高爐渣?；盁崃炕厥展に?/h1>
時(shí)間：2019-06-13
作者：無(wú)錫不銹鋼板
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1 概述
高爐煉鐵過(guò)程中產(chǎn)生大量的爐渣,，這些爐渣在冶煉過(guò)程中帶有大量顯熱,，根據(jù)《煉鐵學(xué)》爐渣焓熱1797kJ/㎏，以焓熱代顯熱,，按渣比460kg/t，標(biāo)準(zhǔn)煤按29260 kJ/㎏計(jì)算,，則每煉一噸生鐵產(chǎn)生的爐渣帶走的顯熱相當(dāng)于28.26㎏標(biāo)準(zhǔn)煤,。
目前我國(guó)渣處理的主要方法有：拉薩法（RASA)、因巴法（INBA）,、輪法,、明特法、沉淀池法,。
上述渣處理方法存在的問(wèn)題：一是耗水高,，渣水比一般在1：8～10左右，噸渣新水消耗一般在0.8～1.2t左右,；二是環(huán)境污染,，爐渣在沖制過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生H2S氣體，污染環(huán)境,，腐蝕基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備,；三是能耗較高，沖制水渣一般需要水壓達(dá)到0.3MPa,，沖渣水量也很大,，需要配備大功率的水泵和電機(jī)；四是熱量回收利用困難,。由于沖渣產(chǎn)生的熱水和蒸汽中含有大量的腐蝕性物質(zhì)和雜質(zhì),，使熱量回收付出代價(jià)過(guò)高，且效率低下,。
針對(duì)目前渣處理方法存在的問(wèn)題進(jìn)行分析,，高爐渣粒化及熱量回收需要解決的問(wèn)題可歸納為以下六點(diǎn)：（1）處理后獲得的爐渣應(yīng)具有良好的商品性?，F(xiàn)在沖制的水渣大部分用于水泥生產(chǎn),，因此要求處理后獲得的爐渣符合水泥生產(chǎn)的要求，即玻璃化率≥95%,，水渣含水率≤15%,，水渣細(xì)粒度率≥85%（水渣0～4mm顆粒占85%以上）；(2)熱媒純凈,，不用或少用凈化設(shè)備,；(3)設(shè)備簡(jiǎn)單，易于維護(hù),；(4)爐渣處理能耗?。?5)熱能回收盡可能多,；(6)減少或避免環(huán)境污染,。
2 滾筒法渣處理工藝
開發(fā)的滾筒法爐渣處理工藝已獲得國(guó)家實(shí)用新型發(fā)明專利,。
2.1 滾筒法渣處理工藝簡(jiǎn)介
該工藝由爐渣粒化滾筒,、反射屏,、熱管換熱器、?；欧趴刂蒲b置,、粒化渣輸送皮帶,、供水系統(tǒng)（必要時(shí)應(yīng)有?；瘽L筒循環(huán)水冷卻系統(tǒng)）、電控系統(tǒng)構(gòu)成,。方案要求渣處理系統(tǒng)布置在高爐附近,。
系統(tǒng)工作過(guò)程如下：高爐渣處理系統(tǒng)先啟動(dòng)粒化滾筒,，滾筒內(nèi)通冷卻水,，換熱器內(nèi)水位達(dá)到要求,，換熱器處于工作狀態(tài),，關(guān)閉粒化渣排放控制裝置,，啟動(dòng)?；斔推А８郀t熔渣經(jīng)渣溝流下落到高速旋轉(zhuǎn)的?；瘽L筒上,，高溫爐渣被高速旋轉(zhuǎn)的滾筒冷卻，并且由于滾筒高速旋轉(zhuǎn),，爐渣形成顆粒,，加速爐渣的冷卻，冷卻的顆粒爐渣在離心力的作用下被甩向布置在換熱器內(nèi)的反射屏表面,，落入換熱器內(nèi),，落入換熱器內(nèi)的粒化渣通過(guò)熱管與水進(jìn)行熱量交換,，控制換熱時(shí)間和換熱器內(nèi)?；媪袅浚沽,；鼫囟冉档偷侥蜔崞Э梢猿惺艿某潭?，打開粒化渣排放口,，?；欧诺捷斔推?，輸送到粒化渣堆場(chǎng)由汽車運(yùn)走,。在高爐出渣階段,，粒化渣排放口處于打開狀態(tài),，其開度通過(guò)換熱器內(nèi)?；衔环答伒男畔⑦M(jìn)行控制，保證換熱器內(nèi)?；拇媪袅吭谝欢ǖ姆秶鷥?nèi)波動(dòng),，以確保換熱效果。換熱器內(nèi)的水可根據(jù)需要被加熱成熱水或蒸汽,，通過(guò)熱水或蒸汽排放口外排,，用于采暖或發(fā)電。
一次鐵出完后滾筒冷卻水逐漸關(guān)閉,，換熱器仍保持工作狀態(tài),，換熱器內(nèi)料位處于下限時(shí)粒化渣排放口自動(dòng)關(guān)閉,，輸送皮帶無(wú)料時(shí)停輸送皮帶,。再次出渣時(shí)，只要打開滾筒冷卻水,，啟動(dòng)輸渣皮帶即可進(jìn)入工作狀態(tài),。
2.2 采用滾筒法處理爐渣的優(yōu)點(diǎn)
（1）采用該工藝處理爐渣,，冷卻過(guò)程中爐渣不與水直接接觸,，解決了爐渣遇水生成H2S氣體，污染環(huán)境,，腐蝕基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備的問(wèn)題,。
（2）換熱介質(zhì)不會(huì)受到污染,，不需要增加設(shè)備進(jìn)行凈化即可進(jìn)行熱能回收能利用,。
（3）爐渣?；^(guò)程中由于不需要冷卻水與爐渣直接接觸,，避免了水的無(wú)效蒸發(fā)損耗，有效降低了冷卻水的消耗量,，如果做的更好,，可以將冷卻滾筒的冷卻水直接供給換熱器，提高熱能利用率,。
?。?）由于取消了高壓水沖渣環(huán)節(jié),，因此不需要大功率的電機(jī)和水泵以及脫水設(shè)備，渣處理能耗可以大幅度降低,。
?。?）粒化渣中含水量幾乎為零,，在用于水泥制造時(shí)只需要將?；コ煞弦蟮募?xì)度即可，省略了烘干環(huán)節(jié),，降低了水泥生產(chǎn)的能耗,。
（6）場(chǎng)地布置靈活,，無(wú)需建設(shè)大的沉淀池或晾水池,，因此占地面積小，?；褕?chǎng)根據(jù)場(chǎng)地情況可設(shè)置在高爐附近,，采用天車裝車外運(yùn)，也可以用鏟車運(yùn)到離高爐較遠(yuǎn)的場(chǎng)地堆放,。
?。?）不需安裝沖渣溝，節(jié)約設(shè)備投資和備件消耗,。
?。?）渣處理系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),，不會(huì)出現(xiàn)商品價(jià)值低的干渣,，只需要在原有設(shè)備附近再安裝一個(gè)粒化滾筒,，爐渣從專用通道流到?；瘽L筒直接粒化并自然冷卻后運(yùn)走即可,，不必使用破碎設(shè)備破碎凝結(jié)成大塊的干渣,，降低了干渣處理難度。
3 可行性分析
滾筒法爐渣處理工藝能否成功的關(guān)鍵在于：在爐渣與滾筒接觸和爐渣脫離滾筒飛出的短暫瞬間是否能夠達(dá)到凝固狀態(tài),，并且保證不再粘結(jié),，使粒化渣能夠順利通過(guò)熱管與水進(jìn)行熱交換,，解決了這一問(wèn)題就能夠保證滾筒法爐渣處理工藝的成功,。爐渣的凝固速度決定于爐渣溫度降低的速度，而爐渣降溫的速度決定于單位質(zhì)量爐渣的熱交換面積和爐渣與換熱介質(zhì)的溫差,。只要單位質(zhì)量爐渣的熱交換面積和爐渣與換熱介質(zhì)的溫差足夠大,，就能夠使液態(tài)爐渣在短時(shí)間內(nèi)凝固,。在滾筒法渣處理工藝中，只要調(diào)整滾筒轉(zhuǎn)速使形成的顆粒大小合適,，那么單位質(zhì)量爐渣的熱交換面積就會(huì)變得非常大,，同時(shí)對(duì)滾筒進(jìn)行冷卻，使?jié)L筒表面的溫度處于較低水平,，那么液態(tài)爐渣就能夠與滾筒進(jìn)行充分的熱交換而達(dá)到凝固狀態(tài),。因此滾筒法爐渣處理工藝是可行的。目前已進(jìn)行小型試驗(yàn),，滾筒直徑210mm,，轉(zhuǎn)速2870r/min，線速度31.54m/min,，滾筒表面較為粗糙,。用鐵勺盛液態(tài)爐渣澆到滾筒表面，液態(tài)爐渣被甩出10m開外,，控制較小渣流時(shí),，可獲得直徑在2-4mm的固體渣粒（在地面看到）；渣粒在飛行過(guò)程中為紅色,，說(shuō)明飛離滾筒時(shí)并沒(méi)有凝固,。由于使用鐵勺盛渣，在澆渣前期渣溫較足,，獲得的渣?；緸閳A形；澆渣后期,，渣溫下降,，帶出較多渣絲，且粒度不均,，有的直徑可達(dá)8mm左右,。
4 結(jié)語(yǔ)
開發(fā)的滾筒法爐渣處理工藝是一種新的工藝嘗試，在沒(méi)有進(jìn)行工業(yè)實(shí)際驗(yàn)證以前,，只能是從理論和小型試驗(yàn)上進(jìn)行推測(cè)和論證,，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中還會(huì)有很多需要解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，但是這一工藝方法的提出為渣處理工藝的進(jìn)步又提供了一種思路,。
1 概述
高爐煉鐵過(guò)程中產(chǎn)生大量的爐渣,，這些爐渣在冶煉過(guò)程中帶有大量顯熱,，根據(jù)《煉鐵學(xué)》爐渣焓熱1797kJ/㎏，以焓熱代顯熱,，按渣比460kg/t，標(biāo)準(zhǔn)煤按29260 kJ/㎏計(jì)算,，則每煉一噸生鐵產(chǎn)生的爐渣帶走的顯熱相當(dāng)于28.26㎏標(biāo)準(zhǔn)煤,。
目前我國(guó)渣處理的主要方法有：拉薩法（RASA)、因巴法（INBA）,、輪法,、明特法、沉淀池法,。
上述渣處理方法存在的問(wèn)題：一是耗水高,，渣水比一般在1：8～10左右，噸渣新水消耗一般在0.8～1.2t左右,；二是環(huán)境污染,，爐渣在沖制過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生H2S氣體，污染環(huán)境,，腐蝕基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備,；三是能耗較高，沖制水渣一般需要水壓達(dá)到0.3MPa,，沖渣水量也很大,，需要配備大功率的水泵和電機(jī)；四是熱量回收利用困難,。由于沖渣產(chǎn)生的熱水和蒸汽中含有大量的腐蝕性物質(zhì)和雜質(zhì),，使熱量回收付出代價(jià)過(guò)高，且效率低下,。
針對(duì)目前渣處理方法存在的問(wèn)題進(jìn)行分析,，高爐渣粒化及熱量回收需要解決的問(wèn)題可歸納為以下六點(diǎn)：（1）處理后獲得的爐渣應(yīng)具有良好的商品性?，F(xiàn)在沖制的水渣大部分用于水泥生產(chǎn),，因此要求處理后獲得的爐渣符合水泥生產(chǎn)的要求，即玻璃化率≥95%,，水渣含水率≤15%,，水渣細(xì)粒度率≥85%（水渣0～4mm顆粒占85%以上）；(2)熱媒純凈,，不用或少用凈化設(shè)備,；(3)設(shè)備簡(jiǎn)單，易于維護(hù),；(4)爐渣處理能耗?。?5)熱能回收盡可能多,；(6)減少或避免環(huán)境污染,。
2 滾筒法渣處理工藝
開發(fā)的滾筒法爐渣處理工藝已獲得國(guó)家實(shí)用新型發(fā)明專利,。
2.1 滾筒法渣處理工藝簡(jiǎn)介
該工藝由爐渣粒化滾筒,、反射屏,、熱管換熱器、?；欧趴刂蒲b置,、粒化渣輸送皮帶,、供水系統(tǒng)（必要時(shí)應(yīng)有?；瘽L筒循環(huán)水冷卻系統(tǒng)）、電控系統(tǒng)構(gòu)成,。方案要求渣處理系統(tǒng)布置在高爐附近,。
系統(tǒng)工作過(guò)程如下：高爐渣處理系統(tǒng)先啟動(dòng)粒化滾筒,，滾筒內(nèi)通冷卻水,，換熱器內(nèi)水位達(dá)到要求,，換熱器處于工作狀態(tài),，關(guān)閉粒化渣排放控制裝置,，啟動(dòng)?；斔推А８郀t熔渣經(jīng)渣溝流下落到高速旋轉(zhuǎn)的?；瘽L筒上,，高溫爐渣被高速旋轉(zhuǎn)的滾筒冷卻，并且由于滾筒高速旋轉(zhuǎn),，爐渣形成顆粒,，加速爐渣的冷卻，冷卻的顆粒爐渣在離心力的作用下被甩向布置在換熱器內(nèi)的反射屏表面,，落入換熱器內(nèi),，落入換熱器內(nèi)的粒化渣通過(guò)熱管與水進(jìn)行熱量交換,，控制換熱時(shí)間和換熱器內(nèi)?；媪袅浚沽,；鼫囟冉档偷侥蜔崞Э梢猿惺艿某潭?，打開粒化渣排放口,，?；欧诺捷斔推?，輸送到粒化渣堆場(chǎng)由汽車運(yùn)走,。在高爐出渣階段,，粒化渣排放口處于打開狀態(tài),，其開度通過(guò)換熱器內(nèi)?；衔环答伒男畔⑦M(jìn)行控制，保證換熱器內(nèi)?；拇媪袅吭谝欢ǖ姆秶鷥?nèi)波動(dòng),，以確保換熱效果。換熱器內(nèi)的水可根據(jù)需要被加熱成熱水或蒸汽,，通過(guò)熱水或蒸汽排放口外排,，用于采暖或發(fā)電。
一次鐵出完后滾筒冷卻水逐漸關(guān)閉,，換熱器仍保持工作狀態(tài),，換熱器內(nèi)料位處于下限時(shí)粒化渣排放口自動(dòng)關(guān)閉,，輸送皮帶無(wú)料時(shí)停輸送皮帶,。再次出渣時(shí)，只要打開滾筒冷卻水,，啟動(dòng)輸渣皮帶即可進(jìn)入工作狀態(tài),。
2.2 采用滾筒法處理爐渣的優(yōu)點(diǎn)
（1）采用該工藝處理爐渣,，冷卻過(guò)程中爐渣不與水直接接觸,，解決了爐渣遇水生成H2S氣體，污染環(huán)境,，腐蝕基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備的問(wèn)題,。
（2）換熱介質(zhì)不會(huì)受到污染,，不需要增加設(shè)備進(jìn)行凈化即可進(jìn)行熱能回收能利用,。
（3）爐渣?；^(guò)程中由于不需要冷卻水與爐渣直接接觸,，避免了水的無(wú)效蒸發(fā)損耗，有效降低了冷卻水的消耗量,，如果做的更好,，可以將冷卻滾筒的冷卻水直接供給換熱器，提高熱能利用率,。
?。?）由于取消了高壓水沖渣環(huán)節(jié),，因此不需要大功率的電機(jī)和水泵以及脫水設(shè)備，渣處理能耗可以大幅度降低,。
?。?）粒化渣中含水量幾乎為零,，在用于水泥制造時(shí)只需要將?；コ煞弦蟮募?xì)度即可，省略了烘干環(huán)節(jié),，降低了水泥生產(chǎn)的能耗,。
（6）場(chǎng)地布置靈活,，無(wú)需建設(shè)大的沉淀池或晾水池,，因此占地面積小，?；褕?chǎng)根據(jù)場(chǎng)地情況可設(shè)置在高爐附近,，采用天車裝車外運(yùn)，也可以用鏟車運(yùn)到離高爐較遠(yuǎn)的場(chǎng)地堆放,。
?。?）不需安裝沖渣溝，節(jié)約設(shè)備投資和備件消耗,。
?。?）渣處理系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),，不會(huì)出現(xiàn)商品價(jià)值低的干渣,，只需要在原有設(shè)備附近再安裝一個(gè)粒化滾筒,，爐渣從專用通道流到?；瘽L筒直接粒化并自然冷卻后運(yùn)走即可,，不必使用破碎設(shè)備破碎凝結(jié)成大塊的干渣,，降低了干渣處理難度。
3 可行性分析
滾筒法爐渣處理工藝能否成功的關(guān)鍵在于：在爐渣與滾筒接觸和爐渣脫離滾筒飛出的短暫瞬間是否能夠達(dá)到凝固狀態(tài),，并且保證不再粘結(jié),，使粒化渣能夠順利通過(guò)熱管與水進(jìn)行熱交換,，解決了這一問(wèn)題就能夠保證滾筒法爐渣處理工藝的成功,。爐渣的凝固速度決定于爐渣溫度降低的速度，而爐渣降溫的速度決定于單位質(zhì)量爐渣的熱交換面積和爐渣與換熱介質(zhì)的溫差,。只要單位質(zhì)量爐渣的熱交換面積和爐渣與換熱介質(zhì)的溫差足夠大,，就能夠使液態(tài)爐渣在短時(shí)間內(nèi)凝固,。在滾筒法渣處理工藝中，只要調(diào)整滾筒轉(zhuǎn)速使形成的顆粒大小合適,，那么單位質(zhì)量爐渣的熱交換面積就會(huì)變得非常大,，同時(shí)對(duì)滾筒進(jìn)行冷卻，使?jié)L筒表面的溫度處于較低水平,，那么液態(tài)爐渣就能夠與滾筒進(jìn)行充分的熱交換而達(dá)到凝固狀態(tài),。因此滾筒法爐渣處理工藝是可行的。目前已進(jìn)行小型試驗(yàn),，滾筒直徑210mm,，轉(zhuǎn)速2870r/min，線速度31.54m/min,，滾筒表面較為粗糙,。用鐵勺盛液態(tài)爐渣澆到滾筒表面，液態(tài)爐渣被甩出10m開外,，控制較小渣流時(shí),，可獲得直徑在2-4mm的固體渣粒（在地面看到）；渣粒在飛行過(guò)程中為紅色,，說(shuō)明飛離滾筒時(shí)并沒(méi)有凝固,。由于使用鐵勺盛渣，在澆渣前期渣溫較足,，獲得的渣?；緸閳A形；澆渣后期,，渣溫下降,，帶出較多渣絲，且粒度不均,，有的直徑可達(dá)8mm左右,。
4 結(jié)語(yǔ)
開發(fā)的滾筒法爐渣處理工藝是一種新的工藝嘗試，在沒(méi)有進(jìn)行工業(yè)實(shí)際驗(yàn)證以前,，只能是從理論和小型試驗(yàn)上進(jìn)行推測(cè)和論證,，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中還會(huì)有很多需要解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，但是這一工藝方法的提出為渣處理工藝的進(jìn)步又提供了一種思路,。