专利名称：一种高温物料物理热回收工艺的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及熔融态高温物料物理热回收领域。以冶金过程为例，钢渣或高炉渣温度至少1400°C，带有大量物理热。利用冶金过程的间歇操作特性，建立隧道式锅炉，将熔融渣物理显热转化成较高品位能量用于发电或其他工艺过程的热源。
背景技术：
中国钢铁总产量达到五亿吨左右时(2007 2008)，年产冶金渣达一亿多吨。预计 2009年中国粗钢产量将达到5. 75亿吨，接近全球粗钢产量的一半。如果按照1500°C钢渣冷却到300°C计算，1.5亿吨钢渣含有的热量相当于5248. 53t标准煤，相当于一个中小型煤矿的可采储量或若干个大型煤矿年产量之和。冶金行业中，冶金渣利用主要是回收冶金渣中的物质资源，而冶金渣携带的能量几乎没有回收。高炉炉渣出炉通常是断续出渣，其热能的回收利用存在很大难度。常见的高炉渣经水淬处理只能回收炉渣10%的热量，其余90%的热量只能白白浪费。国内外对高炉渣干式粒化处理研究已经出现中试装置，报道的效果较好。在Elsevier SDOL电子期刊全文库进行文献检索发现，用Slag为关键词检索出现19，281条结果，用11~0皿11(1 Steel Slag为关键词在搜索结果中检索出现5，042条结果， 用Heat Recovery为关键词在搜索结果中检索出现1，072条结果。绝大多数文献是关于基础理论及其实验验证方面的研究，能够反映冶金渣物理热回收利用的文献，以意大利人 G. BISIO撰写的 ENERGY RECOVERY FROM MOLTEN SLAG ANDEXPLOITATION OF THE RECOVERED ENERGY (Energy Vol. 22，No. 5，pp. 501-509，1997)最适合检索要求。在 CNKI (CNKI 中国期刊全文库)上用冶金渣为主题词检索，出现183篇文献，绝大多数以循环经济、资源综合利用角度研究冶金渣利用，涉及冶金渣物理热回收利用的文献不足10篇。中国知识产权局网站以“冶金渣”和“热”为主题词检索发现7个发明专利，9个实用新型。除掉一些工艺性或结构性的专利外，与热量回收有关的专利共有4个200410154165. 3滚筒法高黏度熔态炉渣的处理方法200710168881. 8 一种热态转炉炼钢渣的喷水方式及冷却方法200720021048. 6冶金渣显热利用装置200810135081. 3钢包渣热态处理的工艺方法钢渣废热回收领域已经出现中试水平的装置包括德国(Merotec pilot plant、 Thyssen Stahl 和 RWTH)技术、日本(Nippon Kokan 和 Mitsubishi 公司、Kawasaki 钢厂) 技术以及俄罗斯(乌拉尔钢铁研究院)技术等等。上述文献和专利似乎表明，1.上世纪最后10年间，钢渣废热回收曾引起关注。 2.最近十多年间，这个领域的研究，至少在工业实践上，几乎是停滞不前的。3.由于能源和经济原因，钢渣物理显热再度弓丨起人们关注，但目前还缺少一项可行的技术措施。从技术角度上，冶金渣(高温物料)物理热回收主要集中在两个方面。1、普通式余热回收。该法是先将液态高炉渣倒入一倾斜的渣沟里，液渣在渣沟末端流出时与下部出来的高速空气流接触，渣温从1550°C降到1000°C并被粒化后进入热交换器，然后在热交换器内渣冷却到300°C，热量得到回收。该法可以回收热量40% -45%。 但相对流化床式还是偏低，且处理后渣粒度不均勻。2、流化床式热回收。流化床式回收法分为常规干式粒化法和熔融高炉渣粒化法两类，后者较为成熟，回收率可达70%。其核心设备是熔融高炉渣粒化设备，回收热过程是 1)液态高炉渣粒从罩杯中甩出，通过与下部流化床上来的空气和水冷壁间的换热，完成回收约14%热量；幻高炉渣进而打在容器内壁，与水冷壁进行热交换，完成回收约23%热量； 3)内壁反弹回来的高炉渣粒进入到一级流化床内，并与通过流化床的空气和位于床层内的换热管间热交换冷却，完成回收约43%热量；4) 一级流化床受热快速膨胀，热渣进入到二级流化床，节能型热交换，完成回收约20%热量。该法日处理渣约7700t，过程中完全无水参与，节约了水资源，且渣粒均勻(小于2mm)，适宜制造水泥。戴晓天等Q008)认为，熔渣的余热是钢铁企业中唯一没有被利用的二次能源，……近年来除了离心粒化技术还有人研究外，其它干式粒化工艺都未见后续报道。冯向鹏等Q008)认为在冶金渣的显热回收利用方面，全球范围内均未出现应用实例，主要原因仍然在于技术不成熟。从物理学角度看，冶金渣(高温物料)物理热回收介质是风(空气)和水，即所谓的风淬和水淬。热量回收的结果都是熔融渣变成了具有一定温度的颗粒物。无论风淬还是水淬，熔融渣物理热回收受制于两个方面。一个是熔融渣表面热量散失速率，一个是熔融渣内部热量向其表面传导的速率。由于熔融渣温度很高，向外散失热量可以通过辐射热的方式进行。根据辐射传热原理，辐射传热量是温度的四次方的函数，根据这一特性设计隧道锅炉的第一段，即以吸收熔融渣高温辐射热量为主的辐射传热室。当熔融渣表面温度降低到一定程度后，在熔融渣内部会形成较大的温度梯度。这种温度梯度，一方面可能造成熔融渣表面固化出现裂纹，一方面钢渣内部导热将提高渣表面温度。但这种依靠内部导热对表面温度的提升是有限的。继续单独依靠辐射传热回收能量可能有限，此时适度增加对流传热，形成隧道锅炉的第二段，即辐射传热和对流传热并重的传热室。由于钢渣的导热系数低，在有限时间内(一个炼钢周期)不可能全部回收熔融渣热量。即使渣表面温度已经较低，渣内部仍会存在大量物理热。为在短时间内回收绝大多数热量，利用水淬技术实现最大可能的能量回收。即隧道锅炉的第三段，热量直接提取的水淬室。
发明内容
本发明旨在回收液态熔融渣的物理热。由生产过程出来的熔融液态渣首先被铺成片状，利用其高温特性设置辐射受热面回收高温热，形成吸热的第一个阶段；当表面温度降到一定数值后，由于熔融液态渣的比热很小，其内部仍存在很多热量，依靠导热效应气表面温度会有一定程度的回收，但辐射力已降落较大。此时采用引风机引进流动空气，利用高效传热元件(如热管)吸收气体对流热量和部分辐射热量形成吸热的第二阶段；引风机抽出的热风经过常规对流传热装置降温到引风机可以承受的温度，这部分采用的都是常规技术。吸热的第三阶段是将已经基本固化(至少是外表固化)的渣送进可以承受一定压力的水淬室，逐次向渣体喷射冷水将已经出现裂纹的渣体炸裂成粉体。后续可以外接滚筒冷渣机继续回收物理热(滚筒冷渣机不包含在本申请中)。吸热工质采用软化水，隧道锅炉第二阶段(传热室21)出来的热风通过高效废热锅炉(如热管式)吸热第二次提升软化水温度，加热后的软化水进入隧道锅炉的第二段，即对流与辐射并重的传热室21，继续进行第三次加热。此后，软化水进入隧道锅炉的第一段， 既辐射传热室，进行第四次加热。取决于隧道锅炉的工作压力，经过多次加热的软化水可以形成高温热水或中低压蒸汽。软化水的第一次加热是水淬冶金渣后，即冶金渣废热回收的最后阶段，生成的水蒸汽对软化水的加热。吸热空气视隧道锅炉工作条件，既可以经辐射室20、传热室21、出口 22、高效换热装置沈、引风机27后排入大气，也可以不经辐射室而由进口 25进入传热室21，再经出口 22、高效换热装置沈、引风机27后排入大气。
图1是本回收液态熔融渣的物理热装置的主视图；从物理热回收过程看，本发明主要由四部分组成。熔融高温液态渣经过这四部分后成为低温固态粉体。第一部分是熔融渣倾倒过程，渣罐1将熔融渣倒入渣槽2内导入到渣车4中形成片状熔融高温渣3。第二部分是以吸收辐射热为主的辐射室20，由于温度高(温度水平相当于锅炉炉膛内燃烧温度)， 吸收的热量比较多；辐射室中布置有吸收辐射热量的吸热管束6 ；第三部分是以辐射和对流传热并重的传热室21，传热室21中布置高效传热元件9。高效传热元件9吸收来自渣车的辐射热量和来自主辐射室20的热风或冷风进口 25的空气进行对流换热，换热后的空气由引风机从空气出口 22抽走(图2)，后面接高效换热装置沈。渣车进入该传热室后需要一段时间提升渣表面温度，高温渣在较低温度下实现新的热平衡。第四部分是直接提取高温渣热量的水淬室23。渣车进入水淬室后，冷却水由喷水管M渐次射入，主要目的是将在前两个传热室中已经固化的渣炸裂形成粉体，将其中蕴含的热量更多地释放出来。水淬室 23由压力容器17、可移动的密封门14和18以及定压阀15和安全阀16以及排水装置27 构成。来自给水管10的软化水直接进入软化水箱12由给水泵11打进位于传热室21上的集热水包8吸收来自高效传热元件9传过来热量，经过连接管7进入位于主辐射室20上的汽包5连同吸热管束6 —起生产蒸汽供用户使用。水淬室23产生的水蒸气经定压阀15 引出后，一部分用来加热软化水箱12中的软化水，提高装置热效率，其余蒸汽进入储汽罐 13备用。以上陈述见图1和图2。图2是图1的俯视图，给出隧道锅炉各组成部分的相对关系。中心线上从左向右依次是渣包1、渣槽2、渣车4、辐射室20、传热室21、水淬室23。图3是图1的A-A剖图。给出了辐射受热面6、渣车4、汽包5之间的相对位置。辐射受热面6接受来自连接管7的水或汽水混合物，吸热后经辐射受热管束上升进入汽包5， 成为具有一定火用值的蒸汽。图4是图1传热室的B-B剖图。高效传热元件9吸收部分凝固的熔融液态渣热量被传热工质(水)将其送到集热水包8，对流空气流过高温渣表面冷却高温渣。图5是图1中的水淬室23的剖面图。高温渣车进入水淬室后，可移动的密封门14 和18关闭。喷水管M启动，喷水冷却熔渣。喷水操作程序按照熔渣温度、导热系数、粉体化特征确定喷水时间和间隔时间。喷水将熔渣炸成粉体，并将这部分热量变成低压蒸汽。本发明的最大优点是最大限度地从熔融渣中提取火用，而不仅仅是提起热量。提取的火用可以用于其他热用户或用于发电。本发明的第二个优点是不需要很大功率的造粒机构。本发明的第三个优点是不需要大功率的流化床鼓风机。熔融渣在倾倒过程中在倾写的渣车上形成片状熔融渣，由于片状熔渣薄，内部储存的热量容易散发出来。特别是在水淬室中渐次喷水，将已经出现的固态渣裂纹逐步扩大形成粉体，散热表面大大增加。
具体实施例方式渣车由金属和保温材料构成本体，既可以固定在金属车轮上在矿车轨道上行驶， 也可以采用在地滚轮上行驶。渣车有效容积为10/3. 35 = 2. 985立米，平均铺渣厚度0. 3 米，渣车特征尺寸可确定为^iX 2. 5mX0. 6m。相应过程的主要尺寸见表1。表1.主要回收过程的主要尺寸
权利要求
1.一种高温物料物理热回收工艺，其目的在于回收液态熔融渣的物理热。
2.根据权利要求1所述的高温物料物理热回收工艺，其特征在于主要由五部分组成， 第一部分为熔融渣倾倒过程，第二部分为以吸收辐射热为主的辐射传热过程，第三部分为以辐射和对流传热并重的传热过程，第四部分是直接提取高温渣热量的水淬过程，第五部分是第三部分获得的热风热量回收过程。
3.根据权利要求2所述的熔融渣倾倒过程，其特征在于渣罐(1)将熔融渣倒入渣槽 (2)内导入到渣车中形成片状熔融高温渣(3)。
4.根据权利要求2所述的辐射传热过程，其特征在于主体结构为辐射室(20)，辐射室中布置有吸收辐射热量的吸热管束(6)。
5.根据权利要求2所述的辐射和对流传热并重的传热过程，其特征在于主体结构为传热室(21)，传热室中布置高效传热元件(9)。高效传热元件(9)吸收来自渣车(4) 的辐射热量和来自主辐射室00)的热风的对流换热，换热后的空气由引风机从空气出口 (22)抽走，后面可接常规对流受热面。
6.根据权利要求2所述的水淬过程，其特征在于主体结构为直接提取高温渣热量的水淬室0；3)。渣车进入水淬室后，冷却水由喷水管04)渐次射入，主要目的是将在前两个传热室中已经固化的渣炸裂形成粉体，将其中蕴含的热量更多地释放出来。水淬室03)由压力容器(17)、可移动的密封门(14)和(18)以及定压阀(15)和安全阀(16)组成。
7.根据权利要求2所述的热风热量回收过程，其特征在于在传热室21吸收热量的热风与高温传热元件26换热，加热工质后经引风机排入大气。
全文摘要
本发明旨在回收液态熔融渣的物理热，可用于冶金过程的钢渣或高炉渣余热回收。发明利用冶金过程的间歇操作特性，建立隧道式锅炉，将熔融渣物理显热转化成较高品位能量热源以用于发电或其他工艺过程。首先生产过程出来的熔融液态渣被铺成片状，利用其高温特性设置辐射受热面回收高温热，形成吸热第一个阶段；当表面温度降到一定数值后，采用引风机引进流动空气，利用高效传热元件(如热管)吸收气体对流热量和部分辐射热量形成吸热第二阶段；将已经基本固化(至少是外表固化)的渣送进可以承受一定压力的水淬室，逐次向渣体喷射冷水将已经出现裂纹的渣体炸裂成粉体，冶金渣的后续冷却外接滚筒冷渣机继续回收物理热形成吸热第三阶段。
文档编号F22B1/04GK102200267SQ20101013272
公开日2011年9月28日 申请日期2010年3月26日 优先权日2010年3月26日
发明者刘柏谦, 王立刚 申请人:刘柏谦, 王立刚