液态高炉渣粒化及显热回收中试方案介绍(外部)

1、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53kg 53kg （注：按冷却至（注：按冷却至300 300 ）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

2、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2 2亿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水淬法的主要缺点水淬法的主要缺点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

3、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术分类技术分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二、前期实验研

4、究进展二、前期实验研究进展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1 1、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

5、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2 2、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3 3、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4 4、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

6、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能量利用率高能量利用率高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不适合大型化不适合大型化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冲击力强，冲击力强，破碎效果好破碎效果好水耗量小水耗量小冲击面小冲击面小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1 1、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2 2、破碎设、破碎设备相对简单备相对简单液态

7、高炉渣破碎技术实验研究液态高炉渣破碎技术实验研究1 1、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2 2、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： 采用不同的破碎方法获得的高炉渣颗粒粒径都能采用不同的破碎方法获得的高炉渣颗粒粒径都能达到达到5mm5mm以下。以下。 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。 凝固后的高炉渣颗粒的非晶态含

8、量经凝固后的高炉渣颗粒的非晶态含量经XRDXRD测定都测定都能达到能达到90%90%以上。以上。 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 脉冲脉冲气体射流破碎气体射流破碎 连续气体射流破碎。连续气体射流破碎。 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。 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。 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。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1 1、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2 2、掌握液态高炉

9、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3 3、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4 4、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中试实验目标中试实验目标中试装置的组成中试装置的组成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增强粒化效果和飞散效果果防止熔渣重新粘连防

10、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：保证粒化渣内非晶态物质含量。目的：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

11、热回收设备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水超临界水中试装置的动力消耗中试装置的动力消耗品种品种参数参数设计容量设计容量备注备注蒸汽蒸汽2.5MPa2.5MPa饱和蒸汽饱和蒸汽5t/h5t/h直接采用显热回收直接采用显热回收所产生的饱和蒸汽所产生的饱和蒸汽压缩空气压缩空气0.8MPa0.8MPa6

12、4m64m3 3/min/min无蒸汽时替代蒸汽无蒸汽时替代蒸汽用于高炉渣破碎用于高炉渣破碎软化水软化水22.5t/h22.5t/h显热回收装置使用显热回收装置使用非软化水非软化水2.5t/h2.5t/h其它用途其它用途电电300700kw300700kw中试装置主要动力设备中试装置主要动力设备设备设备规格规格数量数量用途用途螺杆空气螺杆空气压缩机压缩机螺杆式，排气量螺杆式，排气量34m3/h34m3/h，排气压，排气压力力0.8MPa0.8MPa，185kw185kw，风冷，风冷2 2产生压缩空气产生压缩空气柱塞泵柱塞泵流量流量3t/h3t/h，压力，压力30MPa30MPa，30kw30kw2 2产生高压水射流产生高压水射流给水泵给水泵给水压力给水压力3MPa3MPa，流量，流量15m3/h15m3/h，45kw45kw1 1显热回收装置给显热回收装置给水水引风机引风机压头压头2160Pa，风量，风量7000Nm3/h，7.5kw1