CN106282445A - 一种回收高炉渣余热的装置及回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种回收高炉渣余热的装置及回收方法，它包括渣罐，进料门，热回收设备，旋转金属笼，进风总管，热风出口，旋转密封阀，排渣口，多通道进风口，电机等部件，热回收设备与旋转金属笼同轴连接到电机，在热回收设备的侧墙下部沿轴向方向开进风口与进风总管连接，底部开有排渣口，顶部开孔并安装热风出口，温度为1450℃～1500℃的熔融高炉渣与常温状态下的高导热金属球在渣罐内混合，旋转金属笼转速为30～120转/min；进风总管供入冷风，流量20万Nm3/h～40万Nm3/h，压力15kPa～20kPa，本发明优点及效果工艺流程短、散热低，满足高炉渣冷却强度的同时，降低回收过程中的能量损失，高效回收高炉渣的显热及潜热，提高余热回收效率。
Description
技术领域
本发明属钢铁节能领域，特别涉及到一种能够高效回收高炉渣余热的装置及回收方法。
背景技术
在生产铁水的同时，高炉还产出大量的液态高炉渣。液态高炉渣蕴含着很高的热能，每吨高炉液态渣蕴含的热量接近64kg标准煤所含的热量，属于高品位的余热资源，具有很高的回收利用价值。同时高炉渣是一种性能良好的硅酸盐材料，可以作为生产建筑材料和化肥的原料。急冷处理后的高炉渣具有潜在的水硬胶凝性能，是优良的水泥原料，因此国内外各研发机构在借鉴前人经验的基础上争相针对高炉渣的显热回收及其渣的资源化利用展开研究，目前干式显热回收系统占主导地位，虽取得了一定的成绩，但均没有取得工业上的突破。
专利“一种高炉熔渣干式显热回收系统和生产工艺”(申请号：200910086405.0)公开了一种高炉熔渣干式显热回收系统和生产工艺。高炉熔渣在中间包内通过吹氮饱和处理后，高速气流喷枪将其带出，途经射流磨高速气流渣粒互相撞击粒化，强化换热，渣粒下行经过平板冲击磨反弹破碎换热冷却；二冷流化床对渣粒热量二次回收，一次回收与二次回收的热量通过换热器转换成热能或电能。该方法用N2对高炉渣进行粒化和热量回收，虽节约了大量冷却水但需要大量N2，其造价昂贵，且热回收效率不高。
专利“高炉渣显热回收系统”(申请号：CN200810229556.2)公开了一种包含转杯、渣粒捕集器和余热锅炉的热回收系统。该方法是将高温液态炉渣流经高速旋转的转杯中并沿转杯的切线方向甩出，在此过程中破碎为渣粒，渣粒撞到渣粒捕集器的水冷壁进一步被冷却凝固并下滑到渣粒捕集器的底部，通过渣输送带输送到余热锅炉，将热量传递给管内的水，使水汽化产生蒸汽，冷却后的炉渣从余热锅炉底部排除。该方法在渣粒捕集器中单靠水冷壁来冷却渣粒很难达到渣粒化的效果，影响高炉渣的资源化再利用，且由于高炉渣导热系数低，单靠间壁式冷却热回收效率低。
专利“高炉液态渣的处理与能量回收方法及其用途”(申请号：CN200910019727.3)公开了一种高炉液态渣的处理与能量回收方法及用途，包括管网的设置、控制装置的设置等，其特征在于：设置密闭空间，使高炉液态渣进入密闭空间内，将进入密闭空间内的高炉液态渣粒化，并使用流态水使其凝固；凝固后的固体渣的排渣温度≥密闭空间内的水的沸点；从密闭空间内，排出产生的固体渣及收集产生的流态水并加以利用。该方法在渣的粒化过程中有一定的效果，但是不仅后续产生的流态水回收利用困难、热效率低，而且设备复杂，控制困难。
解决高炉渣余热利用的前提是保证冷却强度，实现高炉渣的资源化利用，避免造成固废的产生，在保证冷却强度的基础上，有效提高高炉渣余热回收的效率，得到高品质的二次能源，是该项目亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高炉渣显热回收利用方法及回收装置，具体是一种以旋转破碎-能量回收方式为一体的回收高炉渣余热的装置及回收方法，能够高效地回收高炉渣的高温显热，而且粒化后的高炉渣可满足制造水泥的要求。
本发明一种回收高炉渣余热的装置，包括渣罐，进料门，热回收设备，旋转金属笼，进风总管，热风出口，旋转密封阀，排渣口，多通道进风口，电机等部件，其中热回收设备与旋转金属笼以同轴连接到电机，保证轴与热回收设备的密封，并保证旋转金属笼的旋转，在热回收设备的侧墙下部与金属笼底部之间的位置，沿轴向方向开8～10个直径为38mm～159mm的进风口，与进风总管连接，热回收设备的底部开孔作为排渣口，并在排渣口上安装旋转密封阀保证热回收设备的密封，在热回收设备顶部开孔并安装热风出口，在旋转金属笼开口并安装进料门。
本发明一种回收高炉渣余热的方法是这样的，温度约为1450℃～1500℃的熔融高炉渣与常温状态下的高导热金属球在渣罐内混合，金属球直径按渣量的不同选择在50～150mm，渣球比为1～3；形成温度约为500℃～800℃的高炉渣与金属球的固态混合物，高导热金属球的导热系数大于150kJ/m·h·℃；高炉渣与钢球的固态混合物经过进料门倒入热回收装备中的旋转金属笼内，金属笼孔径根据金属球直径的不同，选择25～75mm，耐热强度达到12～26公斤力/mm2(600℃)，冲击韧性35～54公斤力/mm2(600℃)，通过电机的驱动金属笼旋转，转速为30～120转/min；固态渣块在金属球的旋转、碰撞作用下破碎、分离，小于金属笼孔径的渣及破损的金属球排除到热回收设备中，在渣球混合物被破碎的同时，进风总管供入的冷风，流量根据冷却渣量及热风炉助燃风量的不同选择20万Nm3/h～40万Nm3/h，压力为15kPa～20kPa，冷风由通道进风口进入热回收设备中，与破碎的高炉渣及钢球充分换热，换热成为热风由热风出口排出，供给热风炉实现助燃风的预热或除尘后直接作为热风炉助燃风，实现热量回收，通过调整冷风量及金属球量，保证与热风炉的换向时间相同(1～1.5h)。经过换热后金属球与高炉渣粉末温度降低到200℃以下，完整及少量破损的金属球(直径大于旋转笼内经)留在旋转笼内继续使用，破碎的金属球及高炉渣经由旋转密封阀通过排渣口排出系统，再用磁选的方法，将金属球选出。
本发明方法的特点是采用高导热金属材料与高炉渣直接混合，通过导热材料的快速吸热实现高炉渣的快速降温，达到高炉渣冷却强度，满足高炉渣玻璃化率。在旋转破碎装置中将块状渣破碎，并在旋转破碎的同时，采用冷风置换高炉渣与导热材料的显热，实现热能的高效回收。
本发明的优点及效果在于提供了一种旋转破碎-能源回收方式为一体的回收高炉渣余热的方法。采用高导热金属球置换高炉渣显热及潜热，并在破碎的过程中回收热能。工艺流程短、散热低，可以满足宽温度范围的高炉渣余热回收，不受炉渣粘度的限制。在满足高炉渣冷却强度的同时，降低回收过程中的能量损失，高效回收高炉渣的显热及潜热，提高余热回收效率。
附图说明
附图为本发明的结构示意图。
图中：1渣罐，2进料门，3热回收设备，4旋转金属笼，5进风总管，6热风出口，7旋转密封阀，8排渣口，9进风口，10电机，11减速机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细说明
如图所示，本发明由渣罐1，进料门2，热回收设备3，旋转金属笼4，进风总管5，热风出口6，旋转密封阀7，排渣口8，多通道进风口9，电机10，减速机11组成，其中热回收设备3与旋转金属笼4以同轴连接到电机10，保证轴与热回收设备的密封，通过减速机11控制旋转金属笼的旋转速度，在热回收设备3的侧墙下部与金属笼4底部之间的位置沿轴向方向开8～10个进风口9并与进风总管5连接，热回收设备的底部开孔作为排渣口8，并在排渣口上安装旋转密封阀7保证热回收设备的密封，在热回收设备顶部开孔并安装热风出口6，在旋转金属笼4开口并安装进料门2。
本发明一种回收高炉渣余热的方法是这样的，温度约为1450℃～1500℃的熔融高炉渣与常温状态下的高导热金属球在渣罐1内混合，金属球直径按渣量的不同选择在50～150mm，渣球比为1～3；形成温度约为500℃～800℃的高炉渣与金属球的固态混合物，高导热金属材料的导热系数大于150kJ/m·h·℃；高炉渣与钢球的固态混合物经过进料门2倒入热回收装备3中的旋转金属笼4内，金属笼孔径根据金属球直径的不同，选择25～75mm，耐热强度达到12～26公斤力/mm2(600℃)，冲击韧性35～54公斤力/mm2(600℃)通过电机10的驱动金属笼旋转，转速为30～120转/min；利用金属球的旋转、碰撞作用将固态渣块与金属球破碎、分离，并将小于金属笼孔径的渣及破损的金属球排除到热回收设备中，金属笼对渣球混合物旋转破碎的同时，进风总管5供入冷风，冷风量受处理渣量及热风炉热风量的控制，在20万Nm3/h～40万Nm3/h之间，压力控制在15kPa～20kPa，选择进风口直径为38mm～159mm，冷风由多通道进风口9进入热回收设备中与破碎的高炉渣及钢球充分换热，换热成的热风由热风出口6排出，进入换热系统供给热风炉实现助燃风的预热，或除尘后直接作为热风炉助燃风，实现热量回收。经过换热后金属球与高炉渣粉末温度降低到200℃以下，完整及少量破损的金属球(直径大于旋转笼孔眼直径)留在旋转笼内继续使用，破碎的金属球及高炉渣经由旋转密封阀7通过排渣口8排出系统，再用磁选的方法，将金属球选出。
实施例1
按2580m3高炉为例，单次出铁420t，出渣126t，出铁温度为1480℃，到达渣道出口的渣温为1300℃，则高炉渣初始热量为202GJ。采用本方法回收高炉渣余热，1480℃的熔融高炉渣与常温状态下的直径100mm，导热系数155kJ/m·h·℃，总重为252t的高导热金属球在渣罐内混合；形成温度约为500℃～800℃的高炉渣与金属球的固态混合物；球渣比(质量比)为1：2，高炉渣与钢球的固态混合物经过进料门倒入热回收装备中的旋转金属笼内，金属笼孔径55mm，耐热强度20公斤力/mm2(600℃)，冲击韧性40公斤力/mm2(600℃)，通过电机的驱动金属笼旋转，转速为60转/min；利用金属球的旋转、碰撞作用将固态渣块与金属球破碎、分离，并将小于金属笼孔径的渣及破损的金属球排除到热回收设备中，金属笼对渣球混合物旋转破碎的同时，由进风总管供入冷风，冷风量21万Nm3/h，压力为15kPa，由多通道进风口进入热回收设备中与破碎的高炉渣及钢球充分换热，换热完成的热风由热风出口排出系统进入换热系统供给热风炉实现助燃风的预热，或除尘后直接作为助燃风，实现热量回收。经过换热后金属球与高炉渣粉末温度降低到200℃以下，完整及少量破损的金属球(直径大于旋转笼内经)留在旋转笼内继续使用，破碎的金属球及高炉渣经由旋转密封阀通过排渣口排出系统，再用磁选的方法，将金属球选出。预热温度可达615℃，系统效率可达65.9％。
实施例2
按3200m3高炉为例，单次出铁655t，出渣196.5t，出铁温度为1480℃，到达渣道出口的渣温为1300℃，则高炉渣初始热量为311GJ。采用本方法回收高炉渣余热，1480℃的熔融高炉渣与常温状态下的直径150mm，导热系数160kJ/m·h·℃，总重为393t的高导热金属球在渣罐内混合；形成温度约为500℃～800℃的高炉渣与金属球的固态混合物；球渣比(质量比)为2，高炉渣与钢球的固态混合物经过进料门倒入热回收装备中的旋转金属笼内，金属笼孔径60mm，耐热强度20公斤力/mm2(600℃)，冲击韧性40公斤力/mm2(600℃)，通过电机的驱动金属笼旋转，转速为30转/min；利用金属球的旋转、碰撞作用将固态渣块与金属球破碎、分离，并将小于金属笼孔径的渣及破损的金属球排除到热回收设备中，金属笼对渣球混合物旋转破碎的同时，由进风总管供入冷风，冷风量34万Nm3/h，压力为17kPa，由多通道进风口进入热回收设备中与破碎的高炉渣及钢球充分换热，换热完成的热风由热风出口排出系统进入换热系统供给热风炉实现助燃风的预热，或除尘后直接作为助燃风，实现热量回收。经过换热后金属球与高炉渣粉末温度降低到200℃以下，完整及少量破损的金属球(直径大于旋转笼内经)留在旋转笼内继续使用，破碎的金属球及高炉渣经由旋转密封阀通过排渣口排出系统，再用磁选的方法，将金属球选出。预热温度可达613℃，系统效率可达65.2％。
Claims (3)
1.一种回收高炉渣余热的装置，其特征在于，它包括渣罐，进料门，热回收设备，旋转金属笼，进风总管，热风出口，旋转密封阀，排渣口，多通道进风口，电机，其中热回收设备与旋转金属笼以同轴连接到电机，在热回收设备的侧墙下部与金属笼底部之间的位置沿轴向方向开8～10个进风口并与进风总管连接，热回收设备的底部还开有排渣口，并在排渣口上安装旋转密封阀，在热回收设备顶部开孔安装热风出口，在旋转金属笼开口安装进料门。
2.应用权利要求1所述的一种回收高炉渣余热的装置的回收方法，其特征在于，温度为1450℃～1500℃的熔融高炉渣与常温状态下的高导热金属球在渣罐内混合，金属球直径在50～150mm，渣球比为1～3；形成温度500～800℃的高炉渣与金属球的固态混合物，高炉渣与钢球的固态混合物经过进料门倒入热回收装备中的旋转金属笼内，金属笼孔径为25～75mm，通过电机的驱动旋转金属笼旋转，旋转金属笼转速为30～120转/min；旋转金属笼内的固态渣块在金属球的旋转、碰撞作用下破碎、分离，小于金属笼孔径的渣及破损的金属球排除到热回收设备中，在渣球混合物被破碎的同时，进风总管供入的冷风，根据冷却渣量，冷风的流量选择20万Nm3/h～40万Nm3/h，压力15kPa～20kPa，冷风由进风口进入热回收设备中，与破碎的高炉渣及钢球充分换热，换热成为热风由热风出口排出，供给热风炉实现助燃风的预热或除尘后直接作为热风炉助燃风，实现热量回收。
3.根据权利要求2所述一种回收高炉渣余热的装置的回收方法，其特征在于，所述的高导热金属球的导热系数大于150kJ/m·h·℃；在小于600℃条件下，耐热强度达到12～26公斤力/mm2，冲击韧性35～54公斤力/mm2。
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- 2015-05-28 CN CN201510278420.0A patent/CN106282445B/zh active Active
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