[发明专利]一种处理高炉熔渣热能回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及能源回收利用领域，尤其涉及冶金、钢铁行业中的一种处理高炉熔渣热能回收方法。

背景技术

钢铁工业为国民经济的发展提供重要的基础原材料，属于能源、资源消耗大的资源密集型产业。在生产钢铁制品的同时也排放大量的废弃物，对环境造成严重的污染。虽然钢铁工业是国民经济领域内的耗能和排污大户，但同时也是极具节能减排潜力的产业之一。其中，回收利用各种余热是钢铁工业进一步节能的重要突破口。

高炉渣是高炉冶炼过程中，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。2011年我国高炉生铁产量达6.3亿吨，同比增长8.43%。每炼出1吨生铁产生300~400 kg的高炉渣，2011年全年高炉渣产生量为1.89~2.52亿吨，高炉出渣温度1400℃～1500℃，每吨渣含有相当60kg标准煤的热量。高炉渣是含高品质的热能资源，所含热量折合可达1323万吨标准煤。预计热能的回收率为65%，每年可回收热能860万吨标准煤。由此可见，高炉渣具有取材易、显热高等特点，是余热回收前景最广的材料之一。

目前，高炉熔渣热能回收一般采用水淬法，将熔融的高炉渣喷入水中，水遇高温渣发生粒化，将高炉渣破碎成微粒，并产生大量蒸汽，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，因此，如何高效地回收高炉渣的高温显热，减少其处理过程中对环境的污染，就成为一个急需解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在的以上问题，本发明的目的是提供一种处理高炉熔渣热能回收方法，该方法能高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，而且处理后的高炉渣可满足制造水泥的要求。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。

一种处理高炉熔渣热能回收方法，其步骤为：1）高炉渣熔体通过槽体进入流化床时，槽体下部的高压空气吹碎高炉渣熔体，完成粒化； 2）步骤1）中完成粒化的渣粒流与冷渣喷嘴高速喷洒的冷渣在流化床内相遇，发生碰撞；

3）碰撞后的熔渣渣粒，通过布风装置与冷空气激烈混合进行换热，渣珠冷却；

4）冷却后的渣珠外运作水泥原料，升温的换热空气进入余热锅炉，余热锅炉产生的饱和蒸汽流经流化床的顶部进一步加热，成为过热蒸汽，进入发电机组发电。

本发明的优化方案是，步骤2）所述的冷渣喷嘴高速喷洒冷渣的量占熔渣总量10~20%。

进一步，冷渣喷嘴向上喷洒角度为20°~45°。

进一步，冷渣喷射流的方向与渣珠流相同，互成15°~30°的角度。

高炉渣的主要组份为CaO、SiO₂、Al₂O₃、MgO、FeO等，其CaO/ SiO₂ >1时，碱性炉渣具有活性，在急冷处理过程中，溶态炉渣来不及释放热能，形成稳定的化合物晶体，从而把热能转化为化学能储存起来，保存了它的活性，因此可以认为过冷态的活性熔渣是活性玻璃体。活性玻璃体具有潜在的水硬胶凝性能，是优良的水泥原料。

高温炉渣的导热系数很低，换热慢，并且粘度随温度降低而急剧升高。由此可见，要提高换热速度，就必须缩小高炉渣的粒径，以增加传热表面积，达到加快传热和固化速度，同时减少炉渣颗粒的相互粘附性。急冷高炉渣的目的就是要保证其玻璃体的含量，高炉渣的玻璃体含量>90%，才能满足水泥生产的需要。高炉渣的粒径越小，则传热面积越大，不仅满足了急冷高炉熔渣10℃/s的冷却速度的需要；1~2mm均匀高炉渣粒，同时满足了流化床换热装置和换热器与空气热交换时气体流动和传热的需要。

 高温的液态高炉熔渣流入粒化区域，被高压高速的气流吹散、微粒化。渣粒在气流中进行换热，在飞行时凝固，温度急降至1000~800℃。高炉熔渣属非晶体，非晶体凝固叫做硬化，但没有固定的硬化温度，是一个过程。其硬化过程是从高炉渣微粒外表逐渐向内渐变，这就使最初硬化部分首先形成薄膜硬壳，增加热阻，不利于急冷过程，所谓“液芯”。即微粒的外壳为固体，而内部依旧是液态，影响了玻璃体的产率。而高炉熔渣的粒化，要得到较高的玻璃体含量百分率，是急冷速率，这就是决定经处理后的高炉熔渣是否能成为优良的水泥原料的关键所在。