专利名称：一种处理高炉熔渣热能回收方法
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：
钢铁エ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。虽然钢铁エ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エ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。目前我国冶炼ー吨生铁约产生O. 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I吨生铁产生30(T400 kg的高炉渣，2011年全年高炉渣产生量为I. 8扩2. 52亿吨，高炉出渣温度1400°C 1500°C，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%，毎年可回收热能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、水和土壌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，減少其处理过程中对环境的污染，就成为ー个急需解决的问题。
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，減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。—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I)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1(Γ20%。进ー步，冷渣喷嘴向上喷洒角度为20° 45°。
进ー步，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、Si02、Al203、Mg0、Fe0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°C /s的冷却速度的需要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で。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，是ー个过程。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売，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。本发明中高炉渣熔体通过槽体进入流化床，140(Tl50(TC的高炉熔渣在流化床内被高压、高速的气流吹散，微粒化称为渣珠，在气流中被急冷，微粒外表面首先硬化，形成薄壳，完成粒化；渣珠流的下向，设有冷炉渣的喷射流，冷渣喷射流的方向与渣珠流相同，互成15° ^30°的角度；渣珠流与冷炉渣喷射流在流化床内相遇，发生碰撞，此时完全凝固的渣珠就会发生不完全弾性碰撞；较大渣珠凝固较慢，外层薄壳被撞击后将被破碎或破裂，属非弾性碰撞，使内核熔渣外逸，加速其冷却；更大的渣珠外壳更薄，属完全非弾性碰撞，将被击穿或击碎，形成更小的渣珠，加快其急冷的速度；空气在流化床内，通过布风装置与冷空气激烈混合进行换热，渣珠冷却；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。本发明具有如下优点
1、粒化效率高。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，提高换热速度，缩小高炉渣的粒径，增加传热表面积，达到加快传热和固化速度，同时减少了炉渣颗粒的相互粘附性；
2、本发明通过试验，研究进渣流量、颗粒分布、换热量、冷渣喷嘴向上喷洒角度等參数的相互影响和变化规律，在本发明中最优的冷渣喷嘴向上喷洒角度为20° 45°。冷渣喷射流的方向与渣珠流相同，互成15° 30°的角度。
图I是本发明为本发明的エ艺流程图。
具体实施例方式下面结合附图以及实施例对本发明作进ー步的说明。
实施例将温度为1500°C的高温高炉熔渣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；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，所述的冷渣喷嘴高速喷洒冷渣的量占熔渣总量15%，冷渣喷嘴向上喷洒角度为35°，冷渣喷射流的方向与渣珠流相同，互成25°的角度；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，渣珠冷却至300°C ;冷却后的渣珠外运作水泥原料，其玻璃体含量达到95%，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 部进ー步加热，成为过热蒸汽，进入发电机组发电，热回收率大于60%。以上说明本发明的实施方式，但本发明不限于以上实施方式。
权利要求
1.一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I)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。·
2.如权利要求I所述的ー种处理高炉熔渣热能回收方法，其特征在于步骤2)所述的冷渣喷嘴高速喷洒冷渣的量占熔渣总量1(Γ20%。
3.如权利要求I所述的ー种处理高炉熔渣热能回收方法，其特征在于冷渣喷嘴向上喷洒角度为20° 45°。
4.如权利要求3所述的ー种处理高炉熔渣热能回收方法，其特征在于冷渣喷射流的方向与渣珠流相同，互成15° 30°的角度。
全文摘要
本发明属于能源回收利用领域，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。该处理高炉熔渣热能回收方法的步骤为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。本发明具有粒化效率高、减少了炉渣颗粒的相互粘附性等优点。
文档编号C21B3/08GK102851416SQ20121035638
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月24日 优先权日2012年9月24日
发明者葛加坤, 倪明亮 申请人:四川环能德美科技股份有限公司