مروری بر روش‌های مکانیکی بازیابی حرارت سرباره‌های کارخانه‌های فولاد

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس

2 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه هرمزگان

3 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه هرمزگان، ایران

چکیده

سرباره محصولی غیرطبیعی و مصنوعی است که به هنگام تولید آهن یا فولاد در کورهای آهن‌گدازی به وجود می‌آید. سرباره‌ خروجی از کوره‌ها با دمایی حدود 1450 تا 1650 درجه سلسیوس مقدار زیادی انرژی حمل می‌کند. بازیابی این میزان انرژی می‌تواند مصرف انرژی کارخانه‌های فولاد را به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش دهد. یکی از روش‌های بازیابی حرارت سرباره روش‌های مکانیکی است. هرچند بازیابی حرارتی با روش‌های مکانیکی دارای چالش‌های اساسی بازیابی حرارتی از جمله رسانندگی حرارتی پایین، تمایل به تبلور ساده و گسستگی دما-زمان است. این مقاله به ارائه یک نمای کلی از روش‌های مکانیکی که برای بازیابی انرژی سرباره پیشنهادشده است، می‌پردازد و این روش‌ها ارزیابی می‌شوند تا امیدوارکننده‌ترین مسیرها برای استفاده از گرمای تلف شده سرباره‌ پیشنهاد شود. روش‌های خرد کردن مکانیکی، دمیدن هوا و فرآیند دانه‌بندی گریز از مرکز از جمله روش‌های مکانیکی هستند که روند کار، معایب و مزایای هر کدام در این مقاله بررسی شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Zhu, Xun, Zhang, Hui, Tan, Yu, Wang, Hong, and Liao, Qiang. Analogue experimental study on centrifugal-air blast granulation for molten slag. Applied thermal engineering, 88:157–164, 2015.

[2] G. Hendrik, van Oss. slag-iron and steel. US geological survey minerals yearbook, 2010.

[3] Xu, Yongtong, Ding, Yi, Cai, Zhangping, Liu, Qing, and Ye, Shufeng. Development of heat recovery from blast furnace slag using dry granulation methods. China Metall, 17(9):1, 2007.

[4] Tetsuro, N, Hiroshi, N, Koichi, F, and Tsukio, I. Heat recovery in dry granulation of molten blast furnace slag. Energy Dev. Jpn.;(United States), 5(3), 1983.

[5] Sieverding, F. Heat recovery by dry granulation of blast furnace slags. Steel Times, 208(7):469–469, 1980.

[6] Ind, Sumimoto Metals. Treatment of molten slags. Japan patent, 57:086, 1982. [7] H. Yoshida, Y. Nara, G. Nakatani T. Anzai H. Sato. The technologyofslagheatrecoveryatnkk. TechnicalResearch Center, NKK, Japan, 1984.

[8] Hu, J. Development of comprehensive utilization technology of blast furnace slag at home and abroad and suggestion for angang. Angang Technology, 2003.

[9] Tiberg, N. Energyrecoveryfrommoltenslagandexploitationoftherecoveredenergy. Conferenceheatrecoveryfrom molten slag, pp. 1837–1842, 2010.

[10] Bisio, G. Energy recovery from molten slag and exploitation of the recovered energy. Energy, 22(5):501–509, 1997.

 [11] Barati, Mansoor, Esfahani, Shaghayegh, and Utigard, TA. Energy recovery from high temperature slags. Energy, 36(9):5440–5449, 2011.

[12] et al, Fujii. Apparatus for heat recovery from molten slag. US. patent, 4,350,326, 1982.

 [13] Shun, L. Heat recovery from b.f. slag at home and abroad. Ind Heating, 38(9):5–32, 2009.

[14] Dai, Xiao-tian, QI, Yuan-hong, and ZHANG, Chun-xia. Development of molten slag dry granulation and heat recovery in steel industry [j]. Journal of Iron and Steel Research, 7, 2008.

[15] Z. Cao, L. Xie. Facility for liquid slag treatment by rotary cylinder and its production results at baosteel. baosteel technology, Shanghai China, 2001.

[16] Rodd, L, Koehler, T, Walker, C, and Voermann, N. Economics of slag heat recovery from ferronickel slags. in Sustainability for Profit. Conference of Metallurgists (COM2010), pp. 3–17, 2010. [17] Works, Fukuyama. Blast granulation system of bof slag anditsproducts.NipponKokanTechnicalReport,38,1983.

[18] Ando, J,Onoue, H,Nakahara, T,Ichimura, S,andKondo, M. Development of slag blast granulating plant characterized by innovation of the slag treatment method, heat recovery and recovery of slag as resources. Mitsubishi Heavy Ind. Tech. Rev., 22(2):136–142, 1985.

 [19] for Technical, National Swedish Board. A new granulation technique for heat recovery from molten slag. Energy technology, 1979.

 [20] G. Li, C. Zhu. Environmental protection and energy conservation of ferrous metallurgy, 2nd ed. Beijing, Metallurgical Industry Press, 2010.

[21] Youwu, Zhou. Comprehensive sensible heat recovery technologies of blast furnace slag developed in japan. Angang Technol, 10, 1990.

 [22] S. Wang, F. Liang, J. Wang. Technologies and utilizations of solid waste recyele [m]. Beijing, Metallurgical Industry Press, 2003.

[23] Pickering, SJ, Hay, N, Roylance, TF, and Thomas, GH. New process for dry granulation and heat recovery from molten blast-furnace slag. Ironmaking and steelmaking, 12(1):14–20, 1985.

[24] Qu, Yu-lin, Mao, Yan-li, Zhang, Dong-li, and Wang, Zhuo. Progress on granulation for blast furnace slag by rotary cup atomizer at home and abroad. Energy Metall Ind, 30(4):23–25, 2011.

 [25] Mizuochi, Toshio, Akiyama, Tomohiro, Shimada, Taihei, Kasai, Eiki, and Yagi, Jun-Ichiro. Feasibility of rotary cup atomizer for slag granulation. Isij International, 41(12):1423–1428, 2001.

[26] J. Liu, X. Yu, C. Dou X. Hu. Experimental study on rca of blast furnace slag. National conference of energy and thermal engineering, 2008.

 [27] Liu,JunXiang,Yu,QingBo,Dou,ChenXi,andLi,Rong. Experimental study on heat transfer characteristics of apparatus for recovering the waste heat of blast furnace slag. 97:2343–2346, 2010.

[28] Purwanto, Hadi and Akiyama, Tomohiro. Mathematical modeling of molten slag granulation using a spinning disk atomizer (sda). 2005

. [29] Purwanto, Hadi, Mizuochi, Toshio, and Akiyama, Tomohiro. Prediction of granulated slag properties produced from spinning disk atomizer by mathematical model. Materials transactions, 46(6):1324–1330, 2005.

[30] S. Jahanshani, J. G. Mathieson, P. Ridgeway. Overview of the co2 breakthrough program and linkage to iisi. CSRP’08, 2007.

[31] Xie, D, Donnelley, J, Flann, R, Pan, Y, Sanetsis, S, and Washington, B. Piloting the integrated dry granulation and heat recovery process at csiro. CSRP’08, 21:22, 2007.

 [32] Yang, Zhi-yuan, Zhou, Yang-min, Yan, Zhao-min, and YI, Chui-jie. Experimental study of dry centrifugal granulation of molten blast slag. Science Technology and Engineering, 23, 2009.

 [33] Xie, D, Washington, B, Norgate, T, and Jahanshahi, S. Dry granulation of slags–turning waste into valuable cement binder. , 18(4):1088–1091, 2005.

[34] McDONALD. Dry slag granulation device and method. Patent No. WO2013030016A1, 2013.

[35] Barry, W. Slag granulation device. patent No. WO2013029933A1, 2013.

[36] Kashiwaya, Yoshiaki, In-Nami, Yutaro, and Akiyama, Tomohiro. Development of a rotary cylinder atomizing method of slag for the production of amorphous slag particles. ISIJ international, 50(9):1245–1251, 2010.

[37] Kashiwaya, Yoshiaki, In-Nami, Yutaro, and Akiyama, Tomohiro. Mechanism of the formation of slag particles by the rotary cylinder atomization. ISIJ international, 50(9):1252–1258, 2010. [38] Maruoka, Nobuhiro, Mizuochi, Toshio, Purwanto, Hadi, and Akiyama, Tomohiro. Feasibility study for recovering waste heat in the steelmaking industry using a chemical recuperator. ISIJ international, 44(2):257–262, 2004.

[39] Rowe, David Michael. Thermoelectric waste heat recovery as a renewable energy source. International Journal of Innovations in Energy Systems and Power, 1(1):13–23, 2006.

[40] etal,SolviB. Drygranulationofmetallurgicalslag. Patent No. US20130206875A1, 2013.

[41] et al, Marc Solvi B. Granulation of metallurgical slag. patent No. US20130292878A1, 2013.

[42] T, Shimizu. Device for recovering heat of molten slag. patent No. EP2431697A1, 2010.