[发明专利]一种高温物料物理热回收工艺

说明书

技术领域：

本发明涉及熔融态高温物料物理热回收领域。以冶金过程为例，钢渣或高炉渣温度至少1400℃，带有大量物理热。利用冶金过程的间歇操作特性，建立隧道式锅炉，将熔融渣物理显热转化成较高品位能量用于发电或其他工艺过程的热源。

背景技术：

中国钢铁总产量达到五亿吨左右时(2007～2008)，年产冶金渣达一亿多吨。预计2009年中国粗钢产量将达到5.75亿吨，接近全球粗钢产量的一半。如果按照1500℃钢渣冷却到300℃计算，1.5亿吨钢渣含有的热量相当于5248.53t标准煤，相当于一个中小型煤矿的可采储量或若干个大型煤矿年产量之和。冶金行业中，冶金渣利用主要是回收冶金渣中的物质资源，而冶金渣携带的能量几乎没有回收。

高炉炉渣出炉通常是断续出渣，其热能的回收利用存在很大难度。常见的高炉渣经水淬处理只能回收炉渣10％的热量，其余90％的热量只能白白浪费。国内外对高炉渣干式粒化处理研究已经出现中试装置，报道的效果较好。

在Elsevier SDOL电子期刊全文库进行文献检索发现，用Slag为关键词检索出现19,281条结果，用Ironand Steel Slag为关键词在搜索结果中检索出现5,042条结果，用Heat Recovery为关键词在搜索结果中检索出现1,072条结果。绝大多数文献是关于基础理论及其实验验证方面的研究，能够反映冶金渣物理热回收利用的文献，以意大利人G.BISIO撰写的ENERGY RECOVERY FROM MOLTEN SLAG ANDEXPLOITATION OF THE RECOVERED ENERGY(Energy Vol.22，No.5，pp.501-509，1997)最适合检索要求。在CNKI(CNKI中国期刊全文库)上用冶金渣为主题词检索，出现183篇文献，绝大多数以循环经济、资源综合利用角度研究冶金渣利用，涉及冶金渣物理热回收利用的文献不足10篇。中国知识产权局网站以“冶金渣”和“热”为主题词检索发现7个发明专利，9个实用新型。除掉一些工艺性或结构性的专利外，与热量回收有关的专利共有4个：

200410154165.3滚筒法高黏度熔态炉渣的处理方法

200710168881.8一种热态转炉炼钢渣的喷水方式及冷却方法

200720021048.6冶金渣显热利用装置

200810135081.3钢包渣热态处理的工艺方法

钢渣废热回收领域已经出现中试水平的装置包括：德国(Merotec pilot plant、Thyssen Stahl和RWTH)技术、日本(Nippon Kokan和Mitsubishi公司、Kawasaki钢厂)技术以及俄罗斯(乌拉尔钢铁研究院)技术等等。

上述文献和专利似乎表明，1.上世纪最后10年间，钢渣废热回收曾引起关注。2.最近十多年间，这个领域的研究，至少在工业实践上，几乎是停滞不前的。3.由于能源和经济原因，钢渣物理显热再度 引起人们关注，但目前还缺少一项可行的技术措施。

从技术角度上，冶金渣(高温物料)物理热回收主要集中在两个方面。

1、普通式余热回收。该法是先将液态高炉渣倒入一倾斜的渣沟里，液渣在渣沟末端流出时与下部出来的高速空气流接触，渣温从1550℃降到1000℃并被粒化后进入热交换器，然后在热交换器内渣冷却到300℃，热量得到回收。该法可以回收热量40％-45％。但相对流化床式还是偏低，且处理后渣粒度不均匀。

2、流化床式热回收。流化床式回收法分为常规干式粒化法和熔融高炉渣粒化法两类，后者较为成熟，回收率可达70％。其核心设备是熔融高炉渣粒化设备，回收热过程是：1)液态高炉渣粒从罩杯中甩出，通过与下部流化床上来的空气和水冷壁间的换热，完成回收约14％热量；2)高炉渣进而打在容器内壁，与水冷壁进行热交换，完成回收约23％热量；3)内壁反弹回来的高炉渣粒进入到一级流化床内，并与通过流化床的空气和位于床层内的换热管间热交换冷却，完成回收约43％热量；4)一级流化床受热快速膨胀，热渣进入到二级流化床，节能型热交换，完成回收约20％热量。该法日处理渣约7700t，过程中完全无水参与，节约了水资源，且渣粒均匀(小于2mm)，适宜制造水泥。

戴晓天等(2008)认为，熔渣的余热是钢铁企业中唯一没有被利用的二次能源，……近年来除了离心粒化技术还有人研究外，其它干式粒化工艺都未见后续报道。冯向鹏等(2008)认为在冶金渣的显热回收利用方面，全球范围内均未出现应用实例，主要原因仍然在于技术不成熟。