CN108531671A - 一种高炉熔渣固体介质换热回收和综合利用工艺方法及成套装备 - Google Patents

一种高炉熔渣固体介质换热回收和综合利用工艺方法及成套装备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高炉熔渣固体介质换热回收和综合利用工艺方法及成套装备。首先将高炉排出的高炉熔渣收集与存储，然后控制所述高炉熔渣流量，再将所述高炉熔渣与固体中间储热介质混合，从而形成混合有所述固体中间储热介质的具有一定非晶玻璃体含量的热态渣块，通过空气热交换装置冷却所述热态渣块，形成热烟气和冷态渣块，所述热烟气转化为热蒸汽来发电。所述冷态渣块通过破碎、磁选和筛分，分离出所述固体中间储热介质和干渣，所述固体中间储热介质回收循环使用，干渣运送至水泥厂或建材制造厂使用。

Description

一种高炉熔渣固体介质换热回收和综合利用工艺方法及成套 装备
一种高炉熔渣固体介质换热回收和综合利用工艺方法及成套装备。
技术领域
本发明总体涉及炼铁行业的高炉熔渣及相关的工业熔渣，是一种通过固体中间储热介质来处理炼铁行业的高炉熔渣及相关的工业熔渣的工艺方法及成套装备。
背景技术
目前，中国高炉熔渣均采用水淬或者在渣坑内冷却。用大量的水快速冷却高炉熔渣，可以获得具有高达95%以上非晶玻璃体含量的水渣。在此方法中，高炉熔渣的温度会立即降低至低于100℃的温度水平，不能有效地回收其热量。此过程中还会耗掉大量的水，排放大量的硫化物，得到的水渣还需烘干才可使用，在北方冬季存储时会不可避免的产生结冰或者板结现象，增加处理难度。在渣坑内冷却高炉熔渣，需要相当长的冷却时间，产生的渣产品也不能使用在水泥行业中，高炉熔渣的热量也会耗散到环境中去。
炼铁行业的高炉熔渣出炉温度约为1450℃，每吨熔渣含1700MJ的显热，相当于58kg标准煤的热值。为了有效地利用这些显热，需要将高炉熔渣快速冷却至一定温度范围，这个温度范围要足够的低，以便很容易地处理获得的具有一定非晶玻璃体含量的渣，同时也要足够的高，以便将热量储存起来可用。如果获得了不具有非晶玻璃体含量的渣，将不能在水泥行业中使用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有工艺中存在的上述问题，通过研究发现，高炉熔渣在不同的情况下会形成具有一定非晶玻璃体含量渣的冷却曲线（如图3、图4和图5），进而提出一种高炉熔渣固体介质换热回收和综合利用工艺方法及成套装备，即在高炉熔渣中混合固体中间储热介质，可实现形成具有一定非晶玻璃体含量的热态渣块，然后冷却热态渣块回收热量。在实际工程中，高炉熔渣具有高粘度、热容量高的特征，导致固体中间储热介质和高炉熔渣不容易混合，因此必须有足够的注入高度和一定的混合比例来快速凝固高炉熔渣并储热，以获得具有一定非晶玻璃体含量的热态渣块。
本发明的目的通过下述技术方案来实现：
一种高炉熔渣固体介质换热回收和综合利用工艺方法，首先将高炉排出的高炉熔渣收集与存储，然后控制所述高炉熔渣流量，再将所述高炉熔渣与固体中间储热介质混合，从而形成混合有所述固体中间储热介质的具有一定非晶玻璃体含量的热态渣块，通过空气热交换装置冷却所述热态渣块形成热烟气和冷态渣块，所述热烟气转化为热蒸汽来发电，所述冷态渣块通过破碎、磁选和筛分，分离出所述固体中间储热介质和干渣，所述固体中间储热介质回收循环使用，干渣运送至水泥厂或建材制造厂使用。
一种高炉熔渣固体介质换热回收和综合利用成套装备，包括：渣沟、熔渣储存池、造块机、空气热交换装置、除尘设备、余热锅炉和风机，所述高炉熔渣通过渣沟引流进入熔渣储存池进行储存，所述熔渣储存池出口端设置有熔渣流量控制器，所述熔渣流量控制器出口端设置有造块机，所述造块机具有若干渣斗，所述造块机上方设置有注入机，所述注入机将固体中间储热介质注入至装有高炉熔渣的渣斗中，混合形成热态渣块，整个所述造块机处于封闭状态，所述高炉熔渣和所述固体中间储热介质混合的过程中产生的辐射热、尘粒都被风机所抽出并预热冷空气，所述造块机输出端具有空气热交换装置，所述空气热交换装置上部具有热烟气出口，所述空气热交换装置下部具有冷空气入口，所述冷空气入口处设置有风机，所述热烟气出口与除尘设备、余热锅炉连接，所述热态渣块经空气热交换装置冷却后形成冷态渣块，所述冷态渣块经过破碎机、磁选机和筛选机后所述固体中间储热介质进入循环输送机，所述循环输送机的出料端与注入机的进料端连接，所述干渣通过所述输送机运送至指定位置。
本发明的一种高炉熔渣固体介质换热回收和综合利用成套装备，所述熔渣储存池具有自带烘烤设备。
本发明的一种高炉熔渣固体介质换热回收和综合利用成套装备，所述熔渣储存池为耐火材料做内衬的矩形容器，同时顶部有用耐火材料做内衬的盖。
本发明的一种高炉熔渣固体介质换热回收和综合利用成套装备，所述熔渣储存池的高炉熔渣储存量必须保证造块机能连续运行30分钟至60分钟。
本发明的一种高炉熔渣固体介质换热回收和综合利用成套装备，所述熔渣流量控制器底部有调节口，所述调节口内装配有控制流量的滑板或塞棒，通过控制滑板或塞棒的运动进而控制流量。
本发明的一种高炉熔渣固体介质换热回收和综合利用成套装备，所述造块机由盛有所述高炉熔渣和所述固体中间储热介质的所述渣斗安装在链条输送机上而制成。
本发明的一种高炉熔渣固体介质换热回收和综合利用成套装备，所述注入机带有可盛放固体中间储热介质的料仓和布料装置的链板式输送设备。
本发明的一种高炉熔渣固体介质换热回收和综合利用成套装备，所述热态渣块在装入空气热交换装置之前，首先储存在空气热交换装置的缓冲区当中，所述缓冲区的储存量必须保证空气热交换装置能正常持续运行30分钟，所述空气热交换装置既可采用卧式布置，也可采用立式布置。
根据上述技术方案，本发明的有益效果是：提出一种高炉熔渣固体介质换热回收和综合利用工艺方法及成套装备，在高炉熔渣中混合固体中间储热介质，可实现形成具有一定非晶玻璃体含量的热态渣块，然后冷却热态渣块回收热量。此发明改变现有污染严重、耗水量大和大量优质显热未得到利用的传统高炉炉渣水淬处理工艺，可实现余热利用、节水减排和资源回收。
附图说明
图1是本发明一种高炉熔渣固体介质换热回收和综合利用工艺方法流程图；
图2是本发明一种高炉熔渣固体介质换热回收和综合利用成套装备示意图；
图3是高炉熔渣在水冷条件下形成具有非晶玻璃体含量的渣的冷却曲线（水淬渣）；
图4是高炉熔渣在混合固体中间储热介质的条件下形成具有非晶玻璃体含量的渣的冷却曲线（干渣）；
图5是高炉熔渣在自然环境条件下形成具有非晶玻璃体含量的渣的冷却曲线（自然冷却渣）。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1～2为本发明一种高炉熔渣固体介质换热回收和综合利用工艺方法及成套装备的实施例，高炉通过渣沟2将1450～1500℃的所述高炉熔渣4流入所述熔渣储存池6内，将所述高炉熔渣4收集、存储在熔渣储存池6内，然后通过熔渣流量控制器8控制所述高炉熔渣4流量并引入至所述造块机12的渣斗10中，在所述造块机12的渣斗10内，所述高炉熔渣4与来自所述注入机16的所述固体中间储热介质14混合，在此所述高炉熔渣4与所述固体中间储热介质14混合后立即形成具有一定非晶玻璃体含量的热态渣块18。该热态渣块18具有大约850℃的温度。所述固体中间储热介质14从一定的高度注入至装有所述高炉熔渣4的所述造块机12的渣斗10中，以便快速充分地与所述高炉熔渣4混合。具体高度取决于所述高炉熔渣4的成分、温度和所述固体中间储热介质14的物理、化学性质等。采用所述固体中间储热介质14处理所述高炉熔渣4可以有效快速的储热，从而快速冷却所述高炉熔渣4并且使其形成具有一定非晶玻璃体含量的热态渣块18。整个造块机12处于封闭状态，所述高炉熔渣4和所述固体中间储热介质14混合的过程中产生的辐射热、尘粒都被风机28所抽出并预热冷空气。将形成的具有一定非晶玻璃体含量的热态渣块18装入空气热交换装置20中，通过风机28鼓入预热空气来冷却所述热态渣块18以形成热烟气 ，所述热烟气通过除尘设备22、余热锅炉24转化为热蒸汽来发电。冷却完毕后，从所述空气热交换装置20排出冷态渣块26。该所述空气热交换装置20是从前部装入热态渣块18，热态渣块18将以一定速度前行，在此前行过程中被预热空气冷却，之后从尾部排出冷态渣块26。然而，预热空气是从底部鼓入，从顶部排放热烟气。预热空气通过所述空气热交换装置20时，所述热态渣块18热量被带走，将所述热态渣块18冷却至大约85℃，并且将其排出装入破碎机、磁选机和筛选机34中，以分离出所述固体中间储热介质14和干渣30，回收所述固体中间储热介质14并通过循环输送机33输送至所述注入机16内，所述固体中间储热介质14循环使用，干渣30运送至水泥厂或建材制造厂使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高炉熔渣固体介质换热回收和综合利用工艺方法，其特征在于：首先将高炉排出的高炉熔渣（4）收集与存储，然后控制所述高炉熔渣（4）流量，再将所述高炉熔渣（4）与固体中间储热介质（14）混合，从而形成混合有所述固体中间储热介质（14）的具有一定非晶玻璃体含量的热态渣块（18），通过空气热交换装置（20）冷却所述热态渣块（18）形成热烟气和冷态渣块（26），所述热烟气转化为热蒸汽来发电，所述冷态渣块（26）通过破碎、磁选和筛分，分离出所述固体中间储热介质（14）和干渣（30），所述固体中间储热介质（14）回收循环使用，干渣（30）运送至水泥厂或建材制造厂使用。
2.一种高炉熔渣固体介质换热回收和综合利用成套装备，其特征在于，包括：渣沟（2）、熔渣储存池（6）、造块机（12）、空气热交换装置（20）、除尘设备（22）、余热锅炉（24）和风机（28），所述高炉熔渣（4）通过渣沟（2）引流进入熔渣储存池（6）进行储存，所述熔渣储存池（6）出口端设置有熔渣流量控制器（8），所述熔渣流量控制器（8）出口端设置有造块机（12），所述造块机（12）具有若干渣斗（10），所述造块机（12）上方设置有注入机（16），所述注入机（16）将固体中间储热介质（14）注入至装有高炉熔渣（4）的渣斗（10）中，混合形成热态渣块（18），整个所述造块机（12）处于封闭状态，所述高炉熔渣（4）和所述固体中间储热介质（14）混合的过程中产生的辐射热、尘粒都被风机（28）所抽出并预热冷空气，所述造块机（12）输出端具有空气热交换装置（20），所述空气热交换装置（20）上部具有热烟气出口，所述空气热交换装置（20）下部具有冷空气入口，所述冷空气入口处设置有风机（28），所述热烟气出口与除尘设备（22）、余热锅炉（24）连接，所述热态渣块（18）经空气热交换装置（20）冷却后形成冷态渣块（26），所述冷态渣块（26）经过破碎机、磁选机和筛选机（34）后所述固体中间储热介质（14）进入循环输送机（33），所述循环输送机（33）的出料端与注入机（16）的进料端连接，所述干渣（30）通过所述输送机（32）运送至指定位置。
3.根据权利要求2所述的一种高炉熔渣固体介质换热回收和综合利用成套装备，其特征在于：所述熔渣储存池（6）具有自带烘烤设备。
4.根据权利要求2所述的一种高炉熔渣固体介质换热回收和综合利用成套装备，其特征在于：所述熔渣储存池（6）为耐火材料做内衬的矩形容器，同时顶部有用耐火材料做内衬的盖。
5.根据权利要求2所述的一种高炉熔渣固体介质换热回收和综合利用成套装备，其特征在于：所述熔渣储存池（6）的高炉熔渣储存量必须保证造块机（12）能连续运行30分钟至60分钟。
6.根据权利要求2所述的一种高炉熔渣固体介质换热回收和综合利用成套装备，其特征在于：所述熔渣流量控制器（8）底部有调节口，所述调节口内装配有控制流量的滑板或塞棒，通过控制滑板或塞棒的运动进而控制流量。
7.根据权利要求2所述的一种高炉熔渣固体介质换热回收和综合利用成套装备，其特征在于：所述造块机（12）由盛有所述高炉熔渣（4）和所述固体中间储热介质（14）的所述渣斗（10）安装在链条输送机上而制成。
8.根据权利要求2所述的一种高炉熔渣固体介质换热回收和综合利用成套装备，其特征在于：所述注入机（16）带有可盛放固体中间储热介质（14）的料仓和布料装置的链板式输送设备。
9.根据权利要求2所述的一种高炉熔渣固体介质换热回收和综合利用成套装备，其特征在于：所述热态渣块（18）在装入空气热交换装置（20）之前，首先储存在空气热交换装置（20）的缓冲区当中，所述缓冲区的储存量必须保证空气热交换装置（20）能正常持续运行30分钟，所述空气热交换装置（20）既可采用卧式布置，也可采用立式布置。
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