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R&C法钢渣显热梯度极限回收技术
近年来，我国钢铁工业发展迅速，2021年粗钢产量10.3亿吨，在炼钢工艺中，钢渣排放量约为钢产量的10～15%，2021年钢渣产量达到1.55亿吨。
熔融钢渣出炉温度高达1500℃～1700℃,渣的比热容约为1.2kJ/(kg·℃)，属于高品质热源。如果回收热量前后熔渣温度分别以1500℃、500℃计，则每吨熔渣可回收1.2GJ的显热，大约相当于40kg标准煤完全燃烧后所产生的热量，如果能将钢厂产生的钢渣热能全部进行回收，则每年可节省标准煤600万吨以上，也就相当于年减少二氧化碳排放1600万吨以上。因此，钢渣显热回收与利用一直是各国冶金界关注的焦点问题。
我公司技术人员通过大量实验，分析了钢渣的理化性能、不同处理工艺对含铁量的影响、钢渣温降规律、热能回收方式等等，总结出物理法结合化学法钢渣显热梯度极限回收技术，中试取得了显著功效，热能回收率可达70%以上，实现了钢渣热能的有效回收，并获得了国家实用新型专利证书。
图1 专利证书
一、钢渣显热回收技术方案
1、系统配置
为保证热回收锅炉在稳定的温度下工作，尽量防止产生的饱和蒸汽波动过大，按转炉的炼钢工艺，我们将整个系统布置为1台转炉配备3台余热回收锅炉（见图2）。
3台锅炉分别利用炼钢炉出渣的时间差，使每台锅炉都能工作在钢渣的有效放热温度区间内，同时对各锅炉出力的峰值叠加和稳定加以严格控制。工作制度见图3。
2、R&C法钢渣显热回收过程
显热回收过程见下图4。每罐钢渣热回收时间为1.5小时，喷吹兰炭末时间为20min，钢渣热回收稳定阶段，产生饱和蒸汽压力为0.75～0.85MPa，蒸汽温度为172℃～176℃。
二、R&C法钢渣显热回收系统工艺特点
1、采用锅炉管排吸收渣盘内熔渣辐射热产生蒸汽的方式，按1座炼钢转炉配置3个热回收装置进行并联使用，可以成倍地扩大产能并连续稳定地输出饱和蒸汽。
2、热熔渣在轨道平板车渣盘内形成熔渣层，钢渣从1600℃降至500℃排出大量的热量封闭在装置内；锅炉管排按多排管换热器设计，其有效受热面积是单排管换热器受热面积的4.3倍，辐射受热面大，饱和蒸汽产出量高。
3、在钢渣温降过程中喷入兰炭末，产生气-固-液三相反应，利用兰炭末气化吸收的化学热梯度回收余热，提高热回收效率的同时极限回收钢渣显热，提高蒸汽产量。
4、依靠轨道平板车渣盘上的犁式破渣装置，在其往复运动中翻动渣层，保证有充足的辐射热供应，并使钢渣呈小块状，有利于闷渣工艺。
三、产品
1、连续稳定输出的饱和蒸汽：压力为0.75～0.85MPa，温度为172℃～176℃。
2、钢渣块：温度为500℃、粒度≤300mm。
四、R&C法钢渣显热回收的技术优势
1、节能降耗：整个显热回收过程不打水，较传统的钢渣打水冷却每吨钢渣至少可节省1.3吨水，节省了大量水资源。
2、强化散热：解决热态钢渣表面持续更新问题，能够使得钢渣中的热量彻底、均匀释放，加速了钢渣的温降，防止了钢渣中活性成分的分解，同时实现钢渣的粒化。
3、简化工艺：通过显热回收处理的钢渣，降低了温度，在后续进行热闷处理时，可以取消过去热闷前的松渣作业和冷却过程，直接进入热闷作业，降低了工人劳动强度。
4、节省投资：显热回收处理的钢渣温度较低，可直接进行热闷处理，省去了冷却阶段，减少50%的作业时间，即可减少50%的热闷装置，相当于节省了50%的投资。
5、高热效率：钢渣热能梯度极限回收，得到了有效利用，热回收效率可达70%以上。
6、高安全性：显热回收后的钢渣温度降低至500℃，可有效地杜绝闷渣过程中可燃气体生成，防止了爆炸，保证了安全生产。
7、高回收率：显热回收全过程无需打水，减少了钢渣中金属铁的氧化，可提高钢渣中含铁物料回收率20%以上。
8、高适应性：本工艺适合处理不同粘度的热态钢渣物料，处理速度可控，能够保证回收的热量持续稳定。
五、效益预测
1、按1座90t转炉，转炉产出钢渣17.5万吨/年, 钢渣热能回收效益测算见下表：
|
R&C法钢渣显热回收效益测算 |
||||||||
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序号 |
项目名称 |
单位产量 |
年产量 |
单位 |
单价 |
年收入 |
年成本 |
年效益 |
|
1 |
生产蒸汽 |
9 |
67500 |
m3 |
50 |
337.5 |
119.862 |
217.638 |
|
2 |
多回收 含铁物料 |
|
0.83 |
万吨 |
|
|
|
290.77 |
|
3 |
节水量 |
|
23.4 |
万m3 |
|
|
|
24.57 |
|
4 |
合计 |
|
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532.978 |
以上1、2、3项年直接经济效益合计：532.978万元，1座90t转炉的钢渣显热回收装置工程总投资 536.6万元，投资回收期约1年。
2、按1座90t转炉年副产17.5万吨钢渣计算，约相当于0.7万吨标准煤，可以减少二氧化碳排放2.1万吨/年，碳排放市场交易额为111万元/年。