永钢突破钢渣显热回收发电新技术,尾渣直接用作建材!

发布时间:2019-01-06 11:52      

钢铁行业是国民经济的重要组成部分、是实体经济发展的重要基石。作为国民经济的重要基础产业,钢铁工业的发展水平标志着一个国家的经济水平和综合国力。高耗能高耗水及钢渣处理一直是困扰钢铁冶炼行业的难题。目前,国内外钢渣处置一般采用热焖法和热泼法两种方式,1600℃出炉钢渣,焖渣时间超过24小时,显热随蒸汽裹夹粉尘喷射放空,吨渣耗水约1.2吨,不仅大量热能被浪费,冷却水伴生大量水解氢气,容易发生爆炸事故,也对环境造成污染;同时,粗钢生产过程中,钢渣产出率在12%左右,吨钢渣综合处置成本超过24元,由于钢渣热焖法和热泼法工艺的自有缺陷,79%的固渣无法再生利用。长期以来,虽然众多科研机构、科技人员为攻克钢铁企业的废渣处理和资源化利用难题付出了无数辛劳,但始终没有取得突破性进展,高炉渣可再生利用率在80%左右,转炉钢渣只有20%左右。

“垃圾,是放错地方的资源。”业界公认每吨炼钢渣热焓相当于95公斤左右的标煤。我国转炉炼钢吨钢能耗与世界先进水平差距较大,世界先进水平为每吨钢能耗负32公斤标煤,我国国标负25公斤标煤,实际上很多钢企达不到国家标准。我国转炉炼钢约占炼钢总量的87.5%,江苏占比更是达到90%,江苏2017年产钢1.1亿吨,转炉钢产量1亿吨,转炉渣产量1200万吨,测算炉渣携带显热折合84万吨标准煤。84万吨标准煤的显热放空,并大量耗水冷却钢渣,着实可惜。

大量钢渣无法利用,很多企业钢渣堆积如山,采用填埋方式,不仅占用大片土地,对环境也造成较为严重的污染。伴随着我国钢铁工业发展,钢渣排放量还在逐年增加,加强钢渣的资源化利用,成为影响我国钢铁行业可持续性发展和生态环境保护亟待解决的课题。为促进钢渣和其他固废的处理利用,我国新出台的《环境保护税法》明确规定,每排放1吨钢渣需缴纳25元环境保护税,从政策上引导企业加大钢渣资源化利用研发和投入力度。

经南京工业大学实验室检测鉴定,“G-Z法熔融渣多元冷淬及显热回收技术”产出钢渣的渣粉符合水泥和混凝土掺和料国标Ⅰ级标准,制备水泥可直接添加,添加量可达30%。这是G-Z法熔融渣多元冷淬及显热回收技术继10月16日在张家港永钢集团顺利通过中试试验验收、在场专家一致认为填补行业空白后,迎来的又一个重大技术节点突破,将改变钢渣长期堆存不可直接利用的大难题。

火红的钢渣倒入G-Z法余热回收装置并产出蒸汽

G-Z法余热回收装置运行中,钢渣不断倒入,蒸汽连续产出

G-Z法集成熔融渣多元冷淬造粒+显热回收发电+渣粉高比例掺和水泥技术,必将替代传统的钢铁冶炼行业渣处置工艺。该项技术在永钢转炉炼钢炉渣处置中试中,大大简化了尾渣的后处理工序,经细磨后可直接用作建材。

10月16日9时许,张家港永钢集团一座整洁的车间内,一台高大的钢渣处理装置收拾得干干净净,仿佛一个全副武装的战士,静待战斗号角的吹响。

几分钟后,一辆重载卡车缓缓驶入厂房,停在装置不远处,车上一个巨大的渣罐,里面装载着永钢集团一台转炉刚刚倒出的熔融渣,温度超过1450℃。随后,空中的行车稳稳吊起渣罐平移到装置上方,矫正位置后将渣罐里火红的钢渣缓缓倒入加渣漏斗,这时整个装置已经开始运转。只见靠近二层工作台的汽包出汽口有一股白色气流喷涌而出,随着熔融渣的持续加入,蒸汽气柱越聚越大,冲力越来越足。同时,装置下端的出渣漏斗则不断有黑色的颗粒状钢渣排放出来。

20多分钟后,一炉熔融渣处理完备,地上堆积了一堆颗粒大小均匀的尾渣。接着,第2炉、第3炉……3个多小时后,这套装置顺利完成6炉熔融渣的现场处置,所有环节运转正常,顶端蒸汽稳定持续释放,底端尾渣颗粒不断生成排放出来……

这个看似寻常的作业场景,成就的却是钢渣处理的历史性跨越。这里正是南京有荣节能科技有限公司自主研发成功的“G-Z法熔融渣多元冷淬及显热回收技术”的中试试验现场。参加观摩论证的产研政等相关各界人士认为,中试试验非常顺利,取得了成功。

该项技术发明总设计师郭瑛引导大家到实验数据录取显示屏前,详细讲解了设备运行原理,让大家进一步了解一系列实验结论。该项技术在永钢转炉炼钢炉渣处理中,1吨1600℃炉渣可回收显热产0.5吨以上的蒸汽,发电100度左右;渣、钢有效分离,渣钢TFe≥95%,粒径≤70mm,达国标I级以上标准,废钢经磁选后可直接返转炉炼钢;成型渣粒径在1-50毫米之间,可大大简化尾渣的后处理工序,经细磨后可直接用作水泥等建筑材料。此次中试试验装置出来的钢渣送经南京工业大学实验室检测鉴定,比表面积400m2/kg,30%钢渣粉添加到水泥中可降低标准稠度用水量并提升砂浆流动性能,7d活性系数达69.3,安定性合格。该技术方法产出的钢渣,各性能指标均达到国标《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》(GB/T20491-2006)中I级要求,很适合作为建筑材料。

2018年6月26日,中试项目的试验设备实现连续装入6炉熔融渣,连续工作5小时,处理熔融态转炉渣约5吨,处理后的钢渣为1-50毫米的粒渣。永钢集团总经理吴毅表示,“G-Z法熔融渣多元冷淬及显热回收技术”颠覆了传统的渣处理工艺,进一步加大了负能炼钢的节能空间。工业应用有望每吨钢回收50kg,2.0MPa、300℃的蒸汽,相当于目前转炉汽化冷却系统回收的蒸汽量一半还多,完全可以用于发电。预计可降低转炉工序能耗约6kgce/t,使转炉炼钢工序能耗一举达到负30 kgce/t以上,加上转炉渣资源化利用增值,共降低炼钢成本约13元/t。

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