熔融高炉渣显热回收方法及装置 【技术领域】
本发明涉及能源回收利用领域，尤其涉及钢铁、有色冶金行业中的熔融高炉渣显热回收方法及装置。
背景技术
钢铁工业为国民经济的发展提供重要的基础原材料，属于能源、资源消耗大的资源密集型产业。在生产钢铁制品的同时也排放大量的废弃物，对环境造成严重的污染。虽然钢铁工业是国民经济领域内的耗能和排污大户，但同时也是极具节能减排潜力的产业之一。其中，回收利用各种余热是钢铁工业进一步节能的重要突破口。高炉渣是在高炉冶炼过程中，由矿石中的脉石、燃料中的灰分和熔剂中非挥发组分形成的副产物。目前我国冶炼一吨生铁约产生0.3～0.6吨高炉渣。2008年我国产铁4.71亿吨，即使按0.3t渣/t铁计算，高炉渣的生成量也在1.4亿吨，同时熔态高炉渣的温度大于1500℃，由此可见高炉渣具有取材易，显热高等特点，是余热回收前景最广的材料之一。但是目前其处理大多采用水淬法，将熔融的高炉渣倒入水中，水遇高温发生爆炸，将高炉渣破碎成微粒，并产生大量蒸汽，此法的缺点是：不仅高炉渣的显热无法利用，而且造成水资源的大量浪费，对大气、水和土壤也造成了严重的污染，恶化了工作环境，因此，如何高效地回收高炉渣的高温显热，减少其处理过程中对环境造成的污染，就成为一个急需解决的问题。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种熔融高炉渣显热回收方法及装置，高效地回收高炉渣的高温显热，减少其处理过程中对环境造成的污染，而且处理后的高炉渣可满足制造水泥的要求。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
熔融高炉渣显热回收方法，其特征在于，熔融高炉渣先在粒化器内进行热量第一次回收，再经过振动床进行热量第二次回收，最后在流化床内进行热量的第三次回收，回收的热能以热风或发电的形式得到再利用或能量转换，其实现的步骤如下：
1)温度达1400～1500℃的熔融高炉渣经渣罐流入粒化器，在转速为1800～2000转/分钟的离心作用下破碎成直径为1～5mm的颗粒打在粒化器的水冷壁上冷却凝固，完成第一次热量交换；
2)上述高温高炉渣颗粒在倾角为10～30°，振幅为10～25mm的振动床上移动，换热空气一由振动床下部向上穿越高炉渣颗粒层带走热量，将高炉渣颗粒温度降至700～900℃，完成第二次热量交换；
3)上述高炉渣颗粒进入流化床，换热空气二在流化床内部高炉渣颗粒层间搅动带走热量，将高炉渣颗粒温度降至150℃，完成第三次热量交换；
4)升温后的换热空气一和换热空气二分别经除尘装置进入发电机一和发电机二，将热能转化为电能加以储存和利用，温度较高的换热空气一也可以直接以热风的形式供高炉使用。
所述熔融高炉渣显热回收方法采用的装置，其特征在于，包括渣罐、粒化器、振动床、流化床、除尘装置、发电机、鼓风机，粒化器上部设置有渣罐，粒化器依次与振动床、流化床相连接，鼓风机分别与振动床、流化床底部相连接，换热空气经除尘装置与发电机相连接，发电机通过回风管路、除尘装置和鼓风机相连接。
所述的粒化器内壁设有水冷壁。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过干式粒化、显热回收和能量转换三个过程，按照能级匹配的原则，逐级回收、梯级利用熔融高炉渣显热，分别以余热蒸汽发电和高炉热风的形式进行热能利用，冷却后的高炉渣可以作为水泥原料，与现有的水淬法相比，每处理1t熔渣可节约1.0～1.2t新水，没有硫化物H2S和SO2产生，节约相当于47kg标准煤的能源。
【附图说明】
图1是本发明的熔融高炉渣显热回收装置实施例一结构示意图；
图2是本发明的熔融高炉渣显热回收装置实施例二结构示意图。
图中1-渣罐 2-水冷壁 3-粒化器 4-振动床 5-流化床 6-发电机一 7-发电二 8-除尘装置 9-回风管路 10-鼓风机一 11-鼓风机二 12-换热空气一13-换热空气二 14-高炉
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
熔融高炉渣显热回收方法，熔融高炉渣先在粒化器内进行热量第一次回收，再经过振动床进行热量第二次回收，最后在流化床内进行热量的第三次回收，回收的热能以热风或发电的形式得到再利用或能量转换，其实现的步骤如下：
1)温度达1400～1500℃的熔融高炉渣经渣罐流入粒化器，在转速为1800～2000转/分钟的离心作用下破碎成直径为1～5mm的颗粒打在粒化器的水冷壁上冷却凝固，完成第一次热量交换；
2)上述高温高炉渣颗粒在倾角为10～30°，振幅为10～25mm的振动床上移动，换热空气一由振动床下部向上穿越高炉渣颗粒层带走热量，将高炉渣颗粒温度降至700～900℃，完成第二次热量交换；
3)上述高炉渣颗粒进入流化床，换热空气二在流化床内部高炉渣颗粒层间搅动带走热量，将高炉渣颗粒温度降至150℃，完成第三次热量交换；
4)升温后的换热空气一和换热空气二分别经除尘装置进入发电机一和发电机二，将热能转化为电能加以储存和利用，温度较高地换热空气一也可以直接以热风的形式供高炉使用。
见图1，本发明的熔融高炉渣显热回收装置实施例一结构示意图，包括渣罐1、粒化器3、振动床4、流化床5、除尘装置8、发电机一6、发电机二7、鼓风机一10、鼓风机二11、粒化器3上部设置有渣罐1，粒化器3依次与振动床4、流化床5相连接，鼓风机一10与振动床4底部相连接、鼓风机二11与流化床5底部相连接，由振动床4顶部排出的换热空气一12经除尘装置8与发电机一6相连接，由流化床5顶部排出的换热空气二13经除尘装置8与发电机二7相连接，发电机一6、发电机二7通过回风管路9、除尘装置8分别和鼓风机一10、鼓风机二11相连接，粒化器3内壁设有水冷壁2。振动床4顶部排出的换热空气一12还与高炉相连接。鼓风机一10与鼓风机二11使流化床5内形成搅动的气流，使高炉渣充分散发显热。
本发明中熔融高炉渣从渣罐1流到垂直下方的高速旋转的粒化器3中进行破碎，破碎后的渣粒经水冷壁2冷却凝固，由具有一定倾斜角度的振动床4移动至流化床5。在此过程中经过三次热量交换回收，通过发电机一6、发电机二7和高炉7能量得到合理的利用。当流化床5下部渣粒温度降至150℃后，从流化床5排出运至水泥厂制造水泥。发电机一6、发电机二7采用汽轮发电机。
本发明采用粒化器3，利用离心力进行熔渣干式破碎，节约水耗，大大减少污染物排放。
本发明采用熔融高炉渣显热回收装置经粒化器3、振动床4、流化床5进行热量的三次交换回收，有利于实现能量充分回收、合理利用的目的。
本发明采用熔融高炉渣显热回收装置经流化床5排出的高炉渣可以用来生产水泥，有利于实现废弃物的“零排放”。
本发明采用熔融高炉渣显热回收装置中产生的烟尘经除尘器8去除粉尘后再进入发电系统和高炉7中。
见图2，本发明的熔融高炉渣显热回收装置实施例二结构示意图，包括渣罐1、粒化器3、振动床4、流化床5、除尘装置8、发电机一6、鼓风机一10、鼓风机二11、粒化器3上部设置有渣罐1，粒化器3依次与振动床4、流化床5相连接，鼓风机一10与振动床4底部相连接、鼓风机二11与流化床5底部相连接，由振动床4和流化床5顶部排出的换热空气12汇合经除尘装置8与发电机一6相连接，发电机一6通过回风管路9、除尘装置8分别和鼓风机一10、鼓风机二11相连接，粒化器3内壁设有水冷壁2。
本实施例适用于小规模生产情况，热风不能直接利用，全部汇总用于发电，此方法会造成热量的熵值损失，因此按能级匹配的原则，逐级回收、梯级利用熔融高炉渣显热，才能保证更好的利用率。