[01240613]一种基于高温渣余热回收的高炉熔渣干法处理装置

(1)课题来源与背景 课题来源于企业横向课题：《烧结余热回收项目》 在生产铁水的同时,高炉还产出大量的液态高炉渣。液态高炉渣出炉温度在1400～1500℃,蕴含着很高的热能,每吨液态高炉渣蕴含的热量相当于约64kg标准煤所含的热量,属于高品位的余热资源,具有很高的回收利用价值。同时高炉渣是一种性能良好的硅酸盐材料,可以作为生产建筑材料和化肥的原料。急冷处理后的高炉渣具有潜在的水硬胶凝性能,是优良的水泥原料,因此国内外各研发机构在借鉴前人经验的基础上争相针对高炉渣的显热回收及其渣的资源化利用展开研究。现有的水淬高炉渣工艺,会形成大量低品质的温水及饱和蒸气,但很难被回收利用,且其中大约15％的冲渣水会蒸发吸热变成水蒸气而放散掉,不仅造成了能量和水资源的浪费,同时水蒸气中含有大量有害物质,严重污染环境。因此研究高炉渣的新型回收方法成为该领域的一个新研究课题,目前,国内外均已开展了该项研究,并设计了转杯式成渣工艺、滚筒式成渣工艺、喷吹散射工艺和钢球成渣工艺。转杯式成渣工艺的优点是渣粒冷却速度快,粒化中玻璃相大于90％;缺点是工艺回收设备较复杂,水冷壁易沾渣,空气消耗大导致动力消耗大。滚筒式成渣工艺的优点是安装方便,易操作,对渣粒度要求不严,可靠性高,设备造价低,运行电耗低;缺点是长期运行容易发生旋转接头轴向偏移,螺旋肋片（导流片）易损坏,出渣量及出渣温度有时不能达到设计值,旋转接头易漏水。喷吹散射工艺的优点是热回收率高（40～45％）、各项性能参数均比水冲渣好;缺点是风量大、动力消耗大,喷吹散射得到的粒化渣的颗粒直径分布范围较宽,不利于后续处理。钢球成渣工艺优点是冷却速度快,成渣速度快;缺点是工艺步骤复杂、故障率高、成本高,滚筒易磨损、高温变形。 综上所述,如何设计出一种相对简化的高炉渣处理设备,且能有效回收高炉渣处理过程中产生的固态炉渣高品质热源、蒸气,降低水耗,是现有技术中亟需解决的技术问题。 （2）技术原理及性能指标 本发明公开了一种基于高温渣余热回收的高炉熔渣干法处理装置,涉及钢铁冶金行业中的 高炉渣处理设备。本发明包括：炉渣处理箱,高炉渣自炉渣处理箱顶部落入;冷却单元,冷却单元包括在炉渣处理箱内部形成水柱来对落下的高炉渣进行冲击、冷却的机构。冷却单元包括喷头,喷头包括用于喷射出水柱的水柱喷头;炉渣处理箱内相对的两个侧面上上、下交错布置数层水柱喷头,使得相应位置落下的高炉渣沿“之”字形路线下落。本发明提供了一种相对简化的基于高温渣余热回收的高炉熔渣干法处理装置,且能有效回收高炉渣处理过程中产生的蒸气,降低水耗,尤其可以提供保持高温状态的固态炉渣颗粒,且炉渣颗粒温度可控,并为余热回收提供高品质热源。 （3）技术的创造性与先进性 本发明的目的在于克服现有高炉渣处理工艺中固态炉渣高品质热源、蒸气难以回收利用、用水量较大的不足,提供了一种相对简化的高炉渣处理设备,且能有效回收高炉渣处理过程中产生的固态炉渣高品质热源、蒸气,降低水耗。 该技术创造性和先进性体现在以下几个方面： ①本发明的基于高温渣余热回收的高炉熔渣干法处理装置,整体设计集成化、科学化且装置结构相对简单,运行流程便于维护,运行成本及设备制造成本较低,炉渣处理箱围成相对密封的低温环境,高炉渣在炉渣处理箱内流动、冷却过程中,利用具有一定刚度的高压水柱、成喷雾状的雾化水将高炉渣切割、击碎,并快速冷却至玻璃相小颗粒,同时通过与炉渣处理箱连通的蒸汽管道将高炉渣处理过程中产生的大量蒸气进行回收利用,其中,水雾喷头、水柱喷头以及冷却水夹层的设计大大减少了冷却水的消耗。②本发明中,炉渣处理箱内位于相对的两个侧面上且上、下相邻的两层水柱喷头,其喷射水柱的方向是相对的,这样一方面有利于形成相对的两层水帘来维持高炉渣的“之”字形流动路线,另一方面可以尽量使得相应位置水柱的喷射面平行于此处高炉渣的流动方向,增加冲击和冷却效果,减少用水量。③本发明能通过调节各类喷头的冷却强度来控制炉渣处理箱底部排出的炉渣颗粒的温度,进而为余热锅炉提供不同品质的热源,尤其可以提供保持高温状态的固态炉渣颗粒,且炉渣颗粒温度可控,并为余热回收提供高品质热源,经过计算每吨液态高炉渣热量约折合为64kg标准煤,利用本基于高温渣余热回收的高炉熔渣干法处理装置可新增发电量约为13kw·h/吨渣,大幅提高了经济效益。 （4）技术成熟程度、适用范围和安全性 相关技术及设备已在实验中进行了实际验证,应用结果表明上述装置具有显著的的效用,技术相对成熟。该技术主要应用于产品余热回收技术领域,技术安全性程度高。 （5）应用情况及存在问题 目前,该技术与相关公司进行了合作开发,初步取得了良好的效果,该技术的相关应用需要建立示范工程,进一步宣传。