轉爐高溫熔融渣等流速熱管式餘熱廢鋼廢渣回收方法
2023-08-03 07:24:21 2
專利名稱：轉爐高溫熔融渣等流速熱管式餘熱廢鋼廢渣回收方法
技術領域：
本發明涉及高溫熔融渣回收技術領域，尤其涉及一種轉爐高溫熔融渣等流速熱管式餘熱廢鋼廢渣回收方法，主要應用於高溫液態渣的處理，以回收其中的廢鋼鐵、顯熱和廢渣資源，尤其適用於鋼鐵行業轉爐渣的回收處理。
背景技術：
鋼鐵行業的高溫熔融渣的溫度一般達1700°C，渣中含有一定比例的廢鋼鐵，回收廢鋼鐵後的廢渣還可以作為生產水泥的原料或者用於鋪路，由此可見，高溫熔融渣中蘊含著大量的顯熱、廢鋼鐵和廢渣資源。以一臺150t轉爐年產約30萬噸鋼渣為例，其蘊含的顯熱熱量約45000000萬KJ (千焦)，每年可生產約7. 35萬噸蒸汽；鋼渣中廢鋼鐵含量可達 13%，如果全部回收則每年可回收廢鋼3. 9萬噸；其廢渣每年生產約26.1萬噸以上，如果能提高其附加價值，利益也十分可觀。
傳統上通常採用水衝渣裝置 來對高溫熔融渣進行處理，即高溫熔融渣先經高壓水水淬後進入沉渣池，之後將沉渣池中的水渣打撈出來脫水後供作為生產水泥或鋪路原料使用，而沉渣池中的水先經過濾然後由泵加壓送入冷卻塔中冷卻，之後再用來對高溫熔融渣進行水淬，這樣可實現水的循環使用。水量損失必須由新水補充。這種水衝渣裝置存在很多問題，其中最大一個問題是耗水太多，其次是水衝渣過程浪費了大量熱量，並且對周圍環境也帶來汙染。
鑑於傳統水衝渣工藝的種種弊端，近年來人們提出了幹法粒化及其熱能回收技術，其技術方案為高溫熔融渣先在粒化器內進行換熱，然後再經過振動床進行熱量第二次回收，最後在流化床內進行熱量的第三次回收，回收的熱能以熱風或發電的形式得到再利用或能量轉換。幹法粒化及其熱能回收技術由於採用機械裝置的機械力來將高溫熔融渣擊碎，需要提供機械裝置，並且對高溫熔融渣顯熱的回收的能量通常不能直接用於驅動該機械裝置，使得整個裝置結構複雜，能耗高，不能充分回收和利用高溫熔融渣的顯熱。
此外，目前對高溫熔融渣的回收技術，通常只回收顯熱、廢鋼和廢渣中的其中一種。回收熔融渣顯熱通常採用幹法粒化技術，回收廢鋼通常採用熱悶渣工藝，提高廢渣附加值通常採用風碎法。熱悶渣可回收廢鋼11%，熱悶渣法生成的渣粒度小，但成分十分穩定， 也可以作為建材材料使用。風碎法廢渣產品的粒徑和物化成分可控，可作為水泥原料使用。 雖然上述各種方法單獨使用均可取得不錯的效果，但是，要將這三種方法整合到同一個裝置中，以充分回收高溫熔融渣的顯熱、廢鋼和廢渣，目前還存在技術上的困難。發明內容
本發明主要解決現有幹法粒化及其熱量回收技術中採用機械裝置來將高溫熔融渣打碎、不能充分回收和利用高溫熔融渣的顯熱的技術問題，提出一種將高溫熔融渣的顯熱回收並循環使用的高溫熔融渣回收方法。
為了解決其技術問題，本發明提供了一種轉爐高溫熔融渣等流速熱管式餘熱廢鋼廢渣回收方法，該方法包括
(I)汽碎用高壓蒸汽對高溫熔融渣進行衝擊，將高溫熔融渣擊碎並冷卻成較細的渣顆粒；
(2)餘熱回收及生成蒸汽往處理塔中通入冷空氣，在所述處理塔中所述冷空氣與所述渣顆粒進行熱交換，熱交換後的渣顆粒排出所述處理塔，熱交換產生的熱空氣衝刷等流速熱管，所述等流速熱管的一部分在所述處理塔中，另一部分在所述熱管換熱器中，所述熱空氣將熱管換熱器中的水加熱為用於所述汽碎步驟的高壓蒸汽。
本發明的汽碎步驟採用高壓蒸汽衝擊高溫的液態熔融渣，使之破碎並冷卻成較細固體顆粒，降低了廢鋼的氧化率，為後續儘可能地回收廢鋼打下良好的基礎；餘熱回收過程主要是渣顆粒與冷空氣之間的熱交換，熱交換生成的熱空氣經等流速熱管換熱以生產蒸汽，蒸汽又內循環用於汽碎，實現了高溫熔融渣顯熱的循環利用，採用等流速熱管這一高效換熱元件，提高了餘熱回收效率。
進一步地，本發明轉爐高溫熔融渣等流速熱管式餘熱廢鋼廢渣回收方法還包括 在淺悶池中對排出處理塔的渣顆粒進行20分鐘至45分鐘淺悶渣處理。淺悶渣處理能穩定渣顆粒的成份，更宜於建材利用，並為後續回收廢鐵進一步打好了基礎。
更進一步地，本發明轉爐高溫熔融渣等流速熱管式餘熱廢鋼廢渣回收方法還包括先將淺悶渣處理後的渣顆粒打撈出淺悶池，然後採用磁選裝置將渣顆粒中的廢鋼篩選出。本發明可回收渣顆粒中約13%的廢鋼，剩餘廢渣可作為建材用途外運。這樣，本發明主要通過汽碎、餘熱回收及生成蒸汽、淺悶和磁選過程實現了全面徹底回收高溫熔融渣所含有的顯熱、廢鋼和廢渣資源。
圖1為實現本發明轉爐高溫熔融渣等流速熱管式餘熱廢鋼廢渣回收方法的工藝流程圖。
圖中，1.倒渣罐，2.流槽，3.噴嘴，4.處理塔，5.振動器，6.篩板，7.鼓風機，8.擋板，9.等流速熱管，10.皮帶，11.熱管換熱器，12.汽水混合器，13.蒸汽聚集器，14.除氧器，15.給水泵，16.軟化水箱，17.淺悶池，18.挖掘機，19.磁選篩板，20.廢鋼，21.廢渣， 22.布袋除塵器，23.引風機，24.排氣筒，25.進渣口，26.出渣口，27.冷空氣入口。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
本發明轉爐高溫熔融渣等流速熱管式餘熱廢鋼廢渣回收方法主要包括汽碎和餘熱回收及生成蒸汽步驟。參見圖1，汽碎步驟具體為高溫熔融渣從排渣口依次經倒渣罐I 和流槽2進入處理塔4中，處理塔4在高溫熔融渣進入處理塔4的入口處設置噴嘴3，從噴嘴3出來的高壓蒸汽衝擊高溫熔融渣，將高溫熔融渣流擊碎粒化成較細的渣顆粒。高壓蒸汽優選為飽和蒸汽，壓力在O. 85MPa 1. 6MPa之間。當高壓蒸汽的壓力為O. 85MPa時，汽碎的效果比較好，所以高壓蒸汽的壓力優選為O. 85MPa。汽碎步驟採用高壓蒸汽衝擊高溫的液態熔融渣，使之破碎並冷卻成較細固體顆粒，降低了廢鋼的氧化率，為後續儘可能多的回收廢鋼打下良好的基礎。處理塔4中設置傾斜放置的篩板6，篩板6上安裝振動器5，汽碎後的渣顆粒散落在篩板6上，在振動器5的振動作用下渣顆粒被輸送出處理塔4。為了使後續淺悶渣步驟取得較好的處理效果，排出處理塔4的渣顆粒溫度控制在450°C 650°C之間。
餘熱回收及生成蒸汽步驟具體為由鼓風機7提供的冷空氣從篩板6的下方進入處理塔4，與篩板6上正在輸送出處理塔4的渣顆粒進行熱交換，熱交換後冷空氣變成熱空氣，熱空氣先經過設置在處理塔4中的擋板8初步除塵後衝刷等流速熱管9。等流速熱管9的一部分設置在處理塔4中，另一部分在熱管換熱器11中，等流速熱管9的布置方式可以是叉排或順排，通過等流速熱管9的傳熱作用，處理塔4中的熱空氣將熱管換熱器11 中的水加熱為蒸汽，該蒸汽聚集到一定程度，成為高壓蒸汽。熱管換熱器11可產生壓力為 O. 85MPa 1. 6MPa的飽和蒸汽。經等流速熱管9換熱後產生的煙氣排出處理塔4後，進入耐高溫抗水解碳纖維濾芯布袋除塵器22淨化，除塵器中的耐高溫抗水解碳纖維濾芯，一般能夠承受180°C左右的長期工作溫度，最高能承受200°C的高溫，且具有抗水解功能，因此可以直接淨化含塵煙氣，淨化後的粉塵濃度降至小於3mg/Nm3成為潔淨煙氣，通過引風機 23再由排氣筒24排放。從熱管換熱器11中出來的高壓蒸汽經過汽水混合器12後，進入蒸汽聚集器13並在其中聚集起來。蒸汽聚集器13通過管道連接噴嘴3，將其中的高壓蒸汽分流出一小部分循環至噴嘴3用於汽碎粒化，其餘大部分蒸汽可富餘外供。本發明採用輔助裝置為熱管換熱器11提供給水，該輔助裝置包括依次連接的軟化水箱16、給水泵15和除氧器14，除氧器14連接熱管換熱器11，輔助裝置用於為熱管換熱器11提供高品質的給水，以用於蒸汽生產。本發明餘熱回收過程主要是渣顆粒與冷空氣之間的熱交換，熱交換生成的熱空氣經等流速熱管換熱以生產蒸汽，蒸汽又內循環用於汽碎，實現了高溫熔融渣顯熱的循環利用，採用等流速熱管這一高效換熱元件，提高了餘熱回收效率。
篩板6將汽碎且進行熱交換後的渣顆粒輸送出處理塔4，隨後皮帶10將渣顆粒運輸到淺悶池17中，在淺悶池17中對渣顆粒進行淺悶渣處理。淺悶池17的結構與原理與傳統的熱悶渣池類似，同樣包括噴水、排水、排汽、蓋頂等結構，但是池子數量與體積大小存在差異。淺悶是指悶渣時間短，約悶渣20分鐘至45分鐘即出渣。淺悶渣處理能穩定渣顆粒的成份，更宜於建材利用，並為後續回收廢鋼進一步打好了基礎，且單位時間內 單個池的渣處理量較大。悶渣後的廢渣由挖掘機18挖出，再經磁選篩板19進行磁選，以回收其中的廢鋼20，剩餘的廢渣21可作建材材料外運。
下面以一臺150t轉爐年產約30萬噸鋼渣為例，介紹本發明的技術經濟性能。
主要設計技術指標如下
(I)總渣量:300000噸/年
(2)熔融渣利用溫度1700°C
(3)渣終溫< 45°C
(4)飽和蒸汽參數過程循環用，一部分外供
壓力0. 85MPa
溫度173°C
(5)處理塔內過熱蒸汽參數
壓力0. 85MPa
溫度360°C
(6)內循環飽和蒸汽量=109. 86噸/小時
(7)汽碎用飽和蒸汽量2. 22噸/小時
(8)富餘外供飽和蒸汽(O. 85MPa) :10. 5噸/小時
(9)回收廢鋼39000噸/年
(10)可利用廢渣量=261000噸/年
按最保守估計，其產生的經濟效益如下
(I)回收廢鋼3· 9萬噸/年*1000元/噸==3900萬元/年
(2)回收蒸汽:10. 5噸/小時*7000小時*0. 01萬元/噸=735萬元/年
(3)廢渣利用26· I萬噸/年*10元/噸=261萬元/年
合計回收收益4896萬元/年。
權利要求
1.轉爐高溫熔融渣等流速熱管式餘熱廢鋼廢渣回收方法，其特徵在於所述方法包括 (1)汽碎用高壓蒸汽對高溫熔融渣進行衝擊，將高溫熔融渣擊碎並冷卻成較細的渣顆粒； (2)餘熱回收及生成蒸汽往處理塔中通入冷空氣，在所述處理塔中所述冷空氣與所述渣顆粒進行熱交換，熱交換後的渣顆粒排出所述處理塔，熱交換產生的熱空氣衝刷等流速熱管，所述等流速熱管的一部分在所述處理塔中，另一部分在所述熱管換熱器中，所述熱空氣將熱管換熱器中的水加熱為用於所述汽碎步驟的高壓蒸汽。
2.根據權利要求1所述的轉爐高溫熔融渣等流速熱管式餘熱廢鋼廢渣回收方法，其特徵在於在淺悶池中對餘熱回收處理後的渣顆粒進行20 45分鐘淺悶渣處理。
3.根據權利要求2所述的轉爐高溫熔融渣等流速熱管式餘熱廢鋼廢渣回收方法，其特徵在於先將淺悶渣處理後的渣顆粒打撈出淺悶池，然後採用磁選篩板將渣顆粒中的廢鋼篩選出。
4.根據權利要求1所述的轉爐高溫熔融渣等流速熱管式餘熱廢鋼廢渣回收方法，其特徵在於所述處理塔中設置傾斜放置的篩板，篩板上安裝振動器。
5.根據權利要求1所述的轉爐高溫熔融渣等流速熱管式餘熱廢鋼廢渣回收方法，其特徵在於汽水混合器連接所述熱管換熱器和蒸汽聚集器，用於所述汽碎步驟的所述高壓蒸汽由所述蒸汽聚集器直接提供。
6.根據權利要求1所述的轉爐高溫熔融渣等流速熱管式餘熱廢鋼廢渣回收方法，其特徵在於所述輔助裝置為熱管換熱器提供給水，所述輔助裝置包括依次連接的軟化水箱、給水泵和除氧器，所述除氧器連接所述熱管換熱器。
7.根據權利要求1所述的轉爐高溫熔融渣等流速熱管式餘熱廢鋼廢渣回收方法，其特徵在於所述布袋除塵器中設置有耐高溫抗水解碳纖維濾芯。
全文摘要
轉爐高溫熔融渣等流速熱管式餘熱廢鋼廢渣回收方法，包括(1)汽碎用高壓蒸汽對高溫熔融渣進行衝擊，將高溫熔融渣擊碎並冷卻成較細的渣顆粒；(2)餘熱回收及生成蒸汽往處理塔中通入冷空氣，處理塔中冷空氣與渣顆粒進行熱交換，熱交換產生的熱空氣衝刷等流速熱管，等流速熱管的一部分在處理塔中，另一部分在熱管換熱器中，熱空氣將熱管換熱器中的水加熱用於汽碎步驟的高壓蒸汽。本發明採用高壓蒸汽衝擊高溫的液態熔融渣，降低廢鋼的氧化率，為儘可能多的回收廢鋼打下良好的基礎；採用渣顆粒與冷空氣的熱交換以回收餘熱，熱交換生成的熱空氣經熱管換熱以生產蒸汽，蒸汽又內循環用於汽碎，實現了高溫熔融渣顯熱的循環利用，餘熱回收效率高。
文檔編號C21C5/46GK103014225SQ20111028951
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月22日 優先權日2011年9月22日
發明者王珍露 申請人:無錫市東優環保科技有限公司