一种熔融渣余热回收的方法技术

本发明专利技术公开了一种熔融渣余热回收的方法，包括以下步骤：将高温的熔融渣注入热回收池内，熔融渣与热回收池内的低熔点金属液混合的同时被快速冷却成固态炉渣；熔融渣与低熔点金属液实现热量快速传递，同时固态炉渣上浮形成浮渣层，浮渣间断或连续排出；热回收池内设置的汽化冷却装置吸收低熔点金属液的热量使其密封管路中的液体汽化，形成的蒸汽以供回收利用。本发明专利技术提出的一种熔融渣余热回收的方法，解决了风淬法和转杯法的动力消耗大、热量回收难度高、热量回收效率低以及热量回收后的熔融渣难以利用等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种熔融渣余热回收的方法
本专利技术涉及余热回收
，尤其涉及一种熔融渣余热回收的方法。
技术介绍
冶金熔融渣是火法冶金生产的副产品，温度一般在1200℃~1600℃之间，渣中所含的物理热量非常可观，回收利用的价值巨大。以年产量100wt的高炉为例，吨铁产渣量~300kg，高炉渣温度~1450℃，吨渣显热相当于59kg标准煤，则年产高炉渣所含显热相当于1.77wt标准煤；在冶炼低品位镍矿石（Ni2%~5%，Fe10%~15%）生产镍铁合金时，伴随生产1t镍铁合金所产生的温度为1500℃~1600℃的熔融炉渣更是高达35t，合理有效地回收熔融渣余热是火法冶金行业迫在眉睫的节能任务。为有效回收利用冶金熔融渣的高温余热，各国冶金工作者试验了许多方法，开发了形式多样的工艺流程及工艺装备，按性质划分，可分为物理法和化学法。代表性的物理法有：粒化法和转筒法。熔融渣粒化方式有高压空气冲击粒化和转杯离心粒化两种，因此粒化法又分为风淬粒化法和转杯粒化法。粒化后的高温炉渣在热交换器中被空气冷却，高温空气获得炉渣热量成为可方便利用的热源。长久以来人们对粒化法回收熔融渣余热的研究较多，形成的工艺方法各有特点，但熔融渣粒化及空气为载体置换熔融渣余热的核心并无二致，由此导致的空气介质用量大、动力消耗大以及处理后的熔融渣玻璃化率低难以利用是这一类处理方法的通病，至今难以有一种合适的方法能够获得推广应用。转筒法是利用一对反向旋转的转筒冷却熔融渣，熔融渣从两个转筒之间的缝隙中通过并被冷却成薄片状固体渣，转筒内的流体介质获得熔融渣的热量用于发电或供暖。转筒法的缺点在于熔融渣粘结在转筒上难以处理干净，工作效率低，长时间运行后设备的热回收率和寿命明显下降，另外，处理后的熔融渣玻璃化率也难以保证较高水平。后续研究选用该法处理熔融渣逐渐减少。化学法的核心是将高温炉渣的热量作为化学反应的热源加以回收利用。见于报道的有利用甲烷和水蒸气的混合物在炉渣高温热作用下生成一定的氢气和一氧化碳气体的试验研究。中国学者提出过一种基于离心粒化装置的煤气化炉，其利用高炉渣显热为煤的气化提供热量。时至目前，利用化学反应生产可燃气体来回收熔融渣余热的方案尚处于概念设计和理论探索阶段，距离实际应用还有相当的差距。综上，到目前为止，尚未见有成熟、稳定、可靠、经济的熔融渣余热回收方法及工艺得到规模化工业应用及推广，熔融渣余热回收仍然是冶金行业亟待解决的难题和研究的热点。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种熔融渣余热回收的方法，旨在对熔融渣的余热进行回收，创新地应用液态低熔点金属为介质回收熔融渣余热，从根本上克服风淬法和转杯法的动力消耗大，热量回收难度高、热量回收效率低的问题。为实现上述目的，本专利技术一种熔融渣余热回收的方法，包括以下步骤：将高温的熔融渣注入热回收池内，所述熔融渣与热回收池内的低熔点金属液混合的同时被快速冷却成固态炉渣，其中，低熔点金属为熔点在500℃及以下的金属或合金，所述熔融渣为黑色冶金或有色冶金生产的高温熔融渣；熔融渣与低熔点金属液实现热量快速传递，同时固态炉渣上浮形成浮渣层，浮渣间断或连续排出；热回收池内设置的汽化冷却装置吸收低熔点金属液的热量使其密封管路中的液体汽化，形成的蒸汽以供回收利用。优选地，采用机械搅拌和/或惰性高压气体搅拌所述低熔点金属液，使熔融渣与低熔点金属液的热量快速传递，促进热回收池温度均匀。优选地，向低熔点金属液表面喷吹惰性气体以保护低熔点金属液不被空气氧化。优选地，汽化冷却装置的密封管路分布于热回收池的顶部、内侧壁和底部，液体介质先经顶部的密封管路被加热，后经内侧壁和底部的密封管路被加热成蒸汽。本专利技术提出一种熔融渣余热回收的方法，具有以下优点：1、本专利技术中，熔融渣余热经低熔点金属液传递给汽化冷却装置中的液体介质，中间环节的低熔点金属液传热能力强，且不额外消耗和带走热量，整体系统对熔融渣余热的回收率高；2、本专利技术中汽化冷却装置生产的蒸气的温度高、压力高，属于高品质热源，其利用价值高；3、本专利技术中使用的低熔点金属液传热效率高，因此，热回收装置体积小、占地面积小；4、本专利技术用于处理高炉熔融渣时，可以同时兼顾回收高炉熔融渣余热的目的和保证高炉渣用作水泥原料的用途；5、本专利技术也可作为一种熔融渣处理方法，其对水的消耗低，可以有效缓解水资源匮乏地区水冲渣法的用水紧张。附图说明图1为本专利技术熔融渣余热回收的方法优选实施例采用的余热回收装置的剖视结构示意图；图2为本专利技术熔融渣余热回收的方法优选实施例采用的余热回收装置的俯视结构示意图。图中，1-渣罐，2-搅拌器，3-热回收池，4-排渣装置，5-汽化冷却装置，6-低熔点金属液，7-浮渣层，8-底吹搅拌装置，9-排气口，10-顶部喷吹装置，11-挡渣器，12-受渣口。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提出一种熔融渣余热回收的方法。本优选实施例中，熔融渣余热回收的方法，包括以下步骤：将高温的熔融渣注入热回收池内，所述熔融渣与热回收池内的低熔点金属液混合的同时被快速冷却成固态炉渣，其中，低熔点金属为熔点在500℃及以下的金属或合金，所述熔融渣为黑色冶金或有色冶金生产的高温熔融渣；熔融渣与低熔点金属液实现热量快速传递，同时固态炉渣上浮形成浮渣层，浮渣间断或连续排出；热回收池内设置的汽化冷却装置吸收低熔点金属液的热量使其密封管路中的液体汽化，形成的蒸汽以供回收利用。进一步地，本熔融渣余热回收的方法还包括采用机械搅拌和/或惰性高压气体搅拌所述低熔点金属液，使熔融渣与低熔点金属液的热量快速传递，促进热回收池温度均匀。采用机械搅拌所述低熔点金属液时，机械搅拌装置伸入液面以下的深度以及其叶片转速可调整。采用惰性高压气体搅拌所述低熔点金属液时，可在热回收池的底部设置底吹搅拌装置。进一步地，向低熔点金属液表面喷吹惰性气体以保护低熔点金属液不被空气氧化。相应地，设置顶部喷吹装置以喷吹惰性气体。进一步地，在热回收池内还设置有挡渣器以将浮渣收集到排渣口以便排渣并阻止浮渣进入受渣点形成浮渣层。具体地，汽化冷却装置的密封管路分布于热回收池的顶部、内侧壁和底部，液体介质先流经顶部的密封管路被加热，后经内侧壁和底部的密封管路被加热成蒸汽。低熔点金属液可通过辐射、对流、导热等方式对底部和内侧壁的密封管路中的液体介质进行加热，惰性气体通过对流传热以及热传导传热的方式，对热回收池顶部密封管路中的液体介质进行加热。液体介质加热后产生蒸汽，蒸汽可用于发电或取暖。本实施例中，将汽化冷却装置热量回收分为两步，第一步是液体介质在顶部密封管路中被加热；第二步是被加热的液体介质再在侧壁和底部被继续加热而汽化。此时，通过在不同的空间回收热量，提高了整体的热回收率。在热回收池内完成以下过程：1、混合：在高温熔融渣自身动能及低熔点金属液内流场的共同作用下，熔融渣与低熔点金属液充分混合。2、搅拌：机械搅拌装置或/和惰性搅拌气体对低熔点金属液做功，不同部位的低熔点金属液流出现速度差，产生搅拌效果。3、换热：熔融渣与低熔点金属液充分混合，紧密接触，并且低熔点金属液传热能力强，可实现迅速换热，产生急冷熔融渣的效果，保证处理后的熔融渣获本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种熔融渣余热回收的方法，其特征在于，包括以下步骤：将高温的熔融渣注入热回收池内，所述熔融渣与热回收池内的低熔点金属液混合的同时被快速冷却成固态炉渣，其中，低熔点金属为熔点在500℃及以下的金属或合金，所述熔融渣为黑色冶金或有色冶金生产的高温熔融渣；熔融渣与低熔点金属液实现热量快速传递，同时固态炉渣上浮形成浮渣层，浮渣间断或连续排出；热回收池内设置的汽化冷却装置吸收低熔点金属液的热量使其密封管路中的液体汽化，形成的蒸汽以供回收利用。

【技术特征摘要】
1.一种熔融渣余热回收的方法，其特征在于，包括以下步骤：将高温的熔融渣注入热回收池内，所述熔融渣与热回收池内的低熔点金属液混合的同时被快速冷却成固态炉渣，其中，低熔点金属为熔点在500℃及以下的金属或合金，所述熔融渣为黑色冶金或有色冶金生产的高温熔融渣；熔融渣与低熔点金属液实现热量快速传递，同时固态炉渣上浮形成浮渣层，浮渣间断或连续排出；热回收池内设置的汽化冷却装置吸收低熔点金属液的热量使其密封管路中的液体汽化，形成的蒸汽以供回收...

【专利技术属性】
技术研发人员：周振华，周强，秦涔，喻道明，柳萌，闫朝付，
申请(专利权)人：中冶南方工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42