一种高温渣余热利用方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高温渣余热利用方法和系统，本方法余热利用率高、设备结构简单可靠、工艺控制简单方便，并且弥补了某些高温渣，例如金属镁还原渣、金属钙还原渣，导热性差导致余热利用困难的不足。高温渣余热利用方法，使用工质萃取高温渣携带的显热，并进萃取到的余热输送至用热单位进行利用，所述高温渣不溶或微溶于工质或萃热媒介，所述工质萃取高温渣携带的显热的方法为直接萃取法或间接萃取法。高温渣余热利用系统，包括高温渣仓、萃热仓、沉淀池、工质储存池；所述高温渣仓底部连接萃热仓，所述萃热仓的高压工质进口连接工质储存池，所述萃热仓底部排渣口连接沉淀池，所述沉淀池连接工质储存池。

A Method and System for Utilizing High Temperature Residue Waste Heat

【技术实现步骤摘要】
一种高温渣余热利用方法和系统
本专利技术涉及一种高温渣余热利用方法和系统，属于化工余热回收利用

技术介绍
火力发电厂锅炉、炼铁高炉、硅热法还原金属镁、铝热法还原金属钙等冶金、能源行业排放的高温渣、还原渣等，最高温度可达1600℃，携带了大量的显热，如果不对该余热进行回收利用或回收利用不当，会造成能源的极度浪费。以硅热法还原金属镁为例，每生产1吨金属镁，大约产生5.5吨还原镁渣，还原镁渣离开还原罐时温度约1200℃左右。江西理工大学陈金清教授等计算，再1200~25℃这个温度区间，还原镁渣的比热容为871J/kg*℃左右，即，每生产1吨金属镁所产生的还原镁渣，从1200℃冷却到25℃，所释放的显热相当于燃烧约192.5kg标煤所释放的热量。我国目前硅热法炼镁年产按90万吨计算，还原镁渣余热利用回收率按60%计算，回收利用的余热相当于约10.5万吨标煤燃烧释放的热量，同时减少了二氧化碳、二氧化硫、粉尘等有害物质的排放，既有着巨大的经济价值，又有着很大的社会和环保价值。目前行业内对于还原镁渣的处理，一种是通过冷渣机，利用冷却水对热的还原镁渣进行喷淋冷却，同时产生少量的热水与水蒸气。其缺点在于，冷渣机属于半开放运动式系统，难以实现系统的密封，热水分离、水蒸气的收集难以实现，且可利用价值不高。另一种是通过余热锅炉，缺点是该设备为静态传热，传热效率低、处理能力有限。第三种是列管式换热器，利用重力使还原镁渣自上而下的下落，在下落过程中通过列管式换热器，加热换热器中的工质水，缺点是由于还原镁渣的导热性较差，当列管间距较大时，导热程大、热利用率低，而当列管间距较小时，渣的流动性差，容易“噎住”，另外高温还原渣有一定的粘结性，长时间运行后，容易出现渍管但难以清理。对于火力发电厂高温渣，目前常见的处理方式，一种是通过循环冷却水冷却渣，循环水将渣余热带入冷却塔排入大气，虽然解决了渣快速冷却的问题，但是，渣热量没能有效利用，影响锅炉热效率，而且循环水的争锋也造成水资源在一定程度上的浪费，同时对环境也造成热污染。第二种是采用流化床冷渣器，通过流化介质（空气或低温烟气）对高温渣进行冷却后，低温渣排入除渣系统，受热的流化介质携带少量细颗粒由回风管送回炉膛。高炉熔渣在高温时为液态，在释放显热过程中，逐渐冷却，会发生相变、凝固，如果直接通过换热器进行热量回收，会凝固、粘接到换热器上，所以先往往通过提前造粒以得到固态颗粒或薄片，在进行余热回收。冶铁高炉熔渣显热回收的典型工艺有，中国科学院过程工程研究院徐永通等在《高炉熔渣干式显热回收技术研究进展》一文介绍了：冷却转鼓法熔渣薄片状固化工艺、连铸连轧法熔渣平板状固化工艺、机械搅拌法熔渣造粒工艺、旋转滚筒法熔渣粒化工艺、Merotec熔渣粒化工艺、风碎法高炉熔渣显热回收工艺、旋转杯粒化熔渣显热回收技术等几种典型的高炉熔渣显热回收工艺，均有着各自的不足。例如余热回收系统复杂、工艺复杂控制困难等。利用高温熔渣造粒过程，回使一部分从液态到固态的显热与相变热散失。
技术实现思路
本专利技术克服上述现有技术的不足，提供了一种高温渣余热利用方法和系统，本方法和系统余热利用率高、设备结构简单可靠、工艺控制简单方便，并且弥补了某些高温渣，例如金属镁还原渣、金属钙还原渣，导热性差导致余热利用困难的不足。本专利技术采用以下技术方案实现：一种高温渣余热利用方法，使用工质萃取高温渣携带的显热，并进萃取到的余热输送至用热单位进行利用，包括以下步骤：1）从高温渣仓出来的高温渣在喂渣口用冷却水套初冷却；2）经过初冷却的高温渣进入萃热仓，与萃热仓内的工质或萃热媒介混合，高温渣与工质或萃热媒介发生热交换，工质或萃热媒介吸收的热量输送至用热单位进行利用，高温渣降温成为低温渣，所述工质或萃热媒介循环使用；3）热交换后的低温渣与工质进行两级或多级沉淀分离，低温渣排出，工质进入工质储槽，再泵入萃热仓进行下次萃热使用；4）所述工质进入萃热仓之前先进行预热，所述预热通过步骤3）热交换后的第一级和第二级分离产生的工质实现。所述高温渣不溶或微溶于工质或萃热媒介，并且工质或萃热媒介与渣的接触不影响渣的后续使用，易于实现萃热媒介或工质与渣的分离。所述工质萃取高温渣携带的显热的方法为直接萃取法或间接萃取法。所述直接萃取法为工质直接与高温渣接触，萃取高温渣中的热量至温度平衡，实现对高温渣的余热回收，工艺路线包含但不限于以下进行的工序：工质与高温渣混合萃热、工质与渣分离、工质循环、渣排出、工质预热。所述间接萃取法为通过工质与高温渣接触，萃取高温渣所携带显热，再利用高温工质对萃热媒介进行预加热，实现高温渣的余热回收；工艺路线包含但不限于以下依次进行的工序：工质与高温渣的混合萃热、受热工质与媒介的热交换、萃热媒介循环、萃热媒介与工质的分离、渣排出、工质预热、萃热媒介预热。所述萃热媒介为水。一种高温渣余热利用系统，包括高温渣仓、萃热仓、沉淀池、工质储存池；所述高温渣仓底部设置喂渣口，所述喂渣口连接萃热仓的进渣口，所述萃热仓上部设置高压工质进口，所述高压工质进口连接工质储存池，所述萃热仓底部设置排渣口，所述排渣口连接沉淀池，所述沉淀池连接工质储存池；所述排渣口设置有排渣器；所述高温渣仓通过耐火材料砌筑而成，所述喂渣口内设置喂渣器，所述喂渣口外壁设置有冷却水套，冷却水套内设置循环冷却水；所述萃热仓内设置有高温渣余热的萃热媒介或工质，所述回收余热后的萃热媒介或工质通往用热单位；所述沉淀池为一级或多级沉淀池，所述沉淀池底部设置有冷渣出口，顶部设置溢流口，所述溢流口连接工质储存池；所述工质储存池上部设置通过工质输出管道和高压泵连接所述萃热仓的高压工质进口，所述工质储存池还设置有工质补充管道。优选的，所述萃热仓包括顶部进渣口、位于进渣口下部的主换热器、高压工质进口、位于下部的萃热区域和底部排渣口，所述主换热器包括循环水进口和循环水出口，所述循环水进口连接冷却水出口，所述循环水出口连接用热单位，所述萃热仓上部设置一到多个高压工质进口，所述高压工质进口设置于主换热器上部；所述冷却水套下部设置冷却水进口，上部设置冷却水出口，所述冷却水进口通过高压水泵连接储水箱；所述用热单位的热水进口连接循环水出口，冷水出口连接储水箱，所述储水箱还设置有补水管。优选的，所述萃热仓包括顶部进渣口、位于上部的蒸气区域、蒸汽出口、挡渣板和位于下部的萃热区域，所述萃热仓顶部设置进渣口，所述进渣口设置有进渣管，所述萃热仓上部设置蒸汽出口，萃热仓上部的蒸汽区域内设置挡渣板，所述挡渣板位于进渣管出口与蒸汽出口之间，所述萃热仓上部设置一到多个高压工质进口，所述高压工质进口设置于进渣管出口上部，所述高压工质进口设置有高压喷头，所述萃热仓底部的排渣口设置有排渣器；所述用热单位的热进口连接蒸汽出口，冷出口连接工质储存池。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术采用萃热法进行高温渣余热利用，所述萃热法是指使用工质萃取高温渣携带的显热，并进萃取到的余热输送至用热单位进行利用的方法，所述萃热是指使用工质或其他媒介对高温渣的热量萃取出来的操作。本专利技术通过工质或萃热媒介与高温渣的直接接触萃取其中所携带的显热，一者解决了由于渣导热性差而引起的预热回收效率低的问题；再者解决了高温熔渣造粒导致相变热浪费、不造粒无法有效回收本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温渣余热利用方法，其特征在于，使用工质萃取高温渣携带的显热，并进萃取到的余热输送至用热单位进行利用，包括以下步骤：1）从高温渣仓出来的高温渣在喂渣口用冷却水套初冷却；2）经过初冷却的高温渣进入萃热仓，与萃热仓内的工质或萃热媒介混合，高温渣与工质或萃热媒介发生热交换，工质或萃热媒介吸收的热量输送至用热单位进行利用，高温渣降温成为低温渣，所述工质或萃热媒介循环使用；3）热交换后的低温渣与工质进行两级或多级沉淀分离，低温渣排出，工质进入工质储槽，再泵入萃热仓进行下次萃热使用；4）所述工质进入萃热仓之前先进行预热，所述预热通过步骤3）热交换后的第一级和第二级分离产生的工质实现。

【技术特征摘要】
1.一种高温渣余热利用方法，其特征在于，使用工质萃取高温渣携带的显热，并进萃取到的余热输送至用热单位进行利用，包括以下步骤：1）从高温渣仓出来的高温渣在喂渣口用冷却水套初冷却；2）经过初冷却的高温渣进入萃热仓，与萃热仓内的工质或萃热媒介混合，高温渣与工质或萃热媒介发生热交换，工质或萃热媒介吸收的热量输送至用热单位进行利用，高温渣降温成为低温渣，所述工质或萃热媒介循环使用；3）热交换后的低温渣与工质进行两级或多级沉淀分离，低温渣排出，工质进入工质储槽，再泵入萃热仓进行下次萃热使用；4）所述工质进入萃热仓之前先进行预热，所述预热通过步骤3）热交换后的第一级和第二级分离产生的工质实现。2.根据权利要求1所述的一种高温渣余热利用方法，其特征在于，所述高温渣不溶或微溶于工质或萃热媒介，并且工质或萃热媒介与渣的接触不影响渣的后续使用，易于实现萃热媒介或工质与渣的分离。3.根据权利要求1所述的一种高温渣余热利用方法，其特征在于，所述工质萃取高温渣携带的显热的方法为直接萃取法或间接萃取法。4.根据权利要求3所述的一种高温渣余热利用方法，其特征在于，所述直接萃取法为工质直接与高温渣接触，萃取高温渣中的热量至温度平衡，实现对高温渣的余热回收，工艺路线包含但不限于以下进行的工序：工质与高温渣混合萃热、工质与渣分离、工质循环、渣排出、工质预热。5.根据权利要求3所述的一种高温渣余热利用方法，其特征在于，所述间接萃取法为通过工质与高温渣接触，萃取高温渣所携带显热，再利用高温工质对萃热媒介进行预加热，实现高温渣的余热回收；工艺路线包含但不限于以下依次进行的工序：工质与高温渣的混合萃热、受热工质与媒介的热交换、萃热媒介循环、萃热媒介与工质的分离、渣排出、工质预热、萃热媒介预热。6.根据权利要求1或5所述的一种高温渣余热利用方法，其特征在于，所述萃热媒介为水。7.一种高温渣余热利用系统，其特征在于，包括高温渣仓、萃热仓、沉淀池、工质储存池；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军卫，王彤，樊世波，秦俊安，刘青春，周俊峰，张华，
申请(专利权)人：山西八达镁业有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14