[发明专利]一种高炉熔渣干式显热回收系统和生产工艺

说明书

技术领域：

本发明属于余热余能回收技术领域，特别涉及一种高炉熔渣干式显热回收系统及生产工艺。

背景技术：

高炉熔渣显热为高品位余热资源，具有很高的回收价值。目前大多数钢铁企业采用水淬工艺处理高炉渣，炉渣显热基本没有得到回收。随着国际竞争的日益加剧和能源的持续紧缺，钢铁行业面临着维系可持续发展战略的多项环境友好型课题。其中，高效高品位地回收高炉熔渣显热已成为亟待突破的技术难题。

美国专利US5255900报道了用于熔渣余热回收的粒化器和流化床的相关设计方法。流化床内渣粒的温度可通过循环风量的调节来控制，一般为500～800℃。该装置的热量回收率约为64％，但有效能利用率偏低。

鞍钢集团申请的专利200510047090.0公开了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，该单元采用两种方式，一种是由渣分配器、碎渣齿轮、冷却喷管以及挡渣板组成；另一种方式为直接喷管式，由流渣槽、渣分配器、冷却喷管以及挡渣板组成。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，然后接气-渣热交换单元，该单元可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。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，以及由此带来的环境污染。然而，由于本工艺相对简易，炉渣粉碎粒度较粗，制得的成品渣品位较差，很难实现高值化利用。同时较粗的渣粒与空气间的换热接触面积小，不利于热量的交换，换热效率低。

20世纪80年代在日本开发出风碎法高炉熔渣显热回收技术。将高炉排出的温度1400℃以上的熔融炉渣导入风洞造粒部，采用3个均分渣流供渣，熔渣由喷嘴中出来的高速空气射流吹射粒化，喷嘴处空气流速可调，风洞尺寸为长25m、宽7m、高13m(处理能力为100t/h)。风洞内设有分散板使1050℃左右的渣粒碰板落下，下落过程中由风洞下部吹入的空气冷却，渣粒约在800℃左右排出风洞。排出的热渣粒经称量机、振动筛(除去大径颗粒)后，储存在热渣粒储仓中，再通过二次流化床热交换器冷却到150℃左右排出，得到成品渣的品质通过风洞内的冷却速度来保证。试验中达到的平均热回收率为48％，风洞出口风温达到500℃，成品渣中粒径小于5mm部分占95％以上，渣粒整体玻璃化率大于95％，粉碎性好，品质与水淬渣相当。日本开发的熔渣风碎工艺，直至目前仍然可以称之为风碎法所取得的最高成就，其熔渣的处理能力达到100t/h的大规模生产性试验结果表明，热回收效率和成品渣品质都可以达到工业化的要求。但是，由于设备系统庞大、占地面积大、投资费用高以及系统过程能量损失过大等因素的限制，当时就终止了前进的步伐。

根据对现有技术资料的分析，目前多数工艺均有换热效率低、成品渣粒径粒大、设备庞大等问题。本发明即针对这些方面的问题提出了新型的高炉熔渣显热回收系统和生产工艺。

发明内容：

本发明提出了一种高炉熔渣干式显热回收系统和生产工艺，通过高速气流将液态高炉渣破碎，通过射流撞击实现气固强化传热，置换出高品位热空气，通过余热锅炉实现显热回收，同时获得均匀微细成品渣。

本发明的技术方案如下：采用熔渣中间包技术对高炉熔渣进行集中处理，保证了操作工艺的连续性和高效性；利用喷枪来控制熔渣的带出和粒化，所用的气体介质可以采用钢铁厂内的富余氮气或空气，更容易实现熔渣的破碎和粒化；利用射流磨在强化传热、细化渣粒方面具有独特的优势来强化渣粒的破碎和迅速冷却；采用平板冲击磨，进一步促进高温渣粒的破碎和换热冷却；使用二冷流化床对熔渣热量进行二次回收，提高了整体热量回收效率。