高爐渣水淬蒸汽余熱回收裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱工技術(shù)，特別是涉及高爐渣水淬蒸汽余熱回收裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]我國已經(jīng)是鋼鐵生產(chǎn)的大國，鋼鐵的年產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的40%。無論是煉鋼還是煉鐵，都要產(chǎn)生大量的爐渣。爐渣是和鋼鐵相伴隨生成，它是鋼鐵冶煉的副產(chǎn)品，又是一系列重要冶金反應(yīng)的基本條件，它直接參與鋼鐵冶煉過程的物理化學(xué)反應(yīng)和傳質(zhì)傳熱過程，它不僅影響到鋼鐵產(chǎn)量、質(zhì)量，而且與原材料、能量的消耗都有密切的關(guān)系。
[0003]鋼鐵冶金爐內(nèi)，產(chǎn)生1400-1500°C的高溫爐渣，經(jīng)渣口流出后，再經(jīng)渣溝進(jìn)入沖渣流槽時(shí)，以一定的水量、水壓及流槽坡度，使水與熔渣流成一定的交角，熔渣受冷沖擊，炸裂成一定粒度的合格的水渣。渣水分離后，爐渣用作建筑材料；與高溫爐渣進(jìn)行熱交換的沖渣水，進(jìn)入沖渣水池。沖渣水池通常占地幾千平方米，沖渣水池上方熱汽騰空，沖渣水溫度常年保持在60-80°C，是一個巨大的潛在的熱能能源，如果能有效地加以利用，比如說利用沖渣水的熱能，冬天為居民區(qū)供暖，不僅可以為國家節(jié)約大量燃料，而且減少了碳排放，保護(hù)了環(huán)境。
[0004]高爐每冶煉I噸生鐵，爐渣損失掉的熱量在0.8IGJ?0.87GJ，占總熱量收入的6.61%?7.5%，折標(biāo)煤為27.77kg?29.78kg充分燃燒放出的熱量；若以鐵渣比0.44計(jì)算，折合每噸渣損失的熱量約為63.9kg標(biāo)煤完全燃燒放出的熱量。
[0005]當(dāng)前，高爐渣熱量回收方面有三種方式:
[0006]第一種是沖渣水余熱回收，主要用于供暖和加熱軟水水源。
[0007]供暖方面主要有首鋼、濟(jì)鋼、宣鋼、鞍鋼、本鋼、萊鋼、安鋼、寶鋼不銹鋼等企業(yè)，力口熱軟水水源目前報(bào)道的有唐鋼不銹鋼。
[0008]第二種是高爐渣顯熱回收，該方法目前工業(yè)應(yīng)用成功的還未有報(bào)道。
[0009]20世紀(jì)70年代末，日本住友金屬和石川島播磨重工聯(lián)合開發(fā)了滾筒法熔渣?；に?渣流沖擊到旋轉(zhuǎn)滾筒表面時(shí)被破碎，粒化渣再落到流化床進(jìn)行熱交換，高溫?zé)犸L(fēng)送余熱鍋爐回收熱量。但該方法處理能力不高、設(shè)備作業(yè)率低，不適合在現(xiàn)場大規(guī)模連續(xù)處理高爐渣，通常只能接受來自渣罐的熔渣。
[0010]新日鐵、日本鋼管、川崎制鐵、神戶制鋼、住友金屬和日新制鋼6家公司從1982年開始在新日鐵名古屋3號高爐上進(jìn)行了為期6年的風(fēng)淬法高爐渣干式?；囼?yàn)。從高爐排出的1500°C液態(tài)渣流入風(fēng)洞內(nèi)的?；瘏^(qū)域，在此高壓、高速的氣流將熔渣吹散、微?；?。渣粒在氣流中飛行時(shí)凝固，溫度由1500°C降到1000°C，然后在熱交換器內(nèi)冷卻到300°C。風(fēng)淬法在粒化過程中動力消耗大，設(shè)備占地面積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、投資費(fèi)用高。
[0011]1986年，烏克蘭參照連鑄連軋工藝開發(fā)了-連鑄連軋I I式干式?；陀酂峄厥展に?液態(tài)渣從供渣嘴連續(xù)流到水冷軋輥之間，再進(jìn)入鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)，輸送機(jī)下部通入冷空氣，渣的熱量傳給冷空氣和膜式水冷壁，冷卻后的渣在碎渣機(jī)中破碎，軟水經(jīng)軋輥吸熱后由水泵壓到省煤器再進(jìn)入汽包，然后飽和水經(jīng)循環(huán)泵壓入膜式水冷壁，加熱汽化后回到汽包，從汽包出來的飽和蒸汽進(jìn)入過熱器，成為過熱蒸汽。這種先固化再?；墓に嚧嬖诤艽笕秉c(diǎn):平板狀高溫渣的導(dǎo)熱率和透氣性嚴(yán)重影響渣與冷空氣和水冷壁的換熱。
[0012]Pickering S.J.等人發(fā)明了干式?；郀t洛熱回收法-轉(zhuǎn)杯式?；?或者叫離心?；?。液態(tài)洛由洛溝流入到高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)杯中心，在離心力作用下飛出杯沿而被粒化。液態(tài)渣在飛行的同時(shí)與空氣進(jìn)行熱交換至凝固，然后渣粒繼續(xù)下落到底部流化床中進(jìn)一步進(jìn)行熱交換，從設(shè)備頂部回收熱空氣。由于流化床的換熱強(qiáng)度較大，熔渣在?；^程中很快凝固，導(dǎo)致了長條狀顆粒和渣棉的出現(xiàn)，嚴(yán)重影響了熱回收階段的余熱回收效果和排渣。
[0013]德國、瑞典、俄羅斯、澳大利亞等國也進(jìn)行了高爐熔渣干法?；膶?shí)驗(yàn)研究，都未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。
[0014]我國曾在20世紀(jì)50年代進(jìn)行過一些高爐渣余熱回收及干法?；矫娴难芯浚参传@得成功，此后未再進(jìn)行深入研究。
[0015]第三種是用沖渣蒸汽發(fā)電，該方法只限于可行性研究中。
[0016]某鋼廠高爐爐渣處理用風(fēng)水淬渣工藝，風(fēng)取自于動力廠供高爐的冷風(fēng)，水來自于專門的水泵抽取的工業(yè)中水渣溝溝頭處淬渣風(fēng)風(fēng)壓小高爐約為0.18MPa, 1260m3高爐約為0.34MPa, 2500m3高爐約為0.37MPa,淬渣風(fēng)風(fēng)量小高爐約50m3/min，1260m3高爐約為10m3/min, 2500m3高爐約為120m3/min，渣溝溝頭處水壓都在0.22MPa左右，水量約為相應(yīng)出渣量的8倍。
[0017]風(fēng)水淬渣時(shí)，風(fēng)水混合物的動能將高爐熔渣(約1450?1500°C )打散，打散后的高爐熔渣與水充分混合，渣水進(jìn)行熱量交換，渣溫降至約65?80°C，水溫升高至同等溫度。
[0018]某廠三座2500m3高爐和I座1260m3高爐年產(chǎn)生鐵約750萬噸，同時(shí)產(chǎn)生330萬噸高爐渣，每年高爐渣損失的熱量約相當(dāng)于21萬噸標(biāo)煤完全燃燒放出的熱量。
[0019]沖渣水余熱回收項(xiàng)目技術(shù)比較成熟，用于供暖或加熱軟水水源，據(jù)相關(guān)資料介紹可回收高爐渣總熱量的10%，回收時(shí)間為每年11月份至次年3月份，即回收時(shí)間約為150天。
[0020]如果大高爐采用這種方法回收高爐渣余熱，回收熱量相當(dāng)于0.875萬噸標(biāo)煤完全燃燒放出熱量，如果這部分熱量全部由高爐煤氣燃燒放出，約需要0.8億m3，相當(dāng)于一座2500m3高爐連續(xù)生產(chǎn)8天產(chǎn)生的煤氣量；如果這部分煤氣用于發(fā)電(經(jīng)驗(yàn)數(shù):4.5m3高爐煤氣可發(fā)I度電)，電價(jià)按0.5元/度計(jì)算，年可創(chuàng)效890萬元。
[0021]粗略估算，目前每淬I噸高爐熔渣約需8噸水，沖渣水再次回到中水池只剩7.15噸左右，也就是說每淬I噸高爐熔渣損失掉0.85噸中水，其中變成蒸汽的為0.65噸左右，被水渣吸附的為0.2噸左右；折合高爐每生產(chǎn)It生鐵，大約需要消耗沖渣中水0.36t。這樣即浪費(fèi)了水資源，又損失掉了寶貴的沖渣水余熱。
[0022]如上所述，高爐渣余熱的10%在沖渣水中，而高爐渣余熱的80-90%隨著蒸發(fā)的蒸汽跑掉，因?yàn)楦郀t渣水淬時(shí)產(chǎn)生的蒸汽里面，混合進(jìn)去很多空氣，所以這部分蒸汽的余熱回收有很大難度，目前還沒有完全成功的案例。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0023]發(fā)明一種高爐渣水淬蒸汽余熱回收裝置，它的組成包括:噴淋式換熱器和流道式換熱器。在噴淋式換熱器內(nèi)，高爐渣水淬產(chǎn)生的水蒸氣與噴淋水接觸換熱，在流道式換熱器內(nèi)，供暖循環(huán)水與中介水換熱，然后，供暖循環(huán)水通過管路向用戶供熱，其特征在于:高爐渣水淬蒸汽余熱回收裝置的組成還包括:混合式換熱器。
[0024]所述噴淋式換熱器，外形為豎立放置的壓力容器，它的結(jié)構(gòu)包括:筒體、進(jìn)水口、上封頭、篩板、排氣管、進(jìn)汽口、風(fēng)機(jī)、蓄水室、輸水泵和排污口 ；高爐渣水淬產(chǎn)生的水蒸氣，在風(fēng)機(jī)作用下，從筒體下部的進(jìn)汽口進(jìn)入，噴淋水經(jīng)過筒體頂部的進(jìn)水口和篩板向下噴淋，水蒸汽在噴淋水滴表面凝結(jié)放熱，噴淋水被加熱后集聚在底部的蓄水室，用輸水泵輸出，水蒸氣中攜帶的高爐渣棉等雜質(zhì)，沉淀在換熱器底部，通過排污口排放，水蒸氣中夾帶的空氣及少量水蒸氣，從筒體上部的排氣管排放。
[0025]所述流道式換熱器是一種間壁式換熱器，它的結(jié)構(gòu)包括:殼體、中介水進(jìn)水口、中介水泵、中介水出水口、中介水流道、循環(huán)水進(jìn)水口、循環(huán)水泵、循環(huán)水出水口和循環(huán)水流道；中介水通過中介水進(jìn)水口和中介水泵進(jìn)入流道式換熱器，流過曲折的中介水流道，從中介水出水口流出；供暖循環(huán)水通過循環(huán)水進(jìn)水口和循環(huán)泵進(jìn)入流道式換熱器，經(jīng)過曲折的循環(huán)水流道，從循環(huán)水出水口流出；供暖循環(huán)水與中介水二者通過間壁進(jìn)行熱交換，流道式換熱器與普通間壁式換熱器的不同點(diǎn)是:它的中介水流道內(nèi)部寬敞平整，沒有突出物。
[0026]所述混合式換熱器，它的結(jié)構(gòu)包括:殼體、擋水板、噴淋水進(jìn)水口、噴淋水出水口、中介水進(jìn)水口和中介水出水口 ；混合式換熱器殼體內(nèi)部僅有一個擋水板，其余是空腔，進(jìn)入的噴淋水和中介水二者不僅換熱而且互相摻混，擋水板的作用是增大流動阻力，保證中介水出水口流出的水全部是從噴淋水進(jìn)水口的進(jìn)入的溫度較高的噴淋水，而剩余溫度較高的噴淋水流過擋水板，與中介水進(jìn)水口進(jìn)入的中介水一起從噴淋水出水口流出。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明高爐渣水淬蒸汽余熱回收裝置實(shí)施