一種連續式熱態鋼渣餘熱回收系統及其方法

2024-02-27 02:42:15 2

專利名稱：一種連續式熱態鋼渣餘熱回收系統及其方法
技術領域：
本發明屬於餘熱回收技術領域，特別是涉及一種熱態鋼渣的餘熱回收系統及其方法，適用於對煉鋼過程中產生的各種流動度的鋼渣進行餘熱回收。
背景技術：
鋼鐵企業餘熱資源的回收與高效轉換一直是世界各國冶金工作者關注的焦點問 題。其中，煉鋼過程中產生的大量液態鋼渣，其溫度為1500°C 1700°C，餘熱品質較高，極 具利用價值。目前，國內外鋼鐵企業均未能有效實現鋼渣顯熱的回收利用。大多數鋼廠都採 用露天潑渣打水冷卻，個別鋼廠採用淺盤熱潑法、悶罐法、粒化輪水淬法、迴轉筒法以及風 淬法等對鋼渣進行處理，但是這些處理方法均未能實現鋼渣顯熱的回收利用。隨著能源瓶 頸問題的日益加劇，開發高溫熔渣顯熱回收利用技術，填補鋼鐵企業節能領域的這一空白， 將會成為我國鋼鐵行業內重要的節能技術之一。風淬粒化熱回收法是採用較多的一種鋼渣餘熱回收方法。俄羅斯烏拉爾鋼鐵研 究院開發的風淬鋼渣處理工藝附有餘熱回收裝置，在液態鋼渣被高壓風淬碎後，可冷卻至 160 200°C，回收餘熱用於生產熱水、蒸汽等。1981年Mitsubishi和NKK合作，在福山制鐵 所建成世界上第一套轉爐鋼渣風淬粒化熱回收裝置，通過輻射和對流換熱，渣溫從1500°C 降到300°C左右時，熱回收率可達40% 45%。1988年馬鋼在國內取得了「鋼渣風淬粒化裝 置」專利(專利號CN88211276)。目前，該技術在馬鋼、成鋼、石鋼等均有應用裝置。但是， 國內開發的專利技術和應用裝置大部分均著眼於鋼渣的粒化，而沒有對鋼渣的顯熱進行回 收。專利號為ZL 200720021048. 6的專利《冶金渣顯熱利用裝置》，描述了熔融液態冶金渣 經粒化輪離心破碎粒化後，在高壓風力作用下，被風淬成顆粒狀，進入立式熱交換器，在下 落過程中通過與空氣的熱交換，實現鋼渣的冷卻。上述鋼渣處理技術大都採用高壓風對液 態鋼渣進行粒化和冷卻，由於所需風量較大，並用水對鋼渣進行了淬冷，熱回收效率低。同 時這類技術只適合處理流動性較好的液態鋼渣，隨著煉鋼技術的進步，鋼渣粘度有增大趨 勢，這不利於液態鋼渣的安全與高效處理。申請號為200510047090. 0的專利《一種高爐渣顯熱回收系統及生產工藝》處理 對象為高爐渣，其生產工藝是由初冷-破碎單元、氣-渣熱交換單元、餘熱鍋爐組成，其中 氣-渣熱交換單元採用的是鏈蓖機結構或渣罐結構。申請號為200810229556. 2的專利建 立了一套高爐渣顯熱回收系統，包括轉杯、渣粒捕集器和餘熱鍋爐。高溫液態爐渣經渣流槽 進入高速旋轉的轉杯中並沿轉杯切線方向甩出，在此過程中破碎為渣粒，渣粒撞到渣粒捕 集器的水冷壁，在水冷壁進一步凝固。專利200910097365. X的系統將高溫液態鋼渣倒入鋼 渣流量分配器，從鋼渣流量分配器流出的液態鋼渣落到水冷粒化輪上而被破碎拋出，落入 一次流化床與空氣換熱，從一次流化床排出的熱渣粒儲存在熱渣粒儲倉中，再通過二次流 化床熱交換器冷卻到350°C左右排出。但這三種方法採用渣輸送帶輸送傳輸或經過多次換 熱，使得換熱工作不連續，熱量有損失，因而熱回收效率較低，同時，使得設備複雜，整體結 構不緊湊。
另外，申請號為94107284. 3的專利《鋼鐵渣顯熱回收新方法》採用液態金屬錫作 為熱載體與呈球團狀的液體或固體鋼鐵渣進行直接接觸式換熱來回收鋼鐵渣的高溫顯熱， 熱回收效率較高。但是採用這種方法不易將金屬錫和鋼渣的徹底分離，造成了金屬錫的浪 費，同時該法不適合於工業化大規模應用。日本NKK公司將熔融鋼渣注入2個轉鼓之間，轉 鼓內通入空氣，渣在2個轉鼓的擠壓下形成一層薄渣片並粘附到轉鼓上，薄渣片在轉鼓的 表面迅速冷卻，熱量由轉鼓內流動空 氣帶走實現餘熱回收。但採用這種方法，薄渣片粘在轉 鼓上須用耙子將其搗下，設備的熱回收率和壽命較低，並且所得渣呈片狀，不易利用。綜上可見，現有餘熱回收系統和工藝存在能耗大、對鋼渣流動性要求高以及熱回 收效率低等問題，且難以大規模處理鋼渣。目前尚沒有一種能耗低、適應不同流動度的熱態 鋼渣餘熱回收工藝。

發明內容
本發明的目的在於提供一種熱態鋼渣的餘熱回收系統及其方法，能對具有不同流 動度的熱態鋼渣進行連續輸送和破碎的同時，以空氣為熱交換介質進行鋼渣的餘熱回收， 並可實現規模化生產。本發明系統包括受渣鬥、撥渣裝置、迴轉筒、風機、餘熱回收系統和出渣口。從渣罐 倒出的液態鋼渣從受渣鬥進入系統。撥渣裝置採用隧道式結構，由渣槽、刮板、鏈條和鏈輪 組成，鏈條上安裝多級可旋轉的刮板，刮板隨履帶運行下落的過程中依靠自身的重力鏟入 從受渣鬥進入的鋼渣，並在鏈條的帶動下將鋼渣在渣槽內連續輸送至迴轉筒，在動態輸送 過程中鼓入冷風進行熱量回收。進行初步熱量回收溫度在500 700°C之間的鋼渣進入回 轉筒，迴轉筒內壁分布有碎渣齒和揚料板，被揚料板拋起的鋼渣在下落到迴轉筒底部時，通 過與碎渣齒的相互作用，實現鋼渣的破碎，碎化成粒度小於50mm的小塊。同時，在迴轉筒內 繼續鼓入冷風再次進行熱量回收。回收熱量後的鋼渣溫度在200 300°C之間，從出渣口排 出。被加熱的空氣通過空氣管道，經除塵後進入餘熱鍋爐進行熱交換。刮板垂直方向自由擺動，並由鏈條帶動，線速度控制在0.2 lm/s。本發明的基本工藝是(1)高溫熱態鋼渣由渣罐傾倒入受渣鬥後進入撥渣裝置；(2)熱態鋼渣進入撥渣裝置，通過撥渣裝置實現鋼渣的連續輸送，同時在動態輸送 過程中通過風機吹入循環風實現對熱態鋼渣的第一次餘熱回收，將溫度高於1500°C的熱態 鋼渣降低到500 700°C，且循環風溫度達到300 500°C ；(3)迴轉筒與撥渣裝置相連，500 700°C之間的熱態鋼渣在迴轉筒內破碎和輸 送，再次引入循環風進行第二次餘熱回收，鋼渣溫度最終降低到200 300°C之間，同時，將 大塊鋼渣碎化成粒度小於50mm的小塊。循環風作為換熱介質，可以採用除空氣之外的其它氣體，如富含二氧化碳的廢煙 氣，有利於鋼渣穩定化。本發明主要具有以下優點1、可對各種流動度的鋼渣進行餘熱回收。2、熱態鋼渣中的熱量釋放徹底、均勻。3、鋼渣輸送量可調，回收熱量持續穩定，便於利用。
4、處理過程快速、安全性高。5、可對鋼渣進行破碎處理。本發明具有以下創新點1、鋼渣輸送連續，熱量回收持續。2、撥渣裝置處理能力大，處理量易控制。3、可適應各種流動度的鋼渣。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。圖1為本發明的工藝流程圖。圖2為撥渣裝置結構示意圖。其中，封閉罩1、鏈輪2、受渣3、耐火磚4、混凝土 5、刮板6、出渣口 7、後出風口 8、電機驅動裝置9、鏈條10、進風11、空氣管道12、前出風口 13、 渣槽14。
具體實施例方式如圖1所示，從渣灌傾倒的溫度高於1500°C的鋼渣從受渣鬥進入撥渣裝置，在撥 渣裝置內實現連續輸送，輸送至迴轉筒內。同時，通過風機分別向撥渣裝置和迴轉筒內吹入 空氣，與鋼渣實現二次熱交換，使鋼渣分別降到70(TC和30(TC以下，空氣被加熱轉變成熱 空氣，通過餘熱鍋爐產生水蒸汽而加以能源化利用，實現熱量交換轉變成冷態並經迴轉筒 破碎的鋼渣從出渣口排出。如圖2所示，本工藝系統中的關鍵裝備撥渣裝置採用隧道式結構。渣罐中的熱態 鋼渣通過進渣口 3進入撥渣裝置中。刮板6隨從鏈條10運行至左鏈輪2處下行時，扒料板 6依靠自身的重力圍繞與鏈條套接的旋轉軸迅速落下，鏟入鋼渣後將鋼渣扒走即產生扒料 作用。在刮板的帶動下，鋼渣從撥渣裝置始端逐漸運行至末端。後面多級刮板依次對鋼渣 扒料，因此鋼渣被連續帶動，在密閉的渣槽14內運行。在鋼渣動態運行過程中，通過風機從 設備進風口 11處鼓入空氣，進入空氣管道12後吹向液態鋼渣，進行熱交換後變成熱風從前 出風口 13和後出風口 8排出到餘熱鍋爐進行能量回收。熱交換後的空氣再通過空氣管道 進入撥渣裝置中進行下一次循環熱交換。冷卻後的鋼渣通過出渣口7排出到迴轉筒。整體 裝置固定在混凝土上，用封閉罩1密封，由電機驅動裝置9驅動。採用本發明所述的系統和工藝可以實現以下效果1、對各種流動度的鋼渣進行高效餘熱回收，將溫度降到300°C以下，餘熱回收率達 到60%以上。2、通過調節鋼渣輸送量保證回收熱量持續穩定。3、可將降溫後鋼渣破碎至50mm以下的粒度，便於利用。4、處理量大、適合大規模化工業生產。
權利要求
一種連續式熱態鋼渣餘熱回收系統，包括受渣鬥、撥渣裝置、迴轉筒、風機、餘熱回收系統和出渣口，從渣罐倒出的液態鋼渣從受渣鬥進入系統；其特徵在於，撥渣裝置採用隧道式結構，由渣槽、刮板、鏈條和鏈輪組成，鏈條上安裝多級可旋轉的刮板，刮板隨履帶運行下落的過程中依靠自身的重力鏟入從受渣鬥進入的鋼渣，並在鏈條的帶動下將鋼渣在渣槽內連續輸送至迴轉筒，在動態輸送過程中鼓入冷風進行熱量回收；進行初步熱量回收溫度在500～700℃之間的鋼渣進入迴轉筒，迴轉筒內壁分布有碎渣齒和揚料板，被揚料板拋起的鋼渣在下落到迴轉筒底部時，通過與碎渣齒的相互作用，實現鋼渣的破碎，碎化成粒度小於50mm的小塊；同時，在迴轉筒內繼續鼓入冷風再次進行熱量回收；回收熱量後的鋼渣溫度在200～300℃之間，從出渣口排出；被加熱的空氣通過空氣管道，經除塵後進入餘熱鍋爐進行熱交換。
2.根據權利1所述的熱態鋼渣餘熱回收系統，其特徵在於，刮板垂直方向自由擺動，並 由鏈條帶動，線速度控制在0. 2 lm/s。
3.一種採用權利要求1所述系統連續式熱態鋼渣餘熱回收的方法，其特徵在於工藝步 驟為(1)高溫熱態鋼渣由渣罐傾倒入受渣鬥後進入撥渣裝置；(2)熱態鋼渣進入撥渣裝置，通過撥渣裝置實現鋼渣的連續輸送，同時在動態輸送過程 中通過風機吹入循環風實現對熱態鋼渣的第一次餘熱回收，將溫度高於1500°C的熱態鋼渣 降低到500 700°C之間，且循環風溫度達到300 500°C ；(3)迴轉筒與撥渣裝置相連，500 700°C的熱態鋼渣在迴轉筒內破碎和輸送，再次引 入循環風進行第二次餘熱回收，鋼渣溫度最終降低到200 300°C之間，同時，將大塊鋼渣 碎化成粒度小於50mm的小塊。
4.根據權利3所述的方法，其特徵在於，在撥渣裝置傳輸鋼渣的過程中以及在迴轉筒 內，通過風機送入的循環風為換熱介質，實現對鋼渣餘熱的回收。
5.根據權利3所述的方法，其特徵在於，循環風作為換熱介質，採用富含二氧化碳的廢 煙氣，有利於鋼渣穩定化。
全文摘要
一種連續式熱態鋼渣餘熱回收系統及其方法，屬於煉鋼餘熱回收技術領域。系統包括受渣鬥、撥渣裝置、迴轉筒、風機、餘熱回收系統和出渣口。撥渣裝置採用隧道式結構，由渣槽、刮板、鏈條和鏈輪組成，鏈條上安裝刮板，在鏈條的帶動下在渣槽內運動，將熱態鋼渣連續推送至迴轉筒內，迴轉筒內壁分布有碎渣齒和揚料板，鋼渣在整個動態輸送過程中與風機送入的循環風進行熱量交換產生高溫氣流。本發明適用於鋼渣餘熱回收處理工藝，優點主要在於對鋼渣流動度適應性好、處理鋼渣能力大、易於控制、回收熱量持續穩定，同時可將大塊鋼渣碎化成小塊便於回收利用。
文檔編號C21B3/06GK101880737SQ201010196969
公開日2010年11月10日 申請日期2010年6月2日 優先權日2010年6月2日
發明者餘廣煒, 馮向鵬, 吳朝鋒, 廖洪強, 時朝昆, 楊護紅, 湯博逸, 王榮 申請人:首鋼總公司