【钢铁冶炼】-冶炼炉渣干法粒化余热回收技术

冶炼炉渣干法粒化余热回收技术冶炼炉渣干法粒化余热回收技术★新型高温炉渣余热回收技术研究分析及对策建议2012年7月，国务院正式发布《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》，在重点发展方向和主要任务中明确提出“积极开发和推广用能系统优化技术，促进能源的梯次利用和高效利用”，确定了“中低品位余热余压回收利用技术”作为高效节能产业发展的重大行动之一。为了贯彻落实国家节约能源，保护环境的政策，建设资源节约型社会和环境友好型社会，实现可持续发展的战略目标，六院自筹资金积极开展冶炼炉渣余热回收利用技术研究。目前我国主要采用水淬工艺处理高温炉渣。水冲渣之后产生大量蒸汽，同时生成污染性酸性气体。蒸汽直接排入大气无法进行热量回收，酸性气体造成大气的污染。由于冲渣后的水温度较低，是一种很难高效利用的低品位热源，使用热泵等技术进行利用效率低、污染大且很难在六院十一所成功开发出一种新型高温炉渣余热回收技术——离心空气粒化结合两级流化床余热回收工艺，该工艺能够高效环保地进行炉渣的余热回收，代表了国际上最为先进的高温炉渣余热吸收工艺。一、国内外相关研究开展情况高温炉渣余热回收的工艺主要有湿法工艺和干法工艺两种。湿法工艺是指用水或水与空气的混合物使熔融渣冷却，然后再运输的方案，一般也称为水淬工艺。干法工艺即依靠高压空气或其他方法实现熔融金属（一）国外研究状况20世纪70年代，国外就已开始研究干式粒化炉渣的方法。前苏联、开发的转炉钢渣风淬粒化工艺和双内冷却转筒粒化工艺因为处理能力不高、运行不稳定、粒度不均匀等缺点不适合在现场大规模连续处理高炉渣。英国克凡纳金属公司(KvaernerMetals)提出转杯离心粒化气流化床热能回收技术，该法因为热量回收效率高，粒化后渣质量较好，粒度均匀，强度较高，粒径小于2mm20世纪80年代初期在英国钢铁公司年产1（二）国内研究状况目前，国内冶金企业对于高温炉渣全部采用水淬工艺进行处理。高炉渣水淬工艺亦即水渣处理工艺，就是将熔融状态的高炉渣置于水中急速冷却，限制其结晶，并使其在热应力作用下发生粒化。水淬后得到沙粒状的粒化渣，绝大部分为非晶态，是优良的水泥原料。在国内水淬渣(8～15)：1，高炉渣带走的热量约占高炉总能耗的16左右，经过各种水淬处理工艺回收的仅为炉渣总热量的10热量变为水蒸气放入大气，造成资源的极大浪费。国内在干式粒化技术的研究刚刚起步，凤淬法因为在渣粒和空气之间完成的直接换热方式，热回收效率较高是其重要优势，但对炉渣流动性要求较高，处理率有限制。离心粒化法不仅可以回收大量的热能，改善高炉操作，给企业带来可观的经济效益，而且在环保方面的潜力价值是不容低估的，是高炉渣处理利用的发展趋势。在国内，东北大学、青岛理工大学、钢铁研究院（三）水淬工艺的缺陷1.炉渣余热没有回收。用水淬法对1400℃的高炉渣进行降温，会产生大量低压蒸汽以及热水（约80℃），除了极少数企业将热水能量回收用于冬季供暖外，其余能量白白浪费掉了。2.大量的新水消耗。以钢铁生产过程为例，炼铁工序消耗新水占新水总耗量的1/350以上，冲制10.8～1.2吨。3.SO和2进酸雨的形成。即使是最环保的水渣工艺——环保型INBA法，吨渣排放硫化物也有5g。4.额外消耗大量能量。使用水淬法进行急冷得到的固态高炉渣含水量较高，粉磨时必须烘干，需要额外消耗大量能量。由于存在根本性的缺陷，水淬处理工艺只是适用于特定阶段的过渡性工艺，随着近年来国家对节能减排的重视程度不断提高，高炉渣处理方法必然向着更为节能、环保的方向发展，其中干式粒化工艺就是发展重点方向之一。二、六院高温炉渣余热回收技术研究的基本情况和进展2011年6（一）十一所进行的工艺流程设计该余热回收系统工艺流程为第一步采用离心粒化技术将液态的熔渣3mm600～700℃，到余热锅炉产出蒸汽加以利用。考虑系统的热空气中可能存在酸性气，在系统运行过程中酸性气的浓度需要进行实时测量，如果酸性气浓度不超标则进行循环使用，当酸性气浓度达到处理浓度时转入酸性气脱除装置，保证系统运行过程中的环保性。余热回收系统原理图（以沉降电炉和闪速炉为例）该项目实施分三个阶段，第一阶段进行炉渣基本特性研究和雾化过程研究，第二阶段进行炉渣换热过程和渣粒流态化过程研究，第三阶段进行小型工业化试验研究及产业化建设。（二）技术优势炉渣干式粒化工艺应在运行成本和粒化渣质量两方面的指标达到与5离心空气粒化结合两级流化床的余热回收工艺具有单体设备简单、布置紧凑、处理能力大、操作参数少的优点。通过改变转杯的转速即可调整粒化程度，可获得尺寸小、球形度好、玻璃化程度高的均质高附加值成品渣。粒化室内高温渣粒可以采用与空气直接接触的方法吸热，根据国外研制经验，两级流化方法可以使高温炉渣持有的热量较彻底地转化为空气含有的热量，即高效地将炉渣显热转变成为洁净的热能。余热吸收后形成的高温空气可以作为洁净的热源进行多种方法的二次利用，如：高温空气可以通入余热锅炉进行换热从而产出高压蒸汽，蒸汽直接利用或者推动汽轮机发电；高温空气可以预热进入冶炼炉的助燃空气或者直接进入炉膛参与燃烧，节省冶炼过程燃料的消耗量并提高炉膛内温度。在初始冷却速度足够大的条件下渣粒中玻璃体含量较高，同时由于离心粒化产生的渣粒直径小且分布均匀，渣粒可以直接作为水泥生产的原料，提高产品的附加值。三、技术综合效益分析“十二五”期间，我国的高温炉渣产量约23.2亿吨，其中蕴含显热1.35亿吨标煤。若采用离心粒化结合两级流化床余热回收技术，则可以将其中60约能源，又可保护环境，是资源综合利用的典范，可为企业带来可观的经济效益。如果此项关键技术得到突破，将为该技术的系统工程应用提供直接理论及技术支撑，最终在余热回收领域开拓新技术，形成市场前景较好的产业化项目。离心空气粒化结合两级流化床余热回收工艺如果能够成功完成技术开发，并逐步完成工业化，未来将替代高温炉渣水冲渣处理工艺。应用此项技术可为该企业节约大量资金和能源，以金川集团公司冶炼厂沉降电炉、闪速炉和铜冶炼炉的炉渣量进行估算，分析企业年节能和环保效益。采用离心空气粒化工艺后在处理过程中不喷水，每年节省70万吨的0.535700701350～150℃的范围1500kJ/kg。若有60整个工艺系统主要耗能装置包括：电机、风机和泵，根据估算可得10。随着国家环保政策的日益严格，若能将该项目成功开发，推广应用到整个钢铁、冶金企业行业，可对生产过程产生的高温炉渣进行高效环保的热量回收，能够为企业节约大量的资金和能源，效益明显，同时符合国家所倡导的节能环保政策，根据我国目前钢铁和有色金属的产量和增长率，估算可节约的能源具体数据如下表所示。冶金行业综合能效表20112012201320142015总和粗钢产量（亿吨）6.70007.10207.52817.97988.458637.7685生铁产量（亿吨）6.20006.82007.50208.25229.077437.8516有色金属产量（亿吨）0.33000.34980.37080.39300.41661.8602总产量（亿吨）13.2314.271815.400916.625017.952677.4804炉渣产量（亿吨）3.9694.28154.62034.98755.385823.2441显热折算标煤（亿吨）0.23020.24830.26800.28930.31241.3482节能60（亿吨）0.13810.14900.16080.17360.18740.8089推广率20（亿吨）0.02760.02980.03220.03470.03750.1618据统计，20106.27亿吨，占全球粗钢总产量的9.3“十二五”““减速精细”型，按较为乐观的8.5亿吨产量峰值计算，6，较“十一五”期间降低一半左右。钢渣是炼钢过程中15～20，钢渣目前的利用只有大约20105.9100.3t1.77亿吨。高炉渣的出炉温度在1400～1500℃，每吨渣含（1260～1880）x103kJ的显热，相当于60kg标准煤的热值。由于高炉熔渣温度高，产量很大，如果得不到合理的处理和利用，不但是对二次能源及环境会造成很大的污染。有色金属产量稳步增长，2010年，包括铝、铜、铅、锌等在内的十3135210016.7。氧化632.4千克标煤/3.7；铜冶炼综合能耗为360.3千克标煤/吨，比上年下降2.4；铅冶炼综合能耗为453.5千克标煤/946.6千克标煤/降1.1。四大主要有色金属节能减排都取得显著成效，这是有色金属行业实现可持续发展的有力保障。按照有色金属行业“十二五”规划草案，到2015年，十种有色金属（铜、铝、铅、锌、镍、锡、锑、镁、海绵钛、汞）产量控制在4100万吨以内，则“十二五”期间有色金属的平均增长率为6左右。在有色金属“十二五”规划中将明确主要品种产量：粗铜冶炼控制在500万吨以内,电解铜控制在650-700万吨之间,氧化铝控制在410万吨以内,电解铝控制在200万吨以内,铅冶炼控制在550万吨以内,锌冶炼控制在670万吨以内。按照余热发电的功率计算，年产百万吨渣的冶炼厂可以发电9000万千瓦时，“十二五”我国炉渣总产量为23.2亿吨，如果全部用来余热发电则可以产出2000平均每年发电500亿千瓦时。四、相关对策建议1.该技术是通过火箭发动机的高效换热技术转化来的，前期项目研发的经费主要通过自筹解决，关键技术突破后还需要继续开展系统研究工作，希望上级能够给予经费支持。2.该技术符合国家战略新兴产业政策需求，但对于钢铁和有色金属企业没有直接的吸引力，特别是对已建成的冶炼炉，改造还是需要一定投入。希望上级机关能够呼吁政府部门制定相应标准，引导企业提高环保意识，同时指导企业与研究所进行技术对接，让技术真正转化为生产力，建设资源节约型社会和环境友好型社会，实现可持续发展的战略目标。第七节安全防火、防爆制度为了预防火灾和减少火灾危害,保护职工人身安全和公司的财产安全,根据工业生产“安全第一”及消防工作“预防为主”的方针,结合我科室的实际情况,特制定安全防火工作制度。一、组织机构:1.安全防火、防爆委员会:主任委员;刘林锁副主任委员:白广云李化俊任元儿成员:夏辉辛小平解玉宏任计龙关卫星刘彦军解永亮刘书全马志贵刘文雄高海应郭海平陈瑞任志伟曹计红杨玉堂杨晋华郭永红王建云张俊国二、安全防火、防爆责任制:1.安全防火、防爆委员会是在公司的生产部和保卫部直接领导下,全面负责管辖区域的防火工作。2.坚持贯彻“预防为主,防消结合”的方针,严格执行国家有关消防安全的法律、法规和上级的政策方针,并负责消防管理制度的制定实施、监督检查和考核;不断改善防火条件,防止火灾的发生,保护公司的财产安全和职工的生命安全。3.定期地组织部署、检查消防实施,并及时向分管领导及上级有关部门报告防火工作的开展情况。4.组织制定应急灭火预案,并且定期组织防火安全检查和消防演习,及时消除重大火灾隐患。5.组织对职工进行消防安全的宣传教育和培训工作;监督检查各分场消防安全设施、灭火器材的配置和定期试验是否符合要求;6.组织对火灾事故的调查、分析、处理和上报工作;7.负责审批动火作业手续,严格执行动火工作票制度,确保在动火作业其间的防火安全;8.负责落实防火、防爆重点部位的防火实施工作,特殊情况要有专人负责,有灭火方案;在防火重点部位或区域应有明显标志,并指定地点悬挂特定的标志牌。9.组织建立健全各级防火、防爆安全组织网络,做好本单位的防火安全检查记录、消防设施及灭火器材配备的台帐档案资料管理工作。三、防火、防爆安全制度:1.在防火、防爆要害部位或区域即:仓库、控制室、配电室、、变压器、油库、资料室、煤气缓冲罐、储存罐、煤气水封区域及易燃易爆物品存放区域地方以及指定的部位和场所“严禁烟火”并悬挂标志牌。如:“配电重地,严禁烟火”,“煤气区域,严禁烟火”,“禁止抽烟”,“机房重地,闲人免进”等等。2.禁止在上述部位和区域的周围堆放易燃易爆物资;禁止使用明火作业,若确因工作需要,必须经科长批准,办理动火手续,采取安全措施后,方可工作,并在工作结束后要进行安全检查,不得遗留火种。3.严禁在工作场所存储易燃物品。如汽油、煤油、稀料、酒精等。运行中所需小量的润滑油和日常需用的油壶、油枪,必须存放在指定地点。4.广泛开展消防安全教育和安全防火、防爆检查,建立健全消防制度,严格按照“谁主管、谁负责,谁使用、谁负责”的原则,认真组织实施防火安全责任制,不断完善消防实施,改善防火条件。5.做好定期检查和节假日前的检查工作,制定消防整改措施,制定防火应急方案。6.消防工作要指定专人负责、维护、保养和更换消防设备并挂牌管理;做好消防设备的定期检查和试验,保证随时可用。不准将消防工具移作他用,不准随便挪动,确保完好能用。7.