權(quán)利要求

1.轉(zhuǎn)爐渣煙氣淬化固碳熱回收裝置，其特征在于，包括： 煙氣淬化室，為空腔結(jié)構(gòu)，其頂部設有熔融鋼渣入口，其側(cè)面設有淬化煙氣入口，且通過其噴射進入石灰窯富CO 2煙氣對熔融鋼渣淬化和碳化，所述煙氣淬化室設有石灰窯富CO 2煙氣換熱管； 風扇磨造粒室，位于所述煙氣淬化室后端，用于接收并加工在所述煙氣淬化室內(nèi)形成的鋼渣； 流化床碳酸化反應室，與所述石灰窯富CO 2煙氣換熱管連通并位于所述風扇磨造粒室后端，用于接收并加工在所述風扇磨造粒室加工形成的鋼渣。2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐渣煙氣淬化固碳熱回收裝置，其特征在于，還包括輻射對流余熱鍋爐，位于所述流化床碳酸化反應室后端，與所述煙氣淬化室之間設置飽和水蒸汽換熱管。 3.如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)爐渣煙氣淬化固碳熱回收裝置，其特征在于，還包括靜態(tài)分離器，位于所述輻射對流余熱鍋爐后端。 4.如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)爐渣煙氣淬化固碳熱回收裝置，其特征在于，還包括用于收集成品鋼渣的渣倉，其位于所述靜態(tài)分離器后端。 5.如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)爐渣煙氣淬化固碳熱回收裝置，其特征在于，還包括用于對凈煙氣除塵的布袋除塵器，位于所述靜態(tài)分離器后端。 6.如權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)爐渣煙氣淬化固碳熱回收裝置，其特征在于，還包括引風機和煙囪，位于所述布袋除塵器后端，通過所述引風機和所述煙囪排出凈煙氣。 7.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐渣煙氣淬化固碳熱回收裝置，其特征在于，所述流化床碳酸化反應室外包裹有保溫外殼。 8.如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)爐渣煙氣淬化固碳熱回收裝置，其特征在于，所述飽和水蒸汽換熱管和所述石灰窯富CO 2煙氣換熱管均從所述煙氣淬化室下部進入，從上部引出。 9.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐渣煙氣淬化固碳熱回收裝置，其特征在于，所述煙氣淬化室上部設有儲存熔融鋼渣的熔融渣水倉。 10.轉(zhuǎn)爐渣煙氣淬化固碳熱回收方法，采用如權(quán)利要求1-9任一項所述的轉(zhuǎn)爐渣煙氣淬化固碳熱回收裝置，其特征在于，包括以下步驟： 通過熔融鋼渣入口向煙氣淬化室內(nèi)傾倒熔融鋼渣，同時通過淬化煙氣入口對著熔融鋼渣噴射石灰窯富CO 2煙氣，對熔融鋼渣進行淬化和碳化；處理后形成的鋼渣與噴射石灰窯富CO 2煙氣混合進入風扇磨造粒室進行加工，進一步淬化和碳化；通過石灰窯富CO 2煙氣換熱管將石灰窯富CO 2煙氣在煙氣淬化室預熱后送入流化床碳酸化反應室，與風扇磨造粒室處理后的鋼渣進行固碳反應。

說明書

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及冶金固廢資源化利用技術(shù)領域，特別涉及一種轉(zhuǎn)爐渣煙氣淬化固碳熱回收裝置和方法。

背景技術(shù)

當前鋼廠煙氣碳排放量大，尤其是石灰窯煙氣CO 2濃度為20％左右。同時鋼廠煉鋼產(chǎn)出大量鋼渣，其中轉(zhuǎn)爐鋼渣占比88％，處理工藝主要為水淬熱悶法，主要成分為CaO(45％～65％)。但CO 2和轉(zhuǎn)爐鋼渣處理或資源化利用效果非常不理想，具體體現(xiàn)在：

(1)石灰窯煙氣碳排放量大，部分因煅燒石灰石而產(chǎn)生的CO 2不能通過替換燃料的方式實現(xiàn)CO 2凈零排放；(2)利用水淬熱悶法處理轉(zhuǎn)爐鋼渣時，水資源浪費嚴重，另外水參與處理會提前激發(fā)鋼渣膠凝活性，且水淬熱悶法處理后的鋼渣硬度大、較難磨，影響作為建材的應用；(3)轉(zhuǎn)爐鋼渣中存在游離氧化鈣(f-CaO)等，遇水生成Ca(OH) 2，作為建材應用時會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象影響其安定性；(4)熔融鋼渣具有大量熱能(約2.04GJ/t渣)，現(xiàn)今處理方法采用水對其進行急冷，產(chǎn)生的水蒸汽溫度較低(約＜100℃)，且因水與鋼渣未隔離直接接觸，水蒸汽中含有大量粉塵，水被鋼渣中重金屬元素等污染。

上述問題使得熱量回收效率低、回收過程中易發(fā)生換熱器管道堵塞、且增加后續(xù)水處理成本，整體熱能回收過程非常不理想，環(huán)境友好度極低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種轉(zhuǎn)爐渣煙氣淬化固碳熱回收裝置和方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中鋼廠CO 2和轉(zhuǎn)爐鋼渣處理或資源化利用效果差的問題。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過如下的技術(shù)方案來解決：

第一方面，本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)爐渣煙氣淬化固碳熱回收裝置，包括：

煙氣淬化室，為空腔結(jié)構(gòu)，其頂部設有熔融鋼渣入口，其側(cè)面設有淬化煙氣入口，且通過其噴射進入石灰窯富CO 2煙氣對熔融鋼渣淬化和碳化，所述煙氣淬化室設有石灰窯富CO 2煙氣換熱管；

風扇磨造粒室，位于所述煙氣淬化室后端，用于接收并加工在所述煙氣淬化室內(nèi)形成的鋼渣；

流化床碳酸化反應室，與所述石灰窯富CO 2煙氣換熱管連通并位于所述風扇磨造粒室后端，用于接收并加工在所述風扇磨造粒室加工形成的鋼渣。

作為進一步的技術(shù)方案，還包括輻射對流余熱鍋爐，位于所述流化床碳酸化反應室后端，與所述煙氣淬化室之間設置飽和水蒸汽換熱管。

作為進一步的技術(shù)方案，還包括靜態(tài)分離器，位于所述輻射對流余熱鍋爐后端。

作為進一步的技術(shù)方案，還包括用于收集成品鋼渣的渣倉，其位于所述靜態(tài)分離器后端。

作為進一步的技術(shù)方案，還包括用于對凈煙氣除塵的布袋除塵器，位于所述靜態(tài)分離器后端。

作為進一步的技術(shù)方案，還包括引風機和煙囪，位于所述布袋除塵器后端，通過所述引風機和所述煙囪排出凈煙氣。

作為進一步的技術(shù)方案，所述流化床碳酸化反應室外包裹有保溫外殼。

作為進一步的技術(shù)方案，所述飽和水蒸汽換熱管和所述石灰窯富CO 2煙氣換熱管均從所述煙氣淬化室下部進入，從上部引出。

作為進一步的技術(shù)方案，所述煙氣淬化室上部設有儲存熔融鋼渣的熔融渣水倉。

第二方面，本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)爐渣煙氣淬化固碳熱回收方法，采用如第一方面的轉(zhuǎn)爐渣煙氣淬化固碳熱回收裝置，包括以下步驟：

通過熔融鋼渣入口向煙氣淬化室內(nèi)傾倒熔融鋼渣，同時通過淬化煙氣入口對著熔融鋼渣噴射石灰窯富CO 2煙氣，對熔融鋼渣進行淬化和碳化；處理后形成的鋼渣與噴射石灰窯富CO 2煙氣混合進入風扇磨造粒室進行加工，進一步淬化和碳化；通過石灰窯富CO 2煙氣換熱管將石灰窯富CO 2煙氣在煙氣淬化室預熱后送入流化床碳酸化反應室，與風扇磨造粒室處理后的鋼渣進行固碳反應。

上述本發(fā)明的有益效果如下：

(1)本發(fā)明石灰窯富CO 2煙氣作為淬化氣體，鋼渣在進行?；耐瑫r進行碳化，兩級?；蠹氫撛诹骰蔡妓峄磻抑信c煙氣淬化室熱管加熱的石灰窯富CO 2煙氣混合，開展高效固碳反應，細鋼渣碳酸化性能、固碳時間提升，固碳量增強，整體工藝流程中水未直接接觸鋼渣，鋼渣在經(jīng)過煙氣淬化室和風扇磨造粒室兩級?；罅嚼硐搿-CaO基本消除、膠凝活性高，無需其他處理即可直接作為建材應用，資源化利用程度高。

(2)本發(fā)明輻射對流余熱鍋爐回收碳化細鋼渣與凈煙氣低溫余熱，同時流化床碳酸化反應室外包裹保溫外殼，降低流化床碳酸化反應室空間散熱量，提高系統(tǒng)余熱回收效率，將水加熱成飽和水蒸汽，飽和水蒸汽與石灰窯富CO 2煙氣在煙氣淬化室回收粗鋼渣高溫余熱，石灰窯富CO 2煙氣加熱后流入流化床碳酸化反應室加速鋼渣固碳反應，飽和水蒸汽加熱至過熱水蒸汽外供，高溫、低溫兩級換熱系統(tǒng)下，熱回收效率提升。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。還應當理解，這些附圖是為了簡化和清楚而示出的，并且不一定按比例繪制?，F(xiàn)在將通過使用附圖以附加的特征和細節(jié)來描述和解釋本發(fā)明，其中：

圖1示出了本發(fā)明實施例中轉(zhuǎn)爐渣煙氣淬化固碳熱回收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、熔融渣水倉；2、高壓風機；3、石灰窯富CO 2換熱管；4、粗鋼渣；5、風扇磨造粒室；6、細鋼渣；7、渣倉；8、碳化細鋼渣；9、布袋除塵器；10、引風機；11、煙囪；12、靜態(tài)分離器；13、輻射對流余熱鍋爐；14、飽和水蒸汽換熱管；15、流化床碳酸化反應室；16、保溫外殼；17、煙氣淬化室。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明典型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。

實施例1

如圖1所示，本實施例提供的一種轉(zhuǎn)爐渣煙氣淬化固碳熱回收裝置，包括：

煙氣淬化室17，為空腔結(jié)構(gòu)，其頂部設有熔融鋼渣入口，其側(cè)面設有淬化煙氣入口，且通過其噴射進入石灰窯富CO 2煙氣對熔融鋼渣淬化和碳化，煙氣淬化室17設有石灰窯富CO 2煙氣換熱管；

風扇磨造粒室5，位于煙氣淬化室17后端，用于接收并加工在煙氣淬化室17內(nèi)形成的鋼渣；

流化床碳酸化反應室15，與石灰窯富CO 2煙氣換熱管連通并位于風扇磨造粒室5后端，用于接收并加工在風扇磨造粒室5加工形成的鋼渣。

裝置中淬化氣體為石灰窯富CO 2煙氣，熔融鋼渣可在煙氣淬化室進行快速淬化、初步碳化；初步?；咒撛?在風扇磨造粒室5進行二級?；耐瑫r進一步碳化，鋼渣經(jīng)兩級?；⑻蓟箐撛嚼硐?；兩級粒化細鋼渣6和淬化煙氣在流化床碳酸化反應室15與石灰窯富CO 2換熱管3預熱的石灰窯富CO 2煙氣混合，進行高效固碳反應，二級粒化的鋼渣粒徑理想，鋼渣碳酸化性能提高，鋼渣在煙氣淬化室、風扇磨造粒室進行初步碳化后又在流化床碳酸化反應室繼續(xù)碳化，鋼渣碳酸化時間充足，石灰窯煙氣處理量理想，煙氣碳捕集率高，處理的鋼渣粒徑較小且去除f-CaO，安定性提高，無需粉磨可直接利用，鋼渣經(jīng)濟價值升高，資源化利用程度高。

煙氣淬化室17頂部設有熔融鋼渣入口，煙氣淬化室17上部設有儲存熔融鋼渣的熔融渣水倉1，運行時向煙氣淬化室17傾倒熔融鋼渣。

煙氣淬化室17側(cè)面(本實施例中為左側(cè))設有淬化煙氣入口，且通過其噴射進入石灰窯富CO 2煙氣對熔融鋼渣淬化和碳化。

煙氣淬化室17左側(cè)淬化煙氣入口與高壓風機2相連，高壓風機2進口流入石灰窯富CO 2煙氣。充分利用石灰窯煙氣中的CO 2或其他富CO 2氣體，與熔融鋼渣進行沖擊，鋼渣急冷，初步粒化、碳化。

煙氣淬化室17設有石灰窯富CO 2煙氣換熱管3，石灰窯富CO 2煙氣在煙氣淬化室17回收鋼渣高溫余熱，石灰窯富CO 2煙氣加熱后流入流化床碳酸化反應室15加速鋼渣固碳反應。

還包括輻射對流余熱鍋爐13，位于流化床碳酸化反應室15后端，與煙氣淬化室17之間設置飽和水蒸汽換熱管14。輻射對流余熱鍋爐13設有進水口，運行時輻射對流余熱鍋爐13內(nèi)充滿水，水經(jīng)輻射對流余熱鍋爐13加熱為飽和水蒸汽流入飽和水蒸汽換熱管14，飽和水蒸汽經(jīng)煙氣淬化室加熱為過熱水蒸汽外供。

輻射對流余熱鍋爐13回收碳化細鋼渣8與凈煙氣低溫余熱，同時流化床碳酸化反應室15外包裹保溫外殼16，降低流化床碳酸化反應室15空間散熱量，提高系統(tǒng)余熱回收效率，將水加熱成飽和水蒸汽，飽和水蒸汽與石灰窯富CO 2煙氣在煙氣淬化室17回收粗鋼渣4高溫余熱，石灰窯富CO 2煙氣加熱后流入流化床碳酸化反應室15加速鋼渣固碳反應，飽和水蒸汽加熱至過熱水蒸汽外供，高溫、低溫兩級換熱系統(tǒng)下，熱回收效率提升。

飽和水蒸汽換熱管14和石灰窯富CO 2煙氣換熱管均從煙氣淬化室17下部進入，從上部引出，可以確保較好的換熱效果，能夠回收更多熱量。

裝置還包括靜態(tài)分離器12，位于輻射對流余熱鍋爐13后端。碳化細鋼渣與凈煙氣流從流化床碳酸化反應室15頂端出口流出，流入靜態(tài)分離器12進行氣固分離。

裝置還包括用于收集成品鋼渣的渣倉7，其位于靜態(tài)分離器12后端，碳化細鋼渣8與凈煙氣流經(jīng)靜態(tài)分離器12，碳化細鋼渣8流入渣倉7進行收集，用作建材原料。

裝置還包括用于對凈煙氣除塵的布袋除塵器9，位于靜態(tài)分離器12后端，碳化細鋼渣8與凈煙氣流經(jīng)靜態(tài)分離器12進行分離，凈煙氣中還存有塵，通過布袋除塵器9可以有效除塵。

裝置還包括引風機10和煙囪11，位于布袋除塵器9后端，通過引風機10和煙囪11排出凈煙氣。

本實施例中，熔融鋼渣溫度為1500℃，風扇磨造粒室5出口細鋼渣溫度為600℃，流化床碳酸化反應室15中溫度維持在600℃，輻射對流余熱鍋爐13出口碳化細鋼渣溫度為100℃。

另外，本實施例獲得的粗鋼渣粒徑＜3mm，細鋼渣粒徑＜1mm。

本實施例工作原理如下：熔融鋼渣從煙氣淬化室17的頂部熔融渣水倉1流入煙氣淬化室17，石灰窯富CO 2煙氣經(jīng)高壓風機2向煙氣淬化室17噴入淬化氣體，與熔融鋼渣接觸，對熔融鋼渣進行高壓沖擊、破碎、?；?、碳化與急速冷卻作用，煙氣淬化室17內(nèi)雙換熱管道回收鋼渣高溫余熱，飽和水蒸汽加熱成過熱水蒸汽外供，石灰窯富CO 2煙氣預熱后作為鋼渣固碳反應補充氣體流入流化床碳酸化反應室15。初步?；?、碳化粗鋼渣4與淬化氣體混合流入風扇磨造粒室5進行二級?；?、碳化，二級粒化、碳化后的細鋼渣6與淬化氣體混合流入流化床碳酸化反應室15，粗鋼渣返回風扇磨造粒室5繼續(xù)破碎。兩級破碎細鋼渣6和石灰窯富CO 2煙氣與石灰窯富CO 2換熱管3預熱的石灰窯富CO 2煙氣混合，進行高效固碳反應，碳化細鋼渣8與凈煙氣從流化床碳酸化反應室15頂端出口流出。輻射對流余熱鍋爐13回收碳化細鋼渣8與凈煙氣低溫余熱，水經(jīng)加熱成飽和水蒸汽流入飽和水蒸汽換熱管14回收鋼渣高溫余熱。冷卻后的碳化細鋼渣8與凈煙氣經(jīng)靜態(tài)分離器12氣固分離后，碳化鋼渣進入渣倉7，用作建材原料，凈煙氣經(jīng)布袋除塵器9除塵后從煙囪11排出。整個流程環(huán)境友好度高。

實施例2

本實施例提供了一種轉(zhuǎn)爐渣煙氣淬化固碳熱回收方法，采用如實施例1中的轉(zhuǎn)爐渣煙氣淬化固碳熱回收裝置，包括以下步驟：

通過熔融鋼渣入口向煙氣淬化室17內(nèi)傾倒熔融鋼渣，同時通過淬化煙氣入口對著熔融鋼渣噴射石灰窯富CO 2煙氣，對熔融鋼渣進行淬化和碳化；處理后形成的鋼渣與噴射石灰窯富CO 2煙氣混合進入風扇磨造粒室5進行加工，進一步淬化和碳化；通過石灰窯富CO 2煙氣換熱管將石灰窯富CO 2煙氣在煙氣淬化室17預熱后送入流化床碳酸化反應室15，與風扇磨造粒室5處理后的鋼渣進行固碳反應。

本發(fā)明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。

轉(zhuǎn)爐渣煙氣淬化固碳熱回收裝置和方法.pdf