CN112853013A - 一种高温钢渣余热回收装置及基于该装置的余热回收方法 - Google Patents

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张培才
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Abstract

一种高温钢渣余热回收装置及方法。所述处理装置通过破碎辊对高温钢渣破碎一定时间至一定粒度后，于线式换热床上在一定的风量和风压下冷却一定时间，得到的冷却钢渣落入渣罐备用；换热后的高温烟气经高温风道收集，并在完成一次除尘后用于余热锅炉换热，再次经二次除尘后，得到的低温气体经鼓风机再次用于高温钢渣的冷却，完成气体的循环利用。本发明的优点是装置上和方法上可以实现不同相态高温钢渣余热的高效回收，工艺过程简单可靠，投资和运营成本合理。该工艺可以实现钢渣余热回收率高于75％，高温烟气的温度大于300℃，得到的低温钢渣温度在300～400℃之间，满足后续热闷要求。本发明实现了高温钢渣余热的高效回收，解决了钢渣余热难以回收的难题。

Description

一种高温钢渣余热回收装置及基于该装置的余热回收方法
技术领域
本发明属于废弃物处理利用领域，具体涉及一种高温钢渣余热回收装置及基于该装置的余热回收方法，特别涉及一种采用线式鼓风换热***回收钢渣余热的装置及方法。
背景技术
钢渣是钢铁企业产生的一种主要固体废弃物，每生产1t钢水就会产生130kg左右的钢渣，且出渣温度在1400～1600℃之间，每吨钢渣所含热量约为60kg标准煤完全燃烧释放的热量。按照2019年我国粗钢产量9.9亿t计算，钢渣总产生量约1.3亿t，余热热量相当于780万t左右的标准煤。
从钢铁行业看，目前全世界钢企都比较关注钢渣的后期应用，钢渣处理技术主要包括热泼法、滚筒法、池式热闷法和有压热闷法等工艺，目前新建钢渣处理项目主要是有压热闷工艺。这些钢渣处理工艺都是先将高温熔渣进行适当冷却处理后再加工，提取其中的金属作为资源来利用。但在钢渣处理过程中，由于缺乏经济可行的技术，我国钢渣余热一直没有得到有效回收，每年不仅浪费了780万t左右的标准煤，还会产生严重的环境污染。因此，开发高温钢渣余热回收技术及方法，具有非常重大的意义。
发明内容
为实现上述目的，本发明意在提供一种高温钢渣余热回收装置，以及基于该装置的余热回收方法。
具体而言，本发明首先将高温钢渣在破碎床上破碎固化为一定粒度后，采用线式鼓风换热床实现高温段(大于400℃)钢渣的余热回收，得到的低温钢渣(300～400℃)用于热闷，消解游离氧化钙，便于尾渣的资源化利用。
作为进一步的优化改进，本发明采用线式鼓风换热***对高温钢渣进行余热回收，从下部对破碎至一定粒度后的高温钢渣进行鼓风换热，得到的温度高于300℃的高温烟气用于锅炉换热，得到的300～400℃之间的低温钢渣用于热闷，以消解钢渣中的游离氧化钙。
为此，本发明采取如下技术方案来实现：
一种高温钢渣余热回收装置，其包括：一破碎床，该破碎床具有用于放置高温钢渣的工作面；一破碎辊，其设置于所述破碎床内，该破碎辊被构造为具有旋转运动模式和直线行走运动模式，在该旋转运动模式下，所述破碎辊实施针对所述高温钢渣的破碎操作，在该直线行走运动模式，所述破碎辊实施针对所述高温钢渣的推渣操作以使得所述高温钢渣进入一之字通道内；一线式换热床，该线式换热床具有用于承接并放置来自所述之字通道的所述高温钢渣的工作面；一鼓风机，该鼓风机被构造为能够通过一鼓风风道向所述线式换热床输送冷却用气体，该气体实施针对所述高温钢渣的冷却操作以将所述高温钢渣冷却为低温钢渣，且冷却操作后该气体转变为高温气体；一高温风道，该高温风道被构造为能够将来自于所述线式换热床的所述高温气体输送回所述鼓风机；一渣罐，该渣罐被构造为用于盛放来自于所述线式换热床的所述低温钢渣。
进一步地，所述装置进一步包括一挡板，该挡板被设置为与所述线式换热床的所述工作面保持一间距，所述挡板被构造为能够实施针对所述线式换热床的所述工作面上的所述高温钢渣的平整操作。
进一步地，所述间距在300～500mm之间可调，所述平整操作能够将所述高温钢渣的渣层厚度平整到300～500mm之间。
进一步地，所述平整操作在所述冷却操作之前实施。
进一步地，所述冷却操作具体为所述气体与所述高温钢渣之间进行对流换热。
进一步地，所述高温气体经所述高温风道输送回所述鼓风机的途中依次经过一次除尘处理、换热处理和二次除尘处理转变为低温气体。
进一步地，所述高温风道和所述之字通道均设置保温材料，所述挡板为耐高温耐磨材质。
进一步地，所述线式换热床的移动速度在0.5m/min到1.5m/min之间可调。
进一步地，所述线式换热床的所述工作面的长度至少为35米。
进一步地，所述线式换热床底部是可透风的由平行篦条组成的篦板，来自于鼓风风道的所述气体流经该篦板后进入所述线式换热床。
进一步地，所述渣罐设置于所述线式换热床的出料端，该出料端的密闭罩通过钢刷与所述低温钢渣接触，避免烟气外溢。
进一步地，所述鼓风机鼓风量为300000～400000m3/h，风压为10～15kPa。
进一步地，所述破碎辊能够处于旋转运动模式下、直线行走运动模式下、或同时处于旋转运动模式下和直线行走运动模式下。
进一步地，所述旋转运动模式包括正向旋转模式和逆向旋转模式。
进一步地，所述直线行走运动模式包括前进直线行走运动模式和后退直线行走运动模式。
一种利用高温钢渣余热回收装置进行高温钢渣余热回收的方法，该方法包括：步骤一、将所述高温钢渣置于所述破碎床的所述工作面上；步骤二、所述破碎辊对所述工作面上的所述高温钢渣实施所述破碎操作；步骤三、所述破碎辊对所述工作面上的所述高温钢渣实施所述推渣操作；步骤四、所述高温钢渣随所述线式换热床向前移动；步骤五、所述鼓风机向所述线式换热床输送冷却用所述气体实施针对所述高温钢渣的所述冷却操作，以获得所述低温钢渣；步骤六：所述低温钢渣被输送至所述渣罐进行后续热闷。
进一步地，所述步骤二中，实施所述破碎操作的时间为5～10min，所述破碎操作使得所述高温钢渣中粒度小于200mm的钢渣的质量百分含量大于75％。
进一步地，所述步骤三中，所述推渣操作分3～4次进行，使所述高温钢渣分批次通过所述之字通道进入所述线式换热床。
进一步地，所述步骤四进一步包括所述高温钢渣的渣层厚度经挡板平整到300～500mm之间的步骤，所述高温钢渣随所述线式换热床以0.5～1.5m/min的速度向前移动。
进一步地，所述步骤五中，所述冷却操作具体为所述气体从所述线式换热床底部流入后与所述高温钢渣接触并穿过渣层完成对流换热，所述气体转变为高温气体，该高温气体经所述高温风道回流至所述鼓风机。
进一步地，该高温气体经所述高温风道回流至所述鼓风机的途中依次经过一次除尘处理、换热处理和二次除尘处理转变为低温气体。
进一步地，所述高温钢渣为温度在1000～1500℃之间的液态、半固态或固态钢渣。
进一步地，所述鼓风机鼓风量为300000～400000m3/h，风压为10～15kPa。
进一步地，冷却用所述气体的温度在150～180℃之间，所述高温气体的温度在300～500℃之间。
进一步地，所述高温钢渣在所述线式换热床上停留的时间在40～60min之间。
进一步地，每次推渣操作的时间间隔相同，总推渣操作时间在20～30min之间。
本发明可以实现高温钢渣余热的高效回收，热回收效率大于75％，同时还可以实现气体的循环利用，避免烟气外排。
本发明的余热回收工艺还能够与现有的主流钢渣处理工艺(如有压热闷工艺)实现无缝对接，且具有工艺简单，投资和运营成本合理，事故率低，热回收效率高等优点。
附图说明
图1为本发明所提供的一种高温钢渣余热回收装置的结构示意图；
图2是本发明所提供的一种高温钢渣余热回收方法的具体流程示意图。
附图标记：
破碎床1、破碎辊2、高温钢渣3、高温风道4、之字通道5、挡板6、线式换热床7、鼓风机8、鼓风风道9、渣罐10。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面参照图1描述本发明提供的一种高温钢渣余热回收装置，如图1所示，该种高温钢渣余热回收装置包括：破碎床1、破碎辊2、高温风道4、之字通道5、挡板6、线式换热床7、鼓风机8、鼓风风道9、和渣罐10。
其中，破碎床1具有用于放置高温钢渣3的工作面；破碎辊2设置于破碎床1内，该破碎辊2被构造为具有旋转运动模式和直线行走运动模式，在该旋转运动模式下，破碎辊2实施针对高温钢渣3的破碎操作，在该直线行走运动模式，破碎辊2实施针对高温钢渣3的推渣操作以使得高温钢渣3进入之字通道5内；线式换热床7具有用于承接并放置来自之字通道5的高温钢渣3的工作面；鼓风机8被构造为能够通过鼓风风道9向线式换热床7输送冷却用气体，该气体实施针对高温钢渣3的冷却操作以将高温钢渣3冷却为低温钢渣，且冷却操作后该气体转变为高温气体；高温风道4被构造为能够将来自于线式换热床7的高温气体输送回鼓风机8；渣罐10被构造为用于盛放来自于线式换热床7的低温钢渣。
高温风道4设置在破碎床1的上方，用于回收高温钢渣3通过之字通道5时产生的高温烟气；破碎辊2推渣过程只进行直线行走运动，不进行旋转运动，推动高温钢渣3到之字通道5的入口；破碎床1与线式换热床7通过之字通道5连接，之字通道5主要是完成高温钢渣3从破碎床1到线式换热床7的移动；设置在线式换热床7上的高温风道4主要用于回收高温钢渣3在线式换热床7上冷却过程中产生的高温烟气；设置在线式换热床7上的挡板6与线式换热床7之间的距离在300～500mm之间可调，主要用于实现平整钢渣厚度到300～500mm；高温风道4中的高温烟气经过一次除尘、换热、二次除尘，得到的低温气体再次经鼓风机8鼓入线式换热床7，实现气体循环，整个过程无烟气外排；位于线式换热床7出料端的渣罐10，用于盛放换热后的低温钢渣。
其中，所述破碎辊2具有旋转和直线行走两种运动方式，这两种运动方式可同时进行也可以不同时进行。其中，所述破碎辊2的旋转方式包括正向旋转和逆向旋转两种旋转方式，直线行走包括前进和后退两种直线行走方式。其中，所述高温风道分4和之字通道5均设置保温材料。其中，所述高温风道4分别位于之字通道5的上方和线式换热床7的前端高温段。其中，所述挡板6为耐高温耐磨材质。其中，所述之字通道5与线式换热床7连接处为线式换热床7的进料端，渣罐10一端为线式换热床7的出料端，破碎至一定粒度的高温钢渣3由线式换热床7的进料端行进至出料端，完成高温钢渣3的冷却和气体温度的升高。其中，所述线式换热床7移动速度在0.5m/min到1.5m/min之间可调。其中，所述线式换热床7有效长度为35米。其中，所述线式换热床7底部是可透风的由平行篦条组成的篦板。其中，所述线式换热床7出料端密闭罩通过钢刷与低温钢渣接触，避免烟气外溢。其中，所述鼓风机8设计风压大于10kPa。
基于本发明提供的上述高温钢渣余热回收装置，本发明继而提供一种高温钢渣余热回收方法，其包括：步骤一、将高温钢渣3置于破碎床1的工作面上；步骤二、破碎辊2对工作面上的高温钢渣3实施破碎操作；步骤三、破碎辊2对工作面上的高温钢渣3实施推渣操作；步骤四、高温钢渣3随线式换热床7向前移动；步骤五、鼓风机8向线式换热床7输送冷却用气体实施针对高温钢渣3的冷却操作，以获得低温钢渣；步骤六：低温钢渣被输送至渣罐10进行后续热闷。
基于上述方法的具体各步骤，其实际应用，可以如下所示：
(1)温度为1300℃的半固态高温钢渣25t，经渣罐倾翻机倒在破碎床上。
(2)开启鼓风机8，风量为320000m3/h，风压为11kPa；运行破碎辊2，对高温钢渣3破碎8min，粒度小于200mm的钢渣的质量百分含量为77.3％。
(3)破碎结束后，破碎辊2分3次进行推渣作业，每次推渣间隔时间为8min，总推渣时间为24min，使高温钢渣3分批次通过之字通道进5入线式换热床7。
(4)高温钢渣3随线式换热床7以0.8m/min的速度向前移动44min，经挡板6的作用，平整高温钢渣3的厚度到350mm。
(5)当高温钢渣3的温度冷却到380℃后，于线式换热床7的出料端进入渣罐10，用于后续热闷。
(6)高温钢渣3向前移动过程中，低温气体从线式换热床7的底部鼓入，与高温钢渣3接触并穿过渣层，完成对流换热，得到的高温烟气温度为365℃，之后经高温风道4收集。
(7)高温烟气经一次除尘、换热、二次除尘后得到的低温气体温度为162℃，经鼓风机8鼓风，通过鼓风风道9再次用于高温钢渣3的冷却换热，实现气体的循环，整个过程没有烟气外排。
使用本发明所提供的上述方法对高温钢渣3进行余热回收，整个过程钢渣余热回收率76.63％；得到的高温烟气温度为365℃，满足后续锅炉换热条件；低温气体温度为162℃，满足再次循环利用条件；低温钢渣温度为380℃，满足后续热闷条件；整个过程没有烟气的外排。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
上述实施方式仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴。

Claims (27)

1.一种高温钢渣余热回收装置，其特征在于，所述装置包括：
一破碎床(1)，该破碎床(1)具有用于放置高温钢渣(3)的工作面；
一破碎辊(2)，其设置于所述破碎床(1)内，该破碎辊(2)被构造为具有旋转运动模式和直线行走运动模式，在该旋转运动模式下，所述破碎辊(2)实施针对所述高温钢渣(3)的破碎操作，在该直线行走运动模式，所述破碎辊(2)实施针对所述高温钢渣(3)的推渣操作以使得所述高温钢渣(3)进入一之字通道(5)内；
一线式换热床(7)，该线式换热床(7)具有用于承接并放置来自所述之字通道(5)的所述高温钢渣(3)的工作面；
一鼓风机(8)，该鼓风机(8)被构造为能够通过一鼓风风道(9)向所述线式换热床(7)输送冷却用气体，该气体实施针对所述高温钢渣(3)的冷却操作以将所述高温钢渣(3)冷却为低温钢渣，且冷却操作后该气体转变为高温气体；
一高温风道(4)，该高温风道(4)被构造为能够将来自于所述线式换热床(7)的所述高温气体输送回所述鼓风机(8)；
一渣罐(10)，该渣罐(10)被构造为用于盛放来自于所述线式换热床(7)的所述低温钢渣。
2.根据权利要求1所述的高温钢渣余热回收装置，其特征在于，所述装置进一步包括一挡板(6)，该挡板(6)被设置为与所述线式换热床(7)的所述工作面保持一间距，所述挡板(6)被构造为能够实施针对所述线式换热床(7)的所述工作面上的所述高温钢渣(3)的平整操作。
3.根据权利要求2所述的高温钢渣余热回收装置，其特征在于，所述间距在300～500mm之间可调，所述平整操作能够将所述高温钢渣(3)的渣层厚度平整到300～500mm之间。
4.根据权利要求2或3所述的高温钢渣余热回收装置，其特征在于，所述平整操作在所述冷却操作之前实施。
5.根据权利要求1所述的高温钢渣余热回收装置，其特征在于，所述冷却操作具体为所述气体与所述高温钢渣(3)之间进行对流换热。
6.根据权利要求1所述的高温钢渣余热回收装置，其特征在于，所述高温气体经所述高温风道(4)输送回所述鼓风机(8)的途中依次经过一次除尘处理、换热处理和二次除尘处理转变为低温气体。
7.根据权利要求1所述的高温钢渣余热回收装置，其特征在于，所述高温风道(4)和所述之字通道(5)均设置保温材料。
8.根据权利要求2或3所述的高温钢渣余热回收装置，其特征在于，所述挡板(6)为耐高温耐磨材质。
9.根据权利要求1所述的高温钢渣余热回收装置，其特征在于，所述线式换热床(7)的移动速度在0.5m/min到1.5m/min之间可调。
10.根据权利要求1所述的高温钢渣余热回收装置，其特征在于，所述线式换热床(7)的所述工作面的长度至少为35米。
11.根据权利要求1所述的高温钢渣余热回收装置，其特征在于，所述线式换热床(7)底部是可透风的由平行篦条组成的篦板，来自于鼓风风道(9)的所述气体流经该篦板后进入所述线式换热床(7)。
12.根据权利要求1所述的高温钢渣余热回收装置，其特征在于，所述渣罐(10)设置于所述线式换热床(7)的出料端，该出料端的密闭罩通过钢刷与所述低温钢渣接触，避免烟气外溢。
13.根据权利要求1所述的高温钢渣余热回收装置，其特征在于，所述鼓风机(8)鼓风量为300000～400000m3/h，风压为10～15kPa。
14.根据权利要求1所述的高温钢渣余热回收装置，其特征在于，所述破碎辊(2)能够处于旋转运动模式下、直线行走运动模式下、或同时处于旋转运动模式下和直线行走运动模式下。
15.根据权利要求14所述的高温钢渣余热回收装置，其特征在于，所述旋转运动模式包括正向旋转模式和逆向旋转模式。
16.根据权利要求14所述的高温钢渣余热回收装置，其特征在于，所述直线行走运动模式包括前进直线行走运动模式和后退直线行走运动模式。
17.一种利用权利要求1-16中任意一项所述的高温钢渣余热回收装置进行高温钢渣余热回收的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤一、将所述高温钢渣(3)置于所述破碎床(1)的所述工作面上；
步骤二、所述破碎辊(2)对所述工作面上的所述高温钢渣(3)实施所述破碎操作；
步骤三、所述破碎辊(2)对所述工作面上的所述高温钢渣(3)实施所述推渣操作；
步骤四、所述高温钢渣(3)随所述线式换热床(7)向前移动；
步骤五、所述鼓风机(8)向所述线式换热床(7)输送冷却用所述气体实施针对所述高温钢渣(3)的所述冷却操作，以获得所述低温钢渣；
步骤六：所述低温钢渣被输送至所述渣罐(10)进行后续热闷。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述步骤二中，实施所述破碎操作的时间为5～10min，所述破碎操作使得所述高温钢渣(3)中粒度小于200mm的钢渣的质量百分含量大于75％。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述步骤三中，所述推渣操作分3～4次进行，使所述高温钢渣(3)分批次通过所述之字通道(5)进入所述线式换热床(7)。
20.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述步骤四进一步包括所述高温钢渣(3)的渣层厚度经挡板(6)平整到300～500mm之间的步骤，所述高温钢渣(3)随所述线式换热床(7)以0.5～1.5m/min的速度向前移动。
21.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述步骤五中，所述冷却操作具体为所述气体从所述线式换热床(7)底部流入后与所述高温钢渣(3)接触并穿过渣层完成对流换热，所述气体转变为高温气体，该高温气体经所述高温风道(4)回流至所述鼓风机(8)。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，该高温气体经所述高温风道(4)回流至所述鼓风机(8)的途中依次经过一次除尘处理、换热处理和二次除尘处理转变为低温气体。
23.根据权利要求17-22中任意一项所述的方法，其特征在于，所述高温钢渣(3)为温度在1000～1500℃之间的液态、半固态或固态钢渣。
24.根据权利要求17-22中任意一项所述的方法，其特征在于，所述鼓风机(8)鼓风量为300000～400000m3/h，风压为10～15kPa。
25.根据权利要求17-22中任意一项所述的方法，其特征在于，冷却用所述气体的温度在150～180℃之间，所述高温气体的温度在300～500℃之间。
26.根据权利要求17-22中任意一项所述的方法，其特征在于，所述高温钢渣(3)在所述线式换热床(7)上停留的时间在40～60min之间。
27.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，每次推渣操作的时间间隔相同，总推渣操作时间在20～30min之间。
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