一種高爐渣綜合處理及顯熱回收發(fā)電系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼鐵冶金爐渣處理及余能回收技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高爐渣綜合處理及顯熱回收發(fā)電系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼鐵工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，也是能源和資源密集型產(chǎn)業(yè)。提高能源與資源的利用效率一直是鋼鐵工業(yè)的工作重心。在高爐冶煉過程中，從爐頂加入的鐵礦石、熔劑和焦炭，在爐內(nèi)高溫燃燒區(qū)變成液相，形成的熔融高爐渣浮在鐵水上方，通過排渣口排出爐體，高爐渣的出爐溫度一般在1400?1550°C之間，每噸渣含(1260?1880) X 103kJ的顯熱，相當(dāng)于60kg標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值。在我國(guó)現(xiàn)有的煉鐵技術(shù)下，每生產(chǎn)I噸生鐵副產(chǎn)0.3噸高爐渣。2014年中國(guó)生鐵產(chǎn)量達(dá)到7.12億噸，占世界總產(chǎn)量的60.4%，折合產(chǎn)生2.14億噸的高爐渣，其顯熱量相當(dāng)于1284萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，回收高爐渣余熱的效益相當(dāng)可觀。
[0003]為了回收高爐渣中所含的大量高品位余熱，國(guó)外從上個(gè)世紀(jì)80年代就開始研宄開發(fā)利用干法處理高爐渣，在各國(guó)研宄的干式?；椒ㄖ校饕L(fēng)淬?；に嚒⑥D(zhuǎn)鼓?；夹g(shù)、Merotec法、機(jī)械攪拌?；に嚒⑦B鑄連乳工藝、干式離心?；ǖ龋两穸紱]有進(jìn)行工業(yè)化地應(yīng)用。對(duì)各種干式?；に囘M(jìn)行了綜合分析，能生產(chǎn)滿足水泥工業(yè)這類高附加值的高爐渣顆粒的工藝包括:轉(zhuǎn)鼓?；?、風(fēng)淬法和干式離心粒化法。其中，轉(zhuǎn)鼓?；ㄔ谵D(zhuǎn)鼓上粘結(jié)的薄渣片必須用刮板刮下來，這使得設(shè)備的作用效率較低，不適合連續(xù)大量地處理高溫熔渣。產(chǎn)生的渣成片狀，需要后續(xù)的破碎才能作為水泥的原料，這會(huì)造成額外的能源消耗。風(fēng)淬法能產(chǎn)生高附加值的爐渣顆粒，也具有較高的爐渣熱回收率。但是在?；^程中風(fēng)機(jī)動(dòng)力消耗很大，綜合運(yùn)行成本高，且整個(gè)系統(tǒng)的占地面積較大，導(dǎo)致建筑選址難，所以該工藝沒有后續(xù)利用的報(bào)道。而離心?；ㄈ蕴幱诶碚撗绣郴蛐⌒湍M實(shí)驗(yàn)階段，還沒有出現(xiàn)有效工業(yè)化的爐渣急冷?；坝酂峄厥盏姆椒ㄅc技術(shù)。目前，離心粒化法在熔融爐渣粒化效果較好，但在急冷效果以及爐渣余熱回收熱效率方面很不理想。而且在長(zhǎng)時(shí)間高溫條件下，離心?；b置的傳動(dòng)以及潤(rùn)滑問題沒有得到很好的解決。
[0004]目前，熔融爐渣的余熱是鋼鐵企業(yè)中唯一沒有被有效利用的高溫余熱資源。高效、高品質(zhì)地回收冶金熔融高爐渣余熱將成為鋼鐵企業(yè)降低綜合能耗的一個(gè)重要手段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種高爐渣綜合處理及顯熱回收發(fā)電系統(tǒng)及方法，對(duì)熔融高爐渣進(jìn)行了綜合處理并充分回收了高爐渣的高溫顯熱，降低高爐渣處理過程中的能耗，處理后的高爐渣可以直接作為水泥的原料。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]一種高爐渣綜合處理及顯熱回收發(fā)電系統(tǒng)，包括接渣裝置、石灰石給料裝置、爐渣綜合處理裝置、渣料冷卻裝置、冷渣料循環(huán)單元、余熱回收發(fā)電裝置以及廢氣凈化處理裝置；
[0008]所述接渣裝置由接渣罐、儲(chǔ)渣罐和爐渣溜槽組成；
[0009]所述石灰石給料裝置由石灰石貯倉(cāng)、給料稱重機(jī)以及球磨機(jī)組成；
[0010]所述爐渣綜合處理裝置由緩沖罐和回轉(zhuǎn)窯組成，所述緩沖罐出口與所述回轉(zhuǎn)窯入口相連；所述緩沖罐入口與爐渣溜槽相連；所述緩沖罐入口還通過管道分別與球磨機(jī)出口和斗式提升機(jī)出口相連；
[0011]所述渣料冷卻裝置主要包括篦冷機(jī)和鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)，所述篦冷機(jī)入口與所述渣回轉(zhuǎn)窯出口相連；所述篦冷機(jī)的余風(fēng)口前方設(shè)置有擋風(fēng)墻；所述鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)與篦冷機(jī)出口相連；
[0012]所述冷渣料循環(huán)單元主要包括冷渣粒輸送管線和斗式提升機(jī)；所述冷渣粒輸送管線入口與所述篦冷機(jī)出口相連；所述冷渣粒輸送管線出口與斗式提升機(jī)入口相連；
[0013]所述余熱回收發(fā)電裝置主要包括余熱鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、凝汽器、凝結(jié)水泵、循環(huán)冷卻水泵、冷卻塔、除氧器和給水泵；所述篦冷機(jī)的取風(fēng)口通過風(fēng)管與余熱鍋爐入口相連接，余熱鍋爐內(nèi)從上而下設(shè)置有省煤器、蒸發(fā)器和過熱器；所述余熱鍋爐的過熱器通過主蒸汽母管與汽輪機(jī)的主汽門連接，所述汽輪機(jī)與發(fā)電機(jī)相連；所述汽輪機(jī)的乏汽出口與凝汽器相連，凝汽器的熱井與凝結(jié)水泵的入口相連；所述冷卻塔的下部水池與循環(huán)冷卻水泵相連，循環(huán)冷卻水泵與所述凝汽器的冷卻水入口相連，所述凝汽器的冷卻水出口與冷卻塔的上部相連；所述凝結(jié)水泵的出口與除氧器的入口連接，同時(shí)鍋爐補(bǔ)給水管也與所述除氧器的入口連接，除氧器的出口與給水泵的入口相連，給水泵的出口與所述余熱鍋爐的省煤器入口相連；
[0014]所述廢氣凈化處理裝置包括除塵器、引風(fēng)機(jī)和煙囪，所述余熱鍋爐出口及篦冷機(jī)余風(fēng)口與除塵器入口相連，除塵器出口與引風(fēng)機(jī)入口相連，引風(fēng)機(jī)出口與煙囪相連。
[0015]進(jìn)一步的，所述接渣罐和儲(chǔ)渣罐的外表均敷設(shè)絕熱保護(hù)層。
[0016]進(jìn)一步的，所述緩沖罐的外側(cè)敷設(shè)絕熱保護(hù)層，其內(nèi)側(cè)敷設(shè)高溫耐磨層。
[0017]進(jìn)一步的，所述余熱鍋爐為下進(jìn)風(fēng)帶內(nèi)置沉降室式余熱鍋爐。
[0018]本發(fā)明利用上述發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電方法，包括以下過程:
[0019](a)高爐煉鐵工藝過程中，排出1400-1600°C的熔融高爐渣，高爐渣經(jīng)接渣罐盛接并運(yùn)輸至儲(chǔ)渣罐，然后再通過儲(chǔ)渣罐底部的爐渣溜槽將爐渣引至緩沖罐內(nèi)；
[0020](b)通過給料稱重機(jī)從石灰石貯倉(cāng)中稱取一定重量的石灰石，送入球磨機(jī)中研磨出一定細(xì)度的石灰石，然后將石灰石通過輸送管道也送入緩沖罐中；
[0021](c)將斗式提升機(jī)送來的部分冷渣料也送入緩沖罐中，與高爐渣以及石灰石在緩沖罐中初步混合；
[0022](d)初步混合后的渣料進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯充分混勻，通過控制進(jìn)入的石灰石量對(duì)高爐渣進(jìn)行調(diào)質(zhì)，使得混勻后的渣料堿度R在2.0?2.1，氧化鎂重量百分比< 10%，并使得改性后的渣料在冷卻過程中不需要急速冷卻，也能保持相當(dāng)?shù)幕钚?，不影響其作為水泥原料的使用價(jià)值；同時(shí)通過控制進(jìn)入的冷渣料量，對(duì)高溫高爐渣進(jìn)行冷卻，使其破碎為塊狀渣料；
[0023](e)經(jīng)回轉(zhuǎn)窯充分混勻、調(diào)質(zhì)后的塊狀渣料落在篦冷機(jī)上，與從下方鼓入的冷卻空氣進(jìn)行換熱，經(jīng)充分冷卻后的渣料輸出篦冷機(jī)，溫度降至150 °C以下。
[0024](f)從篦冷機(jī)排出的渣料分成兩部分:一部分通過鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)輸送至成品庫(kù)；另一部分粒度合適的澄料則通過冷澄料循環(huán)單元送入緩沖罐，與高溫高爐澄接觸換熱，起到冷卻和破碎高溫高爐渣的作用；
[0025](g)冷卻空氣在篦冷機(jī)中與高溫渣料換熱后變成熱廢氣；中溫廢氣從篦冷機(jī)取風(fēng)口通過風(fēng)管送入余熱鍋爐換熱后產(chǎn)生過熱蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)換為電能；篦冷機(jī)的余風(fēng)從余風(fēng)口排出，并與余熱鍋爐尾部排氣匯合后，依次經(jīng)過除塵器、引風(fēng)機(jī)以及煙囪一起排入大氣。
[0026]本發(fā)明利用獨(dú)特的爐渣綜合處理裝置對(duì)高爐渣進(jìn)行調(diào)質(zhì)、改性并使其破碎成塊狀渣料，然后通過篦冷機(jī)對(duì)其冷卻產(chǎn)生熱廢氣，熱廢氣通過余熱鍋爐產(chǎn)生過熱蒸汽，推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組做功發(fā)電。具體的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0027]1.本發(fā)明首先利用石灰石對(duì)高爐渣進(jìn)行調(diào)質(zhì)、改性，使得改性后的渣料在冷卻過程中不需要急速冷卻，也能保持相當(dāng)?shù)幕钚?，不影響其作為水泥原料的使用價(jià)值；
[0028]2.由于不需要急冷，與傳統(tǒng)的干式處理方法相比，大大降低了系統(tǒng)的處理能耗，提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益；
[0029]3.與傳統(tǒng)的水淬處理方法相比，節(jié)省了大量的水資源，同時(shí)避免了大量的氣態(tài)硫化物SOjP H 2S的排放，環(huán)保效益顯著；
[0030]4.本發(fā)明有效地解決了高爐渣的顯熱回收，在不影響高爐渣的后續(xù)利用價(jià)值基礎(chǔ)上，能高效、充分回收利用爐渣高溫余熱資源。
【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明一種高爐渣綜合處理及顯熱回收發(fā)電系統(tǒng)流程圖。
[0032]上述圖中除已經(jīng)標(biāo)明的文字外，1-接渣罐，2-儲(chǔ)渣罐，3-爐渣溜槽，4-石灰石貯倉(cāng)，5-給料稱重機(jī)，6-球磨機(jī)，7-斗式提升機(jī)，8-緩沖罐，9-回轉(zhuǎn)g，10-篦冷機(jī)，1a-取風(fēng)口，1b-余風(fēng)口，1c-擋風(fēng)墻，11-冷渣粒輸送管線，12-鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)，13-余熱鍋爐，13a-省煤器，13b-蒸發(fā)器，13c-過熱器，14-除塵器，15-引風(fēng)機(jī)，16-煙囪，17-汽輪機(jī)，18-發(fā)電機(jī)，19-凝汽器，20-凝結(jié)水泵，21-循環(huán)冷卻水泵，22-冷卻塔，23-除氧器，24-給水泵。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0034]如圖所示，本發(fā)明的高爐渣綜合處理及顯熱回收發(fā)電系統(tǒng)，包括接渣裝置、爐渣綜合處理裝置、石灰石給料裝置、渣料冷卻裝置、冷渣料循環(huán)單元、余熱回收發(fā)電裝置以及廢氣凈化處理裝置。
[0035]接渣裝置由接渣罐1、儲(chǔ)渣罐2和爐渣溜槽3組成，帶有內(nèi)保溫的接渣罐I將高爐煉鐵后排出的熔融高爐渣盛接，集中并匯至同樣具有外保溫的儲(chǔ)渣罐3，然后再通過儲(chǔ)渣罐底部的爐渣溜槽3將爐渣引至緩沖罐8內(nèi)；
[0036]石灰石給料裝置由石灰石貯倉(cāng)4、給料稱重機(jī)5以及球磨機(jī)6組成。通過給料稱