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在1,500°C下排出的高炉渣携带着多达1.7 GJ/吨的能 量⸺足够一辆电动汽车行驶数月。目前，这些宝 贵的能源大部分都被白白浪费。普锐特冶金技术正 在开发一种能够有效回收这种能源的干法粒化和 空气冷却技术。建在奥地利林茨奥钢联钢铁公司 的试验设备正在朝着工业成熟化的目标迅速迈 进。
全世界的高炉每年产生大约4亿吨出炉温度在1,500°C左右的炉 渣。它们通常采用水渣设备进行冷却和处理，水的用量很 大⸺处理1吨渣可能消耗8吨多的水。到目前为止，还没有工 业规模的方法能够回收这些渣携带的热能(大约1.7 GJ/吨)。事 实上，对水渣工艺中使用的水进行冷却和处理反而需要额外输 入许多能源。
开始干法研究
早在2011年，普锐特冶金技术就和多家合作伙伴一起开始执行 一个研发项目，包括奥地利钢铁企业奥钢联钢铁公司、FEhS 建筑材料研究所(德国)和莱奥本矿业大学(奥地利)在内。 项目 的目的是开发一种利用空气冷却液态渣并尽可能多地回收其中 所含热能的干法粒化技术，并且得到高质量的熔渣砂。 最初建造了一套实验设备，证明了这一设想的可行性。最近， 该项目取得了又一个重要成果，在奥地利林茨奥钢联钢铁公司 投产了一套半工业性试验设备。它以间歇模式运行，对一座高 炉排出的炉渣进行处理，使技术人员能够优化工艺，采集数 据，获取经验。获得的结果令人鼓舞。
利用空气回收热能
设备的基本原理很简单：液态渣从高炉出铁口经过渣沟和一根带 有耐材衬的竖管到达粒化设备，进入粒化器后流到一个旋转杯中 央，被后者向外甩出并发生雾化。颗粒度在0.5 – 3 mm之间的液 滴撞击到倾斜的水冷壁上，被弹回后落到下面的流态化渣床上。 冷却主要在这里完成：大量空气从底部通入，从上方排出，并由 两台并行布置的旋风除尘器净化。空气离开粒化器的目标温度为 560°C。最终产品通过传送带从粒化器底部出料。
主要挑战
在目前阶段，项目的重点是优化核心工艺⸺液态渣在旋转杯 上的雾化。该设备安装了多台成像装置，用以对粒化工艺进行 监测、控制和分析。这些装置能够帮助优化旋转速度和动态调 节渣流量和温度等参数，以保证工艺条件和产品质量的稳定 性。工艺中的另一个挑战是，需要以多快的速度冷却渣粒，才 能使最终的熔渣砂获得合适的性能。
最大限度提高玻璃体含量
玻璃体含量是熔渣砂质量的一个重要指标，它必须大于95%， 才能让这种材料成为水泥生产的一种合格的添加剂。它直接影 响着水泥的潜在水硬性，以及混凝土的强度。玻璃体含量也是 空气冷却干法渣粒化的主要挑战：渣粒必须极快地冷却才能达 到这一要求。传统的湿法粒化工艺使用了水，很容易达到这个 指标，而使用空气冷却时则难度较大。
试验设备产出的粒化渣的分析结果表明，玻璃体含量大约在 94 – 97%之间，与传统湿法粒化渣的含量范围相当，完全满 足水泥行业对质量的高要求。大量胶结试验已经确认了这一 点。
迈出下一步
按照目前的设计，奥钢联钢铁公司的试验设备每分钟最多能 够处理从一个出铁口排出的2吨炉渣。下一步的计划是将渣 的流量增加到每小时60吨，全面监测设备的磨损情况和粘结 行为。同时，还将进行提高废气温度的试验。
当项目进入下一个阶段后，将建造一套升级设备，以便能够 处理从高炉的多个出铁口排出的所有炉渣，并将热空气送入 下游的废热回收设备，开始进行能量回收。
Thomas Fenzl是普锐特冶金技术的一位工艺技术 员，多年从事干法渣粒化的研究工作。
从炉渣中回收能量看起来是显而易见的事情。为什么 没有早些尝试？
Fenzl: 对干法渣粒化技术的研究实际上几十年前就 已经开始了，但没有重点考虑能量回收的问题。随着 能源价格不断上涨和对效率的要求越来越高，钢铁行 业开始寻找机会把生产工艺中浪费的能源加以回收利 用。在这方面，高炉渣有非常大的潜力。
干法渣粒化工艺最大的难点是哪个部分？
Fenzl:是雾化炉渣的旋转杯。这个部件高速旋转， 必须耐受温度高达1,400°C的液态渣的冲击。旋转杯 上会发生许多我们不希望的流体动力学作用。我们正 在测试不同的设计，希望找到一种能够提高炉渣处理 能力和产品质量，并且经久耐用的方案。
你认为这项技术在今后10年内得到推广的机会有 多大？
Fenzl: 我们很高兴能够把这项技术推向一个新水 平。我们的目标是，帮助业界合作伙伴从2019年开 始运行一套包括了能量回收的工业规模的系统。我预 计，从这以后，这项技术将会迅速普及。
未来前景
在目前正在运行的高炉中，即使只有一半从湿法改为干法渣 粒化，对其产出的所有炉渣进行干法处理，回收和节约的能 源就足以供超过350万个家庭全年使用。再举一个例子：目 前几乎全部被浪费掉的炉渣所含能量足以驱动650万辆电动 汽车(行驶平均里程)。按照欧洲的排放强度计算，这相当于 每年减少800万吨二氧化碳排放。
另外，生产企业将得到大量干燥、玻璃体含量高和使用方便 的优质熟料添加剂。考虑到对减少碳足印的出色效果，这种 材料会有很好的销路。
我们相信，干法渣粒化技术如果推广开来，将使钢铁行业朝 向绿色生产迈出一大步。
