专利名称：转炉高温熔融渣等流速热管式余热废钢废渣回收方法
技术领域：
本发明涉及高温熔融渣回收技术领域，尤其涉及一种转炉高温熔融渣等流速热管式余热废钢废渣回收方法，主要应用于高温液态渣的处理，以回收其中的废钢铁、显热和废渣资源，尤其适用于钢铁行业转炉渣的回收处理。
背景技术：
钢铁行业的高温熔融渣的温度一般达1700°C，渣中含有一定比例的废钢铁，回收废钢铁后的废渣还可以作为生产水泥的原料或者用于铺路，由此可见，高温熔融渣中蕴含着大量的显热、废钢铁和废渣资源。以一台150t转炉年产约30万吨钢渣为例，其蕴含的显热热量约45000000万KJ (千焦)，每年可生产约7. 35万吨蒸汽；钢渣中废钢铁含量可达 13%，如果全部回收则每年可回收废钢3. 9万吨；其废渣每年生产约26.1万吨以上，如果能提高其附加价值，利益也十分可观。
传统上通常采用水冲渣装置 来对高温熔融渣进行处理，即高温熔融渣先经高压水水淬后进入沉渣池，之后将沉渣池中的水渣打捞出来脱水后供作为生产水泥或铺路原料使用，而沉渣池中的水先经过滤然后由泵加压送入冷却塔中冷却，之后再用来对高温熔融渣进行水淬，这样可实现水的循环使用。水量损失必须由新水补充。这种水冲渣装置存在很多问题，其中最大一个问题是耗水太多，其次是水冲渣过程浪费了大量热量，并且对周围环境也带来污染。
鉴于传统水冲渣工艺的种种弊端，近年来人们提出了干法粒化及其热能回收技术，其技术方案为高温熔融渣先在粒化器内进行换热，然后再经过振动床进行热量第二次回收，最后在流化床内进行热量的第三次回收，回收的热能以热风或发电的形式得到再利用或能量转换。干法粒化及其热能回收技术由于采用机械装置的机械力来将高温熔融渣击碎，需要提供机械装置，并且对高温熔融渣显热的回收的能量通常不能直接用于驱动该机械装置，使得整个装置结构复杂，能耗高，不能充分回收和利用高温熔融渣的显热。
此外，目前对高温熔融渣的回收技术，通常只回收显热、废钢和废渣中的其中一种。回收熔融渣显热通常采用干法粒化技术，回收废钢通常采用热闷渣工艺，提高废渣附加值通常采用风碎法。热闷渣可回收废钢11%，热闷渣法生成的渣粒度小，但成分十分稳定， 也可以作为建材材料使用。风碎法废渣产品的粒径和物化成分可控，可作为水泥原料使用。 虽然上述各种方法单独使用均可取得不错的效果，但是，要将这三种方法整合到同一个装置中，以充分回收高温熔融渣的显热、废钢和废渣，目前还存在技术上的困难。发明内容
本发明主要解决现有干法粒化及其热量回收技术中采用机械装置来将高温熔融渣打碎、不能充分回收和利用高温熔融渣的显热的技术问题，提出一种将高温熔融渣的显热回收并循环使用的高温熔融渣回收方法。
为了解决其技术问题，本发明提供了一种转炉高温熔融渣等流速热管式余热废钢废渣回收方法，该方法包括
(I)汽碎用高压蒸汽对高温熔融渣进行冲击，将高温熔融渣击碎并冷却成较细的渣颗粒；
(2)余热回收及生成蒸汽往处理塔中通入冷空气，在所述处理塔中所述冷空气与所述渣颗粒进行热交换，热交换后的渣颗粒排出所述处理塔，热交换产生的热空气冲刷等流速热管，所述等流速热管的一部分在所述处理塔中，另一部分在所述热管换热器中，所述热空气将热管换热器中的水加热为用于所述汽碎步骤的高压蒸汽。
本发明的汽碎步骤采用高压蒸汽冲击高温的液态熔融渣，使之破碎并冷却成较细固体颗粒，降低了废钢的氧化率，为后续尽可能地回收废钢打下良好的基础；余热回收过程主要是渣颗粒与冷空气之间的热交换，热交换生成的热空气经等流速热管换热以生产蒸汽，蒸汽又内循环用于汽碎，实现了高温熔融渣显热的循环利用，采用等流速热管这一高效换热元件，提高了余热回收效率。
进一步地，本发明转炉高温熔融渣等流速热管式余热废钢废渣回收方法还包括 在浅闷池中对排出处理塔的渣颗粒进行20分钟至45分钟浅闷渣处理。浅闷渣处理能稳定渣颗粒的成份，更宜于建材利用，并为后续回收废铁进一步打好了基础。
更进一步地，本发明转炉高温熔融渣等流速热管式余热废钢废渣回收方法还包括先将浅闷渣处理后的渣颗粒打捞出浅闷池，然后采用磁选装置将渣颗粒中的废钢筛选出。本发明可回收渣颗粒中约13%的废钢，剩余废渣可作为建材用途外运。这样，本发明主要通过汽碎、余热回收及生成蒸汽、浅闷和磁选过程实现了全面彻底回收高温熔融渣所含有的显热、废钢和废渣资源。
图1为实现本发明转炉高温熔融渣等流速热管式余热废钢废渣回收方法的工艺流程图。
图中，1.倒渣罐，2.流槽，3.喷嘴，4.处理塔，5.振动器，6.筛板，7.鼓风机，8.挡板，9.等流速热管，10.皮带，11.热管换热器，12.汽水混合器，13.蒸汽聚集器，14.除氧器，15.给水泵，16.软化水箱，17.浅闷池，18.挖掘机，19.磁选筛板，20.废钢，21.废渣， 22.布袋除尘器，23.引风机，24.排气筒，25.进渣口，26.出渣口，27.冷空气入口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
本发明转炉高温熔融渣等流速热管式余热废钢废渣回收方法主要包括汽碎和余热回收及生成蒸汽步骤。参见图1，汽碎步骤具体为高温熔融渣从排渣口依次经倒渣罐I 和流槽2进入处理塔4中，处理塔4在高温熔融渣进入处理塔4的入口处设置喷嘴3，从喷嘴3出来的高压蒸汽冲击高温熔融渣，将高温熔融渣流击碎粒化成较细的渣颗粒。高压蒸汽优选为饱和蒸汽，压力在O. 85MPa 1. 6MPa之间。当高压蒸汽的压力为O. 85MPa时，汽碎的效果比较好，所以高压蒸汽的压力优选为O. 85MPa。汽碎步骤采用高压蒸汽冲击高温的液态熔融渣，使之破碎并冷却成较细固体颗粒，降低了废钢的氧化率，为后续尽可能多的回收废钢打下良好的基础。处理塔4中设置倾斜放置的筛板6，筛板6上安装振动器5，汽碎后的渣颗粒散落在筛板6上，在振动器5的振动作用下渣颗粒被输送出处理塔4。为了使后续浅闷渣步骤取得较好的处理效果，排出处理塔4的渣颗粒温度控制在450°C 650°C之间。
余热回收及生成蒸汽步骤具体为由鼓风机7提供的冷空气从筛板6的下方进入处理塔4，与筛板6上正在输送出处理塔4的渣颗粒进行热交换，热交换后冷空气变成热空气，热空气先经过设置在处理塔4中的挡板8初步除尘后冲刷等流速热管9。等流速热管9的一部分设置在处理塔4中，另一部分在热管换热器11中，等流速热管9的布置方式可以是叉排或顺排，通过等流速热管9的传热作用，处理塔4中的热空气将热管换热器11 中的水加热为蒸汽，该蒸汽聚集到一定程度，成为高压蒸汽。热管换热器11可产生压力为 O. 85MPa 1. 6MPa的饱和蒸汽。经等流速热管9换热后产生的烟气排出处理塔4后，进入耐高温抗水解碳纤维滤芯布袋除尘器22净化，除尘器中的耐高温抗水解碳纤维滤芯，一般能够承受180°C左右的长期工作温度，最高能承受200°C的高温，且具有抗水解功能，因此可以直接净化含尘烟气，净化后的粉尘浓度降至小于3mg/Nm3成为洁净烟气，通过引风机 23再由排气筒24排放。从热管换热器11中出来的高压蒸汽经过汽水混合器12后，进入蒸汽聚集器13并在其中聚集起来。蒸汽聚集器13通过管道连接喷嘴3，将其中的高压蒸汽分流出一小部分循环至喷嘴3用于汽碎粒化，其余大部分蒸汽可富余外供。本发明采用辅助装置为热管换热器11提供给水，该辅助装置包括依次连接的软化水箱16、给水泵15和除氧器14，除氧器14连接热管换热器11，辅助装置用于为热管换热器11提供高品质的给水，以用于蒸汽生产。本发明余热回收过程主要是渣颗粒与冷空气之间的热交换，热交换生成的热空气经等流速热管换热以生产蒸汽，蒸汽又内循环用于汽碎，实现了高温熔融渣显热的循环利用，采用等流速热管这一高效换热元件，提高了余热回收效率。
筛板6将汽碎且进行热交换后的渣颗粒输送出处理塔4，随后皮带10将渣颗粒运输到浅闷池17中，在浅闷池17中对渣颗粒进行浅闷渣处理。浅闷池17的结构与原理与传统的热闷渣池类似，同样包括喷水、排水、排汽、盖顶等结构，但是池子数量与体积大小存在差异。浅闷是指闷渣时间短，约闷渣20分钟至45分钟即出渣。浅闷渣处理能稳定渣颗粒的成份，更宜于建材利用，并为后续回收废钢进一步打好了基础，且单位时间内 单个池的渣处理量较大。闷渣后的废渣由挖掘机18挖出，再经磁选筛板19进行磁选，以回收其中的废钢20，剩余的废渣21可作建材材料外运。
下面以一台150t转炉年产约30万吨钢渣为例，介绍本发明的技术经济性能。
主要设计技术指标如下
(I)总渣量:300000吨/年
(2)熔融渣利用温度1700°C
(3)渣终温< 45°C
(4)饱和蒸汽参数过程循环用，一部分外供
压力0. 85MPa
温度173°C
(5)处理塔内过热蒸汽参数
压力0. 85MPa
温度360°C
(6)内循环饱和蒸汽量=109. 86吨/小时
(7)汽碎用饱和蒸汽量2. 22吨/小时
(8)富余外供饱和蒸汽(O. 85MPa) :10. 5吨/小时
(9)回收废钢39000吨/年
(10)可利用废渣量=261000吨/年
按最保守估计，其产生的经济效益如下
(I)回收废钢3· 9万吨/年*1000元/吨==3900万元/年
(2)回收蒸汽:10. 5吨/小时*7000小时*0. 01万元/吨=735万元/年
(3)废渣利用26· I万吨/年*10元/吨=261万元/年
合计回收收益4896万元/年。
权利要求
1.转炉高温熔融渣等流速热管式余热废钢废渣回收方法，其特征在于所述方法包括 (1)汽碎用高压蒸汽对高温熔融渣进行冲击，将高温熔融渣击碎并冷却成较细的渣颗粒； (2)余热回收及生成蒸汽往处理塔中通入冷空气，在所述处理塔中所述冷空气与所述渣颗粒进行热交换，热交换后的渣颗粒排出所述处理塔，热交换产生的热空气冲刷等流速热管，所述等流速热管的一部分在所述处理塔中，另一部分在所述热管换热器中，所述热空气将热管换热器中的水加热为用于所述汽碎步骤的高压蒸汽。
2.根据权利要求1所述的转炉高温熔融渣等流速热管式余热废钢废渣回收方法，其特征在于在浅闷池中对余热回收处理后的渣颗粒进行20 45分钟浅闷渣处理。
3.根据权利要求2所述的转炉高温熔融渣等流速热管式余热废钢废渣回收方法，其特征在于先将浅闷渣处理后的渣颗粒打捞出浅闷池，然后采用磁选筛板将渣颗粒中的废钢筛选出。
4.根据权利要求1所述的转炉高温熔融渣等流速热管式余热废钢废渣回收方法，其特征在于所述处理塔中设置倾斜放置的筛板，筛板上安装振动器。
5.根据权利要求1所述的转炉高温熔融渣等流速热管式余热废钢废渣回收方法，其特征在于汽水混合器连接所述热管换热器和蒸汽聚集器，用于所述汽碎步骤的所述高压蒸汽由所述蒸汽聚集器直接提供。
6.根据权利要求1所述的转炉高温熔融渣等流速热管式余热废钢废渣回收方法，其特征在于所述辅助装置为热管换热器提供给水，所述辅助装置包括依次连接的软化水箱、给水泵和除氧器，所述除氧器连接所述热管换热器。
7.根据权利要求1所述的转炉高温熔融渣等流速热管式余热废钢废渣回收方法，其特征在于所述布袋除尘器中设置有耐高温抗水解碳纤维滤芯。
全文摘要
转炉高温熔融渣等流速热管式余热废钢废渣回收方法，包括(1)汽碎用高压蒸汽对高温熔融渣进行冲击，将高温熔融渣击碎并冷却成较细的渣颗粒；(2)余热回收及生成蒸汽往处理塔中通入冷空气，处理塔中冷空气与渣颗粒进行热交换，热交换产生的热空气冲刷等流速热管，等流速热管的一部分在处理塔中，另一部分在热管换热器中，热空气将热管换热器中的水加热用于汽碎步骤的高压蒸汽。本发明采用高压蒸汽冲击高温的液态熔融渣，降低废钢的氧化率，为尽可能多的回收废钢打下良好的基础；采用渣颗粒与冷空气的热交换以回收余热，热交换生成的热空气经热管换热以生产蒸汽，蒸汽又内循环用于汽碎，实现了高温熔融渣显热的循环利用，余热回收效率高。
文档编号C21C5/46GK103014225SQ20111028951
公开日2013年4月3日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者王珍露 申请人:无锡市东优环保科技有限公司