[发明专利]一种高炉炉渣余热连续利用工位系统及其工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种高炉炉渣的利用方法及系统，更具体的说，本发明主要涉及一种高炉炉渣余热连续利用工位系统及其工艺。

背景技术

高炉炉渣是高炉炼铁产生的一种副产品，是一种性能良好的硅酸盐材料，经加工处理，主要用于制作建筑材料和化肥的原料。同时，高炉生产过程中，入炉的各种原、燃料经冶炼后，除获得铁水(炼钢生铁或铸造生铁)和副产品高炉煤气以外，铁矿石中的脉石，燃料中的灰分与熔剂融合就形成液态炉渣，其一般温度为1450～1650℃，定时（约间隔2小时）从渣口、铁口排出。每生产1吨生铁要副产300～400kg炉渣，排出温度在1450～1650℃，1t高炉渣约含1800MJ的热量，折合64kg标准煤。2011年我国的高炉生铁产量为6.3亿t，高炉渣的产生量约为2.14亿t，所含热量折合1370万t标准煤。

目前，我国液态高炉炉渣90％以上采用水淬法制取水渣，水冷后的高炉炉渣可用于制造水泥等建筑材料。该方法存在的主要问题有：水消耗严重，处理每吨炉渣耗水1吨，且产生的大量H₂S和SO_X气体随水蒸气排入大气，造成环境污染。处理1t炉渣产生800m³水蒸汽，其中H₂S含量19mg/m³，SO₂含量4.319mg/m³；炉渣的余热没有得到有效的回收利用；同时水渣含水率高，作为水泥原料仍需干燥处理，需消耗一定的能源；在水冲渣过程中，含铁较高的炉渣易引起爆炸；并且水渣用途较单一。产生的H₂S和SO_X等有害气体随蒸汽排入大气，促进酸雨的形成，水淬渣的堆积占用了大量土地面积，甚至会出现扬沙，恶化工作环境，造成严重的环境污染。国内高炉渣余热回收利用仅限于冲渣水余热供暖，但这种利用仅占高炉渣全部显热的很少部分，余热回收率低，仅为10％左右，且受时间和地域限制，在夏季和无取暖设施的南方地区，这部分能量只能浪费，因此推广应用受到了限制。

针对高炉炉渣水淬法的缺点，20世纪70年代，国内外已经开始研究干法粒化炉渣的方法，主要有风淬法和离心粒化法，两者都是先将液态高炉炉渣快速破碎、凝固为小颗粒，再采用技术手段回收余热的方法。风淬法是用大功率造粒风机产生高压、高速气流将熔渣吹散、粒化的方法，主要缺点是动力消耗大、设备庞大复杂、占地面积大、投资和运行费用高，且产生二次粉尘污染。离心粒化是依靠转盘或转杯的高速旋转产生的离心力将液态高炉渣粒化，具有造粒能耗低、粒化渣的粒径分布均匀，易于实现显热回收等特点，是当前高炉渣处理的热点研究方向，出现了许多成粒理论，并取得了部分实验成果。

高炉渣显热虽高，但导热系数低、换热慢，而且出渣不连续，具有一定的周期性，因此有效回收利用其热能有很大难度。现有处理方法主要是直接利用如生产工艺上的空气、燃气预热，物料干燥，生产蒸汽热水等，直到目前还没有将其用于动力回收，由于其回收技术一直得不到根本性的改进，因此使得高炉炉渣的热能一直无法被最大化的利用。

发明内容

本发明的目的之一在于解决上述不足，提供一种高炉炉渣余热连续利用工位系统及其工艺，以期望解决现有技术中由于高炉冶炼出渣不连续，使得高炉炉渣的热能无法用于动力回收利用等技术问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明一方面提供了一种高炉炉渣余热连续利用工位系统，所述的工位系统包含中间包工位、造粒冷却工位、热交换工位、余热利用工位、蒸汽动力装置与至少两个倾渣工位，所述的倾渣工位的数量等于或小于造粒冷却工位的数量，中间包工位的数量大于或等于倾渣工位的数量；所述的倾渣工位置于中间包工位附近，造粒冷却工位置于中间包工位的下方；所述的造粒冷却工位均与热交换工位相连通，且热交换工位还与余热利用工位相连通，余热利用工位与蒸汽动力装置相连通。

进一步的技术方案是：所述的倾渣工位与中间包工位均为可移动式，且它们至少在倾渣工位向中间包工位倾倒高炉炉渣时位置相互对应；所述的中间包工位至少在其内部的高炉炉渣进入造粒冷却工位时，位置与造粒冷却工位的位置相互对应；所述的中间包工位中的高炉炉渣出口上设置有中间漏斗，通过中间漏斗调整高炉炉渣的流量与流速。

更进一步的技术方案是：所述的倾渣工位与中间包工位之间设置有过度流渣槽，且过度流渣槽固定在倾渣工位或者中间包工位上，倾渣工位中的高炉炉渣由过度流渣槽进入中间包工位中；所述的中间包工位具有保温功能；所述的热交换工位的底部附近还设置有渣粒回收装置。