[发明专利]一种高炉渣高效余能回收方法及回收装置

说明书

技术领域

本发明属于冶金过程炼铁余能回收利用领域，具体涉及一种高炉渣高效余能回收方法及回收装置。

背景技术

目前高炉渣处理方式主要是水淬冷却，水淬渣工艺得到的是以非晶玻璃相为主的粒化渣，具有较高利用价值。但采用水淬渣方式形成大量低品质的温水及饱和蒸汽，余热很难回收利用。因此研究高炉渣的新型回收方法称为该研究领域的一个新课题。国内外均已开展了该项研究。

日本NKK的冷却转鼓法，将熔融的高炉渣通过渣沟或管道，注入到2个转鼓之间，转鼓连续转动，渣在2个转鼓的挤压下形成一层薄渣片并粘附到转鼓上；转鼓中通入热交换气体(高沸点的烷基联苯)来快速冷却附着在转鼓表面的渣膜。热量由转鼓内流动热交换气体带走，热量回收后用于发电、供暖等。主要缺点是，薄渣片粘在转鼓上须用耙子将其捣下，工作效率低；采用间壁换热形式，设备的热回收率和寿命明显较低；且热交换气体的选择也是个问题。种种问题使此法未得到工业应用。

日本的风淬法，将高炉排出的1400℃以上的熔融炉渣导入风洞造粒部，通过辐射和对流使炉渣显热交换出一部分。再利用二次换热器回收高炉渣的二次余热。因用空气作量回收介质，故所需空气量大，存在能耗过高等许多问题，风淬法熔渣显热回收技术未能实现生产应用。

转杯/转盘粒化法，用一个由电动机带动的高速旋转的中心下凹的盘子，液态渣由渣沟流入到盘子中心，盘子在速度一定时(1500r/min)，熔渣在离心力作用下飞出盘沿而被粒化。熔渣在飞行的同时与空气进行热交换，然后渣粒继续下落到底部流化床中进一步进行热交换，从设备顶部回收热空气。然而存在的问题是：水冷壁易粘渣，导致清渣困难；还有就是固体颗粒落入流化床后易结块，导致动力消耗高。

专利“一种液态高炉渣粒化方法及其装置”(CN 101665845A)，采用携带固体颗粒的高速气固两相流作为粒化介质，冲击液体高炉渣将其破碎、快速冷却凝固为小颗粒，实现干法急冷粒化。该发明方法虽然可以有效地粒化高炉渣，但无法对固态颗粒的能源进行回收，同时采用气体作为冷却介质同样造成能耗高的问题。

通过以上研究结果来看，由于高炉渣导热系数较低，温度高，含热量多，造成其冷却介质的选择比较困难。高炉渣的显热回收难点主要就在于，形成玻璃相的高炉渣需要提供过冷的条件，而余热回收需要有较高品质的能源，二者之间形成的矛盾。解决这一矛盾的关键在于如何提高渣与换热介质的交换面积，提高传热降低冷却介质的供入提升余能的品质。

发明内容

本发明提供了一种高效回收高炉渣余热的方法，解决目前高炉渣余能无法有效利用的问题。

本发明采用高压空气与水循环相结合的方法，要

本发明的回收装置是由炉体、保温层、冷却壁、导流槽、集渣槽、调节阀、循环管、除尘器、集水管、汽水喷嘴、集气管、排水口、排渣口组成。炉体下部设置排渣口，炉体上部开口作为蒸汽出口连接除尘器，在炉腰部打孔作为高炉渣导流槽，导流槽的外端连接集渣槽。炉体外有冷却水循环壁，冷却水进、出口设置在炉体下部，水冷壁外侧挂钩固定耐火纤维的保温层，上部水冷壁接循环管，循环管设置调节阀，调节喷水量，循环管与环形集水管连接，供给高速喷嘴，高速喷嘴的压力来源于集气管中的高压空气。

本发明的具体回收流程如下：

熔融高炉渣进入集渣槽后，经过导流槽进入炉体，通过集渣槽内渣的高度可以调节渣流的大小。经过汽水喷嘴产生的强压汽水混合物打碎并带到炉体的高处，在运动的过程中，使汽水混合物中的水汽化，带走渣的潜热及显热，冷却后的渣粒由于重力作用由排渣口排出。高压汽水冷却介质中的水来源于炉体冷却壁中的部分冷却水，冷却壁的作用在于保护炉膛不被高温渣粒的冲击变形，在水冷壁的外侧布置保温层，减少炉体的散热损失。一定压力的冷却水经过进水管道进入冷却壁，经过炉内气体的加热作用由循环管通过调节阀控制水量送至集水管，其他冷却水由排水管经散热器补充新水循环。集水管内的冷却水分流到汽水喷嘴，经过环缝由高压空气引射到炉内。高压汽水介质中的高压空气由空气进口进入集气管，分流到汽水喷嘴，带动环缝中的冷却水进入炉内。由于冷却介质自身的压力及蒸汽的膨胀、冷空气的膨胀，使炉内的蒸汽压力大幅提高，过热后的高压蒸汽由炉顶的管道经过除尘器处理后进行并网或发电。

由于高炉渣的显热交换与炉渣温度、渣流量等因素有关，高炉渣的显热交换不但需要一定的空间，炉体需要一定的高度，还要保证冷却水有一定的流量和压力。下列是本发明的具体实施例参数。