液态高炉渣粒化及显热回收中试方案介绍(外部).ppt

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液态高炉渣粒化及显热回收液态高炉渣粒化及显热回收技术研究及中试方案介绍技术研究及中试方案介绍清华大学天素投资节能减排联合研发中心清华大学天素投资节能减排联合研发中心北京天素阳光低碳技术有限公司北京天素阳光低碳技术有限公司二一一年十月二一一年十月一、技术研究背景一、技术研究背景液态高炉渣的显热资源液态高炉渣的显热资源高炉出渣温度高炉出渣温度15001500每吨液态高炉渣蕴含显热约每吨液态高炉渣蕴含显热约1540MJ1540MJ，折合标煤折合标煤53kg53kg（注：

按冷却至（注：

按冷却至300300）20102010年中国生铁产量年中国生铁产量5.95.9亿吨，亿吨，按生产每吨生铁出渣按生产每吨生铁出渣0.350.35吨计算吨计算20102010年中国高炉炼铁产渣约年中国高炉炼铁产渣约22亿吨亿吨高炉渣显热资源量折合标煤高炉渣显热资源量折合标煤10601060万吨万吨高炉渣的处理方法及用途高炉渣的处理方法及用途自然冷却，形成坚硬的块渣自然冷却，形成坚硬的块渣用作建筑材料骨料用作建筑材料骨料水淬为主要处理方式，玻璃体含量大于水淬为主要处理方式，玻璃体含量大于95%95%大量用作生产水泥原料大量用作生产水泥原料干渣干渣熔渣遇水后膨胀成珠熔渣遇水后膨胀成珠用作隔热材料和轻质建筑材料骨料用作隔热材料和轻质建筑材料骨料水淬渣水淬渣压缩空气或蒸汽射流高速冲击高炉渣获得压缩空气或蒸汽射流高速冲击高炉渣获得用作保温材料用作保温材料膨珠膨珠渣棉渣棉水淬法的主要缺点水淬法的主要缺点1、耗水量大，耗水量大，处理一吨渣用水量可高达理一吨渣用水量可高达510t，处理每吨渣要蒸理每吨渣要蒸发消耗新水消耗新水1吨左右吨左右。

2、产生大量的生大量的H2S和和SOx造成二次造成二次污染染。

3、高炉熔渣的高炉熔渣的大量大量显热没有得到回收没有得到回收。

4、水淬渣含水率高，用作水泥原料仍需耗水淬渣含水率高，用作水泥原料仍需耗费能能源源进行干燥行干燥处理。

理。

开发高炉渣处理新技术的技术要求开发高炉渣处理新技术的技术要求11节水节水22热回收率高热回收率高33自身能耗低，具有较高经济性自身能耗低，具有较高经济性44处理后的渣玻璃体含量满足大量用于建处理后的渣玻璃体含量满足大量用于建材工业的要求材工业的要求液态高炉渣粒化及显热回收过程液态高炉渣粒化及显热回收过程熔渣破碎熔渣破碎急冷凝固急冷凝固显热回收显热回收将高炉熔渣将高炉熔渣流破碎为小流破碎为小液滴液滴要求节水、要求节水、能耗低、液能耗低、液滴直径小而滴直径小而均匀均匀将小液滴快将小液滴快速冷却为固速冷却为固体颗粒，回体颗粒，回收其热量收其热量要求能耗低，要求能耗低，保证凝固后保证凝固后玻璃体含量玻璃体含量95%95%以上以上回收固态渣回收固态渣显热显热要求能耗低，要求能耗低，排渣温度低，排渣温度低，热回收率高热回收率高技术开发难点技术开发难点熔渣破碎熔渣破碎急冷凝固急冷凝固显热回收显热回收降低动力降低动力消耗消耗降低熔渣降低熔渣热量损失热量损失渣棉生成渣棉生成量控制和渣量控制和渣棉处理棉处理降低动力降低动力消耗消耗冷却时间冷却时间极短，空间极短，空间有限，换热有限，换热量大量大防止熔渣防止熔渣重新粘结重新粘结降低动力降低动力消耗消耗平均换热平均换热温度低温度低干法粒化及显热回收技术发展现状干法粒化及显热回收技术发展现状技技术术分分类类干法粒化及显热回收技术发展现状干法粒化及显热回收技术发展现状典典型型技技术术优优缺缺点点离心法离心法能量利用率高、粒径均匀能量利用率高、粒径均匀可靠性差、处理能力小、可靠性差、处理能力小、占地面积大占地面积大风淬法风淬法热回收率和粒化渣的质量热回收率和粒化渣的质量都可满足要求都可满足要求动力消耗大，设备庞大复动力消耗大，设备庞大复杂、占地面积大、投资和杂、占地面积大、投资和运行费用高运行费用高二、前期实验研究进展二、前期实验研究进展TsinghuaUniversity前期实验研究开展工作前期实验研究开展工作实验装置的设计和建立实验装置的设计和建立熔渣破碎技术实验研究熔渣破碎技术实验研究显热回收技术实验研究显热回收技术实验研究实验装置建立实验装置建立11、液态高炉渣破碎实验装置、液态高炉渣破碎实验装置主要用途：

主要用途：

熔化高炉渣并开展破碎实验。

熔化高炉渣并开展破碎实验。

设计特点：

设计特点：

可将高炉渣加热至可将高炉渣加热至16001600；可精确控制熔渣温度；可精确控制熔渣温度；可控制坩埚内熔渣的排放和流量；可控制坩埚内熔渣的排放和流量；可开展离心和射流破碎液态高炉渣实验。

可开展离心和射流破碎液态高炉渣实验。

国内已有同类实验装置尚无法做到国内已有同类实验装置尚无法做到。

液态高炉渣破碎实验装置液态高炉渣破碎实验装置实验装置建立实验装置建立22、固定床气固换热实验装置、固定床气固换热实验装置主要用途：

固定床气固换热特性主要用途：

固定床气固换热特性实验装置建立实验装置建立33、流化床换热实验装置、流化床换热实验装置主要用途：

主要用途：

流化床换热特性研究流化床换热特性研究实验装置建立实验装置建立44、余热锅炉受热面磨损、积灰结渣实验台、余热锅炉受热面磨损、积灰结渣实验台主要用途：

主要用途：

研究余热锅炉受热面磨损和积灰结渣机理研究余热锅炉受热面磨损和积灰结渣机理液态高炉渣破碎技术实验研究液态高炉渣破碎技术实验研究破破碎碎方方法法离心破碎离心破碎脉冲射流破碎脉冲射流破碎高压水射流破碎高压水射流破碎蒸汽射流破碎蒸汽射流破碎气固两相射流破碎气固两相射流破碎液态高炉渣破碎技术实验研究液态高炉渣破碎技术实验研究离心破碎离心破碎a.能量利用率高能量利用率高b.大流量时熔渣大流量时熔渣分层，减弱破分层，减弱破碎效果碎效果c.不适合大型化不适合大型化d.可靠性差可靠性差液态高炉渣破碎技术实验研究液态高炉渣破碎技术实验研究脉冲射流破碎脉冲射流破碎节约射流工节约射流工节约射流工节约射流工质质质质有效减少渣有效减少渣有效减少渣有效减少渣棉生成棉生成棉生成棉生成减小气流携减小气流携减小气流携减小气流携带熔渣颗粒带熔渣颗粒带熔渣颗粒带熔渣颗粒的距离，装的距离，装的距离，装的距离，装置更为紧凑置更为紧凑置更为紧凑置更为紧凑液态高炉渣破碎技术实验研究液态高炉渣破碎技术实验研究高压水射流破碎高压水射流破碎1.1.冲击力强，冲击力强，破碎效果好破碎效果好2.2.水耗量小水耗量小3.3.冲击面小冲击面小4.4.穿透力强穿透力强液态高炉渣破碎技术实验研究液态高炉渣破碎技术实验研究蒸汽射流蒸汽射流11、利用低温余热、利用低温余热产生的饱和蒸汽产生的饱和蒸汽破碎高炉渣，工破碎高炉渣，工质廉价、易获得质廉价、易获得22、破碎设、破碎设备相对简单备相对简单液态高炉渣破碎技术实验研究液态高炉渣破碎技术实验研究11、可提高射流的密度，、可提高射流的密度，增强射流的冲击能力，增强射流的冲击能力，降低破碎能耗，兼具降低破碎能耗，兼具高密度射流和低密度高密度射流和低密度射流的特点射流的特点22、系统相对复杂，管、系统相对复杂，管路易磨损路易磨损气固两相射流气固两相射流液态高炉渣破碎技术实验研究液态高炉渣破碎技术实验研究总结：

总结：

1.1.采用不同的破碎方法获得的高炉渣颗粒粒径都采用不同的破碎方法获得的高炉渣颗粒粒径都能达到能达到5mm5mm以下。

以下。

2.2.渣粒规则程度和均匀性渣粒规则程度和均匀性射流破碎射流破碎离心破碎。

离心破碎。

3.3.凝固后的高炉渣颗粒的非晶态含量经凝固后的高炉渣颗粒的非晶态含量经XRDXRD测定测定都能达到都能达到90%90%以上。

以上。

4.4.能量利用率能量利用率离心破碎离心破碎高压水射流破碎高压水射流破碎脉脉冲气体射流破碎冲气体射流破碎连续气体射流破碎。

连续气体射流破碎。

5.5.都需采取技术手段抑制渣棉的生成。

都需采取技术手段抑制渣棉的生成。

6.6.可靠性、设备紧凑性可靠性、设备紧凑性射流破碎射流破碎离心破碎。

离心破碎。

7.7.大型化潜力大型化潜力射流破碎射流破碎离心破碎。

离心破碎。

设计设计制造制造安装安装实验实验三、中试方案简介三、中试方案简介中试实验任务中试实验任务11、检验中试装置大规模粒化液态高炉渣的能力、检验中试装置大规模粒化液态高炉渣的能力22、掌握液态高炉渣破碎的内在规律和特点、掌握液态高炉渣破碎的内在规律和特点33、检验中试装置回收液态高炉渣显热的能力、检验中试装置回收液态高炉渣显热的能力44、检验工艺设备长期运行的可靠性、检验工艺设备长期运行的可靠性中试装置处理能力中试装置处理能力每小时处理液态高炉渣每小时处理液态高炉渣24t24t可基本满足可基本满足500m500m33高炉的熔渣处理需要高炉的熔渣处理需要设计蒸发量为设计蒸发量为每小时产生每小时产生2.5MPa2.5MPa的饱和蒸汽的饱和蒸汽1212吨吨占地面积占地面积151530m30m中试实验目标中试实验目标粒化渣粒径不大于粒化渣粒径不大于5mm5mm粒化渣非晶态含量粒化渣非晶态含量95%95%热回收率热回收率70%70%可长期稳定运行可长期稳定运行自身动力消耗不超过其自身产汽量的自身动力消耗不超过其自身产汽量的40%40%中试装置的组成中试装置的组成冷却后粒化渣的储存与转运装置冷却后粒化渣的储存与转运装置回收高炉渣的显热并产生蒸汽回收高炉渣的显热并产生蒸汽高炉渣显热回收装置高炉渣显热回收装置将破碎为小液滴的液态高炉渣快速冷却凝固将破碎为小液滴的液态高炉渣快速冷却凝固液态高炉渣急冷凝固装置液态高炉渣急冷凝固装置将从高炉排出的液态高炉渣流破碎为小液滴将从高炉排出的液态高炉渣流破碎为小液滴液态高炉渣破碎装置液态高炉渣破碎装置将高炉排出的液态高炉渣引流到中试装置中将高炉排出的液态高炉渣引流到中试装置中液态高炉渣引流装置液态高炉渣引流装置液态高炉渣破碎装置原理液态高炉渣破碎装置原理一次破碎一次破碎小流量小流量超临界高超临界高压水射流压水射流二次破碎二次破碎脉冲饱和脉冲饱和蒸汽射流蒸汽射流（2.5MPa2.5MPa）熔渣飞散熔渣飞散水平转鼓水平转鼓降低能耗、节约用水降低能耗、节约用水增强粒化效果和飞散效果增强粒化效果和飞散效果防止熔渣重新粘连防止熔渣重新粘连液态高炉渣的急冷凝固液态高炉渣的急冷凝固目的：

目的：

保证粒化渣内非晶态物质含量。

保证粒化渣内非晶态物质含量。

防止破碎后的熔渣重新粘聚。

防止破碎后的熔渣重新粘聚。

回收高炉渣的部分显热，加热工质。

回收高炉渣的部分显热，加热工质。

设备：

鼓泡流化床设备：

鼓泡流化床流化床四壁敷设水冷壁，吸收熔流化床四壁敷设水冷壁，吸收熔渣辐射热。

渣辐射热。

流化床床层内布置埋管换热面，流化床床层内布置埋管换热面，利用埋管换热的换热系数大的优点快速利用埋管换热的换热系数大的优点快速冷却高炉渣颗粒。

冷却高炉渣颗粒。

流化风与高炉渣之间换热。

流化风与高炉渣之间换热。

高炉渣的显热回收设备高炉渣的显热回收设备鼓泡流化床急冷凝固液态高炉渣鼓泡流化床急冷凝固液态高炉渣低流化风量，降低动力消耗低流化风量，降低动力消耗换热以埋管换热为主，将高炉渣冷却至换热以埋管换热为主，将高炉渣冷却至700700左右左右移动床冷却固体高炉渣颗粒移动床冷却固体高炉渣颗粒渣粒依靠重力向下流动与管束换热，动力消耗低渣粒依靠重力向下流动与管束换热，动力消耗低冷却流化床排出的高炉渣颗粒，冷却到冷却流化床排出的高炉渣颗粒，冷却到200200左右左右用渣斗机械提升高炉渣颗粒，从移动床顶部进入用渣斗机械提升高炉渣颗粒，从移动床顶部进入余热锅炉冷却鼓泡流化床排出热风余热锅炉冷却鼓泡流化床排出热风设置有分离器、过热器、省煤器、引风机等设置有分离器、过热器、省煤器、引风机等中试装置系统流程中试装置系统流程水水高温液态熔渣高温液态熔渣破碎装置破碎装置流化床流化床移动床移动床冷渣仓冷渣仓流化风机流化风机分离器分离器过热器过热器省煤器省煤器除尘器除尘器烟囱烟囱锅筒锅筒引风机引风机除氧器除氧器锅炉给水处理锅炉给水处理高炉渣高炉渣汽水混合物汽水混合物饱和蒸汽饱和蒸汽过热蒸汽过热蒸汽热风热风压缩空气压缩空气超临界