專利名稱：一種處理高爐熔渣熱能回收方法
技術領域：
本發明涉及能源回收利用領域，尤其涉及冶金、鋼鐵行業中的一種處理高爐熔渣熱能回收方法。
背景技術：
鋼鐵エ業為國民經濟的發展提供重要的基礎原材料，屬于能源、資源消耗大的資源密集型產業。在生產鋼鐵制品的同時也排放大量的廢棄物，對環境造成嚴重的污染。雖然鋼鐵エ業是國民經濟領域內的耗能和排污大戶，但同時也是極具節能減排潛力的產業之一。其中，回收利用各種余熱是鋼鐵エ業進一步節能的重要突破口。高爐渣是高爐冶煉過程中，由礦石中的脈石、燃料中的灰分和熔劑中非揮發組分形成的副產物。目前我國冶煉ー噸生鐵約產生O. 3-0. 6噸高爐渣。2011年我國高爐生鐵產 量達6. 3億噸，同比增長8. 43%。每煉出I噸生鐵產生30(T400 kg的高爐渣，2011年全年高爐渣產生量為I. 8擴2. 52億噸，高爐出渣溫度1400°C 1500°C，每噸渣含有相當60kg標準煤的熱量。高爐渣是含高品質的熱能資源，所含熱量折合可達1323萬噸標準煤。預計熱能的回收率為65%，毎年可回收熱能860萬噸標準煤。由此可見，高爐渣具有取材易、顯熱高等特點，是余熱回收前景最廣的材料之一。目前，高爐熔渣熱能回收一般采用水淬法，將熔融的高爐渣噴入水中，水遇高溫渣發生粒化，將高爐渣破碎成微粒，并產生大量蒸汽，此法的缺點是不僅高爐渣的顯熱無法利用，而且造成水資源的大量浪費，對大氣、水和土壌也造成了嚴重的污染，惡化了工作環境，因此，如何高效地回收高爐渣的高溫顯熱，減少其處理過程中對環境的污染，就成為ー個急需解決的問題。

發明內容
鑒于現有技術中存在的以上問題，本發明的目的是提供一種處理高爐熔渣熱能回收方法，該方法能高效地回收高爐渣的高溫顯熱，減少其處理過程中對環境造成的污染，而且處理后的高爐渣可滿足制造水泥的要求。為實現上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的。—種處理高爐熔渣熱能回收方法，其步驟為1)高爐渣熔體通過槽體進入流化床時，槽體下部的高壓空氣吹碎高爐渣熔體，完成粒化；2)步驟I)中完成粒化的渣粒流與冷渣噴嘴高速噴灑的冷渣在流化床內相遇，發生碰撞；
3)碰撞后的熔渣渣粒，通過布風裝置與冷空氣激烈混合進行換熱，渣珠冷卻；
4)冷卻后的渣珠外運作水泥原料，升溫的換熱空氣進入余熱鍋爐，余熱鍋爐產生的飽和蒸汽流經流化床的頂部進一步加熱，成為過熱蒸汽，進入發電機組發電。本發明的優化方案是，步驟2)所述的冷渣噴嘴高速噴灑冷渣的量占熔渣總量1(Γ20%。進ー步，冷渣噴嘴向上噴灑角度為20° 45°。
進ー步，冷渣噴射流的方向與渣珠流相同，互成15° 30°的角度。高爐渣的主要組份為CaO、Si02、Al203、Mg0、Fe0等，其CaO/ SiO2 >1時，堿性爐渣具有活性，在急冷處理過程中，溶態爐渣來不及釋放熱能，形成穩定的化合物晶體，從而把熱能轉化為化學能儲存起來，保存了它的活性，因此可以認為過冷態的活性熔渣是活性玻璃體。活性玻璃體具有潛在的水硬膠凝性能，是優良的水泥原料。高溫爐渣的導熱系數很低，換熱慢，并且粘度隨溫度降低而急劇升高。由此可見，要提高換熱速度，就必須縮小高爐渣的粒徑，以增加傳熱表面積，達到加快傳熱和固化速度，同時減少爐渣顆粒的相互粘附性。急冷高爐渣的目的就是要保證其玻璃體的含量，高爐渣的玻璃體含量>90%，才能滿足水泥生產的需要。高爐渣的粒徑越小，則傳熱面積越大，不僅滿足了急冷高爐熔渣10°C /s的冷卻速度的需要2mm均勻高爐渣粒，同時滿足了流化床換熱裝置和換熱器與空氣熱交換時氣體流動和傳熱的需要。高溫的液態高爐熔渣流入粒化區域，被高壓高速的氣流吹散、微粒化。渣粒在氣 流中進行換熱，在飛行時凝固，溫度急降至1000 800で。高爐熔渣屬非晶體，非晶體凝固叫做硬化，但沒有固定的硬化溫度，是ー個過程。其硬化過程是從高爐渣微粒外表逐漸向內漸變，這就使最初硬化部分首先形成薄膜硬売，增加熱阻，不利于急冷過程，所謂“液芯”。即微粒的外殼為固體，而內部依舊是液態，影響了玻璃體的產率。而高爐熔渣的粒化，要得到較高的玻璃體含量百分率，是急冷速率，這就是決定經處理后的高爐熔渣是否能成為優良的水泥原料的關鍵所在。本發明中高爐渣熔體通過槽體進入流化床，140(Tl50(TC的高爐熔渣在流化床內被高壓、高速的氣流吹散，微粒化稱為渣珠，在氣流中被急冷，微粒外表面首先硬化，形成薄殼，完成粒化；渣珠流的下向，設有冷爐渣的噴射流，冷渣噴射流的方向與渣珠流相同，互成15° ^30°的角度；渣珠流與冷爐渣噴射流在流化床內相遇，發生碰撞，此時完全凝固的渣珠就會發生不完全弾性碰撞；較大渣珠凝固較慢，外層薄殼被撞擊后將被破碎或破裂，屬非弾性碰撞，使內核熔渣外逸，加速其冷卻；更大的渣珠外殼更薄，屬完全非弾性碰撞，將被擊穿或擊碎，形成更小的渣珠，加快其急冷的速度；空氣在流化床內，通過布風裝置與冷空氣激烈混合進行換熱，渣珠冷卻；冷卻后的渣珠外運作水泥原料，升溫的換熱空氣進入余熱鍋爐，余熱鍋爐產生的飽和蒸汽流經流化床的頂部進一步加熱，成為過熱蒸汽，進入發電機組發電。本發明具有如下優點
1、粒化效率高。中完成粒化的渣粒流與冷渣噴嘴高速噴灑的冷渣在流化床內相遇，發生碰撞，提高換熱速度，縮小高爐渣的粒徑，增加傳熱表面積，達到加快傳熱和固化速度，同時減少了爐渣顆粒的相互粘附性；
2、本發明通過試驗，研究進渣流量、顆粒分布、換熱量、冷渣噴嘴向上噴灑角度等參數的相互影響和變化規律，在本發明中最優的冷渣噴嘴向上噴灑角度為20° 45°。冷渣噴射流的方向與渣珠流相同，互成15° 30°的角度。


圖I是本發明為本發明的エ藝流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖以及實施例對本發明作進ー步的說明。
實施例將溫度為1500°C的高溫高爐熔渣通過槽體進入流化床時，槽體下部的高壓空氣吹碎高爐渣熔體，完成粒化；完成粒化的渣粒流與冷渣噴嘴高速噴灑的冷渣在流化床內相遇，發生碰撞，所述的冷渣噴嘴高速噴灑冷渣的量占熔渣總量15%，冷渣噴嘴向上噴灑角度為35°，冷渣噴射流的方向與渣珠流相同，互成25°的角度；碰撞后的熔渣渣粒，通過布風裝置與冷空氣激烈混合進行換熱，渣珠冷卻至300°C ;冷卻后的渣珠外運作水泥原料，其玻璃體含量達到95%，升溫的換熱空氣進入余熱鍋爐，余熱鍋爐產生的飽和蒸汽流經流化床的頂 部進ー步加熱，成為過熱蒸汽，進入發電機組發電，熱回收率大于60%。以上說明本發明的實施方式，但本發明不限于以上實施方式。
權利要求
1.一種處理高爐熔渣熱能回收方法，其步驟為 1)高爐渣熔體通過槽體進入流化床時，槽體下部的高壓空氣吹碎高爐渣熔體，完成粒化； 2)步驟I)中完成粒化的渣粒流與冷渣噴嘴高速噴灑的冷渣在流化床內相遇，發生碰撞; 3)碰撞后的熔渣渣粒，通過布風裝置與冷空氣激烈混合進行換熱，渣珠冷卻； 4)冷卻后的渣珠外運作水泥原料，升溫的換熱空氣進入余熱鍋爐，余熱鍋爐產生的飽和蒸汽流經流化床的頂部進一步加熱，成為過熱蒸汽，進入發電機組發電。·
2.如權利要求I所述的ー種處理高爐熔渣熱能回收方法，其特征在于步驟2)所述的冷渣噴嘴高速噴灑冷渣的量占熔渣總量1(Γ20%。
3.如權利要求I所述的ー種處理高爐熔渣熱能回收方法，其特征在于冷渣噴嘴向上噴灑角度為20° 45°。
4.如權利要求3所述的ー種處理高爐熔渣熱能回收方法，其特征在于冷渣噴射流的方向與渣珠流相同，互成15° 30°的角度。
全文摘要
本發明屬于能源回收利用領域，尤其涉及冶金、鋼鐵行業中的一種處理高爐熔渣熱能回收方法。該處理高爐熔渣熱能回收方法的步驟為1)高爐渣熔體通過槽體進入流化床時，槽體下部的高壓空氣吹碎高爐渣熔體，完成粒化；2)步驟1)中完成粒化的渣粒流與冷渣噴嘴高速噴灑的冷渣在流化床內相遇，發生碰撞；3)碰撞后的熔渣渣粒，通過布風裝置與冷空氣激烈混合進行換熱，渣珠冷卻；4)冷卻后的渣珠外運作水泥原料，升溫的換熱空氣進入余熱鍋爐，余熱鍋爐產生的飽和蒸汽流經流化床的頂部進一步加熱，成為過熱蒸汽，進入發電機組發電。本發明具有粒化效率高、減少了爐渣顆粒的相互粘附性等優點。
文檔編號C21B3/08GK102851416SQ20121035638
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月24日 優先權日2012年9月24日
發明者葛加坤, 倪明亮 申請人:四川環能德美科技股份有限公司