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1、(10)申请公布号 CN 102776302 A (43)申请公布日 2012.11.14 C N 1 0 2 7 7 6 3 0 2 A *CN102776302A* (21)申请号 201210274559.4 (22)申请日 2012.08.03 C21B 3/06(2006.01) F27D 17/00(2006.01) (71)申请人北京硕人海泰能源环境技术有限公 司 地址 100120 北京市西城区教场口街1号院 6号楼416 (72)发明人高宁 蒋立刚 朱许慧 范晓君 (74)专利代理机构北京中北知识产权代理有限 公司 11253 代理人焦烨鋆 (54) 发明名称 液态炉渣余热回。
2、收装置和利用该装置回收炉 渣余热的方法 (57) 摘要 本发明公开了液态炉渣余热回收装置和回收 炉渣余热的方法，其中液态炉渣余热回收装置包 括过热蒸汽发生器、蒸发器、破碎机、保温炉渣运 输器和炉渣运送装置，破碎机位于蒸发器上方且 两者连通，蒸发器与过热蒸汽发生器之间通形成 循环蒸汽循环，过热蒸汽发生器上游有蒸汽加压 装置和换热器，过热蒸汽发生器下游有换热器，过 热蒸汽发生器内有液态炉渣，蒸汽由下至上进入 过热蒸汽发生器内换热，保温炉渣运输器运输固 态炉渣至破碎机，蒸发器顶部设置喷水装置，炉渣 运送装置位于蒸发器下方。本发明的液态炉渣余 热回收装置能够有效回收高炉炉渣的热量，并所 得的蒸汽可以直。
3、接用于汽轮机发电，有效节省能 源，使得发电无需燃料，无污染。 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 2 页 1/2页 2 1.液态炉渣余热回收装置，其特征在于：包括过热蒸汽发生器、蒸发器、破碎机、保温 炉渣运输器和炉渣运送装置，所述破碎机位于所述蒸发器上方且两者连通，所述蒸发器与 所述过热蒸汽发生器之间通过蒸汽通道形成循环蒸汽循环回路，所述过热蒸汽发生器的上 游设有蒸汽加压装置和与去离子水进行换热的换热器，所述过热蒸汽发生器的下游设有换 热器，所述过热蒸汽发生器内有液态。
4、炉渣，所述加压后的蒸汽由下至上进入所述过热蒸汽 发生器内与所述液态炉渣接触换热并形成固态炉渣，所述保温炉渣运输器运输所述过热蒸 汽发生器内的固态炉渣至破碎机，所述蒸发器顶部设置喷水装置，所述炉渣运送装置位于 所述蒸发器下方。 2.根据权利要求1所述的液态炉渣余热回收装置，其特征在于：所述过热蒸汽发生器 包括壳体、位于壳体内的渣箱、位于所述壳体与所述渣箱之间的蒸汽管，所述蒸汽管的进气 端与换热器连通，所述蒸汽管的出气端与汽轮机发电装置连接。 3.根据权利要求2所述的液态炉渣余热回收装置，其特征在于：所述过热蒸汽发生器 内的渣箱设置可打开的盖板和底板，所述盖板与所述底板上均设有供循环蒸汽进入渣箱内。
5、 部的开口孔。 4.根据权利要求2所述的液态炉渣余热回收装置，其特征在于：所述渣箱的上部尺寸 小于所述渣箱的下部尺寸。 5.根据权利要求2所述的液态炉渣余热回收装置，其特征在于：所述渣箱内壁上设置 加固板。 6.根据权利要求2所述的液态炉渣余热回收装置，其特征在于：所述渣箱外部设置翅 片。 7.根据权利要求2所述的液态炉渣余热回收装置，其特征在于：所述蒸汽通道为蛇形 管或圆管。 8.根据权利要求1至7任意一权利要求所述的液态炉渣余热回收装置，其特征在于： 所述保温炉渣运输器包括运力车和位于所述运力车上的保温箱。 9.根据权利要求1至7任意一权利要求所述的液态炉渣余热回收装置，其特征在于： 所述。
6、破碎机为对辊式破碎机。 10.利用权利要求2至7任意一权利要求所述的液态炉渣余热回收装置进行炉渣余热 回收的方法，其特征在于：包括循环进行以下步骤： (1)高温炉渣进行换热：将液体高温炉渣加入过热蒸汽发生器内，同时由上至下通入 循环蒸汽，循环蒸汽与液体高温炉渣换热，液体高温炉渣换热后成为蜂窝状固态炉渣，打开 过热蒸汽发生器的底部，固态炉渣落入保温炉渣运输器内； （2）固态炉渣运输和粉碎：将换热后冷却得到的固态炉渣使用保温炉渣运输器运输至 破碎机进行破碎，然后将破碎的碎炉渣掉落至蒸发器内，喷淋冷却水并与通入所述蒸发器 内的循环蒸汽换热，循环蒸汽进入蒸发器并与换热后形成的蒸汽一同由蒸发器蒸汽出口排。
7、 至蒸汽通道内，换热后的炉渣通过炉渣运送装置运送至外部； （3）饱和水蒸气加压：所述蒸发器内排出的循环蒸汽通过换热器与去离子水进行换热 后形成汽液混合状态的去离子水，通过蒸汽加压装置加压后由下至上进入所述过热蒸汽发 生器内进行循环换热，换热后的循环蒸汽从过热蒸汽发生器顶部出来，再与汽液混合状态 的去离子水通过另外一个换热器进行二次换热，去离子水经过两次换热变为饱和蒸汽，二 权 利 要 求 书CN 102776302 A 2/2页 3 次换热后的循环蒸汽再次进入蒸发器，该饱和蒸汽进入过热蒸汽发生器的壳体内的蒸汽管 内与液态炉渣再次进行换热形成过热蒸汽，换热后的过热蒸汽与汽轮机发电装置连通； （4。
8、）循环：重复循环上述步骤。 权 利 要 求 书CN 102776302 A 1/5页 4 液态炉渣余热回收装置和利用该装置回收炉渣余热的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种用于高炉冶炼过程中高温炉渣中后续处理装置，特别是涉及液态 炉渣余热回收装置。 0002 本发明还涉及利用上述液态炉渣余热回收装置对液态高温炉渣回收炉渣余热的 方法。 背景技术 0003 钢铁企业余热资源主要集中在炼焦、烧结、炼铁、炼钢和热轧工序，表现为产品余 热、烟气余热、废渣显热及冷却水显热等。为了将氧化铁还原成为金属铁，理论上大约只需 要150-250千克标准煤/吨铁（kgce/t Fe ）能量。目前一些现代化的钢铁。
9、厂，实际上的煤炭 消耗大约在700kgce/t Fe 左右。多花费的500kgce/t Fe 能源消耗主要是由于两个原因造成： 一个是热力学原因，即为了将氧化态的铁还原，高炉尾气中必须具有一定的还原势；另一个 是为了将金属铁与杂质分离，而分离必须在高温液态下进行。 0004 在高炉冶炼中，主要能量的携带者有以下三种，即： 0005 1）具有一定潜能的气体，这部分能量约占可回收热量的25%左右。目前高炉煤气 热值较低，约为850kCal/m 3 ，一般回收利用水平还不够高，大多自用。要提高热值水平，需要 进行富氧处理，或掺入高热值气体，如天然气或焦炉煤气，使热值至少达到1500-2000kCal。
10、/ m 3 以上。 0006 2）低温余热气体，可采用斯特林（Stirling）方式回收其余热。也可采用余热锅炉 方式回收蒸汽或热水。 0007 3）高温的液体和固体，包括高温铁水、炉渣等。这部分能量约占可回收热量的 70-75%左右。现阶段，铁水余热的回收利用实现起来较为困难。相对而言，液态炉渣的热量 回收利用则较为容易。 0008 高炉渣的出炉温度在1400-1550之间，含有大量显热，具有很高的余热回收潜 力。而我国的高炉渣有90%以上采用水淬法制取水渣，用于水泥原料等，而炉渣热量基本全 部散失。国内高炉渣余热回收利用仅限于冲渣水余热供暖，余热回收率低，且受时间和地域 限制。在夏季和无取。
11、暖设施的南方地区无法利用这部分能量。 发明内容 0009 本发明是为了解决现有技术中的不足而完成的，本发明的目的是提供一种能够有 效回收高炉炉渣的热量，并所得的蒸汽可以直接用于汽轮机发电，有效节省能源，使得发电 无需燃料，无污染的液态炉渣余热回收装置。 0010 本发明的液态炉渣余热回收装置，包括过热蒸汽发生器、蒸发器、破碎机、保温炉 渣运输器和炉渣运送装置，所述破碎机位于所述蒸发器上方且两者连通，所述蒸发器与所 述过热蒸汽发生器之间通过蒸汽通道形成循环蒸汽循环回路，所述过热蒸汽发生器的上游 设有蒸汽加压装置和与去离子水进行换热的换热器，所述过热蒸汽发生器的下游设有换热 说 明 书CN 102。
12、776302 A 2/5页 5 器，所述过热蒸汽发生器内有液态炉渣，所述加压后的蒸汽由下至上进入所述过热蒸汽发 生器内与所述液态炉渣接触换热并形成固态炉渣，所述保温炉渣运输器运输所述过热蒸汽 发生器内的固态炉渣至破碎机，所述蒸发器顶部设置喷水装置，所述炉渣运送装置位于所 述蒸发器下方。 0011 本发明的液态炉渣余热回收装置还可以是： 0012 所述过热蒸汽发生器包括壳体、位于壳体内的渣箱、位于所述壳体与所述渣箱之 间的蒸汽管，所述蒸汽管的进气端与换热器连通，所述蒸汽管的出气端与汽轮机发电装置 连接。 0013 所述过热蒸汽发生器内的渣箱设置可打开的盖板和底板，所述盖板与所述底板上 均设有供循。
13、环蒸汽进入渣箱内部的开口孔。 0014 所述渣箱的上部尺寸小于所述渣箱的下部尺寸。 0015 所述渣箱内壁上设置加固板。 0016 所述渣箱外部设置翅片。 0017 所述蒸汽通道为蛇形管或圆管。 0018 所述保温炉渣运输器包括运力车和位于所述运力车上的保温箱。 0019 所述破碎机为对辊式破碎机。 0020 本发明的液态炉渣余热回收装置，由于包括过热蒸汽发生器、蒸发器、破碎机、保 温炉渣运输器和炉渣运送装置，所述破碎机位于所述蒸发器上方且两者连通，所述蒸发器 与所述过热蒸汽发生器之间通过蒸汽通道形成循环蒸汽循环回路，所述过热蒸汽发生器的 上游设有蒸汽加压装置和与去离子水进行换热的换热器，所述。
14、过热蒸汽发生器的下游设有 换热器，所述过热蒸汽发生器内有液态炉渣，所述加压后的蒸汽由下至上进入所述过热蒸 汽发生器内与所述液态炉渣接触换热并形成固态炉渣，所述保温炉渣运输器运输所述过热 蒸汽发生器内的固态炉渣至破碎机，所述蒸发器顶部设置喷水装置，所述炉渣运送装置位 于所述蒸发器下方。这样相对于现有技术而言，直接利用液态高温炉渣的余热换热后的过 热蒸汽直接用于汽轮机发电，而本身循环的蒸汽利用与液态炉渣的换热而升温并在冷却破 碎后的炉渣过程中进一步吸热后再通过换热器和加压装置并最终通过与液态炉渣的换热 而产生用于发电的过热装置，同时形成循环蒸汽，由于使用废弃的高温炉渣的余热进行发 电，不需要再利用。
15、额外的资源，有效节省能源，而且无污染。 0021 本发明的另一目的是提供一种高效回收余热，可以无需燃料，无污染的进行发电 的利用上述的液态炉渣余热回收装置进行炉渣余热回收的方法。 0022 本发明的回收炉渣余热的方法，包括循环进行以下步骤： 0023 (1)高温炉渣进行换热：将液体高温炉渣加入过热蒸汽发生器内，同时由上至下 通入循环蒸汽，循环蒸汽与液体高温炉渣换热，液体高温炉渣换热后成为蜂窝状固态炉渣， 打开过热蒸汽发生器的底部，固态炉渣落入保温炉渣运输器内； 0024 （2）固态炉渣运输和粉碎：将换热后冷却得到的固态炉渣使用保温炉渣运输器运 输至破碎机进行破碎，然后将破碎的碎炉渣掉落至蒸发器。
16、内，喷淋冷却水并与通入所述蒸 发器内的循环蒸汽换热，循环蒸汽进入蒸发器并与换热后形成的蒸汽一同由蒸发器蒸汽出 口排至蒸汽通道内，换热后的炉渣通过炉渣运送装置运送至外部； 0025 （3）饱和水蒸气加压：所述蒸发器内排出的循环蒸汽通过换热器与去离子水进行 说 明 书CN 102776302 A 3/5页 6 换热后形成汽液混合状态的去离子水，通过蒸汽加压装置加压后由下至上进入所述过热蒸 汽发生器内进行循环换热，换热后的循环蒸汽从过热蒸汽发生器顶部出来，再与汽液混合 状态的去离子水通过另外一个换热器进行二次换热，去离子水经过两次换热变为饱和蒸 汽，二次换热后的循环蒸汽再次进入蒸发器，该饱和蒸汽进入。
17、过热蒸汽发生器的壳体内的 蒸汽管内与液态炉渣再次进行换热形成过热蒸汽，换热后的过热蒸汽与汽轮机发电装置连 通； 0026 （4）循环：重复循环上述步骤。 0027 本发明的回收炉渣余热的方法，由于使用上述步骤，可以直接利用液态高温炉渣 的余热进行回收并进行发电，不需要燃料，而且无污染，对环境亲和性更好。 附图说明 0028 图1本发明液态炉渣余热回收装置示意图。 0029 图2本发明液态炉渣余热回收装置的过热蒸汽发生器示意图。 0030 图3本发明液态炉渣余热回收装置的渣箱示意图。 0031 图号说明 0032 1保温炉渣运输器 2破碎机 3蒸汽通道 0033 4过热蒸汽发生器 5液态炉渣 6。
18、蒸发器 0034 7换热器 8固态炉渣 9壳体 0035 10渣箱 11蒸汽管 12炉渣运送装置 0036 13喷水装置 14蒸汽加压装置 15加固板 0037 16盖板 17运力车 18保温箱 0038 19底板 具体实施方式 0039 下面结合附图的图1至图3对本发明的液态炉渣余热回收装置以及利用该液态炉 渣余热回收装置进行炉渣余热回收的方法作进一步详细说明。 0040 本发明的液态炉渣余热回收装置，请参考图1至图3，包括过热蒸汽发生器4、蒸发 器6、破碎机2、保温炉渣运输器2和炉渣运送装置12，所述破碎机2位于所述蒸发器6上 方且两者连通，所述蒸发器6与所述过热蒸汽发生器4之间通过蒸汽通。
19、道3形成循环蒸汽 循环回路，所述过热蒸汽发生器4的上游设有蒸汽加压装置14和与去离子水进行换热的换 热器7，所述过热蒸汽发生器4的下游设有换热器7，所述换热器7通入去离子水，所述过热 蒸汽发生器4内有液态炉渣5，所述加压后的蒸汽由下至上进入所述过热蒸汽发生器4内 与所述液态炉渣5接触换热并形成固态炉渣8，所述保温炉渣运输器2运输所述过热蒸汽 发生器4内的固态炉渣8至破碎机2，所述蒸发器6顶部设置喷水装置13，所述炉渣运送装 置12位于所述蒸发器6下方。具体分析为(1)炉渣流程：1300-1450的液态炉渣5由钢 包倒入过热蒸汽发生器4内，经加压后的循环蒸汽从过热蒸汽发生器4底部向上冲吹液态 炉。
20、渣5，冷却换热后液态炉渣5最终形成蜂窝状固态炉渣8（温度900-1000），炉渣包括 钢渣，此时，过热蒸汽发生器4底部打开，固态炉渣8落入保温炉渣运输器2内，并由保温炉 渣运输器2运送至破碎机2入口处，保温炉渣运输器2的底部打开固态炉渣8进入破碎机 说 明 书CN 102776302 A 4/5页 7 2进行破碎，破碎后的炉渣（600-800）通过蒸发器6入口进入蒸发器6落在设置在蒸发 器6底部的炉渣运送装置12上，该炉渣运送装置12为履带运送装置。蒸发器6顶部设有 喷水装置13进行喷水，炉渣运送装置12将破碎的炉渣运至蒸发器6出口排出，经喷水和循 环蒸汽的冷却后钢渣温度200-300，作为尾。
21、渣外运处理。（2）循环蒸汽流程：循环蒸汽从 蒸发器6蒸汽入口进入，蒸发器6顶部喷入的冷却水在与破碎的钢渣换热后形成蒸汽，与循 环蒸汽合并一同与蒸发器6中破碎的钢渣逆流换热，换热后的循环蒸汽温度升高并从蒸发 器6蒸汽出口排出至蒸汽通道3内，沿着蒸汽通道3进入过热蒸汽发生器4，进入过热蒸汽 发生器4前，首先与进入过热蒸汽发生器4的去离子水在换热器7内进行换热，换热后的循 环蒸汽进入蒸汽加压装置14进行加压，加压到15-20mpa，加压后的循环蒸汽从过热蒸汽发 生器4的底部喷入，与液态炉渣5进行换热，使液态炉渣5降温冷却的同时形成蜂窝状固态 炉渣8，从而解决炉渣内部传热慢的问题。循环蒸汽从过热蒸汽发。
22、生器4顶部喷出进入蒸 汽通道3，后与进入过热蒸汽发生器4的去离子水在另一换热器7中进行换热，使去离子水 经过两次换热后形成饱和蒸汽进入过热蒸汽发生器4的蒸汽管11内并间接与液态炉渣5 换热得到过热蒸汽。（3）去离子水流程：去离子水首先与蒸发器6出来的循环蒸汽进行换 热，然后与从过热蒸汽发生器4出来的高温循环蒸汽换热，经两次换热后形成饱和蒸汽，进 入过热蒸汽发生器4的蒸汽管11内，与渣箱10内液态钢渣间接换热后形成过热蒸汽（其温 度为300-450），过热蒸汽可用于汽轮机发电。 0041 这样相对于现有技术而言，直接利用液态高温炉渣的余热换热后的过热蒸汽直接 用于汽轮机发电，而本身循环的蒸汽利用。
23、与液态炉渣5的换热而升温并在冷却破碎后的炉 渣过程中进一步吸热后再通过换热器7和加压装置并最终通过与液态炉渣5的换热而产生 用于发电的过热装置，同时形成循环蒸汽，由于使用废弃的高温炉渣的余热进行发电，不需 要再利用额外的资源，有效节省能源，而且无污染。 0042 本发明的液态炉渣余热回收装置，请参考图1至图3，上述技术方案具体可以是所 述过热蒸汽发生器4包括壳体9、位于壳体9内的渣箱10、位于所述壳体9与所述渣箱10 之间的蒸汽管11，所述蒸汽管11的进气端与换热器7连通，所述蒸汽管11的出气端与汽轮 机发电装置连接。这样，过热蒸汽发生器4可以实现通过与液态炉渣5的换热而产生过热 蒸汽。当然也。
24、可以是其他结构的过热蒸汽发生器4，只要是能够利用与液态炉渣5的换热而 产生过热蒸汽用于汽轮机发电即可。 0043 本发明的液态炉渣余热回收装置，请参考图1至图3，在上述技术方案的基础上还 可以是：所述过热蒸汽发生器4内的渣箱10设置可打开的盖板16和底板19，所述盖板16 与所述底板19上均设有供循环蒸汽进入渣箱10内部的开口孔。这样，盖板16的作用是方 便循环蒸汽排出过热蒸汽发生器4，而底板19的作用是方便循环蒸汽由下至上冲吹液态炉 渣5，吹力更大，冷却液态炉渣5的效果更好，换热更好。还可以是所述渣箱10的上部尺寸 小于所述渣箱10的下部尺寸。最优选的是相差1-2cm，这样方便高温液态炉渣5。
25、凝固后向 下排放。另外还可以是所述渣箱10内壁上设置加固板15。设置加固板15的优点是既可以 防止渣箱10受热变形，有起到翅片热传导的作用。而且还可以是所述渣箱10外部设置翅 片。这样保证蒸汽管11内蒸汽与渣箱10内的液态炉渣5的换热更加充分，产生过热蒸汽 的效率更高，余热回收效率更高。还可以是所述蒸汽通道3为蛇形管或圆管。蛇形管或水 平设置的圆管可以最大限度的与渣箱接触，增加换热面积。另外，还可以是所述保温炉渣运 说 明 书CN 102776302 A 5/5页 8 输器2包括运力车17和位于所述运力车17上的保温箱18。这样，运输时运力车17只起到 运输作用，而且保温箱18起保温作用，向破。
26、碎机2中倾倒固态炉渣8时，重量减轻，方便倾 倒。还可以是所述破碎机2为对辊式破碎机2。这样的破碎机的优点是耐磨，密封性能好 0044 本发明的利用液态炉渣余热回收装置进行炉渣余热回收的方法，请参考图1至图 3，包括循环进行以下步骤： 0045 (1)高温炉渣进行换热：将液体高温炉渣加入过热蒸汽发生器4内，同时由上至下 通入循环蒸汽，循环蒸汽与液体高温炉渣换热，液体高温炉渣换热后成为蜂窝状固态炉渣 8，打开过热蒸汽发生器4的底部，固态炉渣8落入保温炉渣运输器2内； 0046 （2）固态炉渣8运输和粉碎：将换热后冷却得到的固态炉渣8使用保温炉渣运输 器2运输至破碎机2进行破碎，然后将破碎的碎炉渣掉。
27、落至蒸发器6内，喷淋冷却水并与通 入所述蒸发器6内的循环蒸汽换热，循环蒸汽进入蒸发器6并与换热后形成的蒸汽一同由 蒸发器6蒸汽出口排至蒸汽通道3内，换热后的炉渣通过炉渣运送装置12运送至外部； 0047 （3）饱和水蒸气加压：所述蒸发器内排出的循环蒸汽通过换热器与去离子水进行 换热后形成汽液混合状态的去离子水，通过蒸汽加压装置加压后由下至上进入所述过热蒸 汽发生器内进行循环换热，换热后的循环蒸汽从过热蒸汽发生器顶部出来，再与汽液混合 状态的去离子水通过另外一个换热器进行二次换热，去离子水经过两次换热变为饱和蒸 汽，二次换热后的循环蒸汽再次进入蒸发器，该饱和蒸汽进入过热蒸汽发生器的壳体内的 蒸汽。
28、管内与液态炉渣再次进行换热形成过热蒸汽，换热后的过热蒸汽与汽轮机发电装置连 通； 0048 （4）循环：重复循环上述步骤。 0049 直接利用液态高温炉渣的余热换热后的过热蒸汽直接用于汽轮机发电，而本身循 环的蒸汽利用与液态炉渣5的换热而升温并在冷却破碎后的炉渣过程中进一步吸热后再 通过换热器7和加压装置并最终通过与液态炉渣5的换热而产生用于发电的过热装置，同 时形成循环蒸汽，由于使用废弃的高温炉渣的余热进行发电，不需要再利用额外的资源，有 效节省能源，而且无污染。 0050 本发明的利用液态炉渣5余热回收装置进行炉渣余热回收的方法，请参考图1 至图3，所述步骤（2）排出的固体炉渣再进行余热锅炉回收余热，与冷水进行换热，得到 90-95的热水。进一步利用炉渣的余热。 0051 上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范 围，凡是依据本发明中的设计精神所作出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应 认为落入本发明的保护范围。 说 明 书CN 102776302 A 1/2页 9 图1 说 明 书 附 图CN 102776302 A 2/2页 10 图2 图3 说 明 书 附 图CN 102776302 A 10 。