高炉渣是什么 高炉渣显热回收方法有哪些

钢铁企业余热资源主要集中在炼焦、烧结、炼铁、炼钢和热轧工序，表现为产品余热、烟（煤）气余热、废渣显热及冷却水显热等。钢铁企业各类余热资源中，产品及烟（煤）气显热占余热资源总量较多，余热品质包含各个温度等级。目前已开发并应用的技术有干熄焦技术、烧结余热回收技术、转炉烟气余热回收技术、连铸坯热送热装技术等等，取得明显效果和效益。冷却水显热虽然也占一定比例，但属低温余热资源，回收经济效果较差，余热回收率仅2%左右。炉渣显热能级高，属高品位余热资源，约占全部高温余热资源的35%，其中高炉渣占28%，回收价值很大。但是由于回收技术上的困难，目前渣显热回收率极低，只有部分高炉渣冲渣水余热得以利用，高炉渣显热是少数还未被开发利用的重要余热资源。

高炉渣的出炉温度在1400～1550℃之间。每吨渣含（1260～1880）×103kJ的显热，相当于60kg标准煤的热值。高炉渣的排出率与矿石品位有关，近年来我国大中型钢铁企业采用较高品位铁矿石原料，高炉渣铁比已降至300kg/t附近。由此，一座1000m3的高炉，按年产量90万t生铁、渣铁比为300kg/t计算，每年排渣量27万t，炉渣放散热量折合标煤1.62万t。据不完全统计，我国已经投产和在建的1000m3级以上的大型高炉约有169座，估算综合生铁产能在3.2亿t左右，因此每年我国大型高炉产渣量接近1亿t，携带热量折合标煤600万t。而实际生铁产量和渣铁比都高于计算值，因而高炉渣显热能量更为巨大。尽管并非可以全部回收高炉渣的热能，但若能部分回收利用，其节能效益也是显著的，非常具有市场开发潜力。

高炉熔渣是在高炉炼铁过程中，由矿石中的脉石、燃料中的灰分和溶剂（一般是石灰石）中的非挥发组分形成的固体废物。主要含有钙、硅、铝、镁、铁的氧化物和少量硫化物。是高炉生产的主要副产品，主要成分为CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、TiO2等，含有大量的高品质热焓，具有很高的回收价值。

高炉渣显热进行回收，需要解决两个主要问题：一是对高炉熔渣进行粒化，二是热量的回收。水淬粒化不能回收显热，干式粒化处理后可以进行显热回收。熔渣显热回收技术主要有物理热回收技术和化学热回收技术两类。

各种物理热回收方法，都需要借助于一定的载能体（空气等）来回收熔渣的显热，综合热回收效率不高。化学法回收熔渣显热不仅可以省去众多余热回收设备，且由于能量形式转换次数少，回收率高，受到广泛关注。日本科研人员在这方面做了大量工作，主要有以下形式：

1、甲烷循环反应

流程为：

1）利用高速喷出的甲烷（CH4）和水蒸气（H2O）混合气体对液渣进行冷却粒化，二者进行强烈的热交换。液渣受到风力的破碎和强制的冷却作用，其温度迅速下降并粒化为细小颗粒。

2）CH4和H2O的混合气体在高炉渣显热的作用下，发生吸热反应生成H2和CO,将高炉渣的热量转移出来；

3）生成的气体进入下一反应器，在一定条件下，H2和CO反应生成甲烷和水蒸气，放出热量。高温甲烷和水蒸气经热交换器冷却，重新返回循环使用。

2、甲烷-水蒸气重整制氢

流程：

1） 用转杯粒化技术对熔渣进行粒化，采用CH4和H2O气体作为冷却介质。

2） 气体吸收化学显热，在催化剂作用下，生成H2和CO气体。

3、沼气-二氧化碳重整制氢

反应为CH4+CO2=2CO+2H2。消耗能量247kJ/mol，来源于熔渣显热。研究表明：渣粒不仅起到提供热量的作用，且是一种很好的催化剂，能促进甲烷的分解；随着反应温度的升高，甲烷的转化率增大，最高达96%左右，且生成更多的氢气。

4、利用炉渣显热制煤气

高炉熔渣在处理过程需要急速冷却；而煤的气化需要不断加热、升温，因此可以将两者结合起来，目前，我国学者正在进行这方面的研究。

5、高温熔渣直接制备材料

利用高温熔渣直接制备高附加值材料，对熔渣进行调质，直接热成型为矿棉、微晶玻璃等高附加值材料。这样做间接回收了熔渣显热，避免了传统水淬工艺带来的问题，简约了熔渣资源化的流程。然而，热成型后的产品仍蕴含较高的显热，仍被浪费。与上述几种方法相比，热量回收的不够彻底。

综上，高炉渣是一种很好的二次资源，水淬法不可以回收显热，而化学法则可最大程度回收利用这类特殊资源。多种化学法中，甲烷PCA和重整最为受人关注，即回收了熔渣显热、减少了污染物排放，同时生产的气体可以直接用于高炉炼铁生产，实现循环经济，是高炉熔渣显热回收的最好方式。