CN116219091A - 一种冶金渣余热回收方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明属于冶金渣余热回收能源利用技术领域，特别涉及一种冶金渣余热回收方法及***，所述回收方法包括：在液态渣中加入整粒后的冷却渣进行搅拌后，得到固化的混合渣；将所述混合渣进行粗破碎，得到粒化渣和烟尘；将所述粒化渣进行冷却，得到热风和冷却渣；将所述冷却渣进行整粒；将所述烟尘、热风和整粒后的冷却渣进行回收利用。本发明提出的回收方法和***较为彻底地对冶金渣中余热进行了回收再利用，整个回收方法低成本、无污染，工艺简单、高效、实用，且适用于各类冶金渣余热回收再利用。
Description
技术领域
本发明属于冶金渣余热回收能源利用技术领域，特别涉及一种冶金渣余热回收方法及***。
背景技术
钢铁是人类用量最大的结构材料和产量最高的功能材料。随着钢铁产量的高速增长，资源、能源和环境污染已成为制约我国钢铁产业持续发展的限制因素。其中，在高炉、转炉、电炉冶炼工程中产生了大量的高温冶金炉渣，该些高温炉渣的有效处理和对其中所含热量的回收，对于钢铁企业节约能耗、水耗和污染物排放具有重大意义。
国内外冶金企业的液态渣处理***多数采用干渣法、热闷法、高压水淬法等传统工艺，致使大部分液态渣的热能没有回收，而且有些需要通过大量水进行冷却，浪费了大量的能源和水资源，同时也给环境带来污染，需要承担巨额的环保费用。液态渣处理问题已经成为长期以来倍受关注的老大难问题。而一般冶炼过程中产生的液态渣温度在1450℃到1650℃，液态渣热焓约为1670MJ/t，约相当于65kg标煤的发热量，属高品质的余热资源。以一年渣量在50万吨的生产企业为例，如能回收其中50％的余热，相当于每年节约标煤3.25万吨。因此，液态渣余热回收的效益非常可观。
现有技术中也有提出对液态渣余热进行回收，例如公开号为CN104975117A的专利中提出了一种高炉渣综合处理及显热回收发电***及方法，在高炉炼铁工艺过程中，排出1400-1600℃的熔融高炉渣，高炉渣经接渣罐盛接并运输至储渣罐，然后再通过储渣罐底部的炉渣溜槽将炉渣引至缓冲罐内；通过给料称重机从石灰石贮仓中称取一定重量的石灰石，送入球磨机中研磨出一定细度的石灰石，然后将石灰石通过输送管道也送入缓冲罐中；将斗式提升机送来的部分冷渣料也送入缓冲罐中，与高炉渣以及石灰石在缓冲罐中初步混合；初步混合后的渣料进入回转窑充分混匀，通过控制进入的石灰石量对高炉渣进行调质，使得混匀后的渣料碱度R在2.0～2.1，氧化镁重量百分比≤10％，并使得改性后的渣料在冷却过程中不需要急速冷却，也能保持相当的活性，不影响其作为水泥原料的使用价值；同时通过控制进入的冷渣料量，对高温高炉渣进行冷却，使其破碎为块状渣料；经回转窑充分混匀、调质后的块状渣料落在篦冷机上，与从下方鼓入的冷却空气进行换热，经充分冷却后的渣料输出篦冷机，温度降至150℃以下。从篦冷机排出的渣料分成两部分：一部分通过链式输送机输送至成品库；另一部分粒度合适的渣料则通过冷渣料循环单元送入缓冲罐，与高温高炉渣接触换热，起到冷却和破碎高温高炉渣的作用；冷却空气在篦冷机中与高温渣料换热后变成热废气；中温废气从篦冷机取风口通过风管送入余热锅炉换热后产生过热蒸汽，推动汽轮机和发电机实现热能转换为电能；篦冷机的余风从余风口排出，并与余热锅炉尾部排气汇合后，依次经过除尘器、引风机以及烟囱一起排入大气。该专利中虽然对从篦冷机排出的渣料和热风进行了利用，但需经过接渣罐、储渣罐、缓冲罐、回转窑、篦冷机等流程，工艺流程复杂，工序投入成本高，且热量损失大，热回收效率低；且该专利中没有设置破碎装置和除尘装置，大块的冶金渣会增加设备故障率，且未经除尘的热风会增加余热锅炉***设备损耗。
因此，提出一种工艺更简单、设备更完善、成本更低、效率更高的可以对液态渣余热进行充分回收利用的方法尤为重要。
发明内容
针对上述问题，一方面本发明提出了一种冶金渣余热回收方法，所述回收方法包括：
在液态渣中加入整粒后的冷却渣进行搅拌后，得到固化的混合渣；
将所述混合渣进行粗破碎，得到粒化渣和烟尘；
将所述粒化渣进行冷却，得到热风和冷却渣；
将所述冷却渣进行整粒；
将所述烟尘、热风和整粒后的冷却渣进行回收利用。
进一步地，所述液态渣为冶金生产过程新生成的高温熔融液态渣。
进一步地，所述整粒包括将所述冷却渣中的大块混合渣进行破碎、筛分以及将混合渣中的粉末进行去除。
进一步地，所述冷却渣包括将粒化渣冷却并整粒后得到的第一粒度范围冷却渣。
进一步地，所述冷却渣的平均温度小于等于150℃。
进一步地，将所述烟尘、热风进行回收利用包括：
所述烟尘和热风进行除尘后送往余热锅炉与水换热后产生高温水、水蒸汽和中低温风；其中所述中低温风传送回冷却装置循环使用；
将所述整粒后的冷却渣进行回收利用包括：
将所述冷却渣按照粒度大小进行区分，包括第一粒度范围冷却渣和剩余范围冷却渣；
将所述第一粒度范围冷却渣回收后加入液态渣中对所述液态渣进行消液固化；将剩余范围冷却渣进行回收处理。
另一方面，本发明提出了一种冶金渣余热回收***，所述回收装置包括搅拌装置、破碎装置、冷却装置、整粒装置和余热锅炉；
其中，
所述搅拌装置，用于将整粒后的冷却渣加入液态渣中，进行搅拌后得到固化的混合渣；
所述破碎装置，用于将所述混合渣进行粗破碎，得到粒化渣和烟尘；
所述冷却装置，用于将所述粒化渣进行冷却，得到热风和冷却渣；
所述余热锅炉，用于将所述烟尘、热风进行回收利用；
所述整粒装置，用于将所述冷却渣进行整粒后回收利用。
进一步地，所述余热锅炉对所述烟尘、热风进行回收利用包括：所述烟尘和热风除尘后送往余热锅炉与水换热后产生高温水、水蒸汽和中低温风；其中所述中低温风传送回冷却装置循环使用；
将所述冷却渣进行整粒后回收利用包括：将所述冷却渣按照粒度大小进行区分，包括第一粒度范围冷却渣和剩余范围冷却渣；将所述第一粒度范围冷却渣回收后加入液态渣中对所述液态渣进行消液固化；将剩余范围冷却渣进行回收处理。
进一步地，所述冷却装置为密封环形冷却机构，包括环形冷却机外壳和所述环形冷却机外壳内部设置的内部环形轨道；
所述内部环形轨道用于台车的转运；
所述台车用于盛装粒化渣，所述粒化渣随台车进入冷却装置后沿内部环形轨道运动冷却。
进一步地，所述回收***还包括第一除尘装置和第二除尘装置；
所述第一除尘装置用于将所述破碎装置中排出的烟尘进行除尘处理；
所述第二除尘装置用于将所述冷却装置中排出的热风进行除尘处理。
本发明的有益效果：
本发明通过在液态渣中加入整粒后的冷却渣进行搅拌后，得到固化的混合渣；再将混合渣进行粗破碎，得到粒化渣和烟尘，再将粒化渣进行冷却，得到热风和冷却渣；对得到的烟尘、热风和整粒后的冷却渣进行回收利用，该方法较为彻底地对冶金渣中余热(包括冷却渣、烟尘和热风)进行了回收再利用，整个回收方法低成本、无污染，工艺简单、高效、实用，且适用于各类冶金渣余热回收再利用。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例中冶金渣余热回收方法的流程图；
图2示出了本发明实施例中冶金渣余热回收***的工作流程图；
图3示出了本发明实施例中冷却装置示意图；
图中，1、冷却渣；2、渣罐；3、搅拌装置；4、破碎装置；5、第一除尘装置；6、冷却装置；7、热风收集管道；8、鼓风机；9、整粒装置；10、冶金渣料场；11、第二除尘装置；12、余热锅炉；13、环形冷却机外壳；14、内部环形轨道；15、入口；16、出口；17、台车。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种冶金渣余热回收方法及装置，该余热回收方法利用整粒后的冷却渣1对高温液态熔渣进行消液粒化，经环冷机与冷风换热后，通过余热锅炉12对热风进行余热回收利用，以达到简单、高效回收冶金渣余热的目的。
为实现以上目的，本发明提出一种冶金渣余热回收方法，如图1所示，通过以下步骤回收冶金渣余热：
在液态渣中加入整粒后的冷却渣1进行搅拌后，得到固化的混合渣；
将所述混合渣进行粗破碎，得到粒化渣和烟尘；
将所述粒化渣进行冷却，得到热风和冷却渣1；
将所述冷却渣1进行整粒；
将所述烟尘、热风和冷却渣1进行回收利用；具体包括：将所述烟尘和热风进行除尘后送往余热锅炉12与水换热后产生高温水、水蒸汽和中低温风；其中所述中低温风传送回冷却装置6循环使用；将所述冷却渣1按照粒度大小进行区分，包括第一粒度范围冷却渣和剩余范围冷却渣；将所述第一粒度范围冷却渣回收后加入液态渣中对所述液态渣进行消液固化；将剩余范围冷却渣进行回收处理，用于其他的工艺利用。
具体的包括以下步骤：
步骤一：冶金渣收集运输
将冶金生产过程新生成的高温熔融液态渣集中排放到渣罐2中，然后将渣罐2运输到下一道工序的指定位置。
步骤二：混渣
利用冷却的固态冶金渣进行整粒，选取粒度适宜的冷却渣1倒入盛放高温液态渣的渣罐2中，冷却渣1的粒度和用量可由实际工艺进行调整。然后采用搅拌装置3对渣罐2内的热渣和冷却渣1进行强制搅拌，使高温熔融冶金渣固化，达到消液的目的。
步骤三：热破碎
为充分回收冶金渣内热量，将搅拌装置3中的混合渣倒入破碎装置4中进行破碎，本实施例中采用辊式破碎机中进行粗破碎使冶金渣粒化，渣的粒度可由实际工艺进行调整。然后将粒化渣倒入台车17。破碎过程中产生的烟尘送往第一除尘装置5处理。
步骤四：冷却换热
粒化渣随台车17进入冷却装置6，沿冷却装置6的内部环形轨道14运动，该冷却装置6配置多台冷却鼓风机8，位于台车17底部，不断向上鼓冷风，使热渣冷却并与冷风换热，得到热风和冷却渣1，冷却后的冶金渣平均温度要求≤150℃，冷却时间根据实际设备及工艺进行调整，然后在环形冷却装置6的出口16由胶带机将冷却渣1送往整粒装置9，热风从冷却装置6顶部布置多个管道进行集中后输送至第二除尘装置11，鼓风机8数量与热风管道数量根据实际冷却装置6尺寸进行确定。
步骤五：冷渣整粒
冷却后得到的冷却渣1经破碎、筛分后，将适宜粒度的冷却渣1单独存放并用于步骤二中，剩余范围冷却渣输送至冶金渣料场10进行堆放，以备其它方式回收利用。
步骤六：除尘及余热回收
热风经管道输送至第二除尘装置11进行除尘后得到干净的热风，通过集气稳定送往余热锅炉12，与水换热产生高温水、水蒸汽和中低温风可用于其它工序使用以达到余热回收再利用目的，其中中低温风通过管道重新传送回冷却机，循环使用。
基于上述方法，本发明提出了一种冶金渣余热回收***，如图2所示，所述回收***包括渣罐2、搅拌装置3、破碎装置4、第一除尘装置5、第二除尘装置11、冷却装置6、整粒装置9、冶金渣料场10和余热锅炉12。
其中，
所述搅拌装置3，用于将整粒后的冷却渣1加入液态渣中，进行搅拌，达到消液的目的，得到固化的混合渣；
所述破碎装置4，用于将所述混合渣进行粗破碎，得到粒化渣和烟尘；
所述冷却装置6，用于将所述粒化渣进行冷却，得到热风和冷却渣1；
所述余热锅炉12，用于将所述烟尘、热风进行回收利用；
所述整粒装置9，用于将所述冷却渣1进行破碎、筛分整理后回收利用，具体包括：所述烟尘和热风进在第一除尘装置5或第二除尘装置11除尘后送往余热锅炉12与水换热后产生高温水、水蒸汽和中低温风；其中所述中低温风传送回冷却装置6循环使用；所述整粒装置9对所述冷却渣1进行回收利用包括：所述冷却渣1破碎筛分整粒后作为冷却的固态冶金渣对液态渣进行整粒。
所述冶金渣余热回收***的具体工作流程如图2所示：
将冶金生产过程新生成的高温熔融液态渣集中排放到渣罐2中，然后将渣罐2运输到下一道工序的指定位置，即搅拌装置3附近。
将粒度适宜的冷却渣1倒入盛放高温液态渣的渣罐2中，冷却渣1的粒度和用量可由实际工艺进行调整。然后采用搅拌装置3对渣罐2内的热渣和冷却渣1进行强制搅拌，使高温熔融冶金渣固化，达到消液固化的目的。搅拌装置3可采用人工搅拌或者机械搅拌，优选的选择机械搅拌，设置合适的转速即可对渣罐2中的冷却渣1和液态渣进行搅拌，从而使高温熔融冶金渣固化，得到混合渣。
为充分回收冶金渣内热量，将搅拌装置3中的混合渣倒入破碎装置4中进行粗破碎。本实施例中破碎装置4优选为辊式破碎机，利用辊式破碎机对混合渣进行粗破碎使冶金渣粒化，得到粒化渣和烟尘，粒化渣的粒度可由实际工艺进行调整。然后将得到的粒化渣倒入台车17，破碎过程中产生的烟尘送往第一除尘装置5处理。
粒化渣随台车17进入冷却装置6，沿冷却装置6的内部环形轨道14运动。该冷却装置6配置多台冷却鼓风机8，位于台车17底部，不断向上鼓冷风，使热渣冷却并与冷风换热，得到热风和冷却渣1。
具体的，冷却渣1的平均温度要求≤150℃，冷却时间根据实际设备及工艺进行调整，然后在冷却装置6的出口16由胶带机将冷却渣1送往整粒装置9，热风从冷却装置6顶部布置的多个热风收集管道7进行集中后输送至第二除尘装置11，鼓风机8的数量与热风收集管道7的数量根据实际冷却装置6的尺寸进行确定。本实施例中的冷却装置6为密封环形冷却机构，具体地，如图3所示，包括环形冷却机外壳13和所述环形冷却机外壳13内部设置的内部环形轨道14，所述内部环形轨道14用于台车17的转运，所述台车17用于盛装粒化渣，粒化渣随台车17进入密封环形冷却机构后，所述台车17沿内部环形轨道14运动，所述密封环形冷却机构还设置了出口16和入口15，用于粒化渣的进入和输出。
冷却后得到的冷却渣1运送至整粒装置9，所述整粒装置9对冷却渣1进行破碎、筛分后，将适宜粒度的冷却渣1单独存放并用于液态渣的消液固化，剩余范围冷却渣输送至冶金渣料场10进行堆放，以备其它方式回收利用。冷却过程中产生的热风经管道输送至第二除尘装置11进行除尘后得到干净的热风，通过集气稳定送往余热锅炉12，与水换热产生高温水、水蒸汽和中低温风可用于其它工序使用以达到余热回收再利用目的，其中中低温风通过管道重新传送回冷却机，循环使用。
本发明中冶金渣余热回收***中各装置的位置不做限制，图2所示的仅仅是各装置的一个使用流程，并未对其各装置之间的安装位置进行严格限制，可根据实际应用对各装置的位置或安装方式进行相应调整。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种冶金渣余热回收方法，其特征在于，所述回收方法包括：
在液态渣中加入整粒后的冷却渣(1)进行搅拌后，得到固化的混合渣；
将所述混合渣进行粗破碎，得到粒化渣和烟尘；
将所述粒化渣进行冷却，得到热风和冷却渣(1)；
将所述冷却渣(1)进行整粒；
将所述烟尘、热风和整粒后的冷却渣(1)进行回收利用。
2.根据权利要求1所述的冶金渣余热回收方法，其特征在于，
所述液态渣为冶金生产过程新生成的高温熔融液态渣。
3.根据权利要求1所述的冶金渣余热回收方法，其特征在于，
所述整粒包括将所述冷却渣(1)中的大块混合渣进行破碎、筛分以及将混合渣中的粉末进行去除。
4.根据权利要求1或2所述的冶金渣余热回收方法，其特征在于，
所述冷却渣(1)包括将粒化渣冷却并整粒后得到的第一粒度范围冷却渣。
5.根据权利要求1所述的冶金渣余热回收方法，其特征在于，
所述冷却渣(1)的平均温度小于等于150℃。
6.根据权利要求1所述的冶金渣余热回收方法，其特征在于，
将所述烟尘、热风进行回收利用包括：
所述烟尘和热风进行除尘后送往余热锅炉(12)与水换热后产生高温水、水蒸汽和中低温风；其中所述中低温风传送回冷却装置(6)循环使用；
将所述整粒后的冷却渣(1)进行回收利用包括：
将所述冷却渣(1)按照粒度大小进行区分，包括第一粒度范围冷却渣和剩余范围冷却渣；
将所述第一粒度范围冷却渣回收后加入液态渣中对所述液态渣进行消液固化；将剩余范围冷却渣进行回收处理。
7.一种冶金渣余热回收***，其特征在于，
所述回收装置包括搅拌装置(3)、破碎装置(4)、冷却装置(6)、整粒装置(9)和余热锅炉(12)；
其中，
所述搅拌装置(3)，用于将整粒后的冷却渣(1)加入液态渣中，进行搅拌后得到固化的混合渣；
所述破碎装置(4)，用于将所述混合渣进行粗破碎，得到粒化渣和烟尘；
所述冷却装置(6)，用于将所述粒化渣进行冷却，得到热风和冷却渣(1)；
所述余热锅炉(12)，用于将所述烟尘、热风进行回收利用；
所述整粒装置(9)，用于将所述冷却渣(1)进行整粒后回收利用。
8.根据权利要求7所述的冶金渣余热回收***，其特征在于，
所述余热锅炉(12)对所述烟尘、热风进行回收利用包括：所述烟尘和热风除尘后送往余热锅炉(12)与水换热后产生高温水、水蒸汽和中低温风；其中所述中低温风传送回冷却装置(6)循环使用；
将所述冷却渣(1)进行整粒后回收利用包括：将所述冷却渣(1)按照粒度大小进行区分，包括第一粒度范围冷却渣和剩余范围冷却渣；将所述第一粒度范围冷却渣回收后加入液态渣中对所述液态渣进行消液固化；将剩余范围冷却渣进行回收处理。
9.根据权利要求7或8所述的冶金渣余热回收***，其特征在于，
所述冷却装置(6)为密封环形冷却机构，包括环形冷却机外壳(13)和所述环形冷却机外壳(13)内部设置的内部环形轨道(14)；
所述内部环形轨道(14)用于台车(17)的转运；
所述台车(17)用于盛装粒化渣，所述粒化渣随台车(17)进入冷却装置(6)后沿内部环形轨道(14)运动冷却。
10.根据权利要求7或8所述的冶金渣余热回收***，其特征在于，
所述回收***还包括第一除尘装置(5)和第二除尘装置(11)；
所述第一除尘装置(5)用于将所述破碎装置(4)中排出的烟尘进行除尘处理；
所述第二除尘装置(11)用于将所述冷却装置(6)中排出的热风进行除尘处理。
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