖渣处理工艺，不会改变转炉渣的任何性能，且为钢渣变废为宝创造了条件。

3)应用本余热回收装置与工艺方法的高温熔融渣显热回收技术，熔渣的冷却速度快，不粘连。

4)本发明工艺与水淬渣工艺相比较，具有节能、节水效益和减排、环保，投资经济的优势。且回收显热处理后的钢渣性能稳定，节水效益显著，不会产生大量的含有腐蚀性气体的蒸汽，也就不会对周围的厂房、设备造成腐蚀性破坏和造成大气污染。

5)本发明工艺与水激冷处理熔渣以及风淬渣工艺相比较，回收效益与节电优势也很明显。采用传统的水激冷处理熔融渣后使得熔融渣原本高达1300～1600℃的高品质热能陡然降到很低的温度，热利用价值锐减；而风淬冷处理工艺为了保证处理后炉渣具有优势的活性，需要大量的冷却风，风机电能消耗大；同时，因冷却风量大，自然被预热的风温就低，热能利用的性价比低；其缺陷还体现在造成粉尘污染大，设备投资高。

6)本余热回收装置及余热回收的方法可以对高温熔融渣、红矿、红料等显热进行连续、梯度的余热回收。虽然熔融渣是间歇式产生的，但本发明装置可以形成连续的热能回收利用过程，并且满足梯度能源利用需求。

7)本余热回收装置及余热回收的方法可以减少钢水罐、渣罐占用率，提高了生产率。

8)本余热回收装置及余热回收的方法操作与控制简单化，自动化程度高。

9)本余热回收装置及余热回收的方法可以用于产生蒸汽，也可预热高炉热风炉的进气。

10)本余热回收装置及余热回收的方法，建设、维护和运营成本低。

附图说明

图1是本发明的工艺设备及流程示意图。

图中：1-装料口集尘罩、2-脱附剂喷覆装置、2-1脱附剂料罐、2-2喷压气源管路、2-3喷料枪嘴、3-竖式冷却装置、4-膜式水冷壁、5-热风管路系统、6-拨料辊、7-冷风管路系统、8-鼓风机、9-步进机械输送装置、10-皮带机、11-循环风机、12-焖渣密封室、13-水汽雾化喷嘴、14-焖渣集尘罩、15-回风管路系统、16-余热锅炉换热装置、17-汽包、18-蒸汽输出管路、19-汽水管路系统、20-液压推杆插板阀、21-集尘管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式进一步说明：

如图1所示，一种转炉熔融红渣显热回收装置，包括装料口集尘罩1、脱附剂喷覆装置2、竖式冷却装置3、热风管路系统5、冷风管路系统7、焖渣密封室12、回风管路系统15，余热锅炉换热装置16等组成。在竖式冷却装置3装料口的上方设置装料口集成罩1，脱附剂喷覆装置2设置在竖式冷却装置3的上端并与竖式冷却装置3内部连通，焖渣密封室12设置在竖式冷却装置3出料口的下方，竖式冷却装置3的汽水管路系统19与焖渣密封室12连通，热风管路系统5和冷风管路系统7分别与竖式冷却装置3连通，热风管路系统5设置在冷风管路系统7的上方，余热锅炉换热装置16输入端连接热风管路系统5，余热锅炉换热装置16的输出端连接回风管路系统15；回风管路系统15与冷风管路系统7通过循环风机11连接。

热风管路系统5成环形设置在竖式冷却装置3外围，通过管道与竖式冷却装置3连通。

在回风管路系统15中设置有循环风机11和另一路引风机将竖式冷却装置3中的经过换热的热风向回风管路系统15中输送。

冷风管路系统7也成环形设置在竖式冷却装置3外围，通过管道与竖式冷却装置3连通。由鼓风机8(变频、可调)送入系统的冷风和循环风机11(变频、可调)送入的部分低温回风有效混合后，统一进入竖式冷却装置3。其作用有二：一是总冷却风量配风可调，二是混入低温热风有助于余热锅炉换热量提升，可以多产蒸汽。

脱附剂喷覆装置2包括喷压气源管路2-2、脱附剂料罐2-1、喷料枪嘴2-3，喷料枪嘴2-3通过喷压气源管路2-2连接脱附剂料罐2-1，喷料枪嘴2-3从上端伸入到竖式冷却装置3中。在钢水罐倒渣前向耐高温合金铸板倾喷脱附剂，可以防止耐高温合金铸板表面粘渣。

所述竖式冷却装置3包括膜式水冷壁4、拨料辊6、液压推杆插板阀20、汽水管路系统19，液压推杆插板阀20安装在竖式冷却装置3的装料口处，在竖式冷却装置3的装料口的下方安装膜式水冷壁4，热风管路系统5与竖式冷却装置3的连接口在膜式水冷壁4的下方，拨料辊6安装在竖式冷却装置3的下端、竖式冷却装置3出料口的上方，侧向安装膜式水冷壁向外连接汽水管路系统19。

在所述膜式水冷壁4的上端敷设有人字形的耐高温合金铸板。

膜式水冷壁4通过钢结构支撑固定在竖式冷却装置3中，膜式水冷壁4成人字形设置，在其上端覆盖耐高温合金铸板。膜式水冷壁4向外连接供汽水系统，并通过汽水输出管路向外连接汽水管路系统19。

所述焖渣密封室12包括步进机械输送装置9、皮带机10、焖渣集尘罩14、水汽雾化喷嘴13，焖渣集尘罩14设置在焖渣密封室12的上端，水汽雾化喷嘴13设置在步进机械输送装置9的上方两侧，步进机械输送装置9的进料端设置在竖式冷却装置3出料口的下方，皮带机10设置在步进机械输送装置9的出料口处，水汽雾化喷嘴13与汽水管路系统19连通。

余热回收工艺包括冷风管路系统7，热风管路系统5，水、汽系统，余热锅炉换热装置16，汽包17等，余热锅炉换热装置16的输入端连接热风管路系统5，余热锅炉换热装置16的输出端连接回风管路系统15；热风管路内的热风经余热锅炉换热装置16吸热后，风温下降到150℃以下(高于露点温度)外送，其中一路连接循环风机11送入冷风管路系统混合后进入竖式冷却装置3循环利用，因为150℃的风温还有热量回收利用价值，故另一路外送到厂内其他烘干工艺用户。总而言之，风不排放，实现减排的同时，不会造成大气污染。汽包17安装在余热锅炉换热装置16的上方，在汽包17上端设置有蒸汽输出管路18。余热锅炉利用热风余热产生蒸汽由汽包17分离后外送到用户。

一种采用转炉熔融红渣显热回收装置进行余热回收的方法，具体方法如下：

渣罐车运来的盛装转炉熔融渣的钢水罐，进入本装置区，倾翻倒渣前，先启动脱附剂喷覆装置2将膜式水冷壁4上面的合金铸板表面上喷覆一层脱附剂，以防粘渣；将钢水罐的渣倒入竖式冷却装置3内，其烟尘经装料口集尘罩1收集经集尘管21输送到除尘系统进行净化处理；熔渣连续流到膜式水冷壁4上面的合金铸板时，瞬间快速冷却、碎裂，碎渣下滑过程中与下部向上流动的冷风管路系统7的气流进行热交换，冷风被加热成热风，风温450℃以上，热风通过热风管路系统5经与余热锅炉换热装置16热交换后降温到150℃以下经回风管路系统15外送，一部分由循环风机11经冷风管路系统7打进竖式冷却装置3中实现热风再循环冷却利用，另一部分可用于烘干气源送去工厂的干燥用户进行再利用。余热锅炉换热装置16产生的蒸汽由汽包17经蒸汽输出管路18外送，可以回用到本系统中，也可以并网余热发电。如不需要产生蒸汽，还可应用光管插件换热装置来预热高炉热风炉的进气。

熔渣经竖式冷却回收显热后，经过拨料辊6进入焖渣密封室12中的步进机械输送装置9；在焖渣密封室12内布有水汽雾化喷嘴13，在步进机械输送装置9的台面上对600℃左右的钢渣进行水汽喷淋、焖渣、碎渣处理；含尘废气由焖渣集尘罩14收集进入除尘系统净化。

焖渣处理后的钢渣经皮带机10输送到后续工序加工处理，使其粒度、游离物、稳定相、渣-钢分离等满足使用要求。

高温熔融渣竖冷的起始过程中，渣的热量瞬间传给膜式水冷壁4，熔融渣快冷后被破碎，而膜式水冷壁4中的软化水被加热后进入汽水管路系统19，直接输送到焖渣密封室12内用于水汽雾化喷嘴13喷淋焖渣，系统内部自循环使用；经余热锅炉换热装置16加热产生的蒸汽，送到蒸汽用户回用到工厂的生产工艺中，整个工艺流程为循环经济运行模式。

每次倾翻倒渣时，竖式冷却装置3装料口的液压推杆插板阀20打开，倒渣完毕随之关闭，保证整个装置系统密封运行。

该装置配置先进的检测仪表、计器及电气元器件，配置一级自动控制系统及视频系统，使其具有高度自动化控制功能；同时提供物流与能源信息，提供设备及备品备件检修与订货信息，提供熔渣显热、余热回收工艺优化功能等。

余热回收工艺流程及装置中的废气进行了除尘净化，烟风系统循环利用，实现节能减排、环保之功效。

上面所述仅是本发明的基本原理，并未对本发明作任何限制，凡是依据本发明对其进行等同变化和修饰，均在本专利技术保护方案的范畴之内；不仅仅限于熔渣、红矿、红料等的显热回收的工艺装置及与上述类似的余热回收方法。

Claims (5)

1.一种转炉熔融红渣显热回收装置，其特征在于，包括装料口集尘罩、竖式冷却装置、脱附剂喷覆装置、焖渣密封室、冷风管路系统、热风管路系统、回风管路系统、余热锅炉换热装置，在竖式冷却装置装料口的上方设置装料口集尘罩，脱附剂喷覆装置设置在竖式冷却装置的上端并与竖式冷却装置内部连通，焖渣密封室设置在竖式冷却装置出料口的下方，竖式冷却装置的汽水管路系统与焖渣密封室连通，热风管路系统和冷风管路系统分别与竖式冷却装置连通，热风管路系统设置在冷风管路系统的上方，余热锅炉换热装置输入端连接热风管路系统，余热锅炉换热装置的输出端连接回风管路系统；回风管路系统与冷风管路系统通过循环风机连接。

2.根据权利要求1所述的一种转炉熔融红渣显热回收装置，其特征在于，所述竖式冷却装置包括膜式水冷壁、拨料辊、液压推杆插板阀、汽水管路系统，液压推杆插板阀安装在竖式冷却装置的装料口处，在竖式冷却装置的装料口的下方安装膜式水冷壁，拨料辊安装在竖式冷却装置的下端、竖式冷却装置出料口的上方，膜式水冷壁向外连接汽水管路系统。

3.根据权利要求2所述的一种转炉熔融红渣显热回收装置，其特征在于，在所述膜式水冷壁的上端敷设有人字形的耐高温合金铸板。

4.根据权利要求1所述的一种转炉熔融红渣显热回收装置，其特征在于，所述焖渣密封室包括步进机械输送装置、皮带机、焖渣集尘罩、水汽雾化喷嘴，焖渣集尘罩设置在焖渣密封室的上端，水汽雾化喷嘴设置在步进机械输送装置的上方，步进机械输送装置的进料端设置在竖式冷却装置出料口的下方，皮带机设置在步进机械输送装置的出料口处，水汽雾化喷嘴与汽水管路系统连通。

5.一种采用如权利要求1所述的转炉熔融红渣显热回收装置进行余热回收的方法，其特征在于，具体方法如下：

渣罐车运来的盛装转炉熔融渣的钢水罐，进入本装置区，倾翻倒渣前，先启动脱附剂喷覆装置将膜式水冷壁上面的耐高温合金铸板表面上喷覆一层脱附剂，以防粘渣；将钢水罐的的高温熔融渣从装料口倒入竖式冷却装置内，其烟尘经装料口集尘罩收集输送到除尘系统进行净化处理；熔渣连续流到膜式水冷壁上面的耐高温合金铸板时，瞬间快速冷却、碎裂，碎渣下滑过程中与下部向上流动的冷风管路系统的气流进行热交换，冷风被加热成热风，风温450℃以上，热风通过热风管路系统经与余热锅炉换热装置热交换后降温到150℃以下经回风管路外送，一部分由循环风机经冷风管路系统打进竖式冷却装置中实现热风再循环利用，另一部分可用于工厂的烘干工艺用户使用；余热锅炉换热装置产生的蒸汽由汽包经蒸汽输出管路外送；

熔渣经竖式冷却回收显热后，经过拨料辊进入焖渣密封室中的步进机械输送装置；在焖渣密封室内布有水汽雾化喷嘴，在步进机械输送装置的台面上对钢渣进行水汽喷淋、焖渣、碎渣处理；含尘废气由焖渣集尘罩收集进入除尘系统净化；

焖渣处理后的钢渣经皮带机输送到后续工序加工处理；

高温熔融渣竖式冷却的起始过程中，渣的热量瞬间传给膜式水冷壁，熔融渣快冷后被破碎，而膜式水冷壁中的软化水被加热后进入汽水管路系统，直接输送到焖渣密封室内用于水汽雾化喷嘴喷淋焖渣。