【導(dǎo)讀】熱熔鋼渣倒入渣罐后，用車輛運(yùn)到鋼渣熱潑車間，利用吊車將渣罐的液態(tài)渣。機(jī)、電鏟等設(shè)備進(jìn)行挖掘裝車，再運(yùn)至棄渣場(chǎng)。需要加工利用的，則運(yùn)至鋼渣處理間進(jìn)行粉。碎、篩分、磁選等工藝處理。渣盤內(nèi)．渣層一般為30一120mm厚，然后噴以適量的水促使急冷破裂。在渣車上，驅(qū)車至池邊噴水降溫，再將渣卸至水池內(nèi)進(jìn)一步降溫冷卻。渣子粒度一般為5. 為防止爆炸，有的采用渣罐打孔，在水渣溝水淬的方法并通過渣罐孔徑限制。渣罐接渣后，運(yùn)到風(fēng)淬裝置處，傾翻渣罐，熔渣經(jīng)過中間罐流出，被一種。經(jīng)過風(fēng)淬而成微粒的轉(zhuǎn)爐渣，可做建筑材料；由鍋爐產(chǎn)生的中溫蒸汽可用于。此種處理工藝可顯著減少鋼渣破碎加工量并減少粉碎設(shè)備磨損。高年產(chǎn)量不斷遞增。作為燒結(jié)礦的原料和煉鋼的返回料。爐的流動(dòng)性，增加鐵的還原產(chǎn)量。元素的富集；配加轉(zhuǎn)爐渣的燒結(jié)礦品位、堿度有所降低。目前馬鋼混勻燒結(jié)礦中只加入1%左右，而且是間斷式配加。

　　

【正文】 的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益，有較高的實(shí)用價(jià)值和推廣意義。 轉(zhuǎn)爐鋼渣處理中能源利用的探索與研究 摘要 ： 熔融轉(zhuǎn)爐鋼渣含有大量熱能，如何有效的回收是鋼鐵企業(yè)面臨的重大課題。本文通過對(duì)熔渣熱能利用戰(zhàn)略意義的探討，介紹熱悶工藝和閃蒸發(fā)電技術(shù)，提出利用液壓推拉桿熱悶法回收熔融鋼渣中顯熱的構(gòu)想，并闡述轉(zhuǎn)爐熔渣在熱能回收過程中存在的問題和技術(shù)的可行性，從社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益等角度說明轉(zhuǎn)爐鋼渣能源利用的重要性。 關(guān)鍵詞： 轉(zhuǎn)爐鋼渣 能源利用 Exploration and Research about Energy Use of Processing BOF Slag 英文署名 Slag Development Company of Anshan Iron amp。Steel Group Co. Abstract： Molten BOF slag contains large amounts of heat, how to effectively recycling is a major issue facing the steel industry. This article through to the slag heat energy use strategic sense39。39。s discussion, introduced the hot stuffy craft and the flash vaporization power technology, Proposes using the hydraulic pressure pushpull rod hot stuffy method recycling fusing steel slag in the manifested heat conception , and elaborated the BOF slag the question which and the technical feasibility exists in the heat energy recycling process, from social efficiency, economic efficiency and environmental protection benefit explanation BOF steel slag energy use necessity. Keyword： BOF slag Energy use 前言 轉(zhuǎn)爐鋼渣是煉鋼過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，轉(zhuǎn)爐鋼渣的產(chǎn)生釋放大量的熱能。大部分鋼渣處理方法都是將熱態(tài)鋼渣進(jìn)行冷卻后進(jìn)行破碎 篩分 磁選加工，提取金屬后再加以利用。而熔融鋼渣從 1600℃冷卻到常溫，鋼渣中含有豐富熱能都被浪費(fèi)，在冷卻過程中浪費(fèi)大量的水，通過自然冷卻的方法處理鋼渣則需要大量的占地并造成對(duì)周圍環(huán)境的污染。如能利用熔渣中的顯熱不但能減少污染，且節(jié)約資源巨大，如何利用鋼渣顯 熱成為需要攻克的一個(gè)難題。 1 鋼渣能源利用的戰(zhàn)略意義 環(huán)保效益分析 作為全世界共同面對(duì)的問題，溫室效應(yīng)嚴(yán)重威脅著人類的生存，二氧化碳的過度排放是產(chǎn)生溫室效應(yīng)的罪魁禍?zhǔn)?，低碳?jīng)濟(jì)在世界發(fā)展中成為共同關(guān)注的話題， 2020 年聯(lián)合國(guó)在哥本哈根召開世界氣候大會(huì)，來自 192 個(gè)國(guó)家首腦和環(huán)境部長(zhǎng)討論如何應(yīng)對(duì)氣候變化和溫室氣體，節(jié)能減排在能源發(fā)展中具有重大的戰(zhàn)略意義， 2020 年國(guó)內(nèi)鋼產(chǎn)量約為 億噸，要產(chǎn)生約 10 億噸 二氧化碳， 全球約 4﹪ 5﹪的二氧化碳來自鋼鐵業(yè)，減少傳統(tǒng)燃料式能源利用新型環(huán)保能源將成為未來鋼鐵業(yè)能源發(fā)展的方向， 工業(yè)鍋爐 每燃燒一噸煤 就產(chǎn)生二氧化碳 噸 ,如果將熔融鋼渣回收的余熱代替燃煤所產(chǎn)生的熱量，就會(huì)減少燃煤所產(chǎn)生的二氧化碳，同時(shí)也減少煉鋼過程中二氧化碳的產(chǎn)生， 2020 年鞍鋼排放鋼渣約 300 萬噸，如果將其熱能利用代替燃煤，就能減少約 13 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤所產(chǎn)生的 35 萬噸二氧化碳的排放，全國(guó)排放的鋼渣熱量就能減少燃煤所帶來大約 1000 萬噸的二氧化碳的排放，熔融鋼渣能源的合理利用再發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，也減少對(duì)不可再生資源的肆意開采，環(huán)保意義重大。 節(jié)能效益分析 國(guó)家大力提倡循環(huán)經(jīng)濟(jì)，建資 源節(jié)約型、清潔型企業(yè)，熔渣熱能是典型的清潔節(jié)約型能源。據(jù)測(cè)算， 2020 年鋼鐵企業(yè)電力總消耗為 2153 億千瓦時(shí)，其中鋼廠自發(fā)電比例約占總用電量的 28﹪，外購(gòu)電量約占 72﹪，即 1550 億千瓦時(shí)，隨著電價(jià)的不斷升高，鋼鐵業(yè)的電力成本不斷加大，積極利用二次能源發(fā)電，擴(kuò)大自發(fā)電量成為節(jié)約能源和降低成本的最有效措施。如果將 2020 年全國(guó)鋼渣熱能 100﹪回收用于發(fā)電，可發(fā)電 440 億千瓦時(shí)，接近全國(guó)年發(fā)電總量的 1/70，相當(dāng)于 3 個(gè)葛洲壩水電站發(fā)電量，相當(dāng)于 22 個(gè)中等火力發(fā)電站的發(fā)電量，既減少鋼鐵企業(yè)外購(gòu)電量，又節(jié)約能源，同 時(shí)大大降低企業(yè)成本。熔渣余熱除用于發(fā)電外，還可以用于余熱鍋爐的供熱、供水、供氣等領(lǐng)域，真正實(shí)現(xiàn)清潔能源的循環(huán)利用。 經(jīng)濟(jì)效益分析 煉鋼產(chǎn)生的熔融態(tài)鋼渣在 1600℃左右，含有大量熱能。據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得，每千克鋼渣含有熱量 2020KJ（ 1600℃）。如全部回收， 09 年鞍鋼產(chǎn)生的 300 萬噸鋼渣所蘊(yùn)含的總熱量超過 6 1012KJ。單從降低煤耗一點(diǎn)即可為企業(yè)每年節(jié)省上億元。而 全國(guó)每年產(chǎn)生約 8 千萬噸的鋼渣，其熱量值達(dá) 1. 6 1014KJ，相當(dāng)于節(jié)省約 350 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，省煤效益超到 28 億元，如熱量全部回收用于發(fā)電， 經(jīng)濟(jì)效益超過 200 多億元。 鋼渣能源利用的戰(zhàn)略意義主要體現(xiàn)在既節(jié)能減排，減少了能源的浪費(fèi)，且在環(huán)境保護(hù)等方面有著重大綜合效益，高品質(zhì)、高效的回收轉(zhuǎn)爐熔渣顯熱也將成為鋼鐵企業(yè)降低綜合能耗的重要手段，給企業(yè)帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)。 2 鋼渣能源利用的可行性 熱悶工藝 熱悶法是近些年興起的一種先進(jìn)的鋼渣預(yù)處理工藝，它利用熔融鋼渣余熱使水汽化，從而達(dá)到快速膨脹自解的過程，熱悶后鋼渣中 fCaO 和 fMgO 狀態(tài)發(fā)生根本變化，使 fCaO 和 fMgO 由有害物質(zhì)變成有用物質(zhì)，變害為利的同時(shí)使鋼渣應(yīng)用的穩(wěn)定性得到保證。熱悶工藝的原理是利用鋼渣余熱使水迅速汽化，產(chǎn)生飽和蒸汽，飽和蒸汽與鋼渣中 CaO、 MgO 以及游離態(tài) CaO、 MgO 迅速發(fā)生反應(yīng)，在這個(gè)過程中產(chǎn)生化學(xué)應(yīng)力、相變應(yīng)力和熱應(yīng)力，在這些力的作用下，鋼渣發(fā)生迅速自膨現(xiàn)象。 主要反應(yīng)方程式： CaO+H2O=CaOH2 MgO+H2O=MgOH2 fCaO+H2O=CaOH2 fMgO+H2O=MgOH2 閃蒸發(fā)電技術(shù) 閃蒸是指水的一種相變過程，即在一定 壓力和溫度下的未飽和水，當(dāng)壓力下降至某溫度下的飽和壓力時(shí)，就會(huì)進(jìn)入飽和區(qū)而開始汽化，并且隨著壓力的下降，其汽化程度不斷提高。閃蒸余熱發(fā)電技術(shù)是在常規(guī)余熱發(fā)電系統(tǒng)的主機(jī)以外增設(shè)閃蒸和閃蒸型除氧器，當(dāng)機(jī)組正常運(yùn)行帶負(fù)荷后，從省煤器集箱中抽取達(dá)到參數(shù)要求的一部分熱水引入閃蒸器，熱水在閃蒸器內(nèi)迅速擴(kuò)容降壓后閃蒸分離出低壓飽和蒸汽和低壓飽和熱水。分離出的低壓飽和蒸汽和余熱鍋爐的主過熱蒸汽分別進(jìn)入多進(jìn)汽汽輪機(jī)的低壓氣缸和高壓氣缸做功發(fā)電，而分離出的低壓飽和水進(jìn)入除氧器作為除氧熱源進(jìn)行充分利用。充分利用余熱發(fā)電緩解電力資 源的緊張，利用回收的余熱代替?zhèn)鹘y(tǒng)火力發(fā)電燃煤所產(chǎn)生的熱量不但減少燃煤對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)大大增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。 熱悶法是通過打水將熱悶裝置內(nèi)的高溫熔渣冷卻的過程，閃蒸技術(shù)是利用高溫蒸汽、熱水帶動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電，即熱能→動(dòng)能→電能的過程，將 1600℃的熔渣通過噴淋降溫至 200℃以下，其本身是一種熱能浪費(fèi)過程，而閃蒸發(fā)電技術(shù)恰恰能夠利用熔渣降溫的熱能，將鋼渣熱悶技術(shù)和閃蒸發(fā)電技術(shù)有效結(jié)合不但能夠解決熱能的浪費(fèi)，也減少熱悶噴淋打水過程中大量水資源的浪費(fèi)，鋼渣熱能用于發(fā)電是鋼渣顯熱回收的一種新途徑。 3 熱悶法顯熱 回收構(gòu)想 熱悶顯熱回收總體上可以分為兩個(gè)過程，第一個(gè)過程是以余熱水的方式回收，另一個(gè)回收過程是對(duì)蒸汽的回收?；厥诊@熱除用于發(fā)電外，還可用于工業(yè)余熱鍋爐和民用的供暖、供熱等。 熱悶法顯熱回收工藝流程圖見圖 1。 將熔融鋼渣從渣罐倒入熱悶裝置中，啟動(dòng)悶渣池壁和液壓推拉桿中水循環(huán)系統(tǒng) ，使水注入其中并保持動(dòng)態(tài)循環(huán)，啟動(dòng)液壓系統(tǒng)推動(dòng)液壓推拉桿（圖 2）向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)液壓推拉桿均勻而有效的分布在悶渣池中并充分接觸熔融鋼渣，推拉桿和悶渣池壁中的水循環(huán)系統(tǒng)充分吸收熱能并將其輸送出去，將回收的余熱水通入發(fā)電裝置內(nèi)進(jìn)行發(fā)電，待悶渣池內(nèi)鋼渣溫度達(dá)到熱悶要求時(shí)，打開水霧噴淋裝置進(jìn)行熱悶，同時(shí)打開蒸汽回收裝置進(jìn)行蒸汽回收，同樣將回收的蒸汽也通入發(fā)電裝置，待悶渣結(jié)束后，關(guān)閉蒸汽回收裝置，使液壓推拉桿向下運(yùn)動(dòng)至悶渣池底，停止所有水循環(huán)系統(tǒng)，打開熱悶蓋，將鋼渣清出。熱悶顯熱裝置俯視圖見圖 3。 4 熱悶顯熱回收的問題和技術(shù)可行性 熱悶顯熱回收的問題 硅酸鹽類爐渣有如下特點(diǎn)：①導(dǎo)熱系數(shù)低， 1400～ 1500℃的液相階段約為～ W／ m K；②粘度隨溫度降低急劇升高。雖然熔渣熱焓大，但是由于其導(dǎo)熱率低，換熱慢，換熱介質(zhì)難以選擇，鋼渣中的熱含量隨著渣的溫度變化波動(dòng)很大見圖 4，其中液態(tài)階 段溫度為 1400℃ ~1600℃，當(dāng)溫度進(jìn)一步下降，逐漸喪失流動(dòng)性。 圖 4 鋼渣熱含量隨溫度變化曲線 熱悶顯熱回收的技術(shù)可行性 由于鋼渣導(dǎo)熱性差，粘度隨溫度降低急劇升高，鋼渣冷卻成坨后中心熱量不易回收，導(dǎo)致顯熱回收效率低，液壓推拉桿法采用均勻分布的多個(gè)水冷系統(tǒng)與熔渣內(nèi)外部充分接觸的 方式，從而有效的吸收鋼渣不易被吸收的中心熱量，克服熔渣粘度大、導(dǎo)熱性差的缺點(diǎn)，充分回收鋼渣釋放的熱量，顯熱回收率高，并且克服傳統(tǒng)熱悶法熱能和水資源大量浪費(fèi)的缺點(diǎn)。 熱悶法顯熱回收采用水冷壁與熔渣內(nèi)外部充分接觸的熱能回收方式，利用水冷璧和蒸汽回收裝置回收余熱水和熱蒸汽，從根本上解決傳統(tǒng)顯熱回收中熱能回收率低的弊端，其回收率預(yù)計(jì)可達(dá) 80﹪，從經(jīng)濟(jì)效益上看，按 2020 年鞍鋼的鋼渣排放量 300 萬噸計(jì)算，熱量回收值可超過 1012KJ，回收的熱量相當(dāng)于14 億千瓦時(shí)的電量，發(fā)電創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益可達(dá) 6 億 元，由此可見，熔融鋼渣熱能回收是非常必要的。 鋼渣處理工藝及綜合利用途徑選擇、分析與實(shí)踐 目前高溫液態(tài)鋼渣處理工藝的比較 目前國(guó)內(nèi)外鋼渣資源化處理工藝由于煉鋼設(shè)備、工藝、造渣制度、鋼渣物化性能的多樣性及其利用上的多種途徑呈現(xiàn)多樣化，有冷棄法、悶渣法、熱潑法、盤潑法、水淬法、滾筒法、風(fēng)淬法、?；喎ǖ?。這些工藝都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。具體情況見表 3。表 3 鋼渣處理工藝優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用實(shí)例 處理方式 工藝特點(diǎn)及過程 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 應(yīng)用廠家 熱悶法 利用高溫液態(tài)渣的顯熱灑水產(chǎn)生物理力學(xué)作用和游離氧化 鈣的水解作用使渣碎化 工藝簡(jiǎn)單，適于處理高堿度鋼渣、鋼渣活性較高、安定性較好，并能處理固態(tài)渣 粒度不均勻、后續(xù)破碎加工量大、處理周期長(zhǎng) 鞍鋼、首鋼、漣鋼、寶鋼 熱潑法 在爐渣高于可淬溫度時(shí)，以有限的水向爐渣噴灑，使渣產(chǎn)生的溫度應(yīng)力大于渣本身的極限應(yīng)力，產(chǎn)生碎裂，游離氧化鈣的水化作用使渣進(jìn)一步裂解 排渣速度快，冷卻時(shí)間短、便于機(jī)械化生產(chǎn)，處理能力大；鋼渣活性較高、生產(chǎn)率高 設(shè)備損耗大，占地面積大，破碎加工粉塵大，蒸汽量大；鋼渣加工量大。對(duì)環(huán)境和節(jié)能兩方面都不利。鋼渣安定性差 唐鋼、武鋼二煉鋼 盤潑法 是將 熱熔渣倒在渣罐中，運(yùn)至渣盤邊，用吊車將罐中的渣均勻倒在渣盤中，待表面凝固即噴淋大量水急冷，再傾翻到渣車中噴水冷卻，最后翻入水池中冷卻 快速冷卻、占地少、處理量大、粉塵少、鋼渣活性較高 渣盤易變形、工藝復(fù)雜、運(yùn)行和投資費(fèi)用大。鋼渣安定性差 新日鐵、寶鋼 水淬法 高溫液態(tài)渣在流出、下降過程中被壓力水分割、擊碎，再加上高溫熔渣遇水急冷收縮產(chǎn)生應(yīng)力集中而破裂，同時(shí)進(jìn)行了熱交換，使熔渣在水幕中?；? 排渣快、流程簡(jiǎn)單、占地少、投資少，處理后鋼渣粒度小 (5ｍｍ左右 )，性能穩(wěn)定 熔渣水淬時(shí)操作不當(dāng)，易發(fā)生爆炸，鋼渣粒度均 勻性差。只能處理液渣 濟(jì)鋼、齊齊哈爾車輛廠、美國(guó)伯利恒鋼鐵公司 滾筒法 高溫液態(tài)鋼渣在高速旋轉(zhuǎn)的滾筒內(nèi)，以水作冷卻介質(zhì)，急冷固化、破碎 排渣快、占地面積較小，污染小，渣粒性能穩(wěn)定 鋼渣粒度大，不均勻 ( 9.5ｍｍ達(dá) 18%)，活性差，設(shè)備較復(fù)雜，且故障率高，設(shè)備投資大。只能處理液態(tài)渣 寶鋼二煉鋼 風(fēng)淬法 用壓縮空氣作冷卻介質(zhì)，使液態(tài)鋼渣急冷、改質(zhì)、?；? 安全高效，排渣快、工藝成熟，占地面積較小。污染小，渣粒性能穩(wěn)定，粒度均勻且光滑 ( 5ｍｍ沒有 )，投資少 只能處理液態(tài)渣 日本鋼管公司福山廠、臺(tái)灣中鋼集團(tuán)、重鋼 ?；喎? 將液態(tài)鋼渣落到高速旋轉(zhuǎn)的?；喩?，使熔渣破碎渣化，排渣快、適宜于流動(dòng)性好的高爐渣 設(shè)