★新型高温炉渣余热回收技术研究分析及对策建议
2012年7月，国务院正式发布《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》，在重点发展方向和主要任务中明确提出“积极开发和推广用能系统优化技术，促进能源的梯次利用和高效利用”，确定了“中低品位余热余压回收利用技术”作为高效节能产业发展的重大行动之一。为了贯彻落实国家节约能源，保护环境的政策，建设资源节约型社会和环境友好型社会，实现可持续发展的战略目标，六院自筹资金积极开展冶炼炉渣余热回收利用技术研究。
目前我国主要采用水淬工艺处理高温炉渣。水冲渣之后产生大量蒸汽，同时生成污染性酸性气体。蒸汽直接排入大气无法进行热量回收，酸性气体造成大气的污染。由于冲渣后的水温度较低，是一种很难高效利用的低品位热源，使用热泵等技术进行利用效率低、污染大且很难在短期内回收投资。冶炼炉渣显热为高品位余热资源，有很高的回收价值，随着国际竞争的日益加剧和能源的持续紧缺，冶金行业面临着多项维系可持续发展战略的问题，其中如何高效地回收冶炼炉渣显热是其中的重要问题之一，因此有必要转变思路采用环保高效的余热利用工艺进行余热回收。
六院十一所成功开发出一种新型高温炉渣余热回收技术——离心空气粒化结合两级流化床余热回收工艺，该工艺能够高效环保地进行炉渣的余热回收，代表了国际上最为先进的高温炉渣余热吸收工艺。
一、国内外相关研究开展情况
高温炉渣余热回收的工艺主要有湿法工艺和干法工艺两种。湿法工艺是指用水或水与空气的混合物使熔融渣冷却，然后再运输的方案，一
般也称为水淬工艺。干法工艺即依靠高压空气或其他方法实现熔融金属冷却、粒化的工艺。湿法处理工艺是将高炉渣作为一种材料来加以利用，并没有对其余热量进行充分的利用。从节能和环保的角度来看，湿法工艺都无法避免处理渣耗水量大的问题。干式粒化工艺是在不消耗新水的情况下，利用高炉渣与传热介质直接或间接接触进行的高炉渣粒化和显热回收的工艺，几乎没有有害气体排出，是一种环境友好的新式处理工艺。
（一）国外研究状况
20 世纪70年代，国外就已开始研究干式粒化炉渣的方法。前苏联、英国、瑞典、德国、日本、澳大利亚等国都开展过高温炉渣(包括高炉渣、钢渣等) 干式粒化技术的研究。日本钢管公司（NKK）开发的转炉钢渣风淬粒化工艺和双内冷却转筒粒化工艺因为处理能力不高、运行不稳定、粒度不均匀等缺点不适合在现场大规模连续处理高炉渣。英国克凡纳金属公司(KvaernerMetals)提出转杯离心粒化气流化床热能回收技术，该法因为热量回收效率高，粒化后渣质量较好，粒度均匀，强度较高，粒径小于2mm等优势具有较好的发展前景。该法曾经于20世纪80年代初期在英国钢铁公司年产1万吨的高炉上进行了为期数年的工业试验，未实现大范围的工业化应用。澳大利亚也对该法的粒化和传热过程进行过一些数值计算和实验研究工作。对高炉渣中显热的回收目前在国际上仍然处于工业试验性阶段，还没有任何一种干式处理工艺实现了工业应用，但已有的各类技术研究积累了很多相关的理论知识和实践经验。
（二）国内研究状况
目前，国内冶金企业对于高温炉渣全部采用水淬工艺进行处理。高
炉渣水淬工艺亦即水渣处理工艺，就是将熔融状态的高炉渣置于水中急速冷却，限制其结晶，并使其在热应力作用下发生粒化。水淬后得到沙粒状的粒化渣，绝大部分为非晶态，是优良的水泥原料。在国内水淬渣处理系统中，水渣比在(8～15)：1，高炉渣带走的热量约占高炉总能耗的16%左右，经过各种水淬处理工艺回收的仅为炉渣总热量的10%，其余热量变为水蒸气放入大气，造成资源的极大浪费。国内在干式粒化技术的研究刚刚起步，凤淬法因为在渣粒和空气之间完成的直接换热方式，热回收效率较高是其重要优势，但对炉渣流动性要求较高，处理率有限制。离心粒化法不仅可以回收大量的热能，改善高炉操作，给企业带来可观的经济效益，而且在环保方面的潜力价值是不容低估的，是高炉渣处理利用的发展趋势。在国内，东北大学、青岛理工大学、钢铁研究院对离心粒化法进行了理论和实验研究工作，但是实验所用炉渣流量较小，与生产实际中熔渣流量差距较大，而且未对粒化后渣粒的热量回收工作进行研究。
（三）水淬工艺的缺陷
1.炉渣余热没有回收。用水淬法对1400℃的高炉渣进行降温，会产生大量低压蒸汽以及热水（约80℃），除了极少数企业将热水能量回收用于冬季供暖外，其余能量白白浪费掉了。
2.大量的新水消耗。以钢铁生产过程为例，炼铁工序消耗新水占新水总耗量的1/3左右，是消耗新水最多的工序。在炼铁工序中，冲渣消耗的新水又占到本工序新水消耗总量的50%以上，冲制1吨水渣消耗新水
0.8～1.2吨。
3.产生大气污染。水淬过程中会产生大量的气态硫化物SO2和H2S，
促进酸雨的形成。即使是最环保的水渣工艺——环保型INBA法，吨渣排放硫化物也有5g。
4.额外消耗大量能量。使用水淬法进行急冷得到的固态高炉渣含水量较高，粉磨时必须烘干，需要额外消耗大量能量。
由于存在根本性的缺陷，水淬处理工艺只是适用于特定阶段的过渡性工艺，随着近年来国家对节能减排的重视程度不断提高，高炉渣处理方法必然向着更为节能、环保的方向发展，其中干式粒化工艺就是发展重点方向之一。
二、六院高温炉渣余热回收技术研究的基本情况和进展
2011年6月，十一所与金川集团有限公司签订高温炉渣余热回收工
艺研究课题，拟通过研究开发高效的余热回收工艺，为实现我国整个冶炼行业废渣处理及余热回收工业化应用奠定基础。
（一）十一所进行的工艺流程设计
该余热回收系统工艺流程为第一步采用离心粒化技术将液态的熔渣粒化成大小均匀且粒径为3mm左右的颗粒，根据实际生产中熔渣的流量通过调整粒化装置的关键参数，得到所需粒度范围的高附加值渣粒；第
二步粒化后的颗粒与来自流化床的冷空气直接接触进行换热，在处理过程中颗粒与空气接触面积较大，热交换较为充分，可使得热量回收率大大提高，热空气将炉渣释放出的热量带走出口温度可达600～700℃，到余热锅炉产出蒸汽加以利用。考虑系统的热空气中可能存在酸性气，在系统运行过程中酸性气的浓度需要进行实时测量，如果酸性气浓度不超标则进行循环使用，当酸性气浓度达到处理浓度时转入酸性气脱除装置，保证系统运行过程中的环保性。
