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高炉熔渣显热回收利用方法

 上海炫风实业集团有限公司

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高炉熔渣是高炉生产的主要副产品,主要成分为CaOSiO2Al2O3Fe2O3MgOTiO2等,含有大量的高品质热焓,具有很高的回收价值。

       高炉渣显热进行回收,需要解决两个主要问题:一是对高炉熔渣进行粒化,二是热量的回收。水淬粒化不能回收显热,干式粒化处理后可以进行显热回收。熔渣显热回收技术主要有物理热回收技术和化学热回收技术两类。

      各种物理热回收方法,都需要借助于一定的载能体(空气等)来回收熔渣的显热,综合热回收效率不高。化学法回收熔渣显热不仅可以省去众多余热回收设备,且由于能量形式转换次数少,回收率高,受到广泛关注。日本科研人员在这方面做了大量工作,主要有以下形式:

1、甲烷循环反应

流程为:

1)利用高速喷出的甲烷(CH4)和水蒸气(H2O)混合气体对液渣进行冷却粒化,二者进行强烈的热交换。液渣受到风力的破碎和强制的冷却作用,其温度迅速下降并粒化为细小颗粒。

2CH4H2O的混合气体在高炉渣显热的作用下,发生吸热反应生成H2CO,将高炉渣的热量转移出来;

3)生成的气体进入下一反应器,在一定条件下,H2CO反应生成甲烷和水蒸气,放出热量。高温甲烷和水蒸气经热交换器冷却,重新返回循环使用。

2、甲烷-水蒸气重整制氢

流程:

1  用转杯粒化技术对熔渣进行粒化,采用CH4H2O气体作为冷却介质。

2  气体吸收化学显热,在催化剂作用下,生成H2CO气体。

3、沼气-二氧化碳重整制氢

反应为CH4+CO2=2CO+2H2。消耗能量247kJ/mol,来源于熔渣显热。研究表明:渣粒不仅起到提供热量的作用,且是一种很好的催化剂,能促进甲烷的分解;随着反应温度的升高,甲烷的转化率增大,最高达96%左右,且生成更多的氢气。

4、利用炉渣显热制煤气

高炉熔渣在处理过程需要急速冷却;而煤的气化需要不断加热、升温,因此可以将两者结合起来,目前,我国学者正在进行这方面的研究。

5、高温熔渣直接制备材料

利用高温熔渣直接制备高附加值材料,对熔渣进行调质,直接热成型为矿棉、微晶玻璃等高附加值材料。这样做间接回收了熔渣显热,避免了传统水淬工艺带来的问题,简约了熔渣资源化的流程。然而,热成型后的产品仍蕴含较高的显热,仍被浪费。与上述几种方法相比,热量回收的不够彻底。

综上,高炉渣是一种很好的二次资源,水淬法不可以回收显热,而化学法则可最大程度回收利用这类特殊资源。多种化学法中,甲烷PCA和重整最为受人关注,即回收了熔渣显热、减少了污染物排放,同时生产的气体可以直接用于高炉炼铁生产,实现循环经济,是高炉熔渣显热回收的最好方式。

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