【中冶设备院科技研发】转盘法高炉熔渣干法粒化技术

2023-05-10 14:56:27

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高炉渣是炼铁生产过程中的副产物,是冶金行业固废资源化利用的重点,国内年产量巨大。目前行业内对高炉渣普遍采用水淬粒化处理,然后用作生产水泥的原料。水淬处理方法虽然实现了高炉渣的大宗消纳,但存在能源浪费,污染物排放等问题。


据统计,2015年全国生铁年产量约7亿吨,副产物水冲渣约为2亿吨。若全部采用干法粒化处理,年可节约冲渣水达2亿吨,减排二氧化硫和硫化氢等酸性气体污染物40万吨,渣中所含的热量也可以得到充分利用。若将高炉熔渣余热用于生产蒸汽发电,保守估算可以净发电80亿kWh。

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工艺流程及技术特点

转盘法高炉熔渣干法粒化技术经过多年实验研究,目前已准备工业应用。其主要工艺流程分为两步,即干法粒化器和逆流式热交换器。

第一步,转盘粒化器将熔渣雾化成细小渣滴,渣滴经急冷凝固变成渣粒。

第二步,温度仍然很高的渣粒(<800℃)被送入逆流式热交换器作进一步冷却,直至接近环境温度才排出,以实现最大热回收率。


本技术与转杯法原理相似,依靠转盘的离心力对高炉渣进行粒化。其主要优点有:

1)渣处理效率高,渣粒均匀;玻璃相含量高;系统热效率高。

2)粒化与热交换工艺两者分开,使得单体设备简单紧凑,工艺容易控制。

▲ 转盘法高炉熔渣干法粒化技术流程图

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项目进展情况

项目的前期主要是理论研究和实验室研究,由澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)和中冶设备院共同完成。通过开展干法粒化技术原理和小试实验研究,取得了转盘粒化及渣粒急冷的技术突破。2013年开展工艺放大试验,粒化装置的渣处理能力达到100kg/min(6t/h),并取得可喜成果,为本技术的工业化实施打下基础。

▲ 工艺放大试验装置

通过一系列的工艺试验,科研人员已掌握各项关键技术,并在逐步优化相关工艺参数。目前,熔渣粒化已成功解决,转盘保护措施有效;防粘连、抑制渣绵等难题基本解决且可控;在1~2分钟热态试验中,热空气温度可达350~400℃,系统热效率达70%;渣粒均匀,直径小于1.5mm的超过90%,玻璃相含量高达98%以上,粒化后颜色呈黑色,经磨细后变成白色,更益于水泥生产。


▲ 熔渣粒化过程

▲ 粒化后的渣粒对比

2015年3月11日,中冶设备院与澳大利亚联邦科学与工业研究组织签订了高炉熔渣干法粒化工业化实验合作协议。双方计划合作开展30t/h高炉熔渣转盘干法粒化技术工业试验。


该项目受到了中冶集团的高度关注,集团国文清董事长亲自批示,要求加快实施推广,尽快实现项目落地。

▲ 双方技术合作签约仪式

2016年9月6日,中国金属学会在河北省石家庄市组织召开了专家论证会,就中冶设备院、澳大利亚联邦科学与工业研究组织、河北辛集澳森钢铁公司三方将要合作开展的“高炉熔渣转盘干法粒化(DSG)工艺与装备”中试方案进行了论证,。经过专家及业内人士的严格评审,会议对本技术给予了高度评价,一致认为该项目对钢铁行业创新发展意义重大,建议项目组制定详细试验方案尽快实施。

▲ 技术方案论证会现场

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应用与推广

中冶设备院将与澳大利亚联邦科学与工业研究组织深入合作,借助澳方先进的研究基础,充分发挥中冶设备院完备的工程技术经验,共同推进转盘法高炉熔渣干法粒化技术的工程化。


目前,在工业试验工艺设计原理、CFD 模型的研究基础上,项目的可行性研究、工程设计方案、非标准设备及施工图设计工作均已全部完成。现阶段正在积极进行项目推广,有望早日建成投产。


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