CN101907401B - 一种短流程废钢预热输送装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种短流程废钢预热输送装置，包括与水平面倾斜设置的输送槽（1），所述输送槽（1）上设置有导烟罩（2），所述输送槽（1）低端由电炉（A）的侧壁开孔伸入电炉（A）中，所述输送槽（1）的另一端上方设置开式长形布料槽（D），底开式长形布料槽（D）被吊运装备(Q)安置在输送槽（1）受料段的上方，底开式长形布料槽（D）沿纵向在输送槽（1）受料段的俯视投影之内，废钢（C）呈长条形被纵向放置在输送槽（1）受料段的槽底，输送槽（1）将废钢（C）导入电炉（A）。该发明的设备长度短，换热效率高，吊车作业率较低，设备磨损和维护小，节能环保且降低投资和运行费用，是在电炉等冶炼工艺上具有推广价值的节能环保新技术。

Description

一种短流程废钢预热输送装置

技术领域

 本发明属于冶金技术领域，涉及一种短流程电炉废钢预热和连续加料装置。

背景技术

电炉炼钢中节能、降耗、环保一直是全球电炉炼钢技术发展的核心技术之一。二十年来国内外有过多种设计方案，但由于其技术难度很大，目前仅有少量的技术投入实际使用，其典型代表基于振动连续加料的CONSTEEL（美国专利号US5400358）技术，这是一种水平连续给料技术，可实现电炉稳弧冶炼，环保且电极消耗降低，可大大降低电炉的生产过程费用。但从国内外实际使用看，由于该技术采用磁盘吊上料方式，设备长度较长，尤其是后部受料段，对大型电炉可达60m，设备全长可达90～100m，这对车间的布置是非常不利的；其次，该方法废钢只有上层物料被加热，故废钢预热效果不佳，据国内外报道平均节能效果只有吨钢25kw.h，再次，该系统的设备维护量较大，动态密封漏气较严重，对风机等的容量要求较大。

同时为改善consteel技术的换热效率，国内外均有过对consteel的改进，如90年代末与本世纪初国内某些企业采用了一种两侧底吸烟气的技术，该技术特征是两侧槽为双层，两侧夹层为烟气通道。烟气从顶层进入，从两侧的烟气通道流出，以提高换热效率。

另外为缩短受料段长度，采用液压推入的方式（申请号为200620082237.X、200420039490.8），但由于废钢是异形的，长短不一，这种方法对废钢的适应性差，在实际生产中易产生卡料的概率会很高，另外，其加料过程为间歇式加料。

上述改进，未对consteel输送原理有如何突破。实际上，consteel为水平输送，废钢的运动必须克服废钢在槽中往复运动过程中的磨擦力，这一方面增加了机构传输功率，另一方面也增加了设备的磨损。

发明内容

本发明目的在于提供一种短流程、高效连续输送的短流程废钢预热输送装置。

本发明通过如下技术方案实现： 

一种短流程废钢预热输送装置，包括与水平面倾斜设置的废钢预热输送槽，所述废钢预热输送槽上设置有导烟罩，所述废钢预热输送槽低端由电炉的侧壁开孔伸入电炉内，其特征在于：所述输送槽另一端上方设置有底开式长形布料槽，废钢装在底开式长形布料槽中，吊运装备将底开式长形布料槽运至输送槽远离电炉端的上方，底开式长形布料槽沿纵向在输送槽后部受料段的俯视投影之内，废钢从底开式长形布料槽底部的开门被纵向呈长条形放置在输送槽受料段的槽底。

输送槽受料段上方设置移动密封盖和第二动密封装置。

所述底开式长形布料槽底部沿长度方向安装有向下开的门或手指形托架，这样的结构简单。

为提高废钢被预热效果，输送斜槽的槽底为阶梯叠加式结构，每两层交接缝隙为槽底抽烟口，每个槽底抽烟口高度100～500mm，宽度与槽底同宽；每个斜槽底抽烟口前设置有若干带斜度的栅格板，栅格板的作用有以下几点，a）保证废钢在阶梯形槽底抽烟口的平滑过渡，消除废钢对高层水冷板前沿的冲击；b）架空槽底抽烟口前方的废钢，保证透气面积；c）防止废钢进入底抽烟口和底抽气管；d）可对斜槽的阶梯交错叠加式结构加强。在槽底抽烟口和栅格板的作用下，废钢层成为了烟气通道，烟气必须穿透废钢的间隙才能被抽出。

在斜槽各段交接处也可设置底隙抽烟口以增大低抽气量,此时，栅格板应设计成与上层或下层脱离状的，以保证两者可有相对运动。

所述抽烟口的下层底板导接有底抽气管，底抽气管插入固定抽气管的接口套接，外套柔性密封装置。

导烟罩尾部设置有调节烟口。导烟罩尾部的调节烟口通过带有调节阀的管道与烟气燃烧与沉降室相连，调节烟口与调节阀构成可调废钢入口的动密封。

冶炼设备工作烟气充满整个废钢预热输送斜槽和导烟罩构成的容腔，调节烟口有三个作用，其一：防止外部空气废钢入口进入废钢层上方；其二防止或减小烟气从废钢入口进入外界空气中；其三：对不同透气度的废钢层提供烟气流量调节。该调节烟口配合调节阀的开度，确保总抽烟能力满足生产要求。冶炼设备产生的大部分烟气穿透废钢通过槽底抽烟口由前开始逐级抽出，完成与整个废钢层的热交换，小部分烟气和泄漏进入的空气混合经调节烟口抽出；该方法烟气和废钢的接触面积和换热效率远高于只有废钢表面加热的consteel系统。可能金属粉尘沉降也优于consteel系统，意味着有较高的金属收得率。

为了防止废钢预热中冷空气被吸入，在动态的斜槽和导烟罩之间设置第一动密封装置，更由于在整个废钢预热输送斜槽从前部槽底开始逐级抽出烟气，在斜槽上方的导烟罩尾部的调节烟口位置时，烟气量就很小了，如果烟气从废钢入口冒出，就加大调节烟口的抽气量，这种抽气方式一方面可降低对受料区域动密封的密封要求，另一方面可降低废钢入口漏入的冷空气，降低混风，提高烟气的排出温度，减小抽风系统风机的功率和抽风量要求，提高后续余热锅炉系统蒸汽的效率和蒸汽产能，可大大节省整个系统运行能耗。需要指出的是，若槽底抽烟口能力足够（烟气不外泄），则尽可能可调小调节烟口的抽气量，这对防止冷空气被吸入非常重要。

为更加有效地防止外部空气流入烟道;可在输送槽受料端上方设置移动密封盖, 移动密封盖打开,可在输送槽受料端放入底开式长形布料槽,放料后底开式长形布料槽被吊走,移动密封盖关闭密封空气流入烟道, 此时烟道废钢入口的调节板开度打开让废钢顺利通过。调节板与移动密封盖的相互配合,可对废钢输送涵道构成机械容腔式密封,隔绝外部空气，具有非常好的防漏风功能,对于调节板的结构,可作成翻板式,插板式或多层柔性材料构成的帘状密封。若调节板采用柔性帘状结构，则可自动让物料（废钢）通过；加料时烟道废钢入口一定的漏风具有对加料时粉尘的除尘作用。

输送槽倾斜安装，利用重力和激振器振动将废钢可控制导入电炉，重力的倾斜分力确定了运行方向并提供动力，激振器振动可进行速度控制。废钢预热输送斜槽可根据工艺需要和快速维护要求在结构上分成若干段，如入炉段、预热段和受料段，采用连杆悬挂或其它方式支撑，各段可安装激振装置，产生近似水平的激振力。

在本装置中，由于输送槽采用倾斜安装，废钢的输送方向和输送力取决于重力分力，要注意槽倾斜的角度并加以利用，倾角（3~5°）过小不利废钢输送，倾角过大（>25°）易使得废钢输送过快易失稳失控，但这种特点可在某些部位，如在受料点加以利用。 

由于槽倾斜，激振装置的形式是多样的，也比较简单，如双轴共厄激振、四轴激振、六轴激振、液压振动、气动振动等等，只要废钢预热输送斜槽以简谐振波（旋转振子机械式振动）或往复的矩形波或其它（液压或气动）小幅度水平往复振动，并有合理的倾角就可将将槽内的废钢层由高向低输送，这比consteel振动源要简单也更易多样化，但双轴共厄激振结构简单，优先使用。

输送槽倾斜的最大优点是利用了废钢自身重力进行输送，合适的倾斜角度配合合适的激振力（比水平输送要小），可以使得废钢向下滑移时接近或完全脱离槽底（接近脱离为最佳效果），大大减小废钢对槽底的磨损，提高输送槽的寿命，减设备的维护。

对电炉、废钢预热和加料装置而言，可靠和紧凑的废钢的装料运输方式是一个难题，1）由于废钢的异形特性、尺寸长短粗细不一，故能完成废钢装料和释放通畅可提供的工具就非常有限，常见的有料篮、磁盘吊、料槽；2）电炉要求在短时间内实现大流量废钢的连续装料则难度更大（每小时80～250t）。 对普通CONSTEEL系统，由于采用磁盘吊操作及水平槽作受料槽盘，虽然其可靠性高，但受限于磁盘吊的操作每次提升能力（2～6t）和受料段宽度尺寸，其受料槽段必须作得很长（30～60m）以满足两台以上磁盘吊在受料槽段上的共同操作，这会占用很大的车间场地。另外，磁盘吊的作业率也是很高的，否则无法满足电炉生产要求的废钢输送量。此外CONSTEEL系统的废钢入口动态密封漏风量较大. 本发明采用大容量的底开式长形布料槽很好地解决了这个问题，本发明通过如下方法实现的：在电炉－废钢预热输送线附近的废钢料场，按照一定的顺序准备若干（5～16）只底开式长槽，磁盘吊或其它设备快速将废钢装入底开式长形布料槽备好料，吊车将底开式长形布料槽吊装在输送槽受料端的上方，废钢在输送槽受料段中沿输送方向长条形布置，输送槽将废钢加入电炉，吊车返回将底开式长形布料槽放回原位继续备料又吊一只装好料的槽。底开式长形布料槽长为5～12m，可取底开式长料槽容量8～25t，底开式长形布料槽长度和容量需根据电炉的容量、废钢预热时间、废钢在输送槽内的运行速度、底开式长形布料槽的数量等因素决定，结构上底开式长形布料槽底部沿长度方向至少有一扇向下开的门，通过机构将废钢向下释放并形成与底开式长形布料槽同向的长条形,加料时要打开料槽上的移动密封盖。相对磁盘吊直接加料，每次吊车操作的加料量可成倍增加，降低了吊车的作业率，更重要的是减少了振动的输送槽的受料段的长度，这对本发明的斜槽输送有着重要意义，一方面使得整个装置采用斜槽输送成由理论的可能变成工程上可实施，且简单可靠。这种方法使得受料区域的槽的长度可控制在8～12m，只有CONSTEEL受料段的1/4～1/3长，且输送的机械效率高，工作中的适应性强；另一方面大大减小了受料段的及载受废钢重量，减小了的振动力的要求；此外还可对各种废钢的比例进行离线的配比优化。需要指出的是本发明中的输送槽结合底抽气的废钢预热的方式，其槽深比CONSTEEL要深（有利与换热），这对本发明采用底开式长形废钢槽是非常有利的。这种方法也可用于水平输送槽预热输送的上料改进（如对CONSTEEL及中国申请号200620082237.X的专利文件），以提高装料可靠性，缩短受料段长度。底开式长料槽在结构上也可以作成长形料篮，其主要功能是实现大容量、废钢料配优化、废钢操作的连续化、废钢在输送槽中的长条散布和快速吊装卸料，其观念类似货运中的“集装箱”运输，对废钢预热线实现高效、优化和灵活的上料和输送。 

从环保角度出发，可在底抽烟气口上的导烟罩上增加一些烧嘴，燃烧烟气中的一氧化碳或增添其它燃气(天然气), 以提高废钢预热效果并控制底排烟温度不会过低。

由于本技术在废钢的短时输送速度上理论上可远高于同类传统技术,为加强废钢的熔化速度,可在落料点附近增设电炉底吹点或侧吹点S,以加强电炉内钢水流动,快速熔化废钢.

本发明在技术上与目前同类废钢预热技术相比有较大的优势。与水平两槽侧吸烟气输送槽相比，本装置利用斜面输送和栅格板使得烟气的透气性更好、不卡料，换热效果好；且维护和制作更简单，废钢对倾斜的槽底磨损小，使用寿命长。与consteel水平振动输送技术相比，则在废钢加热效果，电炉炼钢系统节能、设备磨损、振动驱动设备简单，设备长度短、混风密封效果等有明显优势。这对电炉的旧厂改造有很大的优势。

需要指出的是，在本斜槽方案基础上，输送槽采用两侧隙抽气也能获得接近的换热效果，即输送槽的两侧壁为双层，内侧壁与槽底分离构成抽烟口。

本发明与consteel系统具有不同的上料方法和装置、不同的换热机理和方法、不同的输送原理和装置，与其相比，设备总长度为其2/3～1/2，且设备振动小，单位时间内物料输送量大，设备的磨损小维护减少，且在物料输送过程中电机功率消耗降低等优点，本发明的使用可使电炉的废钢预热效果成倍提高（与CONSTEEL比）且废钢输送过程通畅无卡阻，系统可靠性高。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意；

图2是图1中沿K1-K1的剖面图；

图3是图1中沿K2-K2的剖面图；

图4是图1中M部分的放大图；

图5是图1中K2-K2的剖面图采用侧槽结构；

图6为本发明的废钢与烟气工艺流程示意图；

图7为图3的另一种结构示意图。

图中，件1为废钢预热输送斜槽 、其中件1a为槽底抽烟口、件1b为底抽气管、件1c为栅格板、件1d为柔性密封装置，件1e为底隙抽烟口，件2为导烟罩，件2a为调节烟口、件2b为第一动密封装置、件2c为喷口、2d为调节板、件3为固定抽气管，件3a、3c为活动门，件3b为粉尘沉降室；件4a、件4b、件4c为水平激振力装置，件5为移动密封盖，件5a为第二动密封装置。

A为电炉或其它冶炼设备、B为烟气、B1为上抽的烟气、B2为底抽的烟气、B3为泄漏进入的冷风、C为废钢层、D为装料设备、Ｅ为烟气管道、Ｆ为烟气燃烧与沉降室、Ｇ为低温烟气余热锅炉、Ｈ为除尘系统、K为烟气调节阀、P1为烟雾传感器和压差传感器。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明：

实施例1如图1所示，输送槽1倾斜安装，低端伸入电炉A，在输送槽上盖有导烟罩2，两者运动间隙由第一动密封装置2b保持密封，防止冷空气吸入，导烟罩2的尾部有调节烟口2a；烟气B充满整个电炉A和由废钢预热输送斜槽1和导烟罩2构成的空腔通道，输送槽1的槽底由底向高采用阶梯交错叠加式结构，每两层交接缝隙设计成槽底抽烟口1a，下层导接有底抽气管1b，整个废钢预热输送斜槽可设置若干槽底抽烟口1a。废钢C在料场被磁盘吊装入若干底开式长形布料槽D，某只底开式长形布料槽D吊被吊运装备Q安置在输送槽1受料段的上方，输送槽1受料段上方设置有移动密封盖5, 移动密封盖5打开,底开式长形布料槽D沿纵向在输送槽1俯视投影之内， 废钢C被快速沿纵向呈长条形放置在输送槽1受料段的槽底，底开式长形布料槽D被吊走,移动密封盖5关闭密封空气流入烟道, 此时调节板2d开度加大, 让废钢C顺利通过,输送槽1将废钢C导入电炉A。.调节板2d与移动密封盖C的相互配合,构成输送槽1受料段的容腔式密封,具有非常好的防漏风功能。

底开式长形布料槽D放回原位再受料，吊运装备Q又吊一只备料后的底开式长形布料槽D。冶炼设备A产生的烟气B小部分B1经废钢层C表面从调节烟口2a抽出与结合泄入的空气B3混合；烟气中的大部分B2穿透废钢层C通过若干个槽底抽烟口1a被逐级抽出，完成与整个废钢层C的热交换；抽出的烟气B2经固定抽气管3进入后续处理。               

输送槽1根据工艺操作和维护需要可设计成若干段，最典型的是分为入炉段、预热段和受料段，各段可分别安装双轴对称偏心振子的水平力激振装置4a、4b、4c，激振装置4a、4b、4c使废钢预热输送斜槽1整体前后水平往复振动或绕某轴线小幅度往复摆振，槽内的废钢层C在重力驱动下由高向低输送。结构上需要时可将激振装置4a、4b、4c或输送槽1的分段进行部分组合合并。

图2表现了双开门结构的底开式长形布料槽D在输送槽1的受料段的接受废钢C的剖视图，输送槽1剖面为凹形。

图3表现了槽底抽烟口1a、栅格板1c、底抽气管1b、固定抽气管3的安装关系，为增大抽气量B2，底抽气管1b的数量和形状可根据需要修改；

固定抽气管3是一个广泛的概念，并不仅仅限定安装在输送槽的下部，图7表现固定抽气管3的侧引气安装关系，其上可携带具有一定除尘功能结构的活动门3a、3c、粉尘沉降室3b，活动门3a、3c开闭配合可在密封状态下除去抽排烟气中的沉降在粉尘沉降室3b的颗粒状物体。

如图4所示，栅格板1c将交错双层底板加强并过渡连接，防护槽底抽烟口1a，并使废钢层在槽底抽烟口1a前部被架空，增加废钢层C的透气面积。交错双层底板并不仅限于平行结构，为加强吸气口的废钢向前输送能力，可考虑局部加大倾角。

实施例2：与实施例1不同的为输送槽的构造，如图5所示，倾斜的输送槽1采用两侧吸气的实施方案，两侧壁为双层，内侧壁与槽底分离构成侧斜的抽烟口1a。

需要指出，上述输送槽1、导烟罩2等与高温的烟气B接触的相关件，可做成水冷结构以耐高温，部分构件还可涂以隔热耐材以提高部件寿命，减小排出烟气的温度损失，并提高后续系统的热效率。

对本装置设置一些传感器配合生产过程和改善设备的工作条件也是必要的，在调节板2d外可设置除尘抽气口和设置烟雾传感器P1，检测烟气的泄漏和空气的内泄，在调节板2d两侧设置压差检测，控制调节板2d的开度，通过模型控制调节阀K的开度。

调节板2d改为非自主运动的柔性的多层帘状密封也是可以的。

在输送槽1外部低温部位设置若干加速度传感器和位移传感器，提供对废钢C的输送和输送槽1振动工况的进行跟踪和控制，寻找最佳的振动参数，减小设备磨损。

在装置上设置温度传感器，提供对废钢C预热效果、输送槽1等的冷却水温度监控。

图6表现了本废钢预热装置的典型后续处理工序，电炉Ａ中的烟气Ｂ的主要部分B2穿透阶梯斜槽底部通过烟气管道Ｅ进入烟气燃烧与沉降室Ｆ（在烟气管道Ｅ上也可设置烧嘴），烟气Ｂ在烟气燃烧与沉降室Ｆ（可带烧嘴）进行燃烧并沉降烟气中的大尘粒，抽出的烟气Ｂ进入低温烟气余热锅炉Ｇ，烟气中的余热被用来生产蒸汽，最后烟气Ｂ被抽风除尘系统Ｈ除尘后被风机抽出排入大气中。

为有利于电炉和废钢预热装置的联接密封和工艺操作，电炉的倾动支撑宜采用有一定回转中心的滚轮支撑式。

电炉在使用本装置进行废钢加料后，其工艺操作可采用传统CONSTEEL的留钢操作，并可融合近年来电炉兑部分铁水的操作工艺进行生产。

综上，该发明的烟气和废钢的交换热效率远高于只有废钢表面加热的consteel系统，且机械驱动功率小，设备磨损小、废钢输送量大，是在电炉等冶炼工艺上具有推广价值的节能环保新技术。

以上所述，仅是本发明的实施例，并非对本发明的任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更改或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容与说明，依据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (9)

1.一种短流程废钢预热输送装置，包括与水平面倾斜设置的输送槽(1)，所述输送槽(1)上设置有导烟罩(2)，所述输送槽(1)低端由电炉(A)的侧壁开孔伸入电炉(A)中，其特征在于：所述输送槽(1)的另一端上方设置底开式长形布料槽(D)，底开式长形布料槽(D)被吊运装备(Q)安置在输送槽(1)受料段的上方，底开式长形布料槽(D)沿纵向在输送槽(1)受料段的俯视投影之内，废钢(C)呈长条形被纵向放置在输送槽(1)受料段的槽底，输送槽(1)将废钢(C)导入电炉(A)；

输送槽(1)受料段上方设置移动密封盖(5)和第二动密封装置(5a)。

2.如权利要求1所述的短流程废钢预热输送装置，其特征在于：所述底开式长形布料槽(D)底部沿长度方向安装有可打开的门或手指形托架。

3.如权利要求2所述的短流程废钢预热输送装置，其特征在于：所述输送槽(1)与导烟罩(2)之间设置有第一动密封装置(2b)。

4.如权利要求3所述的短流程废钢预热输送装置，其特征在于：所述输送槽(1)槽底为阶梯叠加式结构，相邻两层交接缝隙为槽底抽烟口(1a)，槽底抽烟口(1a)倾斜朝下，前部有栅格板(1c)。

5.如权利要求4所述的短流程废钢预热输送装置，其特征在于：所述导烟罩(2)的尾部设置有调节板(2d)，调节板(2d)与废钢预热输送斜槽(1)槽底构成可调废钢入口，调节板(2d)、移动密封盖(5)和输送槽(1)构成防空气吸入的密闭容腔。

6.如权利要求5所述的短流程废钢预热输送装置，其特征在于：导烟罩(2)尾部的调节烟口(2a)通过带有调节阀(K)的管道与烟气燃烧与沉降室(F)相连，调节烟口(2a)与调节阀(K)构成可调废钢入口的动密封。

7.如权利要求6所述的短流程废钢预热输送装置，其特征在于：输送槽(1)下方对称设置有水平激振力装置或两侧对称设置有水平激振力装置。

8.如权利要求1所述的短流程废钢预热输送装置，其特征在于：所述输送槽(1)的两侧壁为双层，内侧壁与槽底分离构成抽烟口(1a)。

9.如权利要求1至8任一所述的短流程废钢预热输送装置，其特征在于：所述输送槽(1)剖面为凹形。

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