R&C法鋼渣顯熱梯度極限回收技術

近年來，我國鋼鐵工業發展迅速，2021年粗鋼產量10.3億噸，在煉鋼工藝中，鋼渣排放量約為鋼產量的10～15%，2021年鋼渣產量達到1.55億噸。

熔融鋼渣出爐溫度高達1500℃～1700℃,渣的比熱容約為1.2kJ/(kg·℃)，屬于高品質熱源。如果回收熱量前后熔渣溫度分別以1500℃、500℃計，則每噸熔渣可回收1.2GJ的顯熱，大約相當于40kg標準煤完全燃燒后所產生的熱量，如果能將鋼廠產生的鋼渣熱能全部進行回收，則每年可節省標準煤600萬噸以上，也就相當于年減少二氧化碳排放1600萬噸以上。因此，鋼渣顯熱回收與利用一直是各國冶金界關注的焦點問題。

我公司技術人員通過大量實驗，分析了鋼渣的理化性能、不同處理工藝對含鐵量的影響、鋼渣溫降規律、熱能回收方式等等，總結出物理法結合化學法鋼渣顯熱梯度極限回收技術，中試取得了顯著功效，熱能回收率可達70%以上，實現了鋼渣熱能的有效回收，并獲得了國家實用新型專利證書。 

圖1 專利證書

      一、鋼渣顯熱回收技術方案

1、系統配置

為保證熱回收鍋爐在穩定的溫度下工作，盡量防止產生的飽和蒸汽波動過大，按轉爐的煉鋼工藝，我們將整個系統布置為1臺轉爐配備3臺余熱回收鍋爐（見圖2）。

3臺鍋爐分別利用煉鋼爐出渣的時間差，使每臺鍋爐都能工作在鋼渣的有效放熱溫度區間內，同時對各鍋爐出力的峰值疊加和穩定加以嚴格控制。工作制度見圖3。

2、R&C法鋼渣顯熱回收過程

顯熱回收過程見下圖4。每罐鋼渣熱回收時間為1.5小時，噴吹蘭炭末時間為20min，鋼渣熱回收穩定階段，產生飽和蒸汽壓力為0.75～0.85MPa，蒸汽溫度為172℃～176℃。

      二、R&C法鋼渣顯熱回收系統工藝特點

1、采用鍋爐管排吸收渣盤內熔渣輻射熱產生蒸汽的方式，按1座煉鋼轉爐配置3個熱回收裝置進行并聯使用，可以成倍地擴大產能并連續穩定地輸出飽和蒸汽。

2、熱熔渣在軌道平板車渣盤內形成熔渣層，鋼渣從1600℃降至500℃排出大量的熱量封閉在裝置內；鍋爐管排按多排管換熱器設計，其有效受熱面積是單排管換熱器受熱面積的4.3倍，輻射受熱面大，飽和蒸汽產出量高。

3、在鋼渣溫降過程中噴入蘭炭末，產生氣-固-液三相反應，利用蘭炭末氣化吸收的化學熱梯度回收余熱，提高熱回收效率的同時極限回收鋼渣顯熱，提高蒸汽產量。

4、依靠軌道平板車渣盤上的犁式破渣裝置，在其往復運動中翻動渣層，保證有充足的輻射熱供應，并使鋼渣呈小塊狀，有利于悶渣工藝。

      三、產品

1、連續穩定輸出的飽和蒸汽：壓力為0.75～0.85MPa，溫度為172℃～176℃。

2、鋼渣塊：溫度為500℃、粒度≤300mm。

      四、R&C法鋼渣顯熱回收的技術優勢

1、節能降耗：整個顯熱回收過程不打水，較傳統的鋼渣打水冷卻每噸鋼渣至少可節省1.3噸水，節省了大量水資源。

2、強化散熱：解決熱態鋼渣表面持續更新問題，能夠使得鋼渣中的熱量徹底、均勻釋放，加速了鋼渣的溫降，防止了鋼渣中活性成分的分解，同時實現鋼渣的粒化。

3、簡化工藝：通過顯熱回收處理的鋼渣，降低了溫度，在后續進行熱悶處理時，可以取消過去熱悶前的松渣作業和冷卻過程，直接進入熱悶作業，降低了工人勞動強度。

4、節省投資：顯熱回收處理的鋼渣溫度較低，可直接進行熱悶處理，省去了冷卻階段，減少50%的作業時間，即可減少50%的熱悶裝置，相當于節省了50%的投資。

5、高熱效率：鋼渣熱能梯度極限回收，得到了有效利用，熱回收效率可達70%以上。

6、高安全性：顯熱回收后的鋼渣溫度降低至500℃，可有效地杜絕悶渣過程中可燃氣體生成，防止了爆炸，保證了安全生產。

7、高回收率：顯熱回收全過程無需打水，減少了鋼渣中金屬鐵的氧化，可提高鋼渣中含鐵物料回收率20%以上。

8、高適應性：本工藝適合處理不同粘度的熱態鋼渣物料，處理速度可控，能夠保證回收的熱量持續穩定。

      五、效益預測

1、按1座90t轉爐，轉爐產出鋼渣17.5萬噸/年, 鋼渣熱能回收效益測算見下表：

R&C法鋼渣顯熱回收效益測算
序號	項目名稱	單位產量 (m3/h)	年產量	單位	單價 (元/m3)	年收入 (萬元/年)	年成本 (萬元/年)	年效益 (萬元/年)
1	生產蒸汽	9	67500	m3	50	337.5	119.862	217.638
2	多回收 含鐵物料		0.83	萬噸				290.77
3	節水量		23.4	萬m3				24.57
4	合計							532.978

以上1、2、3項年直接經濟效益合計：532.978萬元，1座90t轉爐的鋼渣顯熱回收裝置工程總投資 536.6萬元，投資回收期約1年。

2、按1座90t轉爐年副產17.5萬噸鋼渣計算，約相當于0.7萬噸標準煤，可以減少二氧化碳排放2.1萬噸/年，碳排放市場交易額為111萬元/年。