高温液态熔渣显热高效回收技术研究

本文介绍了重庆赛迪热工环保工程技术有限公司高温液态熔渣显热回收技术的开发。利用其自行搭建的工业化实验平台,对熔渣的粒化特性、粒化渣玻璃体含量及系统经济效益、环境效益进行了研究。结果表明,其成功开发了国际上首套熔渣离心粒化及余热回收工业化实验平台,实现了熔渣的粒化和余热回收,探明了熔渣粒化机制,建立了熔渣破碎模式的转换关系。粒化后的颗粒渣满足矿渣水泥的标准,高温液态熔渣余热高效回收系统可为企业带来良好的经济效益和环境效益。     

粒化钢渣相变传热过程数值模拟

通过建立球形熔渣凝固过程的物理和数学模型,利用现代CFD设计软件FLUENT对不同粒径渣粒的凝固过程进行了数值模拟,得到了凝固过程中渣粒和周围气体的温度场,从而确定了渣粒完全凝固的时间,为熔渣粒化和余热回收设备的设计提供了理论基础。结果表明:渣粒初始温度1 823 K,渣粒直径为1~3 mm,冷却气体温度为373 K,冷却气体流速为1~20 m/s时,液态钢渣相变过程在2 s内释放出80%以上的热量。说明在氮气冷却条件下,只要保证一定的冷却时间,即可保证钢渣余热回收。     

采用化学换热器回收炼钢废热的可行性研究

研发一种新型炼钢工业废热回收系统，它用化学吸热反应取代显热式回收法。在推荐的这个系统中，废气余热首先储存在“相变材料（PCM）”中，然后作为热源提供给一个吸热式的甲烷一蒸汽重整反应（MSR）。熔渣被一台旋转杯喷雾器（RCA）粒化，再用MSR吸收渣中的显热。为了评估这个系统并且预测其所有操作数据，开发了一个热能和材料平衡模型。根据这些预测数据进行了放热分析和经济效益评估。结果表明，该系统的放热损失仅为常规余热回收系统的15％，热能回收和熔渣粒化所带来的年度成本总收益分别高这$4．09亿和$19．45亿。     

转杯粒化工艺高温熔渣换热数值模拟

转杯粒化器是高温熔渣离心粒化余热回收系统中最关键的部件,它与高温熔渣接触后的换热和温度分布直接影响到转杯的安全运行。由于熔渣温度超过1 500℃,现有的试验测温手段受到了很大限制,因此,从数值模拟出发,研究高温熔渣在转杯上流动换热特性以及凝固渣壳的形成规律,结果表明,渣壳厚度与转速呈负相关,转杯表面热流密度以及对应的壁面温度均与渣壳厚度呈负相关,转杯边缘的渣壳厚度最薄,同时温升速率及温度在转杯内部最高。通过在转杯表面设置耐火材料能显著降低转杯不锈钢内部温度,从而起到对不锈钢本体热防护的作用。     

高炉熔渣气淬粒化热量回收试验研究

高炉熔渣显热能极高,属于高品位余热资源,回收价值很大。以高炉熔渣为热源,以空气为气淬介质,以空气和水作为换热介质,利用回转式冷渣机,进行高温渣粒余热回收试验。该工艺将粒化与余热回收分开,大大减少动力消耗。研究调质剂比例、气淬压力和喷嘴结构对系统热回收效率的影响。结果表明:随着调质剂添加比例的增加,系统热效率先增加后减小,最佳比例为10%;随着气淬压力的增加,系统热效率也呈现先增加后减小的规律,最佳压力为0.3 MPa;随着喷嘴马赫数的增加,系统热效率逐渐增加,但马赫数超过1.4,增速减缓,最佳马赫数为1.6;当三个试验变量同时处于最佳工况时,系统热效率可达52.35%。     

化学法回收熔渣余热的研究现状

冶金渣包括高炉渣、转炉渣、电炉渣等,具有高的温度和高的显热容量。针对如何利用好这些高温余热资源,介绍了采用化学法回收熔渣余热的特点和国内外研究进展,介绍了国外学者采用焓火用示意图方法计算了一些吸热反应回收熔渣余热的火用损值,从理论上证明了化学法比物理法有高的热量利用率。     

钢铁冶炼渣的处理利用难点分析

为促进熔炼渣的显热回收、降低钢铁冶炼能耗,提高熔炼渣的利用率和经济性,通过分析钢铁厂熔渣的处理和利用难点,提出了熔渣调质及泡沫化处理的干法粒化方法,通过引入金属铁提高熔渣的导热系数、熔渣泡沫化改善粒化效果,为解决干法粒化及熔渣利用面临的难题提供了思路,并对干法粒化的研究方向给出了建议。     

利用粒化熔渣进行煤气化的技术研究

针对水淬法的弊端,文章提出熔渣粒化后作为热载体进行煤气化的技术方案,主要包含两部分：旋转杯法(RCA)粒化高炉熔渣和固态高炉渣颗粒作热载体进行煤气化。通过对高炉熔渣转杯法粒化和煤气化工艺特性两个关键技术问题的研究,极大提高了高温熔渣的余热回收效率,同时可以为化工行业提供高纯的CO和H₂,为建筑行业提供水泥原材料等。     

工业熔渣离心粒化数值模拟

针对熔渣离心粒化过程,采用VOF法对粒化器中的气液两相流动进行三维瞬态模拟,主要对铜渣和高炉熔渣两种冶金渣在不同转速下生成的液丝与液滴特性进行了对比分析.结果表明：同转速下,与铜渣相比,高炉熔渣的破碎波长、尖端直径、破碎波长与尖端直径的比值、破碎长度均更大;不同转速下,同种熔渣破碎波长与尖端直径的比值趋于一致,破碎长度与尖端直径的比值与韦伯研究的结果相似;铜渣和高炉熔渣粒化产生的颗粒粒径均随转速的增大而减小,与高炉熔渣相比,铜渣在粒化过程中可以获得大量更小尺寸的颗粒;随着转速的增加,铜渣的平均粒径变化较小,更有利于从高温颗粒中回收余热.     

液态高炉渣干式粒化和显热回收新工艺

英国钢铁公司和诺丁汉大学利用容量为40吨渣/时的装置对液态高炉渣干式粒化和显热回收新工艺进行试验研究,确认利用旋转筒和空气雾化器使液态渣粒化,然后使其在空气中快冷可使炉渣呈玻璃质结构。图1是液态渣干式粒化和显热回收装置。液态渣通过封闭式流槽直接进入安装在显热回收装置中心的旋转筒和空气雾化器中。在粒化过程中渣粒沿着径向向外散射,并呈稍微向上喷射,碰到装置四壁。由于装置的四壁采用水冷,渣粒不会粘在壁上,从而可直接落入一级流化床。渣粒在一级流化床中快速冷却到由玻璃态变为结晶态的温度以     

高炉熔渣余热回收技术发展过程及趋势

 系统分析了从20世纪70年代末以来高炉熔渣余热回收技术的发展历程及各个时期的特点,通过分析可知,目前高炉熔渣余热回收的效率很低,限制了其商业化运行。提高余热回收效率,优化余热利用方式,开发高附加值的炉渣副产品已成为熔渣余热回收技术发展的趋势。     

高炉渣干法粒化试验研究

转杯法粒化属于干法粒化的一种,这种方法不仅回收了高炉渣的显热,而且节约大量新水,不污染环境。针对转杯法粒化的热态试验,分析了高炉熔渣破碎的粒化机制,研究了转杯边缘线速度和熔渣温度对渣粒平均直径和质量分布的影响。研究结果表明:随着转杯边缘线速度的提高,渣粒平均直径逐渐减小,渣粒向远离转杯的方向分布;当线速度超过6 m/s时,渣粒平均直径的变化随线速度的提高趋于平缓;当熔渣温度在1 400~1 500℃范围内时,熔渣温度对渣粒平均直径和质量分布没有影响。     

转杯离心粒化熔融高炉渣数值模拟

在转杯离心粒化熔融高炉渣的过程中,熔渣在转杯施加的离心力的作用下沿转杯内壁形成液态渣膜,其在转杯边缘处的厚度将直接影响渣液离开转杯后破碎和冷却所形成的固体渣粒的粒度。因此,为了探究相关参数对转杯边缘炉渣液膜厚度的影响规律和渣膜厚度与渣粒平均直径之间的定量关系,采用带自由表面多相流的CFD数值模型对液态高炉渣在高速旋转的转杯上的流动行为进行了模拟研究,特别是对影响转杯边缘渣膜厚度的关键参数的作用进行了分析。结果表明,转杯转速和熔渣流量对渣膜厚度的影响最为显著,是转杯离心粒化技术的重要操作参数;渣粒直径则随着渣膜厚度增大而接近线性规律增大。     

冷热双混辊压法高炉熔渣破碎试验

围绕高炉熔渣余热回收设计开发了冷热双混辊压法高炉熔渣破碎装置,并以水淬高炉渣作为冷却介质,开展了高炉熔渣辊压破碎试验。试验研究了电机转速R、辊间距离L、冷却介质漏斗高度H等装置运行参数对处理后炉渣的厚度、温度以及玻璃化率的影响,获得最佳参数,为高炉熔渣余热回收及工业试验奠定基础。结果表明,在电机转速为9 r/min、辊间距离为2 mm、水淬渣漏斗高度为4 mm时,处理后的高炉渣呈现为厚度最小为1.26 mm的薄片。此时,炉渣温度为442 ℃,玻璃体化率达89.8%,可在保证高炉渣后续利用的同时,最大程度地提高余热回收温度。     

冷热双混辊压法高炉熔渣破碎试验

围绕高炉熔渣余热回收设计开发了冷热双混辊压法高炉熔渣破碎装置,并以水淬高炉渣作为冷却介质,开展了高炉熔渣辊压破碎试验。试验研究了电机转速R、辊间距离L、冷却介质漏斗高度H等装置运行参数对处理后炉渣的厚度、温度以及玻璃化率的影响,获得最佳参数,为高炉熔渣余热回收及工业试验奠定基础。结果表明,在电机转速为9 r/min、辊间距离为2 mm、水淬渣漏斗高度为4 mm时,处理后的高炉渣呈现为厚度最小为1.26 mm的薄片。此时,炉渣温度为442℃,玻璃体化率达89.8%,可在保证高炉渣后续利用的同时,最大程度地提高余热回收温度。     

高炉冲渣水余热回收应用

高炉冲渣水作为一种低温废热源,具有温度稳定、流量大、热容量大的特点,充分回收利用高炉冲渣水余热可以为企业带来可观的经济效益,其环境效益和社会效益显著。     

环保底滤法水渣工艺设计与实践

通过对高炉水冲渣不同熔渣粒化工艺、渣水分离工艺进行比较分析,提出环保底滤法水渣工艺的新没汁实践表明,环保底滤法水渣工艺结合粒化塔熔渣粒化与过滤池渣水分离设施的优点,具有熔渣粒化效果好、渣水分离好、占地面积小、系统投资低、运行成本低、系统故障率低、环境友好等优点。     

高炉熔渣干式显热回收技术研究进展

高炉熔渣含有大量的热,将其回收利用具有极大的经济和社会效益。传统的水淬工艺对熔渣显热基本没有回收,干式显热回收技术得到国内外研究者越来越多的关注。为此,分析了熔渣显热回收的基本问题和技术难点;列举了已研究的各种干式显热回收典型工艺;介绍了旋转杯熔渣粒化技术、水蒸汽 甲烷重整渣热回收技术等最新研究进展,对不同回收工艺进行了综合评价;并展望了熔渣显热回收技术的发展前景。     

高炉渣干法粒化技术的分析

 对比了高炉渣干法粒化与干熄焦技术的特点,发现高炉渣的理化性能与焦炭差距很大,因此高炉渣的干法粒化不能采用干熄焦路线。根据高炉渣的用途,干法粒化路线可分为回收热能、生成水泥原料等技术路线。单独回收热能技术,可不考虑高炉渣的玻璃化;仅考虑作为水泥原料,则可不考虑回收热能,因此技术难度降低,便于工业化。高炉渣作为水泥原料同时回收热能技术路线,理论上经济效益最高,但是技术难度很大。     

利用移动床二次回收高炉渣余热实验研究

以离心粒化的高炉渣粒为热源,以空气为换热介质,利用自行设计的移动床,进行了高温渣粒的余热回收实验。文章研究渣粒质量流量、空气体积流量和渣粒初温对热回收效果的影响。实验结果表明:随着空气体积流量的增加,出口空气温度减小,而热回收率增加,其中空气流量在200~400m~3/h范围时,热回收率增加明显,当空气流量到达400m~3/h时,热回收率增加缓慢。渣粒流量在0.033~0.045kg/s之间时,空气温度随着渣粒质量流量增加明显升高,超过0.045kg/s之后,空气温度变化趋于平缓,但热回收率反而下降。空气温度随着渣粒初温的增加而增大,但在实验条件下,热回收率略有下降。