熔融渣显热回收利用技术综述及展望

1、全国能源与热工全国能源与热工20062006学术年会学术年会 宝山钢铁股份有限公司 2006年11月7日，张家界 熔融渣显热回收利用技术熔融渣显热回收利用技术 综述及展望综述及展望 全国能源与热工全国能源与热工20062006学术年会学术年会 汇报提纲汇报提纲 一、钢铁企业熔融渣热资源分析一、钢铁企业熔融渣热资源分析 二、熔融渣热资源回收的困难二、熔融渣热资源回收的困难 三、熔融渣热资源回收技术回顾三、熔融渣热资源回收技术回顾 四、熔融渣热资源回收技术展望四、熔融渣热资源回收技术展望 全国能源与热工全国能源与热工20062006学术年会学术年会 一、钢铁企业熔融渣热资源分析一、钢铁企业熔融渣热

2、资源分析 全国能源与热工全国能源与热工20062006学术年会学术年会 1 1、节能形势、节能形势 节约能源是基本国策节约能源是基本国策 “十一五规划纲要十一五规划纲要”要求要求GDP能耗降低能耗降低20 加强能源管理工作、推广节能技术应用、开发余热回收加强能源管理工作、推广节能技术应用、开发余热回收 利用技术是我国钢铁工业建设资源节约型企业、走可持续利用技术是我国钢铁工业建设资源节约型企业、走可持续 发展道路的重要内容发展道路的重要内容 早在早在1996年由国家计委、经贸委、科委联合印发的年由国家计委、经贸委、科委联合印发的中中 国节能技术政策大纲国节能技术政策大纲中就明确提出中就明确提出“

3、开发高温渣显热发开发高温渣显热发 电等技术回收余热电等技术回收余热”。 全国能源与热工全国能源与热工20062006学术年会学术年会 2 2、钢铁企业熔融渣热资源分析、钢铁企业熔融渣热资源分析 如果钢铁熔融渣的平均温度以如果钢铁熔融渣的平均温度以1400计，回收热量后渣计，回收热量后渣 的排出温度按的排出温度按400计，则每吨渣可回收计，则每吨渣可回收1.2GJ的显热，大的显热，大 约相当于约相当于41 kg标准煤标准煤 ； 如果能将这部分熔渣的显热进行回收，将使吨钢综合能如果能将这部分熔渣的显热进行回收，将使吨钢综合能 耗下降约耗下降约16kg标准煤；标准煤； 2005年，我国钢产量达年，我

4、国钢产量达3.5亿吨，即使按照亿吨，即使按照16kgce/t-s的的 节能率来说，则回收高炉渣、转炉渣显热的节能量将达到节能率来说，则回收高炉渣、转炉渣显热的节能量将达到 560万吨标准煤万吨标准煤。 全国能源与热工全国能源与热工20062006学术年会学术年会 3 3、简单的热利用方式、简单的热利用方式 使用泡渣水采暖（使用泡渣水采暖（首钢 、鞍钢、本钢和包钢 等） 小规模制冷小规模制冷 抚顺新抚钢利用高炉冲渣水采暖工艺流程图抚顺新抚钢利用高炉冲渣水采暖工艺流程图 全国能源与热工全国能源与热工20062006学术年会学术年会 二、熔融渣热资源回收的困难二、熔融渣热资源回收的困难 全国能源与热

5、工全国能源与热工20062006学术年会学术年会 1 1、钢铁熔融渣热资源回收利用的、钢铁熔融渣热资源回收利用的前提前提 处理后的渣必须具有优良的综合利用价值和利用性能处理后的渣必须具有优良的综合利用价值和利用性能; ; 因此，钢铁渣必须进行粒化或者粉化；因此，钢铁渣必须进行粒化或者粉化； 其粒度、游离物、稳定相、渣其粒度、游离物、稳定相、渣-钢分离等满足使用要求钢分离等满足使用要求 全国能源与热工全国能源与热工20062006学术年会学术年会 2 2、钢铁、钢铁熔融渣热资源回收利用的困难熔融渣热资源回收利用的困难 熔融钢铁渣的冷却速度要快，冷却速度大于熔融钢铁渣的冷却速度要快，冷却速度大于1

6、0/s ； 钢铁熔融渣是间隙产生的，而能源回收利用过程希望是钢铁熔融渣是间隙产生的，而能源回收利用过程希望是 连续的；连续的； 余热回收以后的利用问题；余热回收以后的利用问题； 现有的工艺技术往往投资较大、运行费用较高；现有的工艺技术往往投资较大、运行费用较高； 回收的余热品质不高，效益不好；回收的余热品质不高，效益不好； 有二次污染（如风淬时产生粉尘污染，水淬时产生水质有二次污染（如风淬时产生粉尘污染，水淬时产生水质 污染）污染）。 全国能源与热工全国能源与热工20062006学术年会学术年会 三、熔融渣热资源回收技术回顾三、熔融渣热资源回收技术回顾 全国能源与热工全国能源与热工200620

7、06学术年会学术年会 1 1、技术分类、技术分类 从熔渣的冷却方式来分，可分为水急冷和风淬冷两大类；从熔渣的冷却方式来分，可分为水急冷和风淬冷两大类； 从热资源的回收利用形式来分，可分为物理热回收和化从热资源的回收利用形式来分，可分为物理热回收和化 学热回收两大类学热回收两大类 。 全国能源与热工全国能源与热工20062006学术年会学术年会 2 2、物理、物理热回收技术热回收技术 物理热回收利用技术必须先对钢铁渣进行粒化或者粉化物理热回收利用技术必须先对钢铁渣进行粒化或者粉化 处理；处理； 水急冷水急冷能源品质降低、消耗水资源能源品质降低、消耗水资源 风淬冷风淬冷回收的能源品质较高、热效率较

8、低回收的能源品质较高、热效率较低。 全国能源与热工全国能源与热工20062006学术年会学术年会 2 2、物理热回收技术、物理热回收技术 风淬粒化余热锅炉热能回收法风淬粒化余热锅炉热能回收法 1977年日本钢管公司年日本钢管公司 (NKK)和三菱重工合作和三菱重工合作 研发；研发； 1981年末在福山制铁所年末在福山制铁所 建成，熔渣热能回收率建成，熔渣热能回收率 40-45%； 1988年马钢取得年马钢取得“钢渣钢渣 风淬粒化装置风淬粒化装置”专利（专利（ 专利号：专利号：CN88211276） 。目前，在马钢、成钢。目前，在马钢、成钢 、石钢等均有应用；、石钢等均有应用； 国内开发的钢渣粒

9、化技国内开发的钢渣粒化技 术没有显热回收。术没有显热回收。 A-A-渣包；渣包；B-B-鼓风机；鼓风机；C-C-锅炉；锅炉； D-D-传输带；传输带；E-E-冷渣罐；冷渣罐；F-F-干燥器干燥器 全国能源与热工全国能源与热工20062006学术年会学术年会 2 2、物理热回收技术、物理热回收技术 风淬粒化振动流化床热能回收法风淬粒化振动流化床热能回收法 俄罗斯乌拉尔钢铁研究院曾为查布罗什钢铁厂研制；俄罗斯乌拉尔钢铁研究院曾为查布罗什钢铁厂研制；熔融渣经两熔融渣经两 次余热回收，冷却至次余热回收，冷却至160-200160-200；余热用于生产热水、蒸汽等；余热用于生产热水、蒸汽等。 全国能源与

10、热工全国能源与热工20062006学术年会学术年会 2 2、物理热回收技术、物理热回收技术 连铸式余热锅炉热能回收法连铸式余热锅炉热能回收法 19861986年德聂伯彼得年德聂伯彼得 洛夫斯克冶金学院洛夫斯克冶金学院 基于连铸连轧的概基于连铸连轧的概 念，开发了熔渣连念，开发了熔渣连 铸后再进行碎渣并铸后再进行碎渣并 利用余热锅炉回收利用余热锅炉回收 熔渣热能的熔渣粒熔渣热能的熔渣粒 化显热回收技术。化显热回收技术。 国内有关专家学者国内有关专家学者 结合我国国情对其结合我国国情对其 进行了改造。进行了改造。 全国能源与热工全国能源与热工20062006学术年会学术年会 2 2、物理热回收技术

11、、物理热回收技术 双内冷转筒粒化热能回收法双内冷转筒粒化热能回收法 由日本钢管公司由日本钢管公司(NKK)(NKK)开发；开发； 利用热媒介质回收融渣显热生产蒸汽进行发电；利用热媒介质回收融渣显热生产蒸汽进行发电； 该法的热效率较高，热回收率达该法的热效率较高，热回收率达77%77%。 全国能源与热工全国能源与热工20062006学术年会学术年会 2 2、物理热回收技术、物理热回收技术 转杯粒化气流化床热能回收法转杯粒化气流化床热能回收法 英国克凡纳金属公司英国克凡纳金属公司 (Kvaerner Metals)(Kvaerner Metals)最最 先研制；先研制； 目前尚处在应用研究目前尚处

12、在应用研究 阶段，有个别试验装置阶段，有个别试验装置 应用；应用； 受到广泛关注；受到广泛关注； 日本、澳大利亚正在日本、澳大利亚正在 进行工业化应用研究，进行工业化应用研究， 成果已近实用化成果已近实用化 全国能源与热工全国能源与热工20062006学术年会学术年会 2 2、物理热回收技术、物理热回收技术 转杯粒化气流化床热能回收法转杯粒化气流化床热能回收法 全国能源与热工全国能源与热工20062006学术年会学术年会 2 2、物理热回收技术、物理热回收技术 转杯粒化气流化床热能回收法转杯粒化气流化床热能回收法 日本的研究表日本的研究表 明：对于较浅的转明：对于较浅的转 杯（杯（A A和和B

13、 B）, , 通过通过 增加转杯的转速、增加转杯的转速、 冷却风的流量、降冷却风的流量、降 低熔融渣的粘性，低熔融渣的粘性， 可以获得小于可以获得小于1mm 1mm 的渣粒。的渣粒。 全国能源与热工全国能源与热工20062006学术年会学术年会 2 2、物理热回收技术、物理热回收技术 液态锡做热载体的热能回收方法液态锡做热载体的热能回收方法 实用新型专利实用新型专利“钢铁渣显热回收新方法（申请号：钢铁渣显热回收新方法（申请号： 94107284.394107284.3）”使用液态锡作为热载体，与经过造粒使用液态锡作为热载体，与经过造粒 后呈球团状的液体或固体钢铁渣进行直接接触式换热后呈球团状的

14、液体或固体钢铁渣进行直接接触式换热 来回收高温钢铁渣的显热，被加热的液态锡通过废热来回收高温钢铁渣的显热，被加热的液态锡通过废热 锅炉产生蒸汽并用来发电锅炉产生蒸汽并用来发电。 全国能源与热工全国能源与热工20062006学术年会学术年会 2 2、物理热回收技术、物理热回收技术 滚筒钢渣粒化及热能回收方法滚筒钢渣粒化及热能回收方法 俄罗斯利用滚筒法处理钢渣，并进行显热回收。钢渣俄罗斯利用滚筒法处理钢渣，并进行显热回收。钢渣 经渣罐进入滚筒，在滚筒内生成的蒸汽混合气体温度为经渣罐进入滚筒，在滚筒内生成的蒸汽混合气体温度为 9090170170，可直接用于生活设施或将其加热至，可直接用于生活设施或

15、将其加热至600600用用 于发电，经测试，热利用系数可达到于发电，经测试，热利用系数可达到5050。 宝钢引进了滚筒法渣处理技术，并进行了大量技术改宝钢引进了滚筒法渣处理技术，并进行了大量技术改 进。该技术具有流程短、效率高、成本低、节能环保、进。该技术具有流程短、效率高、成本低、节能环保、 安全可靠等多方面的优点，尤其处理后的钢渣性能稳定、安全可靠等多方面的优点，尤其处理后的钢渣性能稳定、 渣钢分离良好、可直接利用。缺点是没有热回收。渣钢分离良好、可直接利用。缺点是没有热回收。 全国能源与热工全国能源与热工20062006学术年会学术年会 3 3、化学热回收技术、化学热回收技术 生产矿棉生

16、产矿棉 上世纪上世纪5050年代前，我国就用熔融高炉渣直接喷吹生产矿年代前，我国就用熔融高炉渣直接喷吹生产矿 渣棉纤维。但因我国的高炉渣呈碱性，料性短，并不适合渣棉纤维。但因我国的高炉渣呈碱性，料性短，并不适合 直接成纤，所以这种矿渣棉纤维短粗，加之生产和施工过直接成纤，所以这种矿渣棉纤维短粗，加之生产和施工过 程对环境污染严重，不为用户欢迎，早已被淘汰；程对环境污染严重，不为用户欢迎，早已被淘汰； 发明专利发明专利“高效利用工业炉熔渣显热的新一步法矿棉技高效利用工业炉熔渣显热的新一步法矿棉技 术（申请号：术（申请号：02152584.602152584.6）”直接利用高炉溶渣显热，并直接利用

17、高炉溶渣显热，并 经补热、调质、均化、调温等工序，将高炉渣直接转化为经补热、调质、均化、调温等工序，将高炉渣直接转化为 高附加值的矿棉，高炉熔渣显热回收率高达高附加值的矿棉，高炉熔渣显热回收率高达70%70%以上；以上； 20012001年初，江阴天宝实业有限公司创建了年产年初，江阴天宝实业有限公司创建了年产4 4万吨高万吨高 炉渣一步法生产矿物纤维粒状棉的新工艺，并投入巨资在炉渣一步法生产矿物纤维粒状棉的新工艺，并投入巨资在 苏州新区组建了国内最大的矿棉吸音板生产线。苏州新区组建了国内最大的矿棉吸音板生产线。 全国能源与热工全国能源与热工20062006学术年会学术年会 3 3、化学热回收技

18、术、化学热回收技术 热态成型热态成型生产陶瓷产品生产陶瓷产品 微晶玻璃；微晶玻璃； 作为路基或碎石的替代品；作为路基或碎石的替代品； 生产节能型建材（生产节能型建材（XPXP砖）砖） 等。等。 全国能源与热工全国能源与热工20062006学术年会学术年会 3 3、化学热回收技术、化学热回收技术 制氢制氢 日本科技人员提出了利用熔渣显热，进行吸热反日本科技人员提出了利用熔渣显热，进行吸热反 应即甲烷的水蒸汽裂变反应，通过该反应制造氢气应即甲烷的水蒸汽裂变反应，通过该反应制造氢气 的工艺。探讨了采用下述反应制氢的可能性：的工艺。探讨了采用下述反应制氢的可能性： CH4+H2O=CO+3H2 H29

19、8= -206 kJ/mol 另一种可能的方法是采用另一种可能的方法是采用CO2/CH4混合气体作为混合气体作为 熔渣的冷却剂，进行如下制氢反应：熔渣的冷却剂，进行如下制氢反应： CH4+CO2=2CO+2H2H298= -247kJ/mol 全国能源与热工全国能源与热工20062006学术年会学术年会 3 3、化学热回收技术、化学热回收技术 制氢制氢 全国能源与热工全国能源与热工20062006学术年会学术年会 3 3、化学热回收技术、化学热回收技术 制煤气制煤气 高炉溶渣在处理过程高炉溶渣在处理过程 中需要快速冷却，进中需要快速冷却，进 行大量放热，而煤气行大量放热，而煤气 化正好是一个吸

20、热过化正好是一个吸热过 程，需要给热载体不程，需要给热载体不 断加热、升温，确保断加热、升温，确保 气化所需的反应温度。气化所需的反应温度。 全国能源与热工全国能源与热工20062006学术年会学术年会 四、熔融渣热资源回收技术展望四、熔融渣热资源回收技术展望 全国能源与热工全国能源与热工20062006学术年会学术年会 1 1、发展的时机成熟、发展的时机成熟 随着能源问题的加剧和生产工艺技术的进步，随着能源问题的加剧和生产工艺技术的进步， 开发适合我国国情的钢铁熔渣热资源回收技术的时开发适合我国国情的钢铁熔渣热资源回收技术的时 机已经来到，相信在未来的几年里一定会有突破性机已经来到，相信在未来的几年里一定会有突破性 进展。进展。 全国能源与热工全国能源与热工20062006学术年会学术年会 2 2、重点发展方向、重点发展方向 开发钢铁熔融渣热回收技术，必须与钢铁熔融开发钢铁熔融渣热回收技术，必须与钢铁熔融 渣的粒化处理技术或熔渣的综合利用问题结合起来，渣的粒化处理技术或熔渣的综合利用问题结合起来，