高爐渣是什么 高爐渣顯熱回收方法有(you)哪些

　　鋼(gang)鐵企業余(yu)(yu)(yu)熱(re)(re)(re)(re)資(zi)(zi)源主要(yao)集中(zhong)在煉焦、燒(shao)結、煉鐵、煉鋼(gang)和(he)熱(re)(re)(re)(re)軋(ya)工序，表現為產品(pin)余(yu)(yu)(yu)熱(re)(re)(re)(re)、煙(yan)(煤)氣(qi)余(yu)(yu)(yu)熱(re)(re)(re)(re)、廢渣(zha)顯(xian)(xian)熱(re)(re)(re)(re)及冷(leng)卻(que)水(shui)(shui)顯(xian)(xian)熱(re)(re)(re)(re)等(deng)。鋼(gang)鐵企業各類(lei)余(yu)(yu)(yu)熱(re)(re)(re)(re)資(zi)(zi)源中(zhong)，產品(pin)及煙(yan)(煤)氣(qi)顯(xian)(xian)熱(re)(re)(re)(re)占余(yu)(yu)(yu)熱(re)(re)(re)(re)資(zi)(zi)源總量較(jiao)多，余(yu)(yu)(yu)熱(re)(re)(re)(re)品(pin)質包(bao)含各個(ge)溫度等(deng)級。目前已開發并應(ying)用(yong)的技(ji)術有干熄(xi)焦技(ji)術、燒(shao)結余(yu)(yu)(yu)熱(re)(re)(re)(re)回(hui)(hui)收(shou)(shou)(shou)技(ji)術、轉爐煙(yan)氣(qi)余(yu)(yu)(yu)熱(re)(re)(re)(re)回(hui)(hui)收(shou)(shou)(shou)技(ji)術、連鑄坯熱(re)(re)(re)(re)送熱(re)(re)(re)(re)裝技(ji)術等(deng)等(deng)，取(qu)得明顯(xian)(xian)效(xiao)果和(he)效(xiao)益。冷(leng)卻(que)水(shui)(shui)顯(xian)(xian)熱(re)(re)(re)(re)雖然也占一定(ding)比例，但屬低溫余(yu)(yu)(yu)熱(re)(re)(re)(re)資(zi)(zi)源，回(hui)(hui)收(shou)(shou)(shou)經(jing)濟效(xiao)果較(jiao)差(cha)，余(yu)(yu)(yu)熱(re)(re)(re)(re)回(hui)(hui)收(shou)(shou)(shou)率(lv)僅2%左右。爐渣(zha)顯(xian)(xian)熱(re)(re)(re)(re)能級高，屬高品(pin)位余(yu)(yu)(yu)熱(re)(re)(re)(re)資(zi)(zi)源，約占全部高溫余(yu)(yu)(yu)熱(re)(re)(re)(re)資(zi)(zi)源的35%，其中(zhong)高爐渣(zha)占28%，回(hui)(hui)收(shou)(shou)(shou)價值很大。但是由于(yu)回(hui)(hui)收(shou)(shou)(shou)技(ji)術上的困難，目前渣(zha)顯(xian)(xian)熱(re)(re)(re)(re)回(hui)(hui)收(shou)(shou)(shou)率(lv)極低，只有部分高爐渣(zha)沖渣(zha)水(shui)(shui)余(yu)(yu)(yu)熱(re)(re)(re)(re)得以(yi)利(li)用(yong)，高爐渣(zha)顯(xian)(xian)熱(re)(re)(re)(re)是少數(shu)還未(wei)被開發利(li)用(yong)的重要(yao)余(yu)(yu)(yu)熱(re)(re)(re)(re)資(zi)(zi)源。

　　高(gao)(gao)(gao)(gao)爐(lu)(lu)(lu)渣(zha)(zha)的(de)(de)出爐(lu)(lu)(lu)溫度在1400～1550℃之間。每噸渣(zha)(zha)含(1260～1880)×103kJ的(de)(de)顯熱(re)(re)，相(xiang)當于(yu)60kg標(biao)準(zhun)煤(mei)的(de)(de)熱(re)(re)值。高(gao)(gao)(gao)(gao)爐(lu)(lu)(lu)渣(zha)(zha)的(de)(de)排(pai)出率與礦石(shi)品位(wei)有(you)關，近(jin)(jin)(jin)年(nian)來我國大(da)中型(xing)鋼鐵(tie)(tie)企業采用較高(gao)(gao)(gao)(gao)品位(wei)鐵(tie)(tie)礦石(shi)原料，高(gao)(gao)(gao)(gao)爐(lu)(lu)(lu)渣(zha)(zha)鐵(tie)(tie)比已降至300kg/t附近(jin)(jin)(jin)。由此(ci)，一座1000m3的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)爐(lu)(lu)(lu)，按年(nian)產(chan)(chan)量90萬(wan)t生鐵(tie)(tie)、渣(zha)(zha)鐵(tie)(tie)比為300kg/t計(ji)算(suan)，每年(nian)排(pai)渣(zha)(zha)量27萬(wan)t，爐(lu)(lu)(lu)渣(zha)(zha)放散熱(re)(re)量折合(he)標(biao)煤(mei)1.62萬(wan)t。據不完全統計(ji)，我國已經投(tou)產(chan)(chan)和(he)在建(jian)的(de)(de)1000m3級以(yi)上的(de)(de)大(da)型(xing)高(gao)(gao)(gao)(gao)爐(lu)(lu)(lu)約有(you)169座，估算(suan)綜(zong)合(he)生鐵(tie)(tie)產(chan)(chan)能(neng)在3.2億t左右，因此(ci)每年(nian)我國大(da)型(xing)高(gao)(gao)(gao)(gao)爐(lu)(lu)(lu)產(chan)(chan)渣(zha)(zha)量接近(jin)(jin)(jin)1億t，攜帶熱(re)(re)量折合(he)標(biao)煤(mei)600萬(wan)t。而(er)實際生鐵(tie)(tie)產(chan)(chan)量和(he)渣(zha)(zha)鐵(tie)(tie)比都高(gao)(gao)(gao)(gao)于(yu)計(ji)算(suan)值，因而(er)高(gao)(gao)(gao)(gao)爐(lu)(lu)(lu)渣(zha)(zha)顯熱(re)(re)能(neng)量更為巨大(da)。盡(jin)管并非(fei)可以(yi)全部回收高(gao)(gao)(gao)(gao)爐(lu)(lu)(lu)渣(zha)(zha)的(de)(de)熱(re)(re)能(neng)，但若能(neng)部分回收利用，其節能(neng)效益(yi)也(ye)是顯著的(de)(de)，非(fei)常具有(you)市場開(kai)發(fa)潛力。

　　高(gao)(gao)爐熔渣是(shi)在高(gao)(gao)爐煉鐵(tie)過程中，由礦石中的(de)(de)(de)脈石、燃料中的(de)(de)(de)灰分和(he)溶(rong)劑(一般是(shi)石灰石)中的(de)(de)(de)非揮發組分形成(cheng)的(de)(de)(de)固體廢物(wu)。主要含(han)有鈣、硅、鋁、鎂(mei)、鐵(tie)的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)物(wu)和(he)少量硫(liu)化(hua)物(wu)。是(shi)高(gao)(gao)爐生產的(de)(de)(de)主要副(fu)產品，主要成(cheng)分為CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、TiO2等，含(han)有大量的(de)(de)(de)高(gao)(gao)品質熱焓，具有很高(gao)(gao)的(de)(de)(de)回收價(jia)值。

　　高(gao)爐渣(zha)顯(xian)熱進行(xing)(xing)回(hui)收(shou)，需要(yao)解決兩個主要(yao)問題(ti)：一(yi)是(shi)對高(gao)爐熔(rong)(rong)渣(zha)進行(xing)(xing)粒(li)(li)化，二(er)是(shi)熱量的(de)回(hui)收(shou)。水淬粒(li)(li)化不能回(hui)收(shou)顯(xian)熱，干式粒(li)(li)化處理后可以進行(xing)(xing)顯(xian)熱回(hui)收(shou)。熔(rong)(rong)渣(zha)顯(xian)熱回(hui)收(shou)技(ji)術主要(yao)有(you)物理熱回(hui)收(shou)技(ji)術和化學熱回(hui)收(shou)技(ji)術兩類。

　　各種物(wu)理熱(re)(re)回收(shou)方(fang)法，都需要借助(zhu)于一定的載能(neng)體(ti)(空(kong)氣(qi)等(deng))來回收(shou)熔(rong)渣的顯(xian)熱(re)(re)，綜合熱(re)(re)回收(shou)效(xiao)率不高。化學(xue)法回收(shou)熔(rong)渣顯(xian)熱(re)(re)不僅可以省去(qu)眾多余熱(re)(re)回收(shou)設備，且由于能(neng)量形式轉(zhuan)換次數少，回收(shou)率高，受到(dao)廣泛關注。日(ri)本科研人員在這方(fang)面(mian)做了大量工作，主(zhu)要有以下(xia)形式：

　　1、甲烷(wan)循環(huan)反應

　　流程為：

　　1)利用(yong)高(gao)速(su)噴出(chu)的(de)甲烷(wan)(CH4)和水蒸氣(H2O)混(hun)合氣體對液渣進行冷卻粒(li)化，二者進行強烈的(de)熱交換。液渣受到風力的(de)破碎和強制的(de)冷卻作用(yong)，其溫度(du)迅速(su)下降(jiang)并粒(li)化為細小顆粒(li)。

　　2)CH4和H2O的混合氣體在高爐(lu)渣顯熱的作用(yong)下，發(fa)生(sheng)吸熱反(fan)應生(sheng)成H2和CO,將高爐(lu)渣的熱量轉移出來(lai);

　　3)生(sheng)成的氣體進入下一反應器(qi)，在一定條件下，H2和(he)CO反應生(sheng)成甲烷和(he)水(shui)(shui)蒸氣，放出熱(re)量。高溫甲烷和(he)水(shui)(shui)蒸氣經(jing)熱(re)交換器(qi)冷卻，重新(xin)返回循環使用。

　　2、甲烷-水(shui)蒸(zheng)氣重(zhong)整制(zhi)氫

　　流程：

　　1) 用轉杯粒化技術對熔渣進行粒化，采用CH4和H2O氣體作為冷卻介質。

　　2) 氣(qi)體(ti)吸(xi)收化學顯熱，在催化劑(ji)作用下，生成H2和CO氣(qi)體(ti)。

　　3、沼氣-二氧化碳重整制氫(qing)

　　反應(ying)為CH4+CO2=2CO+2H2。消耗能量(liang)247kJ/mol，來(lai)源于熔渣顯熱。研究(jiu)表(biao)明：渣粒(li)不僅起到(dao)提(ti)供(gong)熱量(liang)的(de)作用，且是一種很好的(de)催(cui)化劑，能促進甲(jia)烷的(de)分解;隨著反應(ying)溫度的(de)升高(gao)，甲(jia)烷的(de)轉化率增大(da)，最高(gao)達96%左右，且生成更多的(de)氫(qing)氣(qi)。

　　4、利用爐渣顯熱制煤氣

　　高爐熔渣在處理過程需要(yao)急速(su)冷卻;而煤的氣化需要(yao)不斷加(jia)熱、升溫，因此可以將兩者結合(he)起來，目前，我國學者正在進行(xing)這方面的研究。

　　5、高溫熔渣(zha)直接制備材料

　　利用高(gao)溫熔(rong)渣(zha)直接制備高(gao)附(fu)加值材料，對(dui)熔(rong)渣(zha)進(jin)行(xing)調(diao)質，直接熱成型為礦棉、微晶玻璃等高(gao)附(fu)加值材料。這樣做間接回收(shou)了(le)熔(rong)渣(zha)顯熱，避免(mian)了(le)傳統水(shui)淬工藝帶來的(de)問題，簡約(yue)了(le)熔(rong)渣(zha)資源化的(de)流程。然而(er)，熱成型后的(de)產(chan)品仍(reng)蘊含較高(gao)的(de)顯熱，仍(reng)被浪費。與上述幾種方法相比(bi)，熱量回收(shou)的(de)不夠徹底。

　　綜上(shang)，高爐渣(zha)是一(yi)種很好的(de)二次資(zi)源，水淬法(fa)不可以(yi)回(hui)收(shou)顯熱(re)，而(er)化(hua)學(xue)(xue)法(fa)則可最(zui)大程度回(hui)收(shou)利用(yong)這類特(te)殊資(zi)源。多種化(hua)學(xue)(xue)法(fa)中，甲烷PCA和重(zhong)整最(zui)為受(shou)人關注，即回(hui)收(shou)了熔渣(zha)顯熱(re)、減(jian)少了污染物排放，同時生產的(de)氣體可以(yi)直(zhi)接(jie)用(yong)于高爐煉鐵生產，實現循環經濟，是高爐熔渣(zha)顯熱(re)回(hui)收(shou)的(de)最(zui)好方式。