一种高效回收高炉炉渣热量并发电的系统及方法

本发明涉及高炉炼铁余热回收利用，具体涉及一种高效回收高炉炉渣热量并发电的系统及方法。

背景技术：

1、我国作为钢铁产量世界第一产量国，生产过程不仅会消耗大量能源，同时也会产生大量含有大量热量的物质，很多物质可以作为燃料或者热源再次利用，比如蒸汽和煤气，但同时也存在很多难以利用的热源物质。高炉炉渣作为炼铁废弃物，大多数钢厂会采取水冲渣的方式进行处理，然后再将冷却后的炉渣售出作为建筑材料原料，但这种处理方式忽视了炉渣作为能量的价值。高炉渣带走的热量约占高炉总热耗的16％左右，水冲渣的处理方式大概只能利用炉渣热量的10％左右，甚至有的钢厂只是用来冷却，完全没有利用其中的热量。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高效回收高炉炉渣热量并发电的系统及方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高效回收高炉炉渣热量并发电的系统，包括炉渣粒化单元、热电材料发电单元和发电单元；

3、所述的炉渣粒化单元包括依次设置的转盘粒化室、风碎粒化室和炉渣收集仓，在转盘粒化室外侧设置水冷仓；

4、所述的热电材料发电单元包括设置在转盘粒化室与水冷仓之间的热电材料；

5、所述的发电单元包括连通转盘粒化室的高温空气导管、连通水冷仓的蒸汽导管以及连通风碎粒化室的热空气导管，各导管连接发电组件。

6、优选地，所述的高温空气导管连接的发电组件包括依次且循环连通的第一换热器、第一蒸汽轮机、第二换热器、第一冷凝器、第一水泵和第一换热器。

7、进一步优选地，所述的蒸汽导管连通第一蒸汽轮机。

8、优选地，所述的热空气导管连接的发电组件包括依次且循环连通的第二换热器、第二蒸汽轮机、第二冷凝器、第二水泵和第二换热器。

9、优选地，所述的高温空气导管和热空气导管连通除尘器和排气导管，除尘器底部连通炉渣收集仓。

10、优选地，所述的转盘粒化室内设置有转盘粒化器，在转盘粒化室顶部设置有收集漏斗，在收集漏斗上方设置梯形渠，转盘粒化室下方由高压风机吹入自下而上的空气。

11、进一步优选地，所述的高压风机通过高压风口向风碎粒化室吹入空气。

12、优选地，所述的转盘粒化室底部通过向下倾斜的通道连通风碎粒化室。

13、一种高效回收高炉炉渣热量并发电的方法，使用上述系统进行，以高炉炉渣为热源，以空气和水为热量交换介质，联合热电材料和蒸汽轮机进行发电。

14、优选地，所述的高效回收高炉炉渣热量并发电的方法，包括以下步骤：

15、利用转盘粒化室、风碎粒化室和炉渣收集仓依次对液态高温炉渣进行粒化、二次粒化和降温、收集；

16、利用热电材料的塞贝克效应发电；

17、分别利用高温空气导管导出的高温空气、蒸汽导管导出的蒸汽和热空气导管导出的热空气通过发电组件进行发电。

18、关于高炉炉渣热量回收技术的相关研究主要分为物理法和化学法，物理法：即基于冶金渣余热回收的固体颗粒余热回收工艺；化学法：利用炉渣的热量来为高附加值的产品生产提供所需的热量。关于高炉炉渣回收技术则有以下几种：1.普通式余热回收，2.流化床式热回收，由这两种方向延伸的技术有干法造粒技术、风淬粒化技术、转盘或转杯粒化技术等。

19、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

20、1.本发明以高炉炉渣为热源，以空气和水为热量交换介质，联合热电材料和蒸汽轮机进行发电，针对高炉炉渣温度高、热量大、回收收益高等特点，本发明充分利用了其中的废热资源；

21、2.本发明通过将高温的炉渣进行粒化，再通过空气和水的双重换热，充分利用炉渣中的废热资源，一方面通过热电材料的塞贝克效应来利用传热介质之间的温差来发电，一方面通过朗肯循环将热量转化为机械能进行发电，实现废弃能源的充分利用，降低资源消耗，减小环境的污染；

22、3.本发明提供了一种高炉炉渣余热回收与热电材料和蒸汽轮机发电系统，可以充分回收利用高炉炉渣中的废热，既能节省电力成本，发的电除了能回哺系统还可以应用到钢厂其他系统，还能节约能源，保护环境，避免了传统水冲渣产生大量有害气体的问题。

23、4.本发明解决了解决钢厂高炉炉渣难以处理、热量难以利用的问题，具有现实意义和实际应用价值。

技术特征：

1.一种高效回收高炉炉渣热量并发电的系统，其特征在于，包括炉渣粒化单元(1)、热电材料发电单元(2)和发电单元(3)；

2.根据权利要求1所述的高效回收高炉炉渣热量并发电的系统，其特征在于，所述的高温空气导管(31)连接的发电组件包括依次且循环连通的第一换热器(34)、第一蒸汽轮机(35)、第二换热器(36)、第一冷凝器(37)、第一水泵(38)和第一换热器(34)。

3.根据权利要求2所述的高效回收高炉炉渣热量并发电的系统，其特征在于，所述的蒸汽导管(32)连接第一蒸汽轮机(35)。

4.根据权利要求1所述的高效回收高炉炉渣热量并发电的系统，其特征在于，所述的热空气导管(33)连接的发电组件包括依次且循环连通的第二换热器(36)、第二蒸汽轮机(39)、第二冷凝器(310)、第二水泵(311)和第二换热器(36)。

5.根据权利要求1所述的高效回收高炉炉渣热量并发电的系统，其特征在于，所述的高温空气导管(31)和热空气导管(33)连通除尘器(4)和排气导管(5)，除尘器(4)底部连通炉渣收集仓(13)。

6.根据权利要求1所述的高效回收高炉炉渣热量并发电的系统，其特征在于，所述的转盘粒化室(11)内设置有转盘粒化器(14)，在转盘粒化室(11)顶部设置有收集漏斗(15)，在收集漏斗(15)上方设置梯形渠(16)，转盘粒化室(11)下方由高压风机(17)吹入自下而上的空气。

7.根据权利要求6所述的高效回收高炉炉渣热量并发电的系统，其特征在于，所述的高压风机(17)通过高压风口(18)向风碎粒化室(12)吹入空气。

8.根据权利要求1所述的高效回收高炉炉渣热量并发电的系统，其特征在于，所述的转盘粒化室(11)底部通过向下倾斜的通道连通风碎粒化室(12)。

9.一种高效回收高炉炉渣热量并发电的方法，其特征在于，使用如权利要求1～8任一项所述的系统进行，以高炉炉渣为热源，以空气和水为热量交换介质，联合热电材料和蒸汽轮机进行发电。

10.根据权利要求9所述的高效回收高炉炉渣热量并发电的方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种高效回收高炉炉渣热量并发电的系统及方法，系统包括炉渣粒化单元(1)、热电材料发电单元(2)和发电单元(3)；所述的炉渣粒化单元(1)包括依次设置的转盘粒化室(11)、风碎粒化室(12)和炉渣收集仓(13)，在转盘粒化室(11)外侧设置水冷仓(19)；所述的热电材料发电单元(2)包括设置在转盘粒化室(11)与水冷仓(19)之间的热电材料；所述的发电单元(3)包括连通转盘粒化室(11)的高温空气导管(31)、连通水冷仓(19)的蒸汽导管(32)以及连通风碎粒化室(12)的热空气导管(33)，各导管连通发电组件；以高炉炉渣为热源，以空气和水为热量交换介质，联合热电材料和蒸汽轮机进行发电。与现有技术相比，本发明可充分利用高炉炉渣中的废热资源。

技术研发人员：杜建宇,曹先常,陈池
受保护的技术使用者：上海电力大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14