高爐渣空間霧化水淬及高溫水淬渣余熱發(fā)電方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種先以霧化水對(duì)高爐渣進(jìn)行空間水淬，再利用水淬渣高溫余熱發(fā)電的方法，尤其是一種高爐渣空間霧化水淬及高溫水淬渣余熱發(fā)電方法，屬于余熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]高爐爐渣是鋼鐵工業(yè)中最主要的廢棄物，每生產(chǎn)一噸生鐵約產(chǎn)生300kg高爐爐渣，其出爐溫度在1400-1500°C，潛熱及顯熱屬于高品質(zhì)余熱資源，回收利用高爐爐渣的余熱對(duì)煉鐵行業(yè)節(jié)能減排，提高二次能源效率至關(guān)重要，但目前尚無成熟高效的回收技術(shù)，致使大量的高爐渣余熱白白耗散。
[0003]目前，高爐渣普遍采用的處理方法是水淬?；?，?；撛ǔＳ米魉嘣?，這種利用方法很好的實(shí)現(xiàn)了固體廢棄物的資源化再利用，但高爐渣水淬后高爐渣余熱全部轉(zhuǎn)移進(jìn)入70°C -90°C的沖渣水中，由于沖渣水溫度太低，沖渣水熱能的回收利用僅限于沖渣水余熱供暖或者浴室供熱水。利用沖渣水余熱供暖還受到地域和時(shí)間的限制，尤其是在那些無取暖設(shè)施的南方地區(qū)，這部分能量只能浪費(fèi)，余熱得不到利用。即使沖渣水余熱用于采暖或者浴室供熱水，余熱回收率也僅為10%左右。
[0004]公知的水淬高爐渣工藝中，其中大約15%的沖渣水會(huì)蒸發(fā)吸熱變成水蒸汽，這些蒸汽攜帶著的巨大能量，其放散不僅造成了能量的浪費(fèi)，同時(shí)也使大量的水散失到外界，同時(shí)水蒸氣含有大量有害物質(zhì)，嚴(yán)重污染環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在解決公知水淬高爐渣工藝處理高爐渣的過程中所存在的上述缺陷，提供一種先以霧化水對(duì)高爐渣進(jìn)行空間水淬，再利用水淬渣高溫余熱發(fā)電的方法，大幅度提高高爐渣余熱回收率，并將高爐渣余熱轉(zhuǎn)化為高品位的電能，同時(shí)可以節(jié)約大量水資源并減少污染物排放。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種高爐渣空間霧化水淬及高溫水淬渣余熱發(fā)電方法，按下述工藝流程進(jìn)行:
(1)液態(tài)高爐渣首先經(jīng)過轉(zhuǎn)鼓作用離散成小粒徑的鐵渣液滴，小粒徑鐵渣液滴下落過程中與分布在水淬室空間的霧化水滴相遇，在空間水淬為固態(tài)小顆粒而凝固放熱，水淬時(shí)通過控制霧化水的噴入量控制鐵渣液滴放出凝結(jié)潛熱后的降溫幅度，使落到振動(dòng)床上的粒子鐵渣溫度為900°C ；
(2)固態(tài)粒子鐵渣落到具有一定傾斜角度的振動(dòng)床上，在振動(dòng)床的作用下向前移動(dòng)，最終陸續(xù)進(jìn)入后部的流化床放熱，同時(shí)，空間水淬產(chǎn)生的飽和蒸汽在引風(fēng)機(jī)的抽力作用下向下穿過振動(dòng)床上固態(tài)粒子鐵渣層形成溫度為150°C的低過熱度水淬蒸氣，此水淬蒸氣進(jìn)入流化床的下部風(fēng)室作為流化床的流化介質(zhì)；
(3 )振動(dòng)床上的固態(tài)粒子鐵渣被冷卻到800 V進(jìn)入過熱器流化床，過熱器流化床內(nèi)設(shè)置有余熱鍋爐的低溫過熱器及高溫過熱器埋管，高溫粒子鐵渣向蒸汽放熱降溫至580°C進(jìn)入蒸發(fā)器流化床，蒸汽由飽和溫度過熱至450°C，然后進(jìn)入汽輪機(jī)發(fā)電，流化介質(zhì)即水淬蒸汽吸熱后形成的高溫載熱質(zhì)水蒸氣進(jìn)入載熱質(zhì)蒸汽換熱器放熱；
(4)蒸發(fā)器流化床中設(shè)置有余熱鍋爐的蒸發(fā)器埋管，580°C粒子鐵渣進(jìn)入蒸發(fā)器流化床后向飽和水放熱降溫至250°C，然后進(jìn)入低溫省煤器流化床，流化蒸汽吸熱后升溫，再次進(jìn)入過熱器流化床作為流化介質(zhì)；
(5)離開蒸發(fā)器流化床的溫度為250°C左右的粒子鐵渣進(jìn)入低溫省煤器流化床，低溫省煤器流化床設(shè)置有低溫省煤器埋管，粒子鐵渣放熱降溫至180°C送入成品料堆；
(6)450°C高溫載熱質(zhì)蒸汽離開過熱器流化床后進(jìn)入流化蒸汽換熱器，首先與高溫省煤器中的水換熱降溫至150°C，然后進(jìn)入凝結(jié)水預(yù)熱器凝結(jié)放熱形成水淬水，水淬水沉淀后加入堿液再作為霧化水淬的霧化水循環(huán)利用。
[0007]采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是:
①解決了高爐渣余熱利用受地域、時(shí)段局限的問題:本發(fā)明將高爐渣余熱轉(zhuǎn)移至450°C的中壓過熱蒸汽中，并進(jìn)行發(fā)電，該種余熱利用方法不受地域、時(shí)段的局限，可以在國內(nèi)所有鋼鐵企業(yè)進(jìn)行推廣。
[0008]②解決了余熱回收率低的問題:本發(fā)明將高爐渣余熱用來發(fā)電，冬季的時(shí)候可以實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)供，余熱回收率大幅度提高。
[0009]③解決了余熱品位損失大的問題:本發(fā)明中，熱能由1400-1500 °C的高溫高爐渣中轉(zhuǎn)移至450°C的過熱蒸汽中，與公知的高爐渣水淬方法相比，熱能品位降低幅度減小了很多，損失率降低至32%。本發(fā)明將高爐渣余熱用來產(chǎn)生能級(jí)最高的高品位電能，工藝先進(jìn)性大幅度提尚。
[0010]④解決了水淬蒸汽未加利用的問題:本發(fā)明以水淬蒸汽做為載熱質(zhì)及余熱鍋爐的熱源，避免了大量水蒸氣白白放散，也節(jié)約了相應(yīng)的水資源。
[0011]⑤解決了水資源浪費(fèi)嚴(yán)重的問題:本發(fā)明以水淬蒸汽做為載熱質(zhì)及余熱鍋爐的熱源，水淬蒸汽在余熱鍋爐中冷凝放熱凝結(jié)成水后再次回用，大幅度降低了高爐渣處理過程所耗費(fèi)的水資源，水資源節(jié)約率高達(dá)90%以上。
[0012]⑥解決了有害氣體排放的問題:本發(fā)明采用堿性水作為水淬介質(zhì)，水淬介質(zhì)本身就是有害氣體的吸收劑，況且水淬介質(zhì)循環(huán)利用，幾乎沒有硫化氫和二氧化硫等酸性氣體的排放。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的工藝流程圖；
圖中:1_震動(dòng)裝置；2-轉(zhuǎn)鼓；3-液態(tài)高爐渣池；4_液態(tài)高爐渣；5_高效霧化噴嘴；6-高溫固態(tài)粒子鐵渣料層；7_振動(dòng)床；8_過熱器流化床；9_過熱器流化床落料管；10_低溫過熱器埋管；11-高溫過熱器埋管；12_減溫器；13_汽包；14_過熱器流化床外置分離器；15-流化蒸汽換熱器；16_高溫省煤器；17-汽輪機(jī)凝結(jié)水預(yù)熱器；18-沉淀及堿液水池；19-霧化水栗；20_汽輪機(jī)；21_凝汽器；22_發(fā)電機(jī)；23_冷卻塔；24_凝結(jié)水栗；25_低溫省煤器流化床分離器；26_除氧器；27_除氧水栗；28_低溫省煤器；29_高爐渣產(chǎn)品；30_低溫省煤器流化床；31_低溫省煤器料倉；32_斗式提升機(jī)；33_螺旋輸料機(jī)；34_蒸發(fā)器；35_蒸發(fā)器流化床；36_流化風(fēng)機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，但本實(shí)施例不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。
[0015]本實(shí)施例給出的高爐渣空間霧化水淬及高溫水淬渣余熱發(fā)電方法，參見圖1，按下述工藝流程進(jìn)行:
(一)水淬室內(nèi)液態(tài)高爐渣凝固?；八阏羝⑦^熱流程:
盛于液態(tài)高爐渣池3的液態(tài)高爐渣4依靠重力落到高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓2上，液態(tài)高爐渣4在轉(zhuǎn)鼓2離心力的作用下甩出，并形成細(xì)小的液態(tài)鐵渣顆粒；
在液態(tài)鐵渣水淬室內(nèi)，用高效霧化噴嘴5將堿性水霧化成細(xì)小顆粒的水霧，液態(tài)高爐渣4在水淬室內(nèi)分散為小液滴后，邊下落邊與分布于空間的霧化水滴相遇而發(fā)生水淬，液態(tài)高爐渣4水淬過程中釋放出潛熱及少量顯熱，形成900°C左右的固態(tài)粒子鐵渣，液態(tài)高爐渣4水淬放出的熱量用于將霧化水加熱成飽和水蒸汽；
900°C左右的固態(tài)粒子鐵渣落在振動(dòng)床7上，形成高溫固態(tài)粒子鐵渣料層6，并在振動(dòng)床7的作用下向前移動(dòng)，振動(dòng)床7的震動(dòng)由震動(dòng)裝置I發(fā)生，固態(tài)粒子鐵渣被冷卻到800°C左右，然后陸續(xù)進(jìn)入后部的換熱器與做功工質(zhì)換熱；
空間水淬產(chǎn)生的飽和蒸汽在流化風(fēng)機(jī)36的抽力作用下，向下穿過振動(dòng)床7上的高溫固態(tài)粒子鐵渣料層6，形成具有一定過熱度的低過熱度水淬蒸氣(溫度為150°C左右)，并進(jìn)入蒸發(fā)器流化床35及低溫省煤器流化床30的下部風(fēng)室，作為空間霧化水淬高爐渣流態(tài)化的流化介質(zhì)。
[0016](二)水淬粒子鐵渣熱回收流程:
水淬粒子鐵渣離開振動(dòng)床7后，經(jīng)過三級(jí)流化床(過熱器流化床8、蒸發(fā)器流化床35、低溫省煤器流化床30)放熱后，最終形成低溫的高爐渣產(chǎn)品29。其中:
(I)水淬粒子鐵渣在過熱器流化床8內(nèi)的換熱過程:
800°