CN1920380A - 一种高炉渣显热回收系统及生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高炉渣显热回收系统及生产工艺,它是由初冷-破碎单元、气-渣热交换单元、余热锅炉组成,在高炉的出渣口设置初冷-破碎单元,在该单元渣被冷却到凝固点1200~1300℃以下,破碎成直径小于100mm的渣粒,初冷-破碎单元后面接连续运输装置,连续运输装置连接气-渣热交换单元,该单元内空气被加热到700~800℃,渣被冷却到150℃以下,加热后的空气被输送到余热锅炉,锅炉加热管内的水吸收气体的热量,产生压力为0.3~0.4MPa,温度为260~350℃的蒸汽。本发明实现了液态高炉渣显热的有效回收,综合能量回收效率达到70%以上,降低钢铁生产的能源消耗,减少炉渣冷却用水的消耗,以及由此而带来的环境污染。
Description
技术领域
本发明属于余热余能回收技术领域,特别涉及高温液态渣的热能回收与利用的一种高炉渣显热回收系统及生产工艺。
背景技术
钢铁是国民经济建设中重要的基础性结构材料和功能材料。21世纪,世界进入经济全球化和信息化的新的历史时代,但仍需要有钢铁作为支撑。随着钢铁产量的高速增长,资源、能源和污染物排放已成为制约我国钢铁工业进一步发展的限制性因素。因此,在我国钢铁工业走新型工业化道路的进程中,应着力降低能耗、水耗和原料消耗,做好环境保护工作,实现增长方式的转变,实现钢铁生产发展与生态资源的协调和可持续发展。
我国钢铁产量的绝大部分是采用高炉-转炉流程生产出来的。而且,在今后相当长的一段时间内电炉钢比不会有大幅度的提高。高炉渣是在高炉冶炼过程中,由矿石中的脉石、燃料中的灰分和熔剂中非挥发组分形成的副产物。目前我国冶炼一吨生铁约产生0.3~0.6吨高炉渣。2004年我国产铁2.5亿吨,即使按0.3t渣/t铁计算,高炉渣的产量也在7500万吨。
由于液态高炉渣的温度大于1500℃,处理的方法大多采用水冲渣,经水淬后的高炉渣用于制做水泥、路基、建筑等材料。此法的缺点是:不仅高炉渣的显热无法利用,而且造成水资源的大量浪费,对大气、水和土壤也造成了严重的污染,恶化了工作环境。
鉴于上述处理高炉渣存在的问题,国内外学者提出很多的利用方法,例如,NKK的研究人员将转炉渣倒在两个内部通有低沸点有机工质的转鼓之间,炉渣被快速冷却并形成薄膜,采用换热器回收有机工质的热量并用于发电;这种方法的主要缺点是必须用刮渣器去除粘在转鼓上的渣膜,否则将会导致传热效率的急剧下降。Kawasaki钢厂将液态渣倒入一个搅拌器中破碎成小于100mm的颗粒,通过辐射传热回收热量,渣从初始温度冷却到1000℃,产生的蒸汽可以达到450℃,然后将破碎的渣送入到冷却塔中,用空气将其进一步冷却到250℃,能量回收效率达到76%,这种方法只能是阶段性的生产。
俄罗斯RU2018494公开一种《渣处理方法及实施装置》,高温液态炉渣被注入放置的滚筒内,当炉渣与置于滚筒内的钢球接触时被急剧冷却,炉渣由液态转成脆状可塑态并凝固在球体表面,由于球体的运动和球体间彼此碰撞,炉渣被破碎成700℃左右,直径小于120mm的固态渣,专利98123555.7利用这个技术,使用滚筒装置生产出的600~700℃固态热渣,连续输入到气渣热交换器内与循环气体进行热交换,加热到350~400℃,炉渣被冷却到200℃以下由汽渣热交换器连续排出。这种技术的缺点在于,首先这种在滚筒对液态炉渣冷却时滚筒与钢球在高温的作用下,温度升高、容易发生变形,影响液态渣的冷凝,其次冷却后的钢渣温度低,可利用的热量减少。
因此如何有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,又不影响其处理后的使用价值,就成为一个急需解决的问题。
发明内容
本发明提出了一种高炉渣显热回收系统及其生产工艺。首先对高炉渣进行破碎,并将渣粒冷却到凝固点温度(1300℃)以下,然后用空气对凝固后的高炉渣进一步冷却,回收炉渣的高温显热。
本发明的技术方案是这样的,它是由初冷-破碎单元、气-渣热交换单元、余热锅炉组成,其特征在于,在高炉的出渣口设置初冷-破碎单元,初冷-破碎单元后面接连续运输装置,连续运输装置连接气-渣热交换单元,气体净化器以及余热锅炉安装在气-渣热交换单元后面。
本发明的破碎-初冷单元可采用两种方式,一种为炉渣初冷破碎单元由渣分配器、碎渣齿轮、冷却喷管以及挡渣板组成,渣分配器位于渣流槽下方,由耐火材料制成,并开有流渣口,挡渣板内部通水冷却,阻挡固态渣的飞溅,并使其落到渣输送带上。
本发明的炉渣破碎-初冷单元的另一种方式为直接喷管式,它由流渣槽、渣分配器、冷却喷管以及挡渣板组成,渣分配器位于渣流槽下方,由耐火材料制成,并开有流渣口,冷却喷管安装在渣分配器的下方、挡渣板中间,冷却喷管内采用的介质为压缩空气、蒸汽或水做冷却介质冷却水。
本发明气-渣热交换单元也可以采用两种不同的方式,一种采用的是链蓖机,另一种方式是渣罐结构。
采用上述方案的本发明工艺过程为:
1)高温液态炉渣1450~1550℃,液态渣经过渣分配器,输送到渣初冷-破碎单元,在该单元渣被冷却到凝固点1200~1300℃以下,并被破碎成直径小于100mm的渣粒,减小该单元热量的损失;
2)初冷后的固态热渣被连续输送装置送到气-渣热交换单元,与空气进行热交换,空气被加热到700~800℃,渣被冷却到150℃以下;
3)被加热后的空气经净化后,被输送到余热锅炉,锅炉加热管内的水吸收气体的热量,产生压力为0.3~0.4MPa,温度为260~350℃的蒸汽,空气被冷却到150℃以下。
4)一座高炉可在每个出渣口的相应部位安装渣破碎和初冷单元。凝固后的渣被集中输送到气-渣热交换单元进行冷却,这样就可实现渣口轮流出渣,冷却室连续冷却,余热锅炉连续生产蒸汽。
为了保证碎渣齿轮的性能,液态渣采用轴向通水冷却的碎渣齿轮进行初破碎,齿轮的转速根据处理渣量的在150~500rpm之间,同时采用冷却喷管结构,对高炉渣采取二次破碎。
本发明冷却喷管的冷却介质的流向与渣流的方向垂直,其压力为0.4~0.7MPa。
本发明高温固态渣通过输送带连续输送到链蓖机式气-渣冷却单元,空气由下部穿过固态渣层,采用链蓖机式时,气-渣冷却单元分两个区间收集热气,温度高的部分送到余热锅炉生产蒸汽,温度低的部分直接送到热风炉做助燃风用,炉渣冷却至150℃以下,有效利用热源,减小对环境的热污染。
本发明高炉可在每个出渣口的相应部位安装渣破碎和初冷单元。凝固后的渣被集中输送到气-渣热交换单元进行冷却,这样就可实现渣口轮流出渣,冷却室连续冷却,余热锅炉连续生产蒸汽。高温空气大部分被送入余热锅炉,还有少部分作为助燃风直接供给热风炉以提高热风炉的热风温度,降低高炉焦比。本发明实现了液态高炉渣显热的有效回收,综合能量回收效率达到70%以上,可降低钢铁生产的能源消耗,减少了炉渣冷却用水的消耗,以及由此而带来的环境污染。
附图说明
附图1为本发明的结构简图。
附图2为本发明的另一种方案的结构简图。
具体实施方式
本发明的具体实施方式有:
它是由初冷-破碎单元、气-渣热交换单元、余热锅炉组成,在高炉的出渣口1设置初冷-破碎单元,初冷-破碎单元后面接连续运输装置,连续运输装置连接气-渣热交换单元7,气体净化器9以及余热锅炉10安装在气-渣热交换单元后面,一座高炉可在每个出渣口的相应部位安装渣破碎和初冷单元,凝固后的渣被集中输送到气-渣热交换单元进行冷却,这样就可实现渣口轮流出渣,冷却室连续冷却,余热锅炉连续生产蒸汽,这是采用其他方法所达不到的。
破碎-冷却单元可采用破碎齿轮5式结构,它是由渣分配器2、碎渣齿轮5、冷却喷管3以及挡渣板4组成,渣分配器2位于渣流槽1下方,由耐火材料制成,并开有流渣口,挡渣板4内部通水冷却,阻挡固态渣的飞溅,并使其落到渣输送带6上,液态渣采用轴向通水冷却的碎渣齿轮进行初破碎,为了保证碎渣齿轮的性能,齿轮的转速根据处理渣量在150~500rpm之间。
破碎-初冷单元的另一种方式是由流渣槽1、渣分配器2、冷却喷管3以及挡渣板4组成,冷却喷管3内采用的介质为压缩空气、蒸汽或水做冷却介质冷却水,冷却介质的流向与渣流的方向垂直,其压力为0.4~0.7MPa。
采用破碎齿轮式结构时,也可以同时采用冷却喷管结构,对高炉渣采取二次破碎。
本发明气-渣热交换单元7也可以采用两种不同的方式,一种为采用的是链蓖机,也可以采用渣罐结构。
采用上述方案的本发明工艺过程为:
1)高温液态炉渣1450~1550℃,液态渣经过渣分配器,输送到渣初冷破碎单元,在该单元渣被冷却到凝固点1200~1300℃以下,并被破碎成直径小于100mm的渣粒,减小该单元热量的损失。
2)初冷后的固态热渣被连续输送装置送到气-渣热交换单元,链蓖机式或者是渣罐结构气-渣冷却单元与空气进行热交换,空气被加热到700~800℃,渣被冷却到150℃以下,符合排放要求。
3)被加热后的空气经净化后,被输送到余热锅炉,锅炉加热管内的水吸收气体的热量,根据需要,产生压力为0.3~0.4MPa,温度为260~350℃的蒸汽,空气被冷却到150℃以下。
本发明高温固态渣通过输送带连续输送到链蓖机式气-渣冷却单元7,空气8由下部穿过固态渣层。采用链蓖机式时,气-渣冷却单元7分两个区间收集热气,温度高的部分送到余热锅炉10生产蒸汽,温度低的部分直接送到热风炉做助燃风用,炉渣冷却至150℃以下,有效利用热源,减小对环境的热污染。
Claims (10)
1、一种高炉渣显热回收系统,它是由破碎—初冷单元、气-渣热交换单元(7)、余热锅炉(10)组成,其特征在于,在高炉的出渣口设置初冷—破碎单元,初冷—破碎单元后面接连续运输装置,连续运输装置连接气-渣热交换单元(7),余热锅炉(10)安装在气-渣热交换单元后面。
2、根据权利要求1所述的一种高炉渣显热回收系统,其特征在于,炉渣初冷—破碎单元由流渣槽(1)、渣分配器(2)、破碎齿轮(5)、冷却喷管(3)以及挡渣板(4)组成,渣分配器(2)位于渣流槽(1)下方,由耐火材料制成,并开有流渣口,破碎齿轮(5)安装在渣分配器(2)的下方、挡渣板(4)中间,挡渣板阻挡固态渣的飞溅,并使其落到渣输送带(6)上。
3、根据权利要求1所述的一种高炉渣显热回收系统,其特征在于,炉渣初冷破碎单元由流渣槽(1)、渣分配器(2)、冷却喷管(3)以及挡渣板(4)组成,渣分配器(2)位于渣流槽下方,由耐火材料制成,并开有流渣口,冷却喷管(3)安装在渣分配器(2)的下方、挡渣板(4)中间,挡渣板(4)阻挡固态渣的飞溅,并使其落到渣输送带上。
4、根据权利要求1或3所述的一种高炉渣显热回收系统,其特征在于,冷却喷管内采用的介质为压缩空气、蒸汽或水做冷却介质。
5、根据权利要求1所述的一种高炉渣显热回收系统,其特征在于,气-渣热交换单元(7)采用的是链蓖机结构。
6、根据权利要求1所的一种高炉渣显热回收系统,其特征在于,气-渣热交换单元(7)采用的是渣罐结构。
7、一种如要权利要求1~6中任一项所述的高炉渣显热回收系统的生产工艺,其特征在于有以下工艺过程:
1)高温液态炉渣1450~1550℃,液态渣经过渣分配器(2),输送到渣初冷—破碎单元,在该单元渣被冷却到凝固点1200~1300℃以下,并被破碎成直径小于100mm的渣粒;
2)初冷后的固态热渣被连续输送装置送到气-渣热交换单元(7),与空气进行热交换,空气被加热到700~800℃,渣被冷却到150℃以下;
3)被加热后的空气经净化后,被输送到余热锅炉(10),锅炉加热管内的水吸收气体的热量,产生压力为0.3~0.4MPa,温度为260~350℃的蒸汽,空气被冷却到150℃以下;
4),一座高炉在每个出渣口的相应部位安装渣破碎—初冷单元,凝固后的渣被集中输送到气-渣热交换单元进行冷却。
8、根据权利要求7所述的高炉渣显热回收系统的生产工艺,其特征在于:液态渣采用轴向通水冷却的碎渣齿轮(5)进行初破碎,齿轮的转速根据处理渣量在150~500rpm之间。
9、根据权利要求7所述的高炉渣显热回收系统的生产工艺,其特征在于,冷却喷管(3)的冷却介质的流向与渣流的方向垂直,其压力为0.4~0.7MPa。
10、根据权利要求7所述的高炉渣显热回收系统的生产工艺,其特征在于高温固态渣通过输送带(6)连续输送到链蓖机式气-渣冷却单元,空气由下部穿过固态渣层,链蓖机式气-渣冷却单元分两个区间收集热气,温度高的部分送到余热锅炉生产蒸汽,温度低的部分直接送到热风炉做助燃风用,炉渣冷却至150℃以下。
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