專利名稱：轉(zhuǎn)爐高溫熔融渣等流速熱管式余熱廢鋼廢渣回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高溫熔融渣回收技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種轉(zhuǎn)爐高溫熔融渣等流速熱管式余熱廢鋼廢渣回收方法，主要應(yīng)用于高溫液態(tài)渣的處理，以回收其中的廢鋼鐵、顯熱和廢渣資源，尤其適用于鋼鐵行業(yè)轉(zhuǎn)爐渣的回收處理。
背景技術(shù)：
鋼鐵行業(yè)的高溫熔融渣的溫度一般達(dá)1700°C，渣中含有一定比例的廢鋼鐵，回收廢鋼鐵后的廢渣還可以作為生產(chǎn)水泥的原料或者用于鋪路，由此可見，高溫熔融渣中蘊(yùn)含著大量的顯熱、廢鋼鐵和廢渣資源。以一臺150t轉(zhuǎn)爐年產(chǎn)約30萬噸鋼渣為例，其蘊(yùn)含的顯熱熱量約45000000萬KJ (千焦)，每年可生產(chǎn)約7. 35萬噸蒸汽；鋼渣中廢鋼鐵含量可達(dá) 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(chǎn)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(tǒng)上通常采用水沖渣裝置 來對高溫熔融渣進(jìn)行處理，即高溫熔融渣先經(jīng)高壓水水淬后進(jìn)入沉渣池，之后將沉渣池中的水渣打撈出來脫水后供作為生產(chǎn)水泥或鋪路原料使用，而沉渣池中的水先經(jīng)過濾然后由泵加壓送入冷卻塔中冷卻，之后再用來對高溫熔融渣進(jìn)行水淬，這樣可實現(xiàn)水的循環(huán)使用。水量損失必須由新水補(bǔ)充。這種水沖渣裝置存在很多問題，其中最大一個問題是耗水太多，其次是水沖渣過程浪費了大量熱量，并且對周圍環(huán)境也帶來污染。
鑒于傳統(tǒng)水沖渣工藝的種種弊端，近年來人們提出了干法粒化及其熱能回收技術(shù)，其技術(shù)方案為高溫熔融渣先在粒化器內(nèi)進(jìn)行換熱，然后再經(jīng)過振動床進(jìn)行熱量第二次回收，最后在流化床內(nèi)進(jìn)行熱量的第三次回收，回收的熱能以熱風(fēng)或發(fā)電的形式得到再利用或能量轉(zhuǎn)換。干法?；捌錈崮芑厥占夹g(shù)由于采用機(jī)械裝置的機(jī)械力來將高溫熔融渣擊碎，需要提供機(jī)械裝置，并且對高溫熔融渣顯熱的回收的能量通常不能直接用于驅(qū)動該機(jī)械裝置，使得整個裝置結(jié)構(gòu)復(fù)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(shù)，通常只回收顯熱、廢鋼和廢渣中的其中一種?；厥杖廴谠@熱通常采用干法粒化技術(shù)，回收廢鋼通常采用熱悶渣工藝，提高廢渣附加值通常采用風(fēng)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(wěn)定， 也可以作為建材材料使用。風(fēng)碎法廢渣產(chǎn)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(shù)上的困難。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決現(xiàn)有干法?；捌錈崃炕厥占夹g(shù)中采用機(jī)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(shù)問題，提出一種將高溫熔融渣的顯熱回收并循環(huán)使用的高溫熔融渣回收方法。
為了解決其技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)爐高溫熔融渣等流速熱管式余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(jìn)行沖擊，將高溫熔融渣擊碎并冷卻成較細(xì)的渣顆粒；
(2)余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(jìn)行熱交換，熱交換后的渣顆粒排出所述處理塔，熱交換產(chǎn)生的熱空氣沖刷等流速熱管，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于所述汽碎步驟的高壓蒸汽。
本發(fā)明的汽碎步驟采用高壓蒸汽沖擊高溫的液態(tài)熔融渣，使之破碎并冷卻成較細(xì)固體顆粒，降低了廢鋼的氧化率，為后續(xù)盡可能地回收廢鋼打下良好的基礎(chǔ)；余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(jīng)等流速熱管換熱以生產(chǎn)蒸汽，蒸汽又內(nèi)循環(huán)用于汽碎，實現(xiàn)了高溫熔融渣顯熱的循環(huán)利用，采用等流速熱管這一高效換熱元件，提高了余熱回收效率。
進(jìn)一步地，本發(fā)明轉(zhuǎn)爐高溫熔融渣等流速熱管式余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(jìn)行20分鐘至45分鐘淺悶渣處理。淺悶渣處理能穩(wěn)定渣顆粒的成份，更宜于建材利用，并為后續(xù)回收廢鐵進(jìn)一步打好了基礎(chǔ)。
更進(jìn)一步地，本發(fā)明轉(zhuǎn)爐高溫熔融渣等流速熱管式余熱廢鋼廢渣回收方法還包括先將淺悶渣處理后的渣顆粒打撈出淺悶池，然后采用磁選裝置將渣顆粒中的廢鋼篩選出。本發(fā)明可回收渣顆粒中約13%的廢鋼，剩余廢渣可作為建材用途外運(yùn)。這樣，本發(fā)明主要通過汽碎、余熱回收及生成蒸汽、淺悶和磁選過程實現(xiàn)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(xiàn)本發(fā)明轉(zhuǎn)爐高溫熔融渣等流速熱管式余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(fēng)機(jī)，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(jī)，19.磁選篩板，20.廢鋼，21.廢渣， 22.布袋除塵器，23.引風(fēng)機(jī)，24.排氣筒，25.進(jìn)渣口，26.出渣口，27.冷空氣入口。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
本發(fā)明轉(zhuǎn)爐高溫熔融渣等流速熱管式余熱廢鋼廢渣回收方法主要包括汽碎和余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(jīng)倒渣罐I 和流槽2進(jìn)入處理塔4中，處理塔4在高溫熔融渣進(jìn)入處理塔4的入口處設(shè)置噴嘴3，從噴嘴3出來的高壓蒸汽沖擊高溫熔融渣，將高溫熔融渣流擊碎?；奢^細(xì)的渣顆粒。高壓蒸汽優(yōu)選為飽和蒸汽，壓力在O. 85MPa 1. 6MPa之間。當(dāng)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(yōu)選為O. 85MPa。汽碎步驟采用高壓蒸汽沖擊高溫的液態(tài)熔融渣，使之破碎并冷卻成較細(xì)固體顆粒，降低了廢鋼的氧化率，為后續(xù)盡可能多的回收廢鋼打下良好的基礎(chǔ)。處理塔4中設(shè)置傾斜放置的篩板6，篩板6上安裝振動器5，汽碎后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。為了使后續(xù)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。
余熱回收及生成蒸汽步驟具體為由鼓風(fēng)機(jī)7提供的冷空氣從篩板6的下方進(jìn)入處理塔4，與篩板6上正在輸送出處理塔4的渣顆粒進(jìn)行熱交換，熱交換后冷空氣變成熱空氣，熱空氣先經(jīng)過設(shè)置在處理塔4中的擋板8初步除塵后沖刷等流速熱管9。等流速熱管9的一部分設(shè)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(chǎn)生壓力為 O. 85MPa 1. 6MPa的飽和蒸汽。經(jīng)等流速熱管9換熱后產(chǎn)生的煙氣排出處理塔4后，進(jìn)入耐高溫抗水解碳纖維濾芯布袋除塵器22凈化，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，因此可以直接凈化含塵煙氣，凈化后的粉塵濃度降至小于3mg/Nm3成為潔凈煙氣，通過引風(fēng)機(jī) 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(jīng)過汽水混合器12后，進(jìn)入蒸汽聚集器13并在其中聚集起來。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(huán)至噴嘴3用于汽碎粒化，其余大部分蒸汽可富余外供。本發(fā)明采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，輔助裝置用于為熱管換熱器11提供高品質(zhì)的給水，以用于蒸汽生產(chǎn)。本發(fā)明余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(jīng)等流速熱管換熱以生產(chǎn)蒸汽，蒸汽又內(nèi)循環(huán)用于汽碎，實現(xiàn)了高溫熔融渣顯熱的循環(huán)利用，采用等流速熱管這一高效換熱元件，提高了余熱回收效率。
篩板6將汽碎且進(jìn)行熱交換后的渣顆粒輸送出處理塔4，隨后皮帶10將渣顆粒運(yùn)輸?shù)綔\悶池17中，在淺悶池17中對渣顆粒進(jìn)行淺悶渣處理。淺悶池17的結(jié)構(gòu)與原理與傳統(tǒng)的熱悶渣池類似，同樣包括噴水、排水、排汽、蓋頂?shù)冉Y(jié)構(gòu)，但是池子數(shù)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(wěn)定渣顆粒的成份，更宜于建材利用，并為后續(xù)回收廢鋼進(jìn)一步打好了基礎(chǔ)，且單位時間內(nèi) 單個池的渣處理量較大。悶渣后的廢渣由挖掘機(jī)18挖出，再經(jīng)磁選篩板19進(jìn)行磁選，以回收其中的廢鋼20，剩余的廢渣21可作建材材料外運(yùn)。
下面以一臺150t轉(zhuǎn)爐年產(chǎn)約30萬噸鋼渣為例，介紹本發(fā)明的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。
主要設(shè)計技術(shù)指標(biāo)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(shù)過程循環(huán)用，一部分外供
壓力0. 85MPa
溫度173°C
(5)處理塔內(nèi)過熱蒸汽參數(shù)
壓力0. 85MPa
溫度360°C
(6)內(nèi)循環(huán)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)富余外供飽和蒸汽(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(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)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(quán)利要求
1.轉(zhuǎn)爐高溫熔融渣等流速熱管式余熱廢鋼廢渣回收方法，其特征在于所述方法包括 (1)汽碎用高壓蒸汽對高溫熔融渣進(jìn)行沖擊，將高溫熔融渣擊碎并冷卻成較細(xì)的渣顆粒； (2)余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(jìn)行熱交換，熱交換后的渣顆粒排出所述處理塔，熱交換產(chǎn)生的熱空氣沖刷等流速熱管，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于所述汽碎步驟的高壓蒸汽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐高溫熔融渣等流速熱管式余熱廢鋼廢渣回收方法，其特征在于在淺悶池中對余熱回收處理后的渣顆粒進(jìn)行20 45分鐘淺悶渣處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)爐高溫熔融渣等流速熱管式余熱廢鋼廢渣回收方法，其特征在于先將淺悶渣處理后的渣顆粒打撈出淺悶池，然后采用磁選篩板將渣顆粒中的廢鋼篩選出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐高溫熔融渣等流速熱管式余熱廢鋼廢渣回收方法，其特征在于所述處理塔中設(shè)置傾斜放置的篩板，篩板上安裝振動器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐高溫熔融渣等流速熱管式余熱廢鋼廢渣回收方法，其特征在于汽水混合器連接所述熱管換熱器和蒸汽聚集器，用于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(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐高溫熔融渣等流速熱管式余熱廢鋼廢渣回收方法，其特征在于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(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐高溫熔融渣等流速熱管式余熱廢鋼廢渣回收方法，其特征在于所述布袋除塵器中設(shè)置有耐高溫抗水解碳纖維濾芯。
全文摘要
轉(zhuǎn)爐高溫熔融渣等流速熱管式余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(jìn)行沖擊，將高溫熔融渣擊碎并冷卻成較細(xì)的渣顆粒；(2)余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(jìn)行熱交換，熱交換產(chǎn)生的熱空氣沖刷等流速熱管，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于汽碎步驟的高壓蒸汽。本發(fā)明采用高壓蒸汽沖擊高溫的液態(tài)熔融渣，降低廢鋼的氧化率，為盡可能多的回收廢鋼打下良好的基礎(chǔ)；采用渣顆粒與冷空氣的熱交換以回收余熱，熱交換生成的熱空氣經(jīng)熱管換熱以生產(chǎn)蒸汽，蒸汽又內(nèi)循環(huán)用于汽碎，實現(xiàn)了高溫熔融渣顯熱的循環(huán)利用，余熱回收效率高。
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(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者王珍露 申請人:無錫市東優(yōu)環(huán)?？萍加邢薰?br>