本發(fā)明屬鋼鐵節(jié)能領(lǐng)域，特別涉及到一種能夠高效回收高爐渣余熱的裝置及回收方法。

背景技術(shù)：

在生產(chǎn)鐵水的同時(shí)，高爐還產(chǎn)出大量的液態(tài)高爐渣。液態(tài)高爐渣蘊(yùn)含著很高的熱能，每噸高爐液態(tài)渣蘊(yùn)含的熱量接近64kg標(biāo)準(zhǔn)煤所含的熱量，屬于高品位的余熱資源，具有很高的回收利用價(jià)值。同時(shí)高爐渣是一種性能良好的硅酸鹽材料，可以作為生產(chǎn)建筑材料和化肥的原料。急冷處理后的高爐渣具有潛在的水硬膠凝性能，是優(yōu)良的水泥原料，因此國內(nèi)外各研發(fā)機(jī)構(gòu)在借鑒前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上爭相針對(duì)高爐渣的顯熱回收及其渣的資源化利用展開研究，目前干式顯熱回收系統(tǒng)占主導(dǎo)地位，雖取得了一定的成績，但均沒有取得工業(yè)上的突破。

專利“一種高爐熔渣干式顯熱回收系統(tǒng)和生產(chǎn)工藝”(申請(qǐng)?zhí)枺?00910086405.0)公開了一種高爐熔渣干式顯熱回收系統(tǒng)和生產(chǎn)工藝。高爐熔渣在中間包內(nèi)通過吹氮飽和處理后，高速氣流噴槍將其帶出，途經(jīng)射流磨高速氣流渣?；ハ嘧矒袅；?，強(qiáng)化換熱，渣粒下行經(jīng)過平板沖擊磨反彈破碎換熱冷卻；二冷流化床對(duì)渣粒熱量二次回收，一次回收與二次回收的熱量通過換熱器轉(zhuǎn)換成熱能或電能。該方法用N₂對(duì)高爐渣進(jìn)行?；蜔崃炕厥?，雖節(jié)約了大量冷卻水但需要大量N₂，其造價(jià)昂貴，且熱回收效率不高。

專利“高爐渣顯熱回收系統(tǒng)”(申請(qǐng)?zhí)枺篊N200810229556.2)公開了一種包含轉(zhuǎn)杯、渣粒捕集器和余熱鍋爐的熱回收系統(tǒng)。該方法是將 高溫液態(tài)爐渣流經(jīng)高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)杯中并沿轉(zhuǎn)杯的切線方向甩出，在此過程中破碎為渣粒，渣粒撞到渣粒捕集器的水冷壁進(jìn)一步被冷卻凝固并下滑到渣粒捕集器的底部，通過渣輸送帶輸送到余熱鍋爐，將熱量傳遞給管內(nèi)的水，使水汽化產(chǎn)生蒸汽，冷卻后的爐渣從余熱鍋爐底部排除。該方法在渣粒捕集器中單靠水冷壁來冷卻渣粒很難達(dá)到渣?；男Ч绊懜郀t渣的資源化再利用，且由于高爐渣導(dǎo)熱系數(shù)低，單靠間壁式冷卻熱回收效率低。

專利“高爐液態(tài)渣的處理與能量回收方法及其用途”(申請(qǐng)?zhí)枺篊N200910019727.3)公開了一種高爐液態(tài)渣的處理與能量回收方法及用途，包括管網(wǎng)的設(shè)置、控制裝置的設(shè)置等，其特征在于：設(shè)置密閉空間，使高爐液態(tài)渣進(jìn)入密閉空間內(nèi)，將進(jìn)入密閉空間內(nèi)的高爐液態(tài)渣?；?，并使用流態(tài)水使其凝固；凝固后的固體渣的排渣溫度≥密閉空間內(nèi)的水的沸點(diǎn)；從密閉空間內(nèi)，排出產(chǎn)生的固體渣及收集產(chǎn)生的流態(tài)水并加以利用。該方法在渣的粒化過程中有一定的效果，但是不僅后續(xù)產(chǎn)生的流態(tài)水回收利用困難、熱效率低，而且設(shè)備復(fù)雜，控制困難。

解決高爐渣余熱利用的前提是保證冷卻強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)高爐渣的資源化利用，避免造成固廢的產(chǎn)生，在保證冷卻強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，有效提高高爐渣余熱回收的效率，得到高品質(zhì)的二次能源，是該項(xiàng)目亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種高爐渣顯熱回收利用方法及回收裝置，具體是一種以旋轉(zhuǎn)破碎-能量回收方式為一體的回收高爐渣余熱的裝置及回收方法，能夠高效地回收高爐渣的高溫顯熱，而且?；蟮母郀t渣可滿足制造水泥的要求。

本發(fā)明一種回收高爐渣余熱的裝置，包括渣罐，進(jìn)料門，熱回收設(shè)備，旋轉(zhuǎn)金屬籠，進(jìn)風(fēng)總管，熱風(fēng)出口，旋轉(zhuǎn)密封閥，排渣口，多通道進(jìn)風(fēng)口，電機(jī)等部件，其中熱回收設(shè)備與旋轉(zhuǎn)金屬籠以同軸連接到電機(jī)，保證軸與熱回收設(shè)備的密封，并保證旋轉(zhuǎn)金屬籠的旋轉(zhuǎn)，在熱回收設(shè)備的側(cè)墻下部與金屬籠底部之間的位置，沿軸向方向開8～10個(gè)直徑為38mm～159mm的進(jìn)風(fēng)口，與進(jìn)風(fēng)總管連接，熱回收設(shè)備的底部開孔作為排渣口，并在排渣口上安裝旋轉(zhuǎn)密封閥保證熱回收設(shè)備的密封，在熱回收設(shè)備頂部開孔并安裝熱風(fēng)出口，在旋轉(zhuǎn)金屬籠開口并安裝進(jìn)料門。

本發(fā)明一種回收高爐渣余熱的方法是這樣的，溫度約為1450℃～1500℃的熔融高爐渣與常溫狀態(tài)下的高導(dǎo)熱金屬球在渣罐內(nèi)混合，金屬球直徑按渣量的不同選擇在50～150mm，渣球比為1～3；形成溫度約為500℃～800℃的高爐渣與金屬球的固態(tài)混合物，高導(dǎo)熱金屬球的導(dǎo)熱系數(shù)大于150kJ/m·h·℃；高爐渣與鋼球的固態(tài)混合物經(jīng)過進(jìn)料門倒入熱回收裝備中的旋轉(zhuǎn)金屬籠內(nèi)，金屬籠孔徑根據(jù)金屬球直徑的不同，選擇25～75mm，耐熱強(qiáng)度達(dá)到12～26公斤力/mm²(600℃)，沖擊韌性35～54公斤力/mm²(600℃)，通過電機(jī)的驅(qū)動(dòng)金屬籠旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為30～120轉(zhuǎn)/min；固態(tài)渣塊在金屬球的旋轉(zhuǎn)、碰撞作用下破碎、分離，小于金屬籠孔徑的渣及破損的金屬球排除到熱回收設(shè)備中，在渣球混合物被破碎的同時(shí)，進(jìn)風(fēng)總管供入的冷風(fēng)，流量根據(jù)冷卻渣量及熱風(fēng)爐助燃風(fēng)量的不同選擇20萬Nm³/h～40萬Nm³/h，壓力為15kPa～20kPa，冷風(fēng)由通道進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入熱回收設(shè)備中，與破碎的高爐渣及鋼球充分換熱，換熱成為熱風(fēng)由熱風(fēng)出口排出，供給熱風(fēng)爐實(shí)現(xiàn)助燃風(fēng)的預(yù)熱或除塵后直接作為熱風(fēng)爐助燃風(fēng)，實(shí)現(xiàn)熱量回收，通過調(diào)整冷風(fēng)量及金屬球量，保證與熱風(fēng)爐的換向時(shí)間相同 (1～1.5h)。經(jīng)過換熱后金屬球與高爐渣粉末溫度降低到200℃以下，完整及少量破損的金屬球(直徑大于旋轉(zhuǎn)籠內(nèi)經(jīng))留在旋轉(zhuǎn)籠內(nèi)繼續(xù)使用，破碎的金屬球及高爐渣經(jīng)由旋轉(zhuǎn)密封閥通過排渣口排出系統(tǒng)，再用磁選的方法，將金屬球選出。

本發(fā)明方法的特點(diǎn)是采用高導(dǎo)熱金屬材料與高爐渣直接混合，通過導(dǎo)熱材料的快速吸熱實(shí)現(xiàn)高爐渣的快速降溫，達(dá)到高爐渣冷卻強(qiáng)度，滿足高爐渣玻璃化率。在旋轉(zhuǎn)破碎裝置中將塊狀渣破碎，并在旋轉(zhuǎn)破碎的同時(shí)，采用冷風(fēng)置換高爐渣與導(dǎo)熱材料的顯熱，實(shí)現(xiàn)熱能的高效回收。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及效果在于提供了一種旋轉(zhuǎn)破碎-能源回收方式為一體的回收高爐渣余熱的方法。采用高導(dǎo)熱金屬球置換高爐渣顯熱及潛熱，并在破碎的過程中回收熱能。工藝流程短、散熱低，可以滿足寬溫度范圍的高爐渣余熱回收，不受爐渣粘度的限制。在滿足高爐渣冷卻強(qiáng)度的同時(shí)，降低回收過程中的能量損失，高效回收高爐渣的顯熱及潛熱，提高余熱回收效率。

附圖說明

附圖為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1渣罐，2進(jìn)料門，3熱回收設(shè)備，4旋轉(zhuǎn)金屬籠，5進(jìn)風(fēng)總管，6熱風(fēng)出口，7旋轉(zhuǎn)密封閥，8排渣口，9進(jìn)風(fēng)口，10電機(jī)，11減速機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說明

如圖所示，本發(fā)明由渣罐1，進(jìn)料門2，熱回收設(shè)備3，旋轉(zhuǎn)金屬籠4，進(jìn)風(fēng)總管5，熱風(fēng)出口6，旋轉(zhuǎn)密封閥7，排渣口8，多通道進(jìn)風(fēng)口9，電機(jī)10，減速機(jī)11組成，其中熱回收設(shè)備3與旋轉(zhuǎn)金屬 籠4以同軸連接到電機(jī)10，保證軸與熱回收設(shè)備的密封，通過減速機(jī)11控制旋轉(zhuǎn)金屬籠的旋轉(zhuǎn)速度，在熱回收設(shè)備3的側(cè)墻下部與金屬籠4底部之間的位置沿軸向方向開8～10個(gè)進(jìn)風(fēng)口9并與進(jìn)風(fēng)總管5連接，熱回收設(shè)備的底部開孔作為排渣口8，并在排渣口上安裝旋轉(zhuǎn)密封閥7保證熱回收設(shè)備的密封，在熱回收設(shè)備頂部開孔并安裝熱風(fēng)出口6，在旋轉(zhuǎn)金屬籠4開口并安裝進(jìn)料門2。

本發(fā)明一種回收高爐渣余熱的方法是這樣的，溫度約為1450℃～1500℃的熔融高爐渣與常溫狀態(tài)下的高導(dǎo)熱金屬球在渣罐1內(nèi)混合，金屬球直徑按渣量的不同選擇在50～150mm，渣球比為1～3；形成溫度約為500℃～800℃的高爐渣與金屬球的固態(tài)混合物，高導(dǎo)熱金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)大于150kJ/m·h·℃；高爐渣與鋼球的固態(tài)混合物經(jīng)過進(jìn)料門2倒入熱回收裝備3中的旋轉(zhuǎn)金屬籠4內(nèi)，金屬籠孔徑根據(jù)金屬球直徑的不同，選擇25～75mm，耐熱強(qiáng)度達(dá)到12～26公斤力/mm²(600℃)，沖擊韌性35～54公斤力/mm²(600℃)通過電機(jī)10的驅(qū)動(dòng)金屬籠旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為30～120轉(zhuǎn)/min；利用金屬球的旋轉(zhuǎn)、碰撞作用將固態(tài)渣塊與金屬球破碎、分離，并將小于金屬籠孔徑的渣及破損的金屬球排除到熱回收設(shè)備中，金屬籠對(duì)渣球混合物旋轉(zhuǎn)破碎的同時(shí)，進(jìn)風(fēng)總管5供入冷風(fēng)，冷風(fēng)量受處理渣量及熱風(fēng)爐熱風(fēng)量的控制，在20萬Nm³/h～40萬Nm³/h之間，壓力控制在15kPa～20kPa，選擇進(jìn)風(fēng)口直徑為38mm～159mm，冷風(fēng)由多通道進(jìn)風(fēng)口9進(jìn)入熱回收設(shè)備中與破碎的高爐渣及鋼球充分換熱，換熱成的熱風(fēng)由熱風(fēng)出口6排出，進(jìn)入換熱系統(tǒng)供給熱風(fēng)爐實(shí)現(xiàn)助燃風(fēng)的預(yù)熱，或除塵后直接作為熱風(fēng)爐助燃風(fēng)，實(shí)現(xiàn)熱量回收。經(jīng)過換熱后金屬球與高爐渣粉末溫度降低到200℃以下，完整及少量破損的金屬球(直徑大于旋轉(zhuǎn)籠孔眼 直徑)留在旋轉(zhuǎn)籠內(nèi)繼續(xù)使用，破碎的金屬球及高爐渣經(jīng)由旋轉(zhuǎn)密封閥7通過排渣口8排出系統(tǒng)，再用磁選的方法，將金屬球選出。

實(shí)施例1

按2580m³高爐為例，單次出鐵420t，出渣126t，出鐵溫度為1480℃，到達(dá)渣道出口的渣溫為1300℃，則高爐渣初始熱量為202GJ。采用本方法回收高爐渣余熱，1480℃的熔融高爐渣與常溫狀態(tài)下的直徑100mm，導(dǎo)熱系數(shù)155kJ/m·h·℃，總重為252t的高導(dǎo)熱金屬球在渣罐內(nèi)混合；形成溫度約為500℃～800℃的高爐渣與金屬球的固態(tài)混合物；球渣比(質(zhì)量比)為1：2，高爐渣與鋼球的固態(tài)混合物經(jīng)過進(jìn)料門倒入熱回收裝備中的旋轉(zhuǎn)金屬籠內(nèi)，金屬籠孔徑55mm，耐熱強(qiáng)度20公斤力/mm²(600℃)，沖擊韌性40公斤力/mm²(600℃)，通過電機(jī)的驅(qū)動(dòng)金屬籠旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/min；利用金屬球的旋轉(zhuǎn)、碰撞作用將固態(tài)渣塊與金屬球破碎、分離，并將小于金屬籠孔徑的渣及破損的金屬球排除到熱回收設(shè)備中，金屬籠對(duì)渣球混合物旋轉(zhuǎn)破碎的同時(shí)，由進(jìn)風(fēng)總管供入冷風(fēng)，冷風(fēng)量21萬Nm³/h，壓力為15kPa，由多通道進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入熱回收設(shè)備中與破碎的高爐渣及鋼球充分換熱，換熱完成的熱風(fēng)由熱風(fēng)出口排出系統(tǒng)進(jìn)入換熱系統(tǒng)供給熱風(fēng)爐實(shí)現(xiàn)助燃風(fēng)的預(yù)熱，或除塵后直接作為助燃風(fēng)，實(shí)現(xiàn)熱量回收。經(jīng)過換熱后金屬球與高爐渣粉末溫度降低到200℃以下，完整及少量破損的金屬球(直徑大于旋轉(zhuǎn)籠內(nèi)經(jīng))留在旋轉(zhuǎn)籠內(nèi)繼續(xù)使用，破碎的金屬球及高爐渣經(jīng)由旋轉(zhuǎn)密封閥通過排渣口排出系統(tǒng)，再用磁選的方法，將金屬球選出。預(yù)熱溫度可達(dá)615℃，系統(tǒng)效率可達(dá)65.9％。

實(shí)施例2

按3200m³高爐為例，單次出鐵655t，出渣196.5t，出鐵溫度為1480℃，到達(dá)渣道出口的渣溫為1300℃，則高爐渣初始熱量為311GJ。 采用本方法回收高爐渣余熱，1480℃的熔融高爐渣與常溫狀態(tài)下的直徑150mm，導(dǎo)熱系數(shù)160kJ/m·h·℃，總重為393t的高導(dǎo)熱金屬球在渣罐內(nèi)混合；形成溫度約為500℃～800℃的高爐渣與金屬球的固態(tài)混合物；球渣比(質(zhì)量比)為2，高爐渣與鋼球的固態(tài)混合物經(jīng)過進(jìn)料門倒入熱回收裝備中的旋轉(zhuǎn)金屬籠內(nèi)，金屬籠孔徑60mm，耐熱強(qiáng)度20公斤力/mm²(600℃)，沖擊韌性40公斤力/mm²(600℃)，通過電機(jī)的驅(qū)動(dòng)金屬籠旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為30轉(zhuǎn)/min；利用金屬球的旋轉(zhuǎn)、碰撞作用將固態(tài)渣塊與金屬球破碎、分離，并將小于金屬籠孔徑的渣及破損的金屬球排除到熱回收設(shè)備中，金屬籠對(duì)渣球混合物旋轉(zhuǎn)破碎的同時(shí)，由進(jìn)風(fēng)總管供入冷風(fēng)，冷風(fēng)量34萬Nm³/h，壓力為17kPa，由多通道進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入熱回收設(shè)備中與破碎的高爐渣及鋼球充分換熱，換熱完成的熱風(fēng)由熱風(fēng)出口排出系統(tǒng)進(jìn)入換熱系統(tǒng)供給熱風(fēng)爐實(shí)現(xiàn)助燃風(fēng)的預(yù)熱，或除塵后直接作為助燃風(fēng)，實(shí)現(xiàn)熱量回收。經(jīng)過換熱后金屬球與高爐渣粉末溫度降低到200℃以下，完整及少量破損的金屬球(直徑大于旋轉(zhuǎn)籠內(nèi)經(jīng))留在旋轉(zhuǎn)籠內(nèi)繼續(xù)使用，破碎的金屬球及高爐渣經(jīng)由旋轉(zhuǎn)密封閥通過排渣口排出系統(tǒng)，再用磁選的方法，將金屬球選出。預(yù)熱溫度可達(dá)613℃，系統(tǒng)效率可達(dá)65.2％。