CN109539821A - 一种高温冶金渣的热能回收利用方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高温冶金渣的热能回收利用方法及装置，利用高温冶金渣与空气进行换热，常温空气吸收高温冶金渣的热能产生高温热空气，并将生成的高温热空气用于发电使用的过程。高温冶金渣的热能回收利用方法包括如下3个过程：(1)高温冶金渣产生热空气过程；(2)高温热空气发电过程；(3)发电废气除尘过程。本发明还对高温热空气发电过程中热空气与高炉煤气点火所需的锅炉燃烧器进行了开发，针对冶金渣换热所产生的热空气含有较多渣粒细粉对燃烧器的影响方面进行了创新。本发明具有工艺简单、操作稳定、成本低、效益高，与冶金工业的现有装备和工况匹配性良好的特点，为高温冶金渣所产热空气的低成本高价值利用提供了良好的技术保障。

Description

一种高温冶金渣的热能回收利用方法及装置

技术领域

本发明涉及一种高温冶金渣的热能回收利用方法及装置，特别是对高温冶金渣的热能回收换热产生热空气，并将热空气用于发电使用，属于冶金能源回收利用及环保领域。

背景技术

在冶金工业中，金属的冶炼会产生大量的高温冶金渣，如炼铁过程产生的钢渣、高炉渣和铁合金渣以及有色金属冶炼过程产生的铜渣、铅渣、镍渣、锌渣、镁渣、锂渣等。对于大多数金属的冶炼，平均每生产1吨金属可产生350kg～480kg冶金渣并且出渣温度在1300℃以上，含有大量的热能，若直接排出，不仅造成热能的浪费，还会对生态环境造成很大破坏，因此开发高温冶金渣的热能回收与利用的方法对冶金行业节能减排，提高能源效率，有着十分重要的意义。

目前，以湿法为基础的水淬工艺应用较多，但其受到冲渣时新水耗量大，热回收利用率低，且冲渣水污染环境，设备运行无法得到可靠保证等缺点的限制，未来发展潜力较低。因此，相对于湿法水淬工艺，干法热回收工艺逐渐受到重视，当前高温冶金渣干法热回收由两部分组成，粒化和换热，当前对于粒化方法的研究有滚筒法、风淬法、离心法等，换热有移动床换热塔和流化床换热器等。

对于干法热回收主要是利用空气将熔融冶金渣粒化并冷却得到高温热空气。对于热空气的应用，工作者进行了热空气用于热风炉的深入研究，并发表了一些专利，还有一些工作者提及了热空气用于发电领域，但并未深入研究其技术问题和经济性、没有得到现实可行的实施方案。发明者经过深入论证研究，对于热空气用于热风炉的应用方式，由于冶金渣换热产生的热空气携带有渣粒细粉且热风炉中燃烧温度保持在1300℃以上，此温度超过了热空气中渣粒细粉的开始熔化性温度1100℃，渣粉变成熔融状态粘结在热风炉炉壁上，长期运行致使热风炉阻塞，阻力增加，出现故障，不能稳定的使用。因此，热空气如若用于热风炉，需要进行精细除尘，将含尘量降到10mg/m³。然而，热态下除尘会带来很多问题，一方面很难在300℃以上进行低阻力、低成本的精细除尘，达不到除尘要求；另一方面若要达到除尘要求，需将热空气温度降到300℃以下，但是这就不仅降低了热空气的后续利用价值，还会大幅度增加成本。本发明者通过对于热空气用于发电的技术问题和现实可行性和发电的经济性的研究，一方面发现利用锅炉进行发电对热空气含尘量要求很低，因为锅炉炉膛温度在800℃～1000℃之间，此温度达不到冶金渣的开始熔化性温度，渣粒为固体，不会粘结在锅炉上，锅炉能够安全达标排渣；另一方面可以通过高炉煤气和热空气的合理匹配，可以直接将热空气与高炉煤气通入燃气锅炉混合燃烧发电，更能有效的利用热量，或者直接将热空气通入余热锅炉换热发电，此方案具有现实可行性，锅炉能够稳定运行，热量利用率高，具有经济性。采用高炉煤气与高含尘的热空气混合燃烧发电时，由于热空气中含有渣粒细粉，会对锅炉燃烧器产生诸多不利的影响，引起锅炉燃烧器故障和大幅度增加检修作业及增加更换成本，如热空气中的渣粒渣粉会对燃烧器的重要结构造成冲刷磨损，因此，开发适应于这种工况的燃烧器就十分重要。本发明者通过深入的研究，从热空气的利用工艺和高效锅炉燃烧器两方面开发的方法及装置为高温冶金渣所产热空气的低成本高价值利用提供了技术保障。本发明具有工艺简单、操作稳定、成本低、效益高，与冶金工业的现有装备和工况匹配性良好的特点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温冶金渣热能有效回收利用的方法及装置，通过利用常温空气与1300℃以上的高温冶金渣进行热交换产生300℃～750℃的高温热空气，同时将产生的高温热空气与高炉煤气在锅炉的双旋流燃烧器中通过旋流方式混合充分后点火通入锅炉进行燃烧发电或高温热空气直接通入锅炉进行换热发电，之后将高温热空气进行发电后排出的低温废气再进行精细除尘后排放，从而达到既能够高效回收高温冶金渣热能又减少对环境造成污染的目的。与目前的高温冶金渣热能回收利用方法相比，本方法具有工艺简单、操作稳定、成本低、效益高，与冶金工业的现有装备和工况匹配性好的特点。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种高温冶金渣的热能回收与利用方法，其特征在于高温冶金渣热能回收与利用过程至少由如下过程组成：

(1)高温冶金渣产生热空气过程：利用常温空气2与高温冶金渣1进行热交换吸收热量产生高温热空气5的高温冶金渣产生热空气过程；

(2)高温热空气发电过程：利用高温冶金渣产生热空气过程产生的高温热空气5进行发电的高温空气发电过程；

(3)发电废气除尘过程：对高温热空气发电过程发电后产生的低温废气8进行除尘达到向大气排放标准的发电废气除尘过程。

优选地，所述高温空气发电过程其特征在于高温空气发电过程是除尘后热空气14与高炉煤气15使用燃气锅炉18混合燃烧发电，或高温热空气5直接将热量传递给余热锅炉21进行发电，或所述两种发电方式即高温空气与高炉煤气混合燃烧发电、高温空气直接将热量传递给余热锅炉发电的组合。

所述高温冶金渣产生热空气过程与高温空气发电过程其特征在于高温冶金渣产生热空气的过程与高温空气发电过程之间设置有碰撞式除尘器或旋风除尘器12。

所述高温冶金渣产生热空气过程其特征在于高温冶金渣换热产生的高温热空气温度在300℃～750℃之间。

优选地，所述高温热空气发电过程其特征在于在高温热空气发电过程中的中的高温热空气与高炉煤气混合燃烧发电过程，高炉煤气15与高温热空气14混合燃烧发电产生的废气与高炉煤气15间接换热，预热后高炉煤气16送入发电过程使用。

优选地，所述高温冶金渣的热能回收与利用方法的装置，其特征在于所述装置至少包括高温冶金渣产生热空气的高温冶金渣与空气换热的冶金渣气固换热器3、高温空气发电系统6和发电废气除尘器9；冶金渣气固换热器的气体出口与高温空气发电系统的热空气入口相连接，高温空气发电系统的废气出口与发电废气除尘器的气体入口相连接。

优选地，所述高温冶金渣的热能回收与利用方法的装置，其特征在于所述高温热空气与高炉煤气混合燃烧发电所使用的燃烧器17是煤气和空气双旋流方式，煤气16在内侧、热空气14在外侧；空气旋流部分与其他部分采用可以拆卸的分体方式连接。

优选地，所述高温冶金渣的热能回收与利用方法的装置，其特征在于所述高温热空气与高炉煤气混合燃烧发电所使用的燃烧器17是煤气和空气双旋流方式，煤气16在内侧热空气14在外侧；热空气管空气入口29的气流转向处附设垫板23，所设垫板23宽度大于热空气管空气入口29宽度。

优选地，所述高温冶金渣的热能回收与利用方法的装置，其特征在于所述高温热空气与高炉煤气混合燃烧发电所使用的燃气锅炉的燃烧器的煤气管24中心设有供应热空气14的中心管22；中心管空气入口25的气流转向处附设垫板23，所设垫板23宽度大于中心管空气入口25宽度。

具体说明如下：

本发明所述的高温冶金渣的热能回收与利用方法主要包括三个过程：高温冶金渣产生热空气过程、高温空气发电过程和发电废气除尘过程。

高温冶金渣产生热空气的过程为从冶金炉中流出的1300℃以上的高温冶金渣在冶金渣气固换热器中通过空气的风淬使熔融冶金渣粒化并降温得到温度在300℃～750℃的高温热空气。冶金渣气固换热器采用回转型换热器，高温冶金渣从换热器的高位入口进入，随着换热器内部的回转旋转下行，从换热器低位颗粒出口排出，常温空气从换热器低位气体入口进入，与高温冶金渣逆流接触换热，产生的高温热空气从换热器高位气体出口排出，换热器的高温气体出口与高温空气发电系统的气体入口相连接。本发明所述高温冶金渣不仅包括从冶金炉中流出的熔融态冶金渣，也包括固态的具有较高温度的冶金渣，如350℃以上的冶金渣，只要能够与空气换热产生较高温度的热空气的冶金渣即可。

本发明设计的高温空气与高炉煤气混合燃烧发电的高温空气利用工艺相对于传统的高温空气直接将热量传递给余热锅炉进行发电的工艺，既可利用热能，又可利用化学能，实现能量的高效利用，是比较理想的使用方法。在现有的钢铁企业中高炉煤气除用于热风炉外主要用于发电，已有现成的高炉煤气燃烧发电设备，根据大部分冶金渣的热量和高炉煤气量的匹配度分析，熔融渣产生的高温空气量与除热风炉利用之外的高炉煤气量基本匹配，对于现有锅炉助燃空气由常温空气切换成高温空气对锅炉的整体影响也在锅炉设计的范围之内，匹配性良好，是现实可行的发电方案。高温空气直接将热量传递给锅炉发电在特殊的冶金企业，如高炉煤气不足或有色冶金企业则是一种比较简单的选择，虽然发电量较助燃高炉煤气发电少一些，但设备简单。高温热空气也可以直接取代或部分取代现有的发电设备中的常温空气进行发电。

对于高温热空气与高炉煤气混合燃烧发电方法的高温空气发电系统至少包括燃气锅炉与汽轮发电机组。但是在实际工程中，高温热空气中含有较多冶金渣细粉等粉尘颗粒物，因此在燃气锅炉前设置前置除尘器。此外，热空气与煤气在锅炉中燃烧进行发电后，锅炉排出的废气仍含有部分热量，因此在锅炉的蒸汽主系统外还装有发电废气的余热回收装置，为煤气预热器，发电产生的废气与高炉煤气逆流间接换热，加热后的高炉煤气送入锅炉使用。燃气锅炉、汽轮发电机组与煤气预热器共同组成高温空气发电系统。前置除尘器的气体入口与冶金渣气固换热器的气体出口相连接，前置除尘器的气体出口与燃气锅炉的高温空气进口相连接，锅炉的发电废气进入煤气预热器的废气入口，煤气预热器的废气出口与发电废气除尘器气体入口相接。高温空气发电系统的发电过程为高温热空气与高炉煤气送入燃气锅炉炉膛混合燃烧放出热量加热给水产生中高压蒸汽，然后蒸汽在汽轮机中通过做功推动发电机发电。

上述前置除尘器采用碰撞式除尘器或旋风式除尘器等适应于高温且压力较小的除尘器，采用前置除尘器减轻了锅炉和燃烧器中的固体颗粒的影响。碰撞式除尘器或者旋风式除尘器均具有结构简单、易于安装和调试、效率高和费用低等的特点。

燃烧器为燃气锅炉的重要且必不可少的组成部分。由于燃气为高炉煤气，不可燃成分多，煤气热值低，传统锅炉燃烧器不适用于高炉煤气，因此锅炉燃烧器使用新型双旋流式燃烧器。燃烧器是煤气和空气双旋流方式，煤气在内侧热空气在外侧，煤气和95％的热空气分别从其进口通入煤气管和热空气管，在管道尾部经旋流器旋流后进入燃烧器喷嘴。煤气管和热空气管由内向外依次布置且连通至同一出口端，煤气管和热空气管尾部收缩处设置有煤气旋流器和空气旋流器，煤气旋流器安装在燃气管和中心管之间，固定于煤气管的内壁上，出口与喷嘴相接。

燃烧器空气旋流部分与其他部分采用可以拆卸的分体方式连接，尾部收缩部分的热空气管与其平直部分的热空气管通过螺栓连接，空气旋流器安装于热空气管和煤气管之间，其外侧固定于尾部收缩的热空气管内壁面，安装时旋流器内侧紧靠煤气管外壁面，但不与煤气管连接，拆卸时空气旋流器与尾部热空气管固定在一起，可与尾部热空气管一起拆卸下来。

燃烧器的热空气管的空气入口的气流转向的转折处附设垫板，有效的防止了气流转向时对煤气管等部件的冲击磨损。空气入口转向处所设垫板为圆筒形，安装在热空气管内部，其圆筒内径略大于燃气管外径，包裹住燃气管，并且垫板固定在热空气管空气入口处上方，垫板宽度大于空气入口宽度(a>b)。

燃烧器的煤气管中心设有供应空气的中心管，极大的加强了高炉煤气燃烧的稳定性；中心管空气入口的气流转向的转折处附设垫板，有效的防止了气流转向时对点火气枪等部件的冲击磨损。所述空气入口转向处所设垫板为圆筒形，安装在中心管内部，其圆筒内径略大于点火气枪直径，包裹住点火气枪，并且垫板固定在中心管空气入口处上方，垫板宽度大于空气入口宽度(a>b)。

高温空气直接将热量传递给锅炉发电方法的高温空气发电系统包括余热锅炉与汽轮发电机组。此方法无需前置除尘器，冶金渣气固换热器的气体出口直接与余热锅炉的高温热空气入口相连接，余热锅炉的发电废气出口直接与发电废气除尘器气体入口相接。高温热空气以余热锅炉为载体放出热量加热给水产生低中压蒸汽，然后蒸汽在汽轮机中通过做功推动发电机发电。

发电废气除尘过程为发电后产生的废气经过发电废气除尘器处理后达到向大气排放的标准后排出。废气除尘器可使用布袋除尘器，对于粒径0.1μm以上的微粒去除率为99％，除尘器的入口与高温空气发电系统废气出口相连接。

整个高温冶金渣热能回收与利用过程所用的设备除燃气锅炉的燃烧器外均可采用现有合适的设备，能够达到较好的冶金渣热能利用效果，同时节省设备投资，燃烧器采用本发明所改进的适用于冶金渣换热高温空气的耐冲击磨损的新型燃烧器。

本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是通过常温空气与熔融高温冶金渣换热得到的高温热空气与高炉煤气混合燃烧发电，实现了冶金渣热量的高效低成本的利用；通过发电废气预热高炉煤气做到了热量的进一步高效利用，相对于传统的冶金渣产生高温空气直接用于余热锅炉换热提高了17％的热能利用率。通过空气旋流部分的分体连接设置及空气进口转向处附设垫板的燃烧器结构减少了燃烧器的磨损，实现了燃烧器的长期有效使用，一定时间内只需进行简单的零部件更换即可持续使用。本发明为高温冶金渣的热能回收利用提供了一条高效高价值低成本的技术路线和装置，是一种现实可行的实施方案，具有热量回收高、操作运行稳定、与现有冶金工业装备匹配性好，投资运行成本低等特点。

附图说明

图1：高温冶金渣产热空气与煤气混燃发电的热能回收与利用方法流程图；

图2：高温冶金渣产热空气直接发电的热能回收与利用方法流程图；

图3：中心管热空气进口垫板布置结构图；

图4：热空气管热空气进口垫板布置结构图；

图5：可拆卸的热空气旋流器的连接结构图。

图6：热空气旋流器安装与连接的圆形剖面图

其中：1-高温冶金渣，2-常温空气，3-冶金渣气固换热器，4-换热后低温冶金渣，5-热空气，6-高温空气发电系统，7-电流，8-发电后低温废气，9-发电废气除尘器，10-净化后发电废气，11-废气中细渣粉，12-前置除尘器(碰撞式除尘器或旋风除尘器)，13-热空气中固体颗粒物，14-除尘后热空气，15-高炉煤气，16-预热后高炉煤气，17-燃烧器，18-燃气锅炉，19-汽轮发电机组，20-煤气预热器，21-余热锅炉，22-中心管，23-垫板，24-煤气管，25-中心管空气入口，26-点火气枪，27-点火油枪，28-热空气管，29-热空气管空气入口，30-热空气旋流器，31-煤气旋流器，32-喷嘴，33-螺栓，a-垫板宽度，b-热空气进口宽度。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明：

实施例1：

本实施例是高温冶金渣产热空气与煤气混燃发电的热能回收利用的实施例。如图1所示，从冶金炉中流出的1300℃～1400℃的熔融高温冶金渣1与常温空气2通过给料器与风机共同进入冶金渣气固换热器3中，常温空气2和高温冶金渣1按照装置固有的回转路线在冶金渣气固换热器3中呈逆流方式流动换热，换热器以15rmp～20rmp的转速运行，至换热器内的冶金渣达到离散状态，常温空气2与冶金渣1混合并且换热充分。换热后温度在130℃～150℃的低温冶金渣4从排渣口外排，得到的温度在500℃～600℃的高温热空气5从冶金渣气固换热器3气体出口进入前置除尘器12中，除尘器为碰撞式除尘器，由于碰撞作用，高温热空气携带的细渣粉被分离出来，从排渣口排出，得到含渣粉较少的热空气14。

优选地，所述高温空气发电系统6为燃气锅炉18、汽轮发电机组19与煤气预热器20的组合；煤气预热器是利用燃气锅炉发电产生的高温废气对高炉煤气15进行预热，产生200℃～220℃的高炉煤气16；燃气锅炉18的主要部件燃烧器17为优化设计的双旋流式燃烧器，除尘后热空气14与预热后高炉煤气16通过燃烧器17点火后喷入燃气锅炉18进行燃烧，燃烧产生的高温烟气加热给水产生蒸汽，燃气锅炉产生的蒸汽进入汽轮机发电机组19，推动汽轮机带动发电机进行发电，输出电流7。

经煤气预热器进一步利用后的发电废气降温，为发电后低温废气8，低温发电废气8经过发电废气除尘器9除尘后得到干净的废气10，由除尘器的气体出口排出，除尘器9为布袋除尘器，除尘效果达到了向大气排放的标准，而从低温发电废气8中分离出的细渣粉11由除尘器9排渣口排出。

优选地，如图3、4、5所示，分别为燃烧器17的中心管22和其垫板23、热空气管28和其垫板23、可拆卸的热空气旋流器30的布置，三种不同的结构布置为了减少炉渣换热产生的热空气由于含尘量较大对燃烧器的影响，是对双旋流式燃烧器特殊部位的结构创新，此双旋流式燃烧器为以高炉煤气燃料的燃气锅炉的必要的点火组件，燃气锅炉又为高温空气与煤气混燃发电的所必需的一个设备，为图1中高温空气发电系统6的组成部分。

优选地，所述燃烧器17的中心管空气入口25的气流转向的转折处附设垫板23，并且垫板宽度大于中心管空气入口宽度(a>b)。具体布置如图3，其中心管22、煤气管24由内至外依次布置，且中心管长度大于煤气管长度，中心管从煤气管一端伸出，在伸出的中心管部分开有中心管空气入口25，中心管空气入口25的气流转向的转折处附设垫板23，垫板为圆筒形，安装在中心管内部，其圆筒内径略大于点火气枪直径，包裹住点火气枪26，垫板23固定在中心管空气入口25处上方。经碰撞式除尘器除尘后的5％的高温热空气14通过中心管空气入口25通入中心管22，遇到垫板23高温气流转向，沿着中心管22的延长方向流动，高温热空气14中的渣粉由于气流转向，冲击垫板23，加设垫板预防了气流中的渣粉对点火气枪26等的冲刷磨损。

优选地，所述燃烧器17的热空气管空气入口29的气流转向处附设垫板23，垫板宽度大于热空气管空气入口宽度(a>b)。具体布置如图4，中心管22、煤气管24、热空气管28由内至外依次布置，热空气管28外壁开有空气入口29，热空气管空气入口29的气流转向处附设垫板23，垫板为圆筒形，安装在热空气管内部，其圆筒内径略大于煤气管直径，包裹住煤气管24，垫板固定在热空气管空气入口处上方。经碰撞式除尘器除尘后的95％的高温热空气14通过热空气管空气入口29通入热空气管28，遇到垫板23高温气流转向，沿着热空气管28的延长方向流动，高温热空气14中的渣粉由于气流转向，冲击垫板23，防止了气流中的渣粉对煤气管24等的冲刷磨损。热空气管与中心管的不同之处在于热空气管为热空气的主要流通管道，中心管则通入小股热空气起到稳定点火的作用。

优选地，燃烧器空气旋流部分与其他部分采用可以拆卸的分体方式连接。具体连接如图5，6所示，尾部收缩的热空气管与其前端的平直热空气管28分隔开来，通过螺栓33连接，空气旋流器30安装于热空气管28和煤气管24之间，呈圆环形布置，其外侧固定于尾部收缩的热空气管内壁，安装时环形旋流器内侧紧靠煤气管24外壁面，但不与煤气管相接，环形旋流器出口端连接喷嘴32空间，空气旋流器与尾部收缩的热空气管和喷嘴固定在一起，拆卸时可一起拆卸下来。5％的热空气14通过中心管22直接送入喷嘴，95％的热空气14和预热后高炉煤气16经过热空气管和煤气管流动到尾部旋流器处，经过旋流后进入喷嘴32中，高炉煤气和热空气在喷嘴内经点火气枪26和点火油枪27等点火装置点火，点火后喷嘴内的煤气和热空气喷入锅炉的炉膛进行充分燃烧。

通过对高温冶金渣热能的高效利用产生热空气，热空气量与高炉煤气量匹配性好，能够使用现有的锅炉设备，符合设备的负荷要求，能够稳定运行，并且锅炉冶金渣细粉不粘结在锅炉炉壁上，排渣良好，达到了达标排放，具有较大的经济效益和环境效益。使用发电废气预热高炉煤气，将高炉煤气预热至200℃，发电废气降至150℃以下，极大提高了冶金渣热能的利用率。燃烧器设置的垫板降低了热空气中的尘粒对燃烧器关键部位的冲刷磨损，热空气旋流部分与其它部分采用分体连接便于空气旋流器的更换，解决了空气旋流器易磨损的问题，因此燃烧器在1年左右大修时进行简单的零件更换即实现了设备的稳定运行和操作。

实施例2：

本实施例是高温冶金渣产热空气直接与锅炉换热发电的热能回收利用的实施例。如图2所示，高温冶金渣产生热空气过程和发电废气除尘过程采用与实施例1相同的工艺和设备，而高温空气发电过程所使用的工艺设备则为余热锅炉21和汽轮发电机组19的组合，具体运行流程如下：从冶金炉中流出的1300℃～1400℃的熔融高温冶金渣1与空气2通过给料器与风机共同进入冶金渣气固换热器3中，空气2和高温冶金渣1按照装置固有的回转路线在冶金渣气固换热器3中呈逆流方式流动换热，换热器以15rmp～20rmp的转速运行，至换热器内的冶金渣达到离散状态，空气2与冶金渣1充分混合并且换热充分。换热后温度在130℃～150℃的低温冶金渣4从排渣口外排，换热后得到温度在500℃～600℃的高温热空气5从冶金渣气固换热器3气体出口排至高温空气发电系统6中。高温空气发电系统6为余热锅炉21和汽轮发电机组19组合，余热锅炉可直接利用高温空气，无燃烧过程，因此余热锅炉无需燃烧器，即高温热空气5直接将热量通过余热锅炉21加热锅炉中的给水产生蒸汽，锅炉产生的蒸汽进入汽轮机组19，推动汽轮机带动发电机进行发电，输出电流7。高温空气发电后锅炉排气口排出发电低温废气8，发电废气8经过除尘器除尘后得到干净废气10由除尘器9气体出口排出，除尘器9为布袋除尘器，除尘效果达到了向大气排放的标准，从高温空气发电后的发电废气8分离出的渣粉11由除尘器9固体排渣口排出。

通过对高温冶金渣的热能的估算，产生热空气量及温度满足现有的余热锅炉的负荷要求，能够利用现有的设备稳定运行，并且锅炉冶金渣细粉不粘结在锅炉炉壁上，排渣良好，达到了达标排放，具有较好的经济效益和环境效益，但是相比实施例1中热空气与高炉煤气混燃的空气利用方式，此方法相对的热利用率和经济效益比实施例1低。

实施例3：

本实施例是高温冶金渣产热空气与煤气混燃发电的热能回收利用的实施例，如图1、3、4、5和6所示，本实施例与实施例1基本相同，其工艺总体布置如图1所示，燃烧器的结构同样如图3、4、5和6所示，与实施例1所述相同，相比不同之处在于热空气5通入前置除尘器12中，除尘器为旋风除尘器，旋风除尘器具有耐高温、结构简单、安装方便、已清理等特点。热气流5在除尘器中作旋转运动，借助于离心力将固体颗粒从高温气流5中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使颗粒13落入灰斗，从底部排渣口排出，得到的纯净高温空气14通入高温空气发电系统6，同时高炉煤气也通入高温空气发电系统6。其余与实施例1相同。

实施例4：

本实施例是高温冶金渣产热空气与煤气混燃发电和剩余的热空气直接与锅炉换热发电两种方式组合的热能回收利用的实施例。本实施例在实施例1基础上，当熔融高温冶金渣实际产生的热空气过量，定量热空气和高炉煤气匹配混合燃烧工艺如图1，热空气与高炉煤气点火所用燃烧器的布置如图3、4、5；利用一部分热空气后，仍有相当一部分热空气剩余，因此增加余热锅炉发电系统，如图2所示，即采用高温空气与高炉煤气匹配混合燃烧发电和高温空气直接将热量传递给高温空气发电机发电两种发电方式组合发电。组合发电方式综合图1和图2，具体为炉渣换热产生大量的热空气，定量热空气14与预热后高炉煤气16混合通入燃气锅炉18发电，剩余热空气14直接通入余热锅炉21发电，两者产生的低温发电废气共同通入除尘器9，除尘后得到干净的废气10，由除尘器9的气体出口排出。其余与实施例1相同。

Claims (9)

1.一种高温冶金渣的热能回收与利用方法，其特征在于高温冶金渣热能回收与利用过程至少由如下过程组成：

(1)高温冶金渣产生热空气过程利用常温空气与高温冶金渣进行热交换吸收热量产生高温热空气的高温冶金渣产生热空气过程；

(2)高温热空气发电过程利用高温冶金渣产生热空气过程产生的高温热空气进行发电的高温空气发电过程；

(3)发电废气除尘过程对高温热空气发电过程发电后产生的废气进行除尘达到向大气排放标准的发电废气除尘过程。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于所述高温热空气发电过程是除尘后热空气与高炉煤气使用燃气锅炉混合燃烧发电，或高温热空气直接将热量传递给余热锅炉进行发电，或所述两种发电方式即高温空气与高炉煤气混合燃烧发电、高温空气直接将热量传递给余热锅炉发电的组合。

3.如权利要求1所述方法，其特征是在所述高温冶金渣产生热空气过程与高温空气发电过程之间设置有碰撞式除尘器或旋风除尘器。

4.如权利要求1所述方法，其特征是在所述高温冶金渣产生热空气过程产生的高温热空气温度在300℃-750℃之间。

5.如权利要求1或2所述方法，其特征在于所述高温热空气发电过程中的高温热空气与高炉煤气混合燃烧发电过程，高炉煤气与高温空气混合燃烧发电产生的废气与高炉煤气间接换热，预热后的高炉煤气后送入发电过程使用。

6.实现权利要求1所述高温冶金渣的热能回收与利用方法的装置，其特征在于所述装置至少包括高温冶金渣产生热空气的高温冶金渣与空气换热的冶金渣气固换热器、高温空气发电系统和发电废气除尘器；冶金渣气固换热器的气体出口与高温空气发电系统的热空气入口相连接，高温空气发电系统的废气出口与发电废气除尘器的气体入口相连接。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于高温空气与高炉煤气混合燃烧发电使用燃烧器，燃烧器是煤气和空气双旋流方式，煤气在内侧、热空气在外侧；空气旋流部分与其他部分采用可以拆卸的分体方式连接。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于高温热空气与高炉煤气混合燃烧发电使用燃气锅炉上的燃烧器，燃烧器是煤气和空气双旋流方式，煤气在内侧、热空气在外侧；热空气管空气入口的气流转向处附设垫板，并且所设垫板宽度大于热空气管空气入口的宽度。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于高温热空气与高炉煤气混合燃烧发电使用燃气锅炉的燃烧器；燃烧器的煤气管中心设有供应热空气的中心管；中心管空气入口的气流转向处附设垫板，并且所设垫板宽度大于中心管空气入口的宽度。