一種熔融渣余熱回收的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及余熱回收技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種熔融渣余熱回收的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]冶金熔融渣是火法冶金生產(chǎn)的副產(chǎn)品，溫度一般在1200°C ~1600°C之間，渣中所含的物理熱量非?？捎^，回收利用的價值巨大。以年產(chǎn)量10wt的高爐為例，噸鐵產(chǎn)渣量~300kg，高爐渣溫度~1450°C，噸渣顯熱相當(dāng)于59kg標(biāo)準(zhǔn)煤，則年產(chǎn)高爐渣所含顯熱相當(dāng)于
1.77wt標(biāo)準(zhǔn)煤；在冶煉低品位鎳礦石(Ni2%~5%，F(xiàn)el0%~15%)生產(chǎn)鎳鐵合金時，伴隨生產(chǎn)It鎳鐵合金所產(chǎn)生的溫度為1500°C ~1600°C的熔融爐渣更是高達(dá)35t，合理有效地回收熔融渣余熱是火法冶金行業(yè)迫在眉睫的節(jié)能任務(wù)。
[0003]為有效回收利用冶金熔融渣的高溫余熱，各國冶金工作者試驗(yàn)了許多方法，開發(fā)了形式多樣的工藝流程及工藝裝備，按性質(zhì)劃分，可分為物理法和化學(xué)法。
[0004]代表性的物理法有:?；ê娃D(zhuǎn)筒法。
[0005]熔融渣?；绞接懈邏嚎諝鉀_擊?；娃D(zhuǎn)杯離心?；瘍煞N，因此粒化法又分為風(fēng)淬?；ê娃D(zhuǎn)杯粒化法。?；蟮母邷貭t渣在熱交換器中被空氣冷卻，高溫空氣獲得爐渣熱量成為可方便利用的熱源。長久以來人們對粒化法回收熔融渣余熱的研宄較多，形成的工藝方法各有特點(diǎn)，但熔融渣粒化及空氣為載體置換熔融渣余熱的核心并無二致，由此導(dǎo)致的空氣介質(zhì)用量大、動力消耗大以及處理后的熔融渣玻璃化率低難以利用是這一類處理方法的通病，至今難以有一種合適的方法能夠獲得推廣應(yīng)用。
[0006]轉(zhuǎn)筒法是利用一對反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)筒冷卻熔融渣，熔融渣從兩個轉(zhuǎn)筒之間的縫隙中通過并被冷卻成薄片狀固體渣，轉(zhuǎn)筒內(nèi)的流體介質(zhì)獲得熔融渣的熱量用于發(fā)電或供暖。轉(zhuǎn)筒法的缺點(diǎn)在于熔融渣粘結(jié)在轉(zhuǎn)筒上難以處理干凈，工作效率低，長時間運(yùn)行后設(shè)備的熱回收率和壽命明顯下降，另外，處理后的熔融渣玻璃化率也難以保證較高水平。后續(xù)研宄選用該法處理熔融渣逐漸減少。
[0007]化學(xué)法的核心是將高溫爐渣的熱量作為化學(xué)反應(yīng)的熱源加以回收利用。見于報道的有利用甲烷和水蒸氣的混合物在爐渣高溫?zé)嶙饔孟律梢欢ǖ臍錃夂鸵谎趸細(xì)怏w的試驗(yàn)研宄。中國學(xué)者提出過一種基于離心粒化裝置的煤氣化爐，其利用高爐渣顯熱為煤的氣化提供熱量。時至目前，利用化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)可燃?xì)怏w來回收熔融渣余熱的方案尚處于概念設(shè)計(jì)和理論探索階段，距離實(shí)際應(yīng)用還有相當(dāng)?shù)牟罹唷?br>[0008]綜上，到目前為止，尚未見有成熟、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)的熔融渣余熱回收方法及工藝得到規(guī)?；I(yè)應(yīng)用及推廣，熔融渣余熱回收仍然是冶金行業(yè)亟待解決的難題和研宄的熱點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的主要目的在于提供一種熔融渣余熱回收的方法，旨在對熔融渣的余熱進(jìn)行回收，創(chuàng)新地應(yīng)用液態(tài)低熔點(diǎn)金屬為介質(zhì)回收熔融渣余熱，從根本上克服風(fēng)淬法和轉(zhuǎn)杯法的動力消耗大，熱量回收難度高、熱量回收效率低的問題。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種熔融渣余熱回收的方法，包括以下步驟:
將高溫的熔融渣注入熱回收池內(nèi)，所述熔融渣與熱回收池內(nèi)的低熔點(diǎn)金屬液混合的同時被快速冷卻成固態(tài)爐渣，其中，低熔點(diǎn)金屬為熔點(diǎn)在500°C及以下的金屬或合金，所述熔融渣為黑色冶金或有色冶金生產(chǎn)的高溫熔融渣；
熔融渣與低熔點(diǎn)金屬液實(shí)現(xiàn)熱量快速傳遞，同時固態(tài)爐渣上浮形成浮渣層，浮渣間斷或連續(xù)排出；
熱回收池內(nèi)設(shè)置的汽化冷卻裝置吸收低熔點(diǎn)金屬液的熱量使其密封管路中的液體汽化，形成的蒸汽以供回收利用。
[0011]優(yōu)選地，采用機(jī)械攪拌和/或惰性高壓氣體攪拌所述低熔點(diǎn)金屬液，使熔融渣與低熔點(diǎn)金屬液的熱量快速傳遞，促進(jìn)熱回收池溫度均勻。
[0012]優(yōu)選地，向低熔點(diǎn)金屬液表面噴吹惰性氣體以保護(hù)低熔點(diǎn)金屬液不被空氣氧化。
[0013]優(yōu)選地，汽化冷卻裝置的密封管路分布于熱回收池的頂部、內(nèi)側(cè)壁和底部，液體介質(zhì)先經(jīng)頂部的密封管路被加熱，后經(jīng)內(nèi)側(cè)壁和底部的密封管路被加熱成蒸汽。
[0014]本發(fā)明提出一種熔融渣余熱回收的方法，具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明中，熔融渣余熱經(jīng)低熔點(diǎn)金屬液傳遞給汽化冷卻裝置中的液體介質(zhì)，中間環(huán)節(jié)的低熔點(diǎn)金屬液傳熱能力強(qiáng)，且不額外消耗和帶走熱量，整體系統(tǒng)對熔融渣余熱的回收率尚;
2、本發(fā)明中汽化冷卻裝置生產(chǎn)的蒸氣的溫度高、壓力高，屬于高品質(zhì)熱源，其利用價值尚;
3、本發(fā)明中使用的低熔點(diǎn)金屬液傳熱效率高，因此，熱回收裝置體積小、占地面積??；
4、本發(fā)明用于處理高爐熔融渣時，可以同時兼顧回收高爐熔融渣余熱的目的和保證高爐渣用作水泥原料的用途；
5、本發(fā)明也可作為一種熔融渣處理方法，其對水的消耗低，可以有效緩解水資源匱乏地區(qū)水沖渣法的用水緊張。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明熔融渣余熱回收的方法優(yōu)選實(shí)施例采用的余熱回收裝置的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明熔融渣余熱回收的方法優(yōu)選實(shí)施例采用的余熱回收裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中，1-渣罐，2-攪拌器，3-熱回收池，4-排渣裝置，5-汽化冷卻裝置，6_低熔點(diǎn)金屬液，7-浮渣層，8-底吹攪拌裝置，9-排氣口，10-頂部噴吹裝置，11-擋渣器，12-受渣
□ O
[0017]本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。
【具體實(shí)施方式】
[0018]應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0019]本發(fā)明提出一種熔融渣余熱回收的方法。
[0020]本優(yōu)選實(shí)施例中，熔融渣余熱回收的方法，包括以下步驟:
將高溫的熔融渣注入熱回收池內(nèi)，所述熔融渣與熱回收池內(nèi)的低熔點(diǎn)金屬液混合的同時被快速冷卻成固態(tài)爐渣，其中，低熔點(diǎn)金屬為熔點(diǎn)在500°C及以下的金屬或合金，所述熔融渣為黑色冶金或有色冶金生產(chǎn)的高溫熔融渣；
熔融渣與低熔點(diǎn)金屬液實(shí)現(xiàn)熱量快速傳遞，同時固態(tài)爐渣上浮形成浮渣層，浮渣間斷或連續(xù)排出；
熱回收池內(nèi)設(shè)置的汽化冷卻裝置吸收低熔點(diǎn)金屬液的熱量使其密封管路中的液體汽化，形成的蒸汽以供回收利用。
[0021]進(jìn)一步地，本熔融渣余熱回收的方法還包括采用機(jī)械攪拌和/或惰性高壓氣體攪拌所述低熔點(diǎn)金屬液，使熔融渣與低熔點(diǎn)金屬液的熱量快速傳遞，促進(jìn)熱回收池溫度均勻。采用機(jī)械攪拌所述低熔點(diǎn)金屬液時，機(jī)械攪拌裝置伸入液面以下的深度以及其葉片轉(zhuǎn)速可調(diào)整。采用惰性高壓氣體攪拌所述低熔點(diǎn)金屬液時，可在熱回收池的底部設(shè)置底吹攪拌裝置。
[0022]進(jìn)一步地，向低熔點(diǎn)金屬液表面噴吹惰性氣體以保護(hù)低熔點(diǎn)金屬液不被空氣氧化。相應(yīng)地，設(shè)置頂部噴吹裝置以噴吹惰性氣體。
[0023]進(jìn)一步地，在熱回收池內(nèi)還設(shè)置有擋渣器以將浮渣收集到排渣口以便排渣并阻止浮渣進(jìn)入受渣點(diǎn)形成浮渣層。
[0024]具體地，汽化冷卻裝置的密封管路分布于熱回收池的頂部、內(nèi)側(cè)壁和底部，液體介質(zhì)先流經(jīng)頂部的密封管路被加熱，后經(jīng)內(nèi)側(cè)壁和底部的密封管路被加熱成蒸汽。低熔點(diǎn)金屬液可通過輻射、對流、導(dǎo)熱等方式對底部和內(nèi)側(cè)壁的密封管路中的液體介質(zhì)進(jìn)行加熱，惰性氣體通過對流傳熱以及熱傳導(dǎo)傳熱的方式，對熱回收池頂部密封管路中的液體介質(zhì)進(jìn)行加熱。液體介質(zhì)加熱后產(chǎn)生蒸汽，蒸汽可用于發(fā)電或取暖。
[0025]本實(shí)施例中，將汽化冷卻裝置熱量回收分為兩步，第一步是液體介質(zhì)在頂部密封管路中被加熱；第二步是被加熱的液體介質(zhì)再在側(cè)壁和底部被繼續(xù)加熱而汽化。此時，通過在不同的空間回收熱量，提高了整體的熱回收率。
[0026]在熱回收池內(nèi)完成以下過程:
1、混合:在高溫熔融渣自身動能及低熔點(diǎn)金屬液內(nèi)流場的共同作用下，熔融渣與低熔點(diǎn)金屬液充分混合。
[0027]2、攪拌:機(jī)械攪拌裝置或/和惰性攪拌氣體對低熔點(diǎn)金屬液做功，不同部位的低熔點(diǎn)金屬液流出現(xiàn)速度差，產(chǎn)生攪拌效果。
[0028]3、換熱:熔融渣與低熔點(diǎn)金屬液充分混合，緊密接觸，并且低熔點(diǎn)金屬液傳熱能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)迅速換熱，產(chǎn)生急冷熔融渣的效果，保證處理后的熔融渣獲得高玻璃化率。