CN115505656A - 一种高温钢渣高效破碎负压风冷余热回收方法及装置 - Google Patents

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CN115505656A CN202211314918.4A CN202211314918A CN115505656A CN 115505656 A CN115505656 A CN 115505656A CN 202211314918 A CN202211314918 A CN 202211314918A CN 115505656 A CN115505656 A CN 115505656A
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Abstract

本发明提供一种高温钢渣高效破碎负压风冷余热回收方法及装置，该方法包括：步骤S1.钢渣倾倒，打开倒渣门，将渣罐中一定高温的钢渣倾倒入破碎床上，形成渣层，渣罐中高温钢渣全部倒出后，关闭密闭罩上方的倒渣门；步骤S2.钢渣破碎，对渣层中高温钢渣进行破碎搅拌，将高温钢渣破碎至一定粒度，以将高温钢渣平铺在垫层上方；步骤S3.负压引风换热以形成热风，热风换热除尘排放，热风换热后进行余热回收；步骤S4.钢渣出料，渣层中高温钢渣经冷风进行一定时间的冷却后降温至一定温度，打开倒渣门，将冷却后的钢渣推向倒渣门以下落入冷渣罐中，采用台车将冷渣罐运出。通过本发明的方法和装置实现了渣热的回收利用，资源化利用率高、无环境污染问题。

Description

一种高温钢渣高效破碎负压风冷余热回收方法及装置
技术领域
发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种对钢铁企业生产过程产生的高温熔融钢渣进行高效破碎同时负压风冷余热回收的方法及装置。
背景技术
钢渣中金属铁和无机材料资源的高效回收首先要进行破碎分离，再采用磁选等方式实现两类物料的分离，从而得到针对性的资源化利用。钢渣的预处理工艺是钢渣的破碎磁选处理的前提条件，通过高温条件下的预处理实现钢渣更加高效的破碎筛分磁选。
目前钢渣的预处理工艺有热闷法、热泼法、滚筒法、风淬法等生产工艺，热泼法生产方式落后，处理过程简单粗放，存在环境污染严重，金属资源回收率低等问题，应尽快淘汰；滚筒法仅适用于流动性好的液态钢渣，钢渣处理率不到50％，且装备运行成本高，故障高，目前仅用于宝钢系内少数钢铁企业；风淬法采用采用大风量将液态钢渣吹散冷却成细小颗粒，仅适用于液态钢渣的处理，且钢金属铁资源回收率低，国内仅马钢有一套风淬装备。
国内主要钢渣处理方法为热闷法，该工艺具备适应性广，热闷后钢渣粉化效果好，渣铁分离效果好，金属铁回收率高，尾渣安定性合格等一系列的优点。目前热闷法分为池式热闷和有压热闷两种工艺。池式热闷法采用工程机械化操作的工艺方法，即使用挖掘机对倒入热闷池的高温钢渣进行扒渣破碎，需要进一步提高装备化水平和环境排放。有压热闷方式采用机械化的辊压破碎机对高温钢渣进行破碎，具有装备化、自动化程度高等优点，但投资相对较高，密闭性差且破碎过程采用水冷方式无法进行余热回收。
同时，钢渣出渣温度高达1600℃，吨渣热值超过50kg标煤，其中蕴含了大量的余热资源。我国钢渣年产生量超过1亿吨，若其中余热资源全部回收利用可望每年新增经济效益达数十亿元，具有巨大的经济市场空间。目前围绕冶金渣等高温熔渣的余热回收还往往处于试验研究阶段，往往难以实现渣热两种资源的全部资源化利用。国内外针对风淬钢渣余热回收进行了大量的试验室及工业化中试试验研究，但往往因方法不当，铁资源的回收率低，生产不连续，综合经济效益差而无法生产应用。此外还有采用冶炼渣冷却产生水蒸汽或热水进行换热利用，但余热利用率低，不具备工业化运行的经济条件。
发明内容
为解决现有钢渣处理工艺及装备占地空间大，系统投资高，余热无法回收利用等问题，本发明提供一种高温钢渣高效破碎负压风冷余热回收方法及装置，该方法及装置可实现“渣热”两种资源的回收利用，资源化利用率高、无环境污染问题。
上述目的是通过下述方案实现的：
一种高温钢渣高效破碎负压风冷余热回收方法，所述方法包括：
步骤S1.钢渣倾倒，打开密闭罩上方的倒渣门，采用天车将渣罐中一定高温的钢渣倾倒入破碎床上，形成渣层，渣罐中高温钢渣全部倒出后，关闭密闭罩上方的倒渣门；
步骤S2.钢渣破碎，采用破渣机对渣层中高温钢渣进行破碎搅拌，将高温钢渣破碎至一定粒度，以将高温钢渣平铺在垫层上方；
步骤S3.负压引风换热以形成热风，热风换热除尘排放，热风换热后进行余热回收；
步骤S4.钢渣出料，渣层中高温钢渣经冷风进行一定时间的冷却后降温至一定温度，打开卸渣门，采用破渣机将冷却后的钢渣推向卸渣门，进而下落入冷渣罐中，采用台车将冷渣罐运出。
进一步地，步骤S3中，负压引风换热以形成热风包括全程启动引风机，在引风机的负压作用下，冷风从密闭罩外逐步引入到破碎床内穿透渣层，冷风经和渣层的高温钢渣换热得到一定温度的热风。
进一步地，步骤S3中，热风换热除尘排放包括穿透渣层形成的热风在引风机的作用下依次经过垫层、篦板、风箱、风阀、风管、余热锅炉、除尘器，热风经过余热锅炉后降温至一定温度，进而经除尘器除尘以经烟囱达标排放。
进一步地，步骤S3中，热风换热后进行余热回收包括热风经余热锅炉换热得到一定压力的蒸汽，进而采用蒸汽管输送至发电机进行发电，实现了高温钢渣的余热利用。
进一步地，步骤S4中，还包括细钢渣颗粒在负压引风和破渣机运动双重作用下会部分下落进入风箱底部，采用刮板机对下落沉积的细钢渣颗粒进行定期清理推送到冷渣罐中。
进一步地，步骤S2中，破渣机对渣层中高温钢渣进行破碎搅拌时间为3-10分钟，破渣机转速为3-30转/分钟，破碎后80％的高温钢渣粒度低于100mm。
进一步地，步骤S3中，冷风经和渣层的高温钢渣换热得到温度为300-600℃的热风，热风经余热锅炉冷却降温至温度不超过180℃，最后经除尘器外排，外排烟气浓度不超过10mg/m3，热风经余热锅炉换热所得蒸汽压力为0.3-0.8MPa，吨钢渣可得余热蒸汽为100-400kg，吨钢渣余热发电量为10-40kWh。
进一步地，步骤S4中，当渣罐中有大块钢渣倒入破碎床无法采用破渣机破碎产生卡死等现象，可将破渣机辊齿反转，将大块钢渣经大块渣门推出破碎床。
本发明还提供一种高温钢渣高效破碎负压风冷余热回收装置，用于上述所述的高温钢渣高效破碎负压风冷余热回收方法，该装置包括破碎床、渣层、密闭罩、破渣机、垫层、篦板、卸渣门、倒渣门、大块渣门、风箱、风阀、风管、刮板机、余热锅炉、除尘器、蒸汽管、发电机、引风机、烟囱，密闭罩在破碎床上方完全覆盖渣层；破碎机在密闭罩下方，渣层上方；垫层在渣层下方，篦板上方；卸渣门在破碎床倒渣门反方向的一侧底部，倒渣门在破碎床靠近渣罐一侧上方顶部，大块渣门在破碎床倒渣门一侧前方；风箱在篦板下方，刮板机上方；风箱、风阀、余热锅炉、除尘器、引风机、烟囱依次经风管连接；余热锅炉、发电机经蒸汽管连接。
进一步地，所述装置还包括渣罐、冷渣罐、台车，渣罐设于破碎床上方，冷渣罐设于卸渣门下方的台车上，所述破碎床为长方形区域，密闭罩为钢结构密封系统以覆盖渣层，密闭罩覆盖区域宽度为3-10m，长度为5-30m，高度为2-9m。
本发明的有益效果：
本发明采用新的钢渣破碎工艺，基于负压风冷对高温钢渣进行高效余热回收，实现了高温钢渣风冷破碎和余热回收处理，具有自动化程度高，余热回收利用率高，处理效率高，空间占地小，系统投资低，烟气有组织超净排放，生产操作方便等优点。
本发明大幅度提高了钢渣破碎处理的装备化水平，提高了钢渣处理效率，突破了钢渣余热回收利用的难题，增大了钢渣综合利用收益，有效降低钢渣生产运营成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种高温钢渣高效破碎负压风冷余热回收方法的流程图；
图2为本发明提供的一种高温钢渣高效破碎负压风冷余热回收装置的示意图。
附图标记说明：
渣罐1、破碎床2、渣层3、密闭罩4、破渣机5、垫层6、篦板7、卸渣门8、倒渣门9、大块渣门10、冷渣罐11、台车12、风箱13、风阀14、风管15、刮板机16、余热锅炉17、除尘器18、蒸汽管19、发电机20、引风机21、烟囱22。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参见图1-2，本发明提供了一种高温钢渣高效破碎负压风冷余热回收方法，该方法包括如下步骤：
步骤S1.钢渣倾倒，打开密闭罩4上方的倒渣门9，采用天车将渣罐1中一定高温的钢渣倾倒入破碎床2上，形成渣层3，渣罐1中高温钢渣全部倒出后，关闭密闭罩4上方的倒渣门9；
步骤S2.钢渣破碎，采用破渣机5对渣层3中高温钢渣进行破碎搅拌，将高温钢渣破碎至一定粒度，以将高温钢渣平铺在垫层6上方；
步骤S3.负压引风换热以形成热风，热风换热除尘排放，热风换热后进行余热回收；
步骤S4.钢渣出料，渣层3中高温钢渣经冷风进行一定时间的冷却后降温至一定温度，打开卸渣门8，采用破渣机5将冷却后的钢渣推向卸渣门8，进而下落入冷渣罐11中，采用台车12将冷渣罐11运出。
其中，步骤S3中，负压引风换热以形成热风包括全程启动引风机21，在引风机21的负压作用下，冷风从密闭罩4外逐步引入到破碎床2内穿透渣层3，冷风经和渣层3的高温钢渣换热得到一定温度的热风。
其中，步骤S3中，热风换热除尘排放包括穿透渣层3形成的热风在引风机21的作用下依次经过垫层6、篦板7、风箱13、风阀14、风管15、余热锅炉17、除尘器18，热风经过余热锅炉17后降温至一定温度，进而经除尘器18除尘以经烟囱22达标排放。
其中，步骤S3中，热风换热后进行余热回收包括热风经余热锅炉17换热得到一定压力的蒸汽，进而采用蒸汽管19输送至发电机20进行发电，实现了高温钢渣的余热利用。
其中，步骤S4中，还包括细钢渣颗粒在负压引风和破渣机5运动双重作用下会部分下落进入风箱13底部，采用刮板机16对下落沉积的细钢渣颗粒进行定期清理推送到冷渣罐11中。
其中，步骤S2中，破渣机5对渣层3中高温钢渣进行破碎搅拌时间为3-10分钟，破渣机5转速为3-30转/分钟，破碎后80％的高温钢渣粒度低于100mm。
其中，步骤S3中，冷风经和渣层3的高温钢渣换热得到温度为300-600℃的热风，热风经余热锅炉17冷却降温至温度不超过180℃，最后经除尘器18外排，外排烟气浓度不超过10mg/m3，热风经余热锅炉17换热所得蒸汽压力为0.3-0.8MPa，吨钢渣可得余热蒸汽为100-400kg，吨钢渣余热发电量为10-40kWh。
其中，步骤S4中，当渣罐1中有大块钢渣倒入破碎床2无法采用破渣机5破碎产生卡死等现象，可将破渣机5辊齿反转，将大块钢渣经大块渣门10推出破碎床2。
其中，渣罐1中高温钢渣的温度为800-1700℃，单个渣罐1倒渣时间为1-5分钟。高温钢渣冷却所需风量为1000～4000Nm3/吨钢渣，冷却后的钢渣温度不超过500℃，冷却时间为20-50分钟。
其中，从天车进行渣罐1倒渣到采用台车12将冷渣罐11运出为一个周期，一个处理周期时间为30-60分钟。刮板机16对下落沉积的细钢渣颗粒定期清理方式为8-48h清理一次。
本发明同时提供一种高温钢渣高效破碎负压风冷余热回收装置，该装置包括破碎床2、渣层3、密闭罩4、破渣机5、垫层6、篦板7、卸渣门8、倒渣门9、大块渣门10、风箱13、风阀14、风管15、刮板机16、余热锅炉17、除尘器18、蒸汽管19、发电机20、引风机21、烟囱22，密闭罩4在破碎床2上方完全覆盖渣层3；破碎机5在密闭罩4下方，渣层3上方；垫层6在渣层3下方，篦板7上方；卸渣门8在破碎床2倒渣门9反方向的一侧底部，倒渣门9在破碎床2靠近渣罐1一侧上方顶部，大块渣门10在破碎床2倒渣门9一侧前方；风箱13在篦板7下方，刮板机16上方；风箱13、风阀14、余热锅炉17、除尘器18、引风机21、烟囱22依次经风管15连接；余热锅炉17、发电机20经蒸汽管19连接。
装置还包括渣罐1、冷渣罐11、台车12，渣罐1设于破碎床2上方，冷渣罐11设于卸渣门8下方的台车12上，所述破碎床2为长方形区域，密闭罩4为钢结构密封系统以覆盖渣层3。
其中，渣罐1、冷渣罐11均为钢铁材料制容器，罐壁厚度为50-200mm；其中渣罐1外部安装有保温材料，保温材料厚度为50-200mm。所述破碎床2为长方形区域，渣层3温度为50-1700℃，厚度为50-600mm；密闭罩4为钢结构密封系统，密闭罩4钢板厚度为3-20mm，密闭罩4覆盖区域宽度为3-10m，长度为5-30m，高度为2-9m。所述卸渣门8、倒渣门9、大块渣门10为钢结构可开关门，所用钢板厚度为3-20mm；卸渣门8、倒渣门9、大块渣门10面积均不低于1m2。
其中，所述破渣机5为辊齿结构破碎机，破渣机5破碎钢渣所用辊齿为耐热耐磨合金钢材；破渣机5可调节驱动电机转向，实现破渣机5辊齿正反两个方向的转动。所述垫层6为块状固体钢铁渣颗粒，颗粒直径为10-50mm，其中80％的颗粒粒径为15-30mm，垫层6厚度为50-300mm。所述篦板7为镂空钢结构底板，篦板7镂空缝隙宽度为3-10mm，篦板7厚度为10-30mm，篦板7采用耐热铸钢或铸铁材料制备。
其中，所述风箱13为钢结构箱体，风箱13钢板厚度为3-30mm；风箱13内部喷涂耐火喷涂料，耐火喷涂料厚度为10-80mm；风箱13外部安装保温材料，保温材料厚度为30-150mm。所述风阀14为电磁阀门，风管15为钢结构管道，管道壁厚为3-10mm，风管15外部安装保温材料，保温材料厚度为30-120mm。所述刮板机16为钢结构，刮板机16槽宽度为200-600mm，刮板及链条均采用耐热耐磨合金钢，刮板厚度为5-30mm。所述余热锅炉17、蒸汽管19设计压力不低于0.5MPa；蒸汽管19外部安装保温材料，保温材料厚度为40-120mm。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种高温钢渣高效破碎负压风冷余热回收方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1.钢渣倾倒，打开密闭罩(4)上方的倒渣门(9)，采用天车将渣罐(1)中一定高温的钢渣倾倒入破碎床(2)上，形成渣层(3)，渣罐(1)中高温钢渣全部倒出后，关闭密闭罩(4)上方的倒渣门(9)；
步骤S2.钢渣破碎，采用破渣机(5)对渣层(3)中高温钢渣进行破碎搅拌，将高温钢渣破碎至一定粒度，以将高温钢渣平铺在垫层(6)上方；
步骤S3.负压引风换热以形成热风，热风换热除尘排放，热风换热后进行余热回收；
步骤S4.钢渣出料，渣层(3)中高温钢渣经冷风进行一定时间的冷却后降温至一定温度，打开卸渣门(8)，采用破渣机(5)将冷却后的钢渣推向卸渣门(8)，进而下落入冷渣罐(11)中，采用台车(12)将冷渣罐(11)运出。
2.根据权利要求1所述的高温钢渣高效破碎负压风冷余热回收方法，其特征在于，步骤S3中，负压引风换热以形成热风包括全程启动引风机(21)，在引风机(21)的负压作用下，冷风从密闭罩(4)外逐步引入到破碎床(2)内穿透渣层(3)，冷风经和渣层(3)的高温钢渣换热得到一定温度的热风。
3.根据权利要求1所述的高温钢渣高效破碎负压风冷余热回收方法，其特征在于，步骤S3中，热风换热除尘排放包括穿透渣层(3)形成的热风在引风机(21)的作用下依次经过垫层(6)、篦板(7)、风箱(13)、风阀(14)、风管(15)、余热锅炉(17)、除尘器(18)，热风经过余热锅炉(17)后降温至一定温度，进而经除尘器(18)除尘以经烟囱(22)达标排放。
4.根据权利要求1所述的高温钢渣高效破碎负压风冷余热回收方法，其特征在于，步骤S3中，热风换热后进行余热回收包括热风经余热锅炉(17)换热得到一定压力的蒸汽，进而采用蒸汽管(19)输送至发电机(20)进行发电，实现了高温钢渣的余热利用。
5.根据权利要求1所述的高温钢渣高效破碎负压风冷余热回收方法，其特征在于，步骤S4中，还包括细钢渣颗粒在负压引风和破渣机(5)运动双重作用下会部分下落进入风箱(13)底部，采用刮板机(16)对下落沉积的细钢渣颗粒进行定期清理推送到冷渣罐(11)中。
6.根据权利要求1所述的高温钢渣高效破碎负压风冷余热回收方法，其特征在于，步骤S2中，破渣机(5)对渣层(3)中高温钢渣进行破碎搅拌时间为3-10分钟，破渣机(5)转速为3-30转/分钟，破碎后80％的高温钢渣粒度低于100mm。
7.根据权利要求3所述的高温钢渣高效破碎负压风冷余热回收方法，其特征在于，步骤S3中，冷风经和渣层(3)的高温钢渣换热得到温度为300-600℃的热风，热风经余热锅炉(17)冷却降温至温度不超过180℃，最后经除尘器(18)外排，外排烟气浓度不超过10mg/m3，热风经余热锅炉(17)换热所得蒸汽压力为0.3-0.8MPa，吨钢渣可得余热蒸汽为100-400kg，吨钢渣余热发电量为10-40kWh。
8.根据权利要求5所述的高温钢渣高效破碎负压风冷余热回收方法，其特征在于，步骤S4中，当渣罐(1)中有大块钢渣倒入破碎床(2)无法采用破渣机(5)破碎产生卡死等现象，可将破渣机(5)辊齿反转，将大块钢渣经大块渣门(10)推出破碎床(2)。
9.一种高温钢渣高效破碎负压风冷余热回收装置，用于权利要求1-8任一所述的高温钢渣高效破碎负压风冷余热回收方法，其特征在于，该装置包括破碎床(2)、渣层(3)、密闭罩(4)、破渣机(5)、垫层(6)、篦板(7)、卸渣门(8)、倒渣门(9)、大块渣门(10)、风箱(13)、风阀(14)、风管(15)、刮板机(16)、余热锅炉(17)、除尘器(18)、蒸汽管(19)、发电机(20)、引风机(21)、烟囱(22)，密闭罩(4)在破碎床(2)上方完全覆盖渣层(3)；破碎机(5)在密闭罩(4)下方，渣层(3)上方；垫层(6)在渣层(3)下方，篦板(7)上方；卸渣门(8)在破碎床(2)倒渣门(9)反方向的一侧底部，倒渣门(9)在破碎床(2)靠近渣罐(1)一侧上方顶部，大块渣门(10)在破碎床(2)倒渣门(9)一侧前方；风箱(13)在篦板(7)下方，刮板机(16)上方；风箱(13)、风阀(14)、余热锅炉(17)、除尘器(18)、引风机(21)、烟囱(22)依次经风管(15)连接；余热锅炉(17)、发电机(20)经蒸汽管(19)连接。
10.根据权利要求9所述的高温钢渣高效破碎负压风冷余热回收装置，其特征在于，所述装置还包括渣罐(1)、冷渣罐(11)、台车(12)，渣罐(1)设于破碎床(2)上方，冷渣罐(11)设于卸渣门(8)下方的台车(12)上，所述破碎床(2)为长方形区域，密闭罩(4)为钢结构密封系统以覆盖渣层(3)，密闭罩(4)覆盖区域宽度为3-10m，长度为5-30m，高度为2-9m。
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