專利名稱：一種電爐高溫熔融渣余熱廢鋼廢渣回收方法
技術領域：
本發明涉及高溫熔融渣回收技術領域，尤其涉及一種電爐高溫熔融渣余熱廢鋼廢渣回收方法，主要應用于高溫液態渣的處理，以回收其中的廢鋼鐵、顯熱和廢渣資源，尤其適用于回收如鋼鐵行業的電爐渣、轉爐渣、高爐渣等的回收處理。
背景技術：
鋼鐵行業的高溫熔融渣的溫度一般達1700°C，渣中含有一定比例的廢鋼鐵，回收廢鋼鐵后的廢渣還可以作為生產水泥的原料或者用于鋪路，由此可見，高溫熔融渣中蘊含著大量的顯熱、廢鋼鐵和廢渣資源。以一臺150t電爐年產約30萬噸鋼渣為例，其蘊含的顯熱熱量約45000000萬KJ (干焦)，每年可生產約7. 35萬噸蒸汽；鋼渣中廢鋼鐵含量可達 13%，如果全部回收則每年可回收廢鋼3. 9萬噸；其廢渣每年生產約26.1萬噸以上，如果能提高其附加價值，利益也十分可觀。
傳統上通常采用水沖渣裝置來對高溫熔融渣進行處理，即高溫熔融渣先經高壓水水淬后進入沉渣池，之后將沉渣池中的水渣打撈出來脫水后供作為生產水泥或鋪路原料使用，而沉渣池中的水先經過濾然后由泵加壓送入冷卻塔中冷卻，之后再用來對高溫熔融渣進行水淬，這樣可實現水的循環使用。水量損失必須由新水補充。這種水沖渣裝置存在很多問題，其中最大一個問題是耗水太多，其次是水沖渣過程浪費了大量熱量，并且對周圍環境也帶來污染。
鑒于傳統水沖渣工藝的種種弊端，近年來人們提出了干法粒化及其熱能回收技術，其技術方案為高溫熔融渣先在粒化器內進行換熱，然后再經過振動床進行熱量第二次回收，最后在流化床內進行熱量的第三次回收，回收的熱能以熱風或發電的形式得到再利用或能量轉換。干法粒化及其熱能回收技術由于采用機械裝置的機械力來將高溫熔融渣擊碎，需要提供機械裝置，并且對高溫熔融渣顯熱的回收的能量通常不能直接用于 驅動該機械裝置，使得整個裝置結構復雜，能耗高，不能充分回收和利用高溫熔融渣的顯熱。
此外，目前對高溫熔融渣的回收技術，通常只回收顯熱、廢鋼和廢渣中的其中一種。回收熔融渣顯熱通常采用干法粒化技術，回收廢鋼通常采用熱悶渣工藝，提高廢渣附加值通常采用風碎法。熱悶渣可回收廢鋼11%，熱悶渣法生成的渣粒度小，但成分十分穩定， 也可以作為建材材料使用。風碎法廢渣產品的粒徑和物化成分可控，可作為水泥原料使用。 雖然上述各種方法單獨使用均可取得不錯的效果，但是，要將這三種方法整合到同一個裝置中，以充分回收高溫熔融渣的顯熱、廢鋼和廢渣，目前還存在技術上的困難。發明內容
本發明主要解決現有干法粒化及其熱量回收技術中采用機械裝置來將高溫熔融渣打碎、不能充分回收和利用高溫熔融渣的顯熱的技術問題，提出一種將高溫熔融渣的顯熱回收并循環使用的高溫熔融渣回收方法。
為了解決其技術問題，本發明提供了一種電爐高溫熔融渣余熱廢鋼廢渣回收方法，該方法包括
(I)汽碎用高壓蒸汽對高溫熔融渣進行沖擊，將高溫熔融渣擊碎并冷卻成較細的渣顆粒；
(2)余熱回收往處理塔中通入蒸汽，在所述處理塔中所述蒸汽與所述渣顆粒進行熱交換，熱交換產生過熱蒸汽；
(3)不銹鋼布袋除塵及生成蒸汽所述過熱蒸汽經不銹鋼布袋除塵處理后，進入蒸汽產生裝置，在蒸汽產生裝置中進行汽水換熱后生成供所述汽碎使用的高壓蒸汽和余熱回收使用的蒸汽。
本發明的汽碎步驟采用高壓蒸汽沖擊高溫的液態熔融渣，使之破碎并冷卻成較細固體顆粒，降低了廢鋼的氧化率，為后續盡可能地回收廢鋼打下良好的基礎；余熱回收主要是渣顆粒與蒸汽之間的熱交換，所交換的熱量又進一步利用以生產蒸汽，蒸汽又內循環用于汽碎和余熱回收，實現了高溫熔融渣顯熱的循環利用，并且由于采用蒸汽作為余熱回收的介質，汽水直接換熱，效率高投資省，安全可靠。
進一步地，本發明電爐高溫熔融渣余熱廢鋼廢渣回收方法還包括，在淺悶池中對余熱回收處理后的渣顆粒進行淺悶渣20 45分鐘處理。淺悶渣處理能穩定渣顆粒的成份， 更宜于建材利用，并為后續回收廢鋼進一步打好了基礎。
更進一步地，本發明電爐高溫熔融渣余熱廢鋼廢渣回收方法還包括先將淺悶渣處理后的渣顆粒打撈出淺悶池，然后采用磁選裝置將渣顆粒中的廢鋼篩選出。本發明可回收渣顆粒中約13%的廢鋼，剩余廢渣可作為建材用途外運。這樣，本發明主要通過汽碎、余熱回收、淺悶和磁選過程實現了全面徹底回收高溫熔融渣所含有的顯熱、廢鋼和廢渣資源。
圖1為實現本發明電爐高溫熔融渣余熱廢鋼廢渣回收方法的工藝流程圖。
圖中，1.倒渣罐，2.流槽，3.噴嘴，4.處理塔，5.振動器，6.篩板，7.擋板，8.不銹鋼布袋除塵器，9.皮帶，10.淺悶池，11.引風機，12.汽水混合器，13.蒸汽聚集器，14.除氧器，15.給水泵，16.軟化水箱，17.挖掘機，18.磁選皮帶，19.廢鋼，20.廢渣，21.進渣口， 22.出渣口，23.蒸汽入口，24.蒸汽出口，25.排污閥。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
本發明電爐高溫熔融渣余熱廢鋼廢渣回收方法主要包括汽碎、余熱回收、不銹鋼布袋除塵及生成蒸汽步驟。參見圖1，汽碎步驟具體為高溫熔融渣從排渣口依次經倒渣罐 I和流槽2進入處理塔4中，處理塔4在高溫熔融渣進入處理塔4的進渣口 21處設置噴嘴 3，從噴嘴3出來的高壓蒸汽沖擊高溫熔融渣，將高溫熔融渣流擊碎粒化成較細的渣顆粒。 高壓蒸汽優選為飽和蒸汽，壓力在O. 85MPa 1. 6MPa之間。當高壓蒸汽的壓力為O. 85MPa 時，汽碎的效果比較好，所以高壓蒸汽的壓力優選為O. 85MPa。汽碎步驟采用高壓蒸汽沖擊高溫的液態熔融渣，使之破碎并冷卻成較細固體顆粒，降低了廢鋼的氧化率，為后續盡可能多地回收廢鋼打下良好的基礎。處理塔4中設置傾斜放置的篩板6，篩板6上安裝振動器 5，汽碎后的渣顆粒散落在篩板6上，在振動器5的振動作用下渣顆粒從出渣口 22處被輸送出處理塔4。
余熱回收步驟具體為蒸汽通過蒸汽入口 23從篩板6的下方進入處理塔4，在篩板6上與正在輸送出處理塔4的渣顆粒進行熱交換，熱交換后蒸汽變成過熱蒸汽。由于采用蒸汽作為余熱回收的介質，汽水直接換熱，效率高投資省，安全可靠。為了使后續淺悶渣步驟取得較好的處理效果，余熱回收處理后的渣顆粒溫度控制在450°C 650°C之間。
處理塔4的上部設置擋板7，熱交換產生的過熱蒸汽先在處理塔4中經擋板7初步除塵后再經蒸汽出口 24排出處理塔4。不銹鋼布袋除塵及生成蒸汽步驟具體為從處理塔 4出來的過熱蒸汽進入耐高溫抗水解不銹鋼布袋除塵器8凈化，不銹鋼布袋除塵器8中的耐高溫抗水解不銹鋼纖維，一般能夠承受500°C左右的長期工作溫度，最高能承 受600°C的高溫，且具有抗水解功能，因此可以直接凈化高溫含塵蒸汽，凈化后的粉塵濃度降至小于3mg/ Nm3成為潔凈高溫蒸汽，通過引風機11進入蒸汽產生裝置，在蒸汽產生裝置中進行汽水換熱生成蒸汽。蒸汽產生裝置為由過熱蒸汽與水混合換熱生成蒸汽的裝置，在本實施例中蒸汽產生裝置為汽水混合器12，汽水混合器12可產生壓力為O. 85MPa 1. 6MPa的飽和蒸汽。 汽水混合器12生成的飽和蒸汽連續進入蒸汽聚集器13進行聚集，從蒸汽聚集器13分流出一大部分飽和蒸汽循環至處理塔4參與下一過程的蒸汽與高溫熔融渣的熱交換，這里又分成兩股蒸汽一小股高壓蒸汽用于前述汽碎步驟，一大股從篩板6下方進入處理塔4用于前述余熱回收步驟與渣顆粒進行換熱；而從蒸汽聚集器13出來的另一小部分成為富余的蒸汽，可供外用。汽水混合器12的排污經排污閥25與淺悶池10連接，以便回收利用其中的污水資源(水、熱量、塵粒等)。本實施例采用輔助裝置為汽水混合器12提供給水，該輔助裝置包括依次連接的軟化水箱16、給水泵15和除氧器14，除氧器14連接汽水混合器12，輔助裝置用于為汽水混合器12提供高品質的給水，以用于蒸汽生產。本發明余熱回收主要是渣顆粒與蒸汽之間的熱交換，所交換的熱量又進一步利用以生產蒸汽，其中一部分蒸汽內循環用于汽碎和余熱回收，而另一部分蒸汽富余外供，實現了高溫熔融渣顯熱的循環利用。
篩板6將汽碎且進行熱交換后的渣顆粒輸送出處理塔4，隨后皮帶9將渣顆粒運輸到淺悶池10中，在淺悶池10中對渣顆粒進行淺悶渣處理。淺悶池10的結構與原理與傳統的熱悶渣池類似，同樣包括噴水、排水、排汽、蓋頂等結構，但是池子數量與體積大小存在差異。淺悶是指悶渣時間短，約悶渣20分鐘至45分鐘即出渣。淺悶渣處理能穩定渣顆粒的成份，更宜于建材利用，并為后續回收廢鋼進一步打好了基礎，且單位時間內單個池的渣處理量較大。悶渣后的廢渣由挖掘機17挖出，再經磁選裝置18進行磁選，以回收其中的廢鋼 19，剩余的廢渣20可作建材材料外運。在本實施例中，磁選裝置為磁選皮帶。
下面以一臺150t電爐年產約30萬噸鋼渣為例，介紹本發明的技術經濟性能。
主要設計技術指標如下
(I)總渣量:300000噸/年
(2)熔融渣利用溫度1700°C
(3)渣終溫< 45°C
(4)飽和蒸汽參數過程循環用，一部分外供
壓力0. 85MPa
溫度173°C
(5)處理塔內過熱蒸汽參數
壓力0. 85MPa
溫度360°C
(6)內循環飽和蒸汽量=109. 86噸/小時
(7)汽碎用飽和蒸汽量2. 22噸/小時
(8)富余外供飽和蒸汽(O. 85MPa) :10. 5噸/小時
(9)回收廢鋼39000噸/年
(10)可利用廢渣量=261000噸/年
按最保守估計，其產生的經濟效益如下
(I)回收廢鋼3· 9萬噸/年*1000元/噸==3900萬元/年
(2)回收蒸汽:10. 5噸/小時*7000小時*0. 01萬元/噸=735萬元/年
(3)廢渣利用26· I萬噸/年*10元/噸=261萬元/年
合計回收收益4896萬元/年。
權利要求
1.一種電爐高溫熔融渣余熱廢鋼廢渣回收方法，其特征在于所述方法包括 (1)汽碎用高壓蒸汽對高溫熔融渣進行沖擊，將高溫熔融渣擊碎并冷卻成較細的渣顆粒； (2)余熱回收往處理塔中通入蒸汽，在所述處理塔中所述蒸汽與所述渣顆粒進行熱交換，熱交換產生過熱蒸汽； (3)不銹鋼布袋除塵及生成蒸汽所述過熱蒸汽經不銹鋼布袋除塵處理后，進入蒸汽產生裝置，在蒸汽產生裝置中進行汽水換熱后生成供所述汽碎使用的高壓蒸汽和余熱回收使用的蒸汽。
2.根據權利要求1所述的一種電爐高溫熔融渣余熱廢鋼廢渣回收方法，其特征在于在淺悶池中對余熱回收處理后的渣顆粒進行淺悶渣20 45分鐘處理。
3.根據權利要求2所述的一種電爐高溫熔融渣余熱廢鋼廢渣回收方法，其特征在于將淺悶渣處理后的渣顆粒打撈出淺悶池，然后采用磁選裝置將渣顆粒中的廢鋼篩選出。
4.根據權利要求1所述的一種電爐高溫熔融渣余熱廢鋼廢渣回收方法，其特征在于所述處理塔中設置傾斜放置的篩板，篩板上安裝振動器，所述渣顆粒在篩板上與蒸汽進行熱交換。
5.根據權利要求1所述的一種電爐高溫熔融渣余熱廢鋼廢渣回收方法，其特征在于所述蒸汽產生裝置為汽水混合器。
6.根據權利要求1所述的一種電爐高溫熔融渣余熱廢鋼廢渣回收方法，其特征在于所述不銹鋼布袋除塵器中設置有耐高溫抗水解不銹鋼纖維濾芯。
全文摘要
一種電爐高溫熔融渣余熱廢鋼廢渣回收方法，包括(1)汽碎用高壓蒸汽對高溫熔融渣進行沖擊，將高溫熔融渣擊碎并冷卻成較細的渣顆粒；(2)余熱回收往處理塔中通入蒸汽，在處理塔中蒸汽與渣顆粒進行熱交換，熱交換產生過熱蒸汽；(3)不銹鋼布袋除塵及生成蒸汽過熱蒸汽經不銹鋼布袋除塵處理后，進入蒸汽產生裝置，在蒸汽產生裝置中進行汽水換熱后生成供汽碎使用的高壓蒸汽和余熱回收使用的蒸汽。本發明采用汽碎，降低了廢鋼的氧化率；余熱回收采用蒸汽作為換熱介質，汽水直接換熱，效率高。可回收渣顆粒中約13％的廢鋼，回收高溫熔融渣的顯熱，生產蒸汽，實現循環利用，全面徹底地回收高溫熔融渣所含有的顯熱、廢鋼和廢渣資源。
文檔編號C21B3/06GK103014199SQ20111028951
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月22日 優先權日2011年9月22日
發明者陸耀忠 申請人:無錫市東優環保科技有限公司