求一分冶金環(huán)保方面的論文.

【專家解說】：希望這個可以幫到你，你自己在改一改吧！ 高爐渣顯熱回收前景分析 　　近年來開發(fā)的多項余熱、余能回收技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中得以應用并取得了顯著效果。但是，對于高品質(zhì)余熱資源之一的高爐渣顯熱，目前還沒有成熟的回收技術(shù)，大量高爐渣顯熱能量白白耗散。而我國年產(chǎn)高爐渣上億噸，攜帶顯熱折合標煤七百多萬噸，余熱資源相當豐富，如能有效回收利用，將對我國鋼鐵企業(yè)的節(jié)能降耗，可持續(xù)發(fā)展有重要意義。 　　1 高爐渣顯熱資源狀況 　　鋼鐵企業(yè)余熱資源主要集中在煉焦、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼和熱軋工序，表現(xiàn)為產(chǎn)品余熱、煙（煤）氣余熱、廢渣顯熱及冷卻水顯熱等。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，各種形式余熱資源狀況如表1所示。 　　 　　 　　 　　 　　 　　 表1 鋼鐵企業(yè)余熱資源狀況 　　———————————————————————————————————— 　　 類別 　　 余熱品質(zhì) 　　總量比例 　　 　　 存在形式 　　 　　 　　應用現(xiàn)狀 　　———————————————————————————————————— 　　 煙（煤） 　　 中、低 　　 43% 　　焦爐煙氣、煤氣，燒結(jié)煙氣， 　　 部分利用 　　 氣顯熱 　　 　　 　　 　　 　　 　　 熱風爐煙氣，轉(zhuǎn)爐煤氣，高爐煤氣 　　 　　產(chǎn)品顯熱 　　 高、中 　　 30% 　　燒結(jié)礦/球團礦、焦炭、鋼坯等 　　部分利用 　　 　　 渣顯熱 　　 　　 高 　　 　　10% 　　高爐渣、鋼渣等 　　 　　 　　 　　 極少利用 　　 　　冷卻水顯熱 　　 低 　　 　　17% 　　高爐冷卻水等 　　 　　 　　 　　 極少利用 　　———————————————————————————————————— 　　 　　注：余熱統(tǒng)計中不包含鐵水顯熱 　　 　　鋼鐵企業(yè)各類余熱資源中，產(chǎn)品及煙（煤）氣顯熱占余熱資源總量較多，余熱品質(zhì)包含各個溫度等級。目前已開發(fā)并應用的技術(shù)有干熄焦技術(shù)、燒結(jié)余熱回收技術(shù)、轉(zhuǎn)爐煙氣余熱回收技術(shù)、連鑄坯熱送熱裝技術(shù)等等，取得明顯效果和效益。冷卻水顯熱雖然也占一定比例，但屬低溫余熱資源，回收經(jīng)濟效果較差，余熱回收率僅2%左右。爐渣顯熱能級高，屬高品位余熱資源，約占全部高溫余熱資源的35%，其中高爐渣占28%（見圖1），回收價值很大。但是由于回收技術(shù)上的困難，目前渣顯熱回收率極低，只有部分高爐渣沖渣水余熱得以利用，高爐渣顯熱是少數(shù)還未被開發(fā)利用的重要余熱資源。 　　高爐渣的出爐溫度在1400～1550℃之間。每噸渣含（1260～1880）×103kJ的顯熱，相當于60kg標準煤的熱值。高爐渣的排出率與礦石品位有關(guān)，近年來我國大中型鋼鐵企業(yè)采用較高品位鐵礦石原料，高爐渣鐵比已降至300kg/t附近。由此，一座1000m3的高爐，按年產(chǎn)量90萬t生鐵、渣鐵比為300kg/t計算，每年排渣量27萬t，爐渣放散熱量折合標煤1.62萬t。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國已經(jīng)投產(chǎn)和在建的1000m3級以上的大型高爐約有169座，估算綜合生鐵產(chǎn)能在3.2億t左右，因此每年我國大型高爐產(chǎn)渣量接近1億t，攜帶熱量折合標煤600萬t。而實際生鐵產(chǎn)量和渣鐵比都高于計算值，因而高爐渣顯熱能量更為巨大。盡管并非可以全部回收高爐渣的熱能，但若能部分回收利用，其節(jié)能效益也是顯著的，非常具有市場開發(fā)潛力。 　　2 高爐渣顯熱利用現(xiàn)狀 　　我國的高爐渣有90%以上采用水淬法制取水渣，用于水泥原料等，常用的水處理法有因巴法、圖拉法、拉薩法等，但沒有爐渣熱能回收功能，爐渣熱量基本全部散失。國內(nèi)高爐渣余熱回收利用僅限于沖渣水余熱供暖，首鋼、濟鋼、宣鋼、鞍鋼、本鋼、萊鋼、安鋼等企業(yè)都有過采用沖渣水余熱解決廠區(qū)部分采暖或浴室供熱水的報道。但這種利用僅占高爐渣全部顯熱的很少部分，余熱回收率低，僅為10%左右，且受時間和地域限制，在夏季和無取暖設施的南方地區(qū)，這部分能量只能浪費，因此推廣應用受到了限制。雖然高爐渣顯熱回收問題已得到關(guān)注，并且一些鋼鐵企業(yè)和高校、研究所正在進行研究，但多以理論設計、基礎(chǔ)實驗為主，目前還沒有見到實體設備工業(yè)化應用的報道，未形成成熟技術(shù)。 　　日本新日鐵公司從上世紀80年代初就開始研發(fā)爐渣余熱回收技術(shù)，并進行了規(guī)模工廠試驗應用，取得了較大進步，但相關(guān)技術(shù)還不成熟。其他國家如英國、美國等也在開發(fā)試驗爐渣的余熱回收利用技術(shù)。 　　3 高爐渣顯熱回收技術(shù)開發(fā)現(xiàn)狀 　　現(xiàn)有正在開發(fā)的爐渣熱能回收方法可概括為兩大類：介質(zhì)換熱法和化學反應法。 　　介質(zhì)換熱法是利用高爐渣與介質(zhì)接觸或輻射進行熱交換，然后利用高溫介質(zhì)能量發(fā)電或他用。技術(shù)開發(fā)較早并取得一定效果的主要有日本的內(nèi)冷轉(zhuǎn)鼓法、轉(zhuǎn)輪粒化法、風淬法及英國的離心轉(zhuǎn)盤法等，見表2。以上各種方法經(jīng)過小型試驗或工業(yè)化試驗，能回收40%～60%的高爐渣顯熱，但技術(shù)還不成熟，有的效率低，有的影響爐渣性能降低附加值，有的設備投資大等等，未能推廣。 　　 　　表2 　　 各種高爐渣顯熱回收技術(shù)概況 　　——————————————————————————————— 　　 方法 　　 　　 　　 　　 　　 技術(shù)概述 　　——————————————————————————————— 　　轉(zhuǎn)鼓冷卻法 　　 液渣通過轉(zhuǎn)鼓表面冷卻為渣膜，鼓內(nèi)介質(zhì)吸熱后 　　（日本） 　　 　　 變?yōu)檎羝?，?jīng)熱交換器冷卻后循環(huán)使用，回收熱 　　 　　 　　 　　 量用于蒸汽透平發(fā)電。 80年代開發(fā)并進行工業(yè) 　　 　　 　　 　　 試驗，成品渣玻璃化率95%，熔渣顯熱回收率偏低， 　　 　　 　　 　　 40%以下。 　　轉(zhuǎn)輪粒化法 　　 熔渣下落至旋轉(zhuǎn)滾輪表面被甩出并?；腿? 　?。ㄈ毡荆?　　 　　 固體介質(zhì)流化床與空氣和介質(zhì)充分換熱并冷卻。 　　 　　 　　 　　 　　 　　 換熱空氣成為高溫熱風送到余熱鍋爐回收熱量。 　　 　　 　　 　　 70年代開發(fā)，試驗回收熱量約為熔渣顯熱的60%， 　　 　　 　　 　　 成品渣可用于混凝土骨料。 　　 風淬法 　　 　　 熔渣經(jīng)高速空氣吹射?；⒔禍?，渣粒再經(jīng)二次流 　　 （日本） 　　 　　化床熱交換器冷卻至低溫排出，風洞及冷卻塔內(nèi)引 　　 　　 　　 　　 出的高溫空氣轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝螂娏M行利用。 　　 　　 　　 　　 80年代開發(fā)，經(jīng)過半工業(yè)試驗和規(guī)模生產(chǎn)試驗，熱 　　 　　 　　 　　 回收率小于50%，玻璃化率大于95%。但設計設備龐 　　 　　 　　 　　 大，風機能耗高。 　　離心轉(zhuǎn)盤法 　　 液渣落入高速旋轉(zhuǎn)的杯盤上，在離心力（或附加上 　?。ㄓ?　　 　　 高速氣流）的作用下被?；?，通過水冷壁和多級流 　　 　　 　　 　　 化床回收爐渣熱能。 　　 　　 　　 　　 80年代開發(fā)，小型試驗得到玻璃相大于95%，預測 　　 　　 　　 　　 工業(yè)化顯熱回收率達60%。 　　——————————————————————————————— 　　化學反應法是利用高爐渣顯熱能量促使化學反應進行，以回收利用高爐渣余熱。國外有研究采用利用爐渣的高溫熱量促使CH4和H2O氣體發(fā)生反應生成H2和CO，生產(chǎn)氣體在下一反應器中反應又生成CH4和H2O氣體，放出熱量，處理后可供發(fā)電或熱風爐使用等。另外，也有報道利用顯熱進行沼氣制氫實驗研究：CH4+CO2→2H2+2CO。目前此類方法還處于理論研究探索階段，離實際應用較遠。 　　4 高爐渣顯熱回收技術(shù)開發(fā)探討 　　要對高爐渣顯熱進行回收利用，可以有多種設計，但要實現(xiàn)該技術(shù)在工業(yè)化生產(chǎn)中的推廣應用，應滿足幾個前提：（1）顯熱回收的同時，高爐渣的性能不能下降，仍滿足主流使用要求；（2）回收系統(tǒng)簡單，投資較少；（3）高爐渣顯熱回收利用效率較高。 　　高爐渣顯熱回收的主要目的是在現(xiàn)有生產(chǎn)的基礎(chǔ)上對二次能源的再利用，因此技術(shù)開發(fā)不應影響爐渣的使用性能和附加值。如前所述，我國90%以上的高爐渣制成水淬渣，被賣往水泥廠作原料，全國生產(chǎn)的水泥中約70%左右摻用了不同比例的高爐?；ｋm然高爐渣也可用于制取礦渣棉、微晶玻璃等產(chǎn)品，附加值也較高，但將高爐渣淬冷用作水泥原料的市場更為廣闊，用量很大。因此，應主要針對高爐渣用作水泥原料的生產(chǎn)工藝，開展爐渣顯熱的回收技術(shù)研究，即實現(xiàn)高爐渣熱能的再利用，又能使處理后的高爐渣性能滿足水泥原料要求。 　　目前，高爐渣顯熱回收技術(shù)開發(fā)的熱點是干式回收法，這與現(xiàn)有水淬渣法相比更為節(jié)水和環(huán)保，符合發(fā)展理念，但設備投入大、綜合效率較低等問題成為其實現(xiàn)工業(yè)化應用的瓶頸，有待于取得新技術(shù)突破，如日本試驗的風淬法。另外，有的干式回收技術(shù)只關(guān)注于顯熱的回收效率，而忽略了對高爐渣性能的影響，使處理后的爐渣難以滿足水泥原料要求，如轉(zhuǎn)輪粒化法等，這也是不太適合工業(yè)化推廣。高爐渣水淬工藝是已經(jīng)成熟并在我國廣泛應用的技術(shù)，如能在現(xiàn)有水淬渣工藝設備的基礎(chǔ)上，通過部分改造，增添熱能回收設備，實現(xiàn)一定程度的熱能回收，則可降低成本投入，比較容易在鋼鐵企業(yè)推廣實施。水渣處理的新INBA法就是在原有INBA法基礎(chǔ)上增加了冷凝設備系統(tǒng)，將沖渣時產(chǎn)生的大量蒸汽進行回收，同時減少了環(huán)境污染，以此為鑒，進一步實現(xiàn)熱量回收也是可能的。 　　高爐渣顯熱雖高，但導熱系數(shù)低、換熱慢，而且出渣不連續(xù)，因此有效回收利用其熱能有很大難度。設計時首先應考慮保證熱源的穩(wěn)定性，使能量連續(xù)穩(wěn)定地轉(zhuǎn)換輸出；再者選擇合適的換熱介質(zhì)，提高換熱效率，目前多以水、空氣與爐渣進行換熱，也可考慮其它惰性氣體或有機液體作為介質(zhì)，或者采用幾種介質(zhì)的組合；之后還要考慮回收熱能的合理利用，盡可能做到能級匹配，高效利用。高爐渣顯熱利用首先考慮直接使用，如生產(chǎn)工藝上的空氣、燃氣預熱，物料干燥，生產(chǎn)蒸汽熱水等；再者用于動力回收，例如用于發(fā)電。對于回收溫度較低的部分熱能，也可用于采暖、制冷等方面。 　　高爐渣顯熱回收技術(shù)在我國還沒有進入工業(yè)化階段，因此，大型回收設備的設計制造也是開發(fā)的主要內(nèi)容之一。高爐渣顯熱回收機械裝置的結(jié)構(gòu)、尺寸不但要滿足工藝要求，還要有一定的耐高溫、耐磨、耐腐蝕能力，運行安全穩(wěn)定，便于維修。因而，應結(jié)合生產(chǎn)實際設計開發(fā)高爐渣顯熱回收設備，實現(xiàn)標準化、系列化。 　　高爐渣顯熱回收技術(shù)的開發(fā)與推廣可分階段逐步實施。如針對現(xiàn)有高爐的實際生產(chǎn)情況，首先開發(fā)一種相對簡單的回收系統(tǒng)，回收一定比例的熱能（30%～40%），在高爐檢修或擴容時增設；使用成功和取得效益后，可以此技術(shù)和經(jīng)驗為基礎(chǔ)，再對技術(shù)設備升級改造或開發(fā)全新的回收方法，使熱能回收效率達到較高水平（60%～70%），可應用于新建高爐上使用，并逐步改進和在鋼鐵企業(yè)全面推廣。 　　5 結(jié)語 　　綜上所述，我國高爐渣顯熱品質(zhì)高、資源豐富，對其回收利用的開發(fā)前景非常廣闊。對高爐渣顯熱回收利用技術(shù)的開發(fā)，應以滿足爐渣應用為前提，使性能達到水泥原料使用要求，并盡量簡化設備、降低投資，達到一定的熱能回收利用率；結(jié)合實際情況，以現(xiàn)有水渣工藝為基礎(chǔ)，開發(fā)顯熱回收功能，逐步改進回收工藝設備，提高效率，并進一步開展更為高效、環(huán)保的高爐渣顯熱回收技術(shù)如干法回收技術(shù)。高爐渣顯熱的回收和再利用，涉及工藝、設備和生產(chǎn)多方面，建議由科研院所、設計單位和企業(yè)合作開發(fā)，早日實現(xiàn)工業(yè)化應用。