CN102181601A - 差动密闭送料的电炉冶炼装置及其送料方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种差动密闭送料的电炉冶炼装置及其送料方法，该装置包括电炉和加料装置，加料装置包括冷受料输送槽和热输送槽，冷受料输送槽和热输送槽下方分别设置有独立控制的激振装置，冷受料输送槽的出口设置有伸入热输送槽的输送喉口，输送喉口与热输送槽的槽底之间的距离等于或大于热输送槽的深度，通过本发明的送料方法对两个输送槽施加不同频率的激振实现原料的差动输送，使冷受料输送槽可铺设较厚的料层，加快了上料速度，同时也让冷受料输送槽和运料底开长槽的长度可设计得更短，便于工程实施。另外，喉口及密封门结构，大大降低了卡料的概率和漏风量，热损失低，降尘效果好，冶炼过程高效、节能和环保。

Description

差动密闭送料的电炉冶炼装置及其送料方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种电炉冶炼装置及其冶炼过程中原料的差动密闭输送方法。

背景技术

电炉冶炼一种重要的炼钢方法，它通过电弧熔化废钢金属，如在电炉炼钢过程中会消耗大量的电能，目前，全废钢冶炼电能消耗费用占生产成本的8～9％。在消耗的电能中，除熔化金属消耗电能以外，电炉本体在操作过程中的炉体散热和被烟气带走的热量分别达到100kwh/t和140kwh/t，两者合计约占电炉冶炼电耗的34～40％；另外，工辅系统（如除尘系统和冷却水系统）也会消耗部分电能，有报道称除尘风机的电机功率折合电炉吨钢电耗为20～30kwh/t。此外，电炉冶炼过程中，废钢等金属损耗、辅料消耗（造渣剂、氧气、辅助燃料、耐材、电极等）占生产成本的90％。设备维护费用也将占到1～2％。从上述分析的知，降低电炉生产成本的主要途径有：a)降低直接电耗；b) 降低间接电耗；c)降低原材料消耗；d)减少设备维护。值得注意的是，设备维护费用所占比重虽然不大，但维护量大的设备会降低生产效率，变相增加整个生产链的成本。

电炉生产过程中降低各种消耗是目前各国专家追求的重要目标。另外，最新的环保控制要求（噪音、二恶英排放）也提出了电炉技术的新要求。

目前国际上基于振动连续加料的CONSTEEL是一种典型的废钢预热和连续加料技术，其特征为水平涵道连续给料技术，具有稳弧冶炼、生产噪音低、对电网冲击小等优点，国内外均有使用报道，在此列出的相关的专利背景技术和主要参考文献有：

1) US4543124A　申请日期：1984.8.2，授权日期：1985.9.24

2) US5400358   申请日期：1992.10.13，授权日期：1995.3.21

3) WO2007006558A2

4) CN 200680000679.8(中国专利申请）

5) 1990，炼钢，美国电弧炉连续炼钢－CONSTEEL工艺（殷宝言译）

6)《工业加热》2006 年第3期 康斯迪电炉与废钢预热

7) 现代机械　2008 年第6 期　60t Consteel 电弧炉除尘系统的介绍

上述信息表明，CONSTEEL技术起源于上世纪80年代中期，但最新专利申请于2007年。

奥钢联也于80年代中后期研发了竖炉概念的废钢预热系统，日本基于竖炉概念研制出了ECOARC电炉（环境友好炉）。

近年来，国内也在电炉废钢预热方面作过大量的开发和研究，相关的专利申请有：

1) ZL00210540.3 ；2) ZL200620082237.X；3) ZL200720089528.6

CISDI（中冶赛迪）在研究高效的废钢环保加料输送方式SKISTEEL，采用了斜槽输送原理，申请一系列的专利以构成专利体系。该技术可实现紧凑的废钢加料方式、电炉稳弧冶炼，环保且消耗降低，降低电炉的生产过程的费用。CISDI相关的专利申请背景技术主要有：

CN201010170509.2（一种废钢预热输送装置，已公开）

CN 101776395(一种电炉加料和预热装置，已公开)

201020607906.7(涵道式熔炼容器原料输送和烟尘回收装置)

对常规电炉生产过程、现有CONSTEEL、现有SKISTEEL技术研究发现，现有技术中仍存在如下问题：

1) 常规电炉烟气除尘沉降室粉尘量较大，且粉尘中含有可回收成份较高；

2) 常规电炉生产需开盖加入废钢，电炉热量散失和电耗较高，生产环境恶劣；

3) 常规电炉生产需进行频繁的机械操作，设备维护量较大；

4) CONSTEEL废钢输送装置系统过长，采用水平输送，设备振动大，启停不便，输送效率较低，占地面积大。

5) CONSTEEL废钢从受料槽向加热段运动过程的动态密封有较大的混风，会增大风机容量（参见所列文献）；

6) CONSTEEL对废钢的要求较高（轻薄料），原料输送的适应性差；

7) CISDI提出的输送方案中，其核心采用了斜槽输送，斜槽输送利用物体重力进行输送，可大大减小输送动力（动力诱导只是控制加料速度），并可加快加料速度，但带来的问题是，设备尾部逐步升高，电炉连续化生产要求的废钢高强度上料对本方案带来了巨大挑战，CN201010170509.2首次提出了长形加料槽针对摆振斜槽的加料，但长形加料槽加料的堆料高度且平整度无法准确控制，对入口的冷空气密封又带来新的挑战，同时，由于废钢之间的粘连，使得废钢从受料输送槽进入热输送槽时输送不畅，容易出现卡料等问题，限制了废钢在受料槽中铺设厚度不能过大，带来上料效率低的问题，而不解决该问题就无法使得该技术进入工程实施，其它CISDI同族专利的面临的问题也是类似的；

8) 由于烟气直接预热废钢，二恶英排放不能达到环保指标。

因此，需对现有的电炉冶炼装置进行改进，并提出一种全新的送料方法和冶炼方法，解决废钢在输送过程中的粘连问题，提高上料效率，另外，也降低废钢冶炼过程中的能耗和热损失，弱化烟气直接预热废钢功能，实现生产过程的高效、节能环保和投资的综合性优化。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种差动密闭送料的电炉冶炼装置及其送料方法，通过该装置可解决废钢输送过程中粘连的问题，利用所述加料和冶炼方法，可有效降低废钢冶炼过程中的能耗和热损失，实现生产过程高效、节能和环保的目的。

本发明的差动密闭送料的电炉冶炼装置，包括电炉和加料装置，所述加料装置包括冷受料输送槽和热输送槽，所述冷受料输送槽下方设置有独立控制的激振装置Ⅰ，热输送槽下方设置有独立控制的激振装置Ⅱ，所述冷受料输送槽的出口设置有伸入热输送槽内的输送喉口，输送喉口与热输送槽的槽底之间的距离等于或大于热输送槽的深度。

进一步，所述输送喉口的出料端设置有可开闭的密封门Ⅰ，所述冷受料输送槽的加料口设置有可开闭的密封门Ⅱ；

进一步，所述热输送槽与电炉之间设置有用于将原料导入电炉的联接槽；

进一步，所述联接槽安装于设置在其下方的横移小车上；

进一步，所述联接槽为可沿送料方向伸缩的结构，联接槽设置于热输送槽上，所述热输送槽沿送料方向的前端设置有离线横移小车；

进一步，所述联接槽为可沿送料方向伸缩或可沿送了方向的垂向摆动的结构，联接槽设置于电炉上，所述热输送槽沿送料方向的前端设置有离线横移小车；

进一步，所述热输送槽上设置有尘降罩，尘降罩与热输送槽共同围成尘降室，尘降罩上设置有除尘口；

进一步，所述电炉上设置有除尘管，除尘管与尘降室连通；

进一步，所述尘降罩由固定罩体和可拆卸罩体构成，可拆卸罩体位于热输送槽沿送料方向的前端；

进一步，所述尘降罩的壁身由耐火材料制成，尘降罩壁身上安装有汽化烟道管、水冷管道或模块化设计的余热回收模块；

进一步，所述尘降室内设置有烧嘴；

进一步，所述电炉内位于落料冷区界面设置有辅助加热喷嘴；

进一步，所述冷受料输送槽上方设置有运料底开加料长槽；

进一步，所述运料底开加料长槽设置于可沿送料方向的垂向移动的料槽横移车上；

进一步，所述冷受料输送槽和热输送槽与水平方向的夹角均为0～90°。

本发明的目的之二是提供一种使用所述的差动密闭送料的电炉冶炼装置进行送料的方法，包括以下步骤：

a）铺料：将运料底开加料长槽吊运或由料槽横移车运输至冷受料输送槽上方，打开密封门Ⅱ并关闭密封门Ⅰ，控制运料底开加料长槽打开，使原料铺设于冷受料输送槽底部；

b）输送：完成铺料后，关闭密封门Ⅱ并打开密封门Ⅰ，控制两个激振装置Ⅰ和激振装置Ⅱ分别以不同的频率对冷受料输送槽和热输送槽施加激振进行差动送料，激振装置Ⅱ的激振频率高于激振装置Ⅰ的激振频率。

本发明的有益效果：本发明的差动密闭送料的电炉冶炼装置及其送料方法，具有以下优点：

1）由于采用了冷受料输送槽和热送槽差动输送，冷受料输送槽的料层可以堆得比较厚，这一方面可加快上料速度，同时也可减短冷受料输送槽和运料底开长槽的长度，增强了相关技术的工程实施可行性；

2）冷受料输送槽、输送喉口、密封门装置的结合，大大降低了密封门装置在传统涵道中卡料的概率，提高了设备的可靠性和密封效果，也降低漏风量，提高了降尘室的降尘效果，生产环境大为改善，减少了排出烟气中粉尘含量和排出温度，提高了后续烟气余热利用的效果，降低了后续除尘系统的负荷，减少了设备维护和辅助能源的消耗；另外，由于采用了密闭生产，可减少炉体的热损失，能耗降低；

3）在尘降室内，可通过烧嘴进行烟气中一氧化碳的二次燃烧，提高排出烟气的温度，以提高了后续烟气余热利用的效能；

4）考虑到废钢预热与二恶英产生的关联性，通过设置电炉与尘降罩的直接烟气通道，使大部分高温烟气不直接对废钢加热，有效降低有害成份的产生概率，也有利于现有小型电炉和现有电炉的改造，此外，如果在接口间设置烟气调节装置，该结构对铁水热装工艺产生的大烟气量有很好的除尘效果；

5）由于设备短小紧凑，重量轻，激振力小，易于控制；装置中的存量废钢少，生产灵活性高，既有利于大批量连续生产，也利于小批量产品结构调整；此外，采用斜槽加料输送方式时，短时间内的送料效率明显提高，有利于与铁水热装工艺的配合。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A-A截面图；

图3为本发明采用烟气口和原料口同孔的方案示意图；

图4为本发明采用联接槽安装在热送槽端部示意图；

图5为本发明采用联接槽安装在电炉侧壁部示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明进行详细说明，如图所示：本实施例的差动密闭送料的电炉冶炼装置，包括电炉1和加料装置，所述加料装置包括冷受料输送槽2和热输送槽3，所述冷受料输送槽2下方设置有独立控制的激振装置Ⅰ4，热输送槽3下方设置有独立控制的激振装置Ⅱ5，所述冷受料输送槽2的出口设置有伸入热输送槽3内的输送喉口6，输送喉口6与热输送槽3的槽底之间的距离等于或大于热输送槽3的深度，冷受料输送槽和热送槽空间上的高度差使得激振装置Ⅰ与激振装置Ⅱ摆脱废钢牵连的干扰，可选择不同工作频率，从而实现两输送槽内有不同的输送速度，选择控制热送槽有较大的输送线速度，则热送槽的平均料层就会变薄，有利于对电炉加料和在电炉熔池中的熔化，冷受料输送槽内的堆料厚度增加，上料速度加快，也可减短冷受料输送槽和运料底开长槽的长度，增强了相关技术的工程实施可行性。同时，喉口结构使得工作更可靠且维护方便。电炉操作一般是采用留钢操作工艺和铁水热装工艺，为很好地实施本发明，采用留钢操作时一般留钢量为20～40％，采用铁水热装工艺时热装比例为0～60％。

作为上述技术方案的进一步改进，所述输送喉口6的出料端设置有可开闭的密封门Ⅰ7，所述冷受料输送槽2的加料口设置有可开闭的密封门Ⅱ8，密封门可采用转动式或插板式密封门，通过密封门Ⅰ与密封门Ⅱ的开闭配合，形成废钢加料过程除尘室的密封，形成密闭生产，可减少炉体的热损失，能耗降低；也降低了漏风量，除尘效果好，有效改善生产环境，同时，减少了排出烟气中粉尘含量和排出温度，提高了后续烟气余热利用的效果，降低了后续除尘系统的负荷，减少了设备维护和辅助能源的消耗。另外，冷受料输送槽、输送喉口和密封门的结合，大大降低了密封门装置在传统涵道中卡料的概率，使废钢装料的平整度要求不高，对废钢规则度放宽。

作为上述技术方案的进一步改进，所述热输送槽3与电炉1之间设置有用于将原料导入电炉1的联接槽9，满足电炉加料的要求。

作为上述技术方案的进一步改进，所述联接槽9安装于设置在其下方的横移小车10上，便于联接槽的更换维护，加强待机时炉口粘连废钢的处理。另外，采用“所述联接槽9为可沿送料方向伸缩的结构，联接槽9设置于热输送槽3上，所述热输送槽3沿送料方向的前端设置有离线横移小车11”和“所述联接槽9为可沿送料方向伸缩或可沿送料方向的垂向摆动的结构，联接槽9设置于电炉1上，所述热输送槽3沿送料方向的前端设置有离线横移小车11”的方案，均能实现本发明的目的。

作为上述技术方案的进一步改进，所述热输送槽3上设置有尘降罩12，尘降罩12与热输送槽3共同围成尘降室，尘降罩12上设置有除尘口13，结构简单合理，便于实施。

作为上述技术方案的进一步改进，所述电炉1上设置有除尘管14，除尘管14与尘降室连通，电炉与尘降罩的直接烟气通道，使大部分高温烟气不直接对废钢加热，有效降低有害成份的产生概率，也有利于现有小型电炉和现有电炉的改造。

作为上述技术方案的进一步改进，所述除尘管14上设置有烟气流量调节阀18，使该结构对铁水热装工艺产生的大烟气量有很好的除尘效果。

作为上述技术方案的进一步改进，所述尘降罩12由固定罩体12a和可拆卸罩体12b构成，可拆卸罩体12a位于热输送槽3沿送料方向的前端，便于对炉口处粘连废钢的处理。

作为上述技术方案的进一步改进，所述尘降罩12的壁身由耐火材料制成，尘降罩壁身12上安装有模块化设计的余热回收模块15，用于对热能的回收利用，提高能效，当然，采用汽化烟道管或水冷管道均能有效将这部分热能充分利用。

作为上述技术方案的进一步改进，所述尘降室内设置有烧嘴16，由于电炉冶炼中会产生一部分一氧化碳，通过烧嘴在尘降室内喷出氧气或空气使一氧化碳燃烧，既产生更多热能，降低设备能耗，也可减少排放降低环境污染。

作为上述技术方案的进一步改进，所述电炉1内位于落料冷区界面设置有辅助加热喷嘴，通过加热喷嘴提高原料区温度，减少电炉能耗。

作为上述技术方案的进一步改进，所述冷受料输送槽2上方设置有运料底开加料长槽17，解决冷受料输送槽上料的问题，加料效率高。

作为上述技术方案的进一步改进，所述运料底开加料长槽17设置于可沿送料方向的垂向移动的料槽横移车上，横移车为缓冲台车，可实现连续上料，满足大型电炉对上料速度的要求。

作为上述技术方案的进一步改进，所述冷受料输送槽2和热输送槽3与水平面的夹角均为0～90°，可有效减少设备长度，适应旧厂改造，当倾斜角度较大时，喉口在水平投影的落料线可作成斜跨热送槽宽的方式。冷受料输送槽采用非轴向或横向（90°）布置时，可以配一组以上的冷受料输送槽。但空间和上料速度满足要求时，一般采用０°纵向布置。

使用上述的差动密闭送料的电炉冶炼装置进行送料的方法，包括以下步骤：

a铺料：将运料底开加料长槽17吊运或由料槽横移车运输至冷受料输送槽2上方，打开密封门Ⅱ8并关闭密封门Ⅰ7，控制运料底开加料长槽17打开，使原料铺设于冷受料输送槽2底部，防止加料过程中冷空气的吸入增大能耗；

b输送：完成铺料后，关闭密封门Ⅱ8并打开密封门Ⅰ7，控制两个激振装置Ⅰ4和激振装置Ⅱ5分别以不同的频率对冷受料输送槽2和热输送槽3施加激振进行差动送料，激振装置Ⅱ5的激振频率高于与激振装置Ⅰ4的激振频率，使热输送槽中的料层厚度较薄，以利于电炉加料和原料在电炉熔池中的熔化。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (17)

1.一种差动密闭送料的电炉冶炼装置，包括电炉（1）和加料装置，所述加料装置包括冷受料输送槽（2）和热输送槽（3），其特征在于：所述冷受料输送槽（2）下方设置有独立控制的激振装置Ⅰ（4），热输送槽（3）下方设置有独立控制的激振装置Ⅱ（5），所述冷受料输送槽（2）的出口设置有伸入热输送槽（3）内的输送喉口（6），输送喉口（6）与热输送槽（3）的槽底之间的距离等于或大于热输送槽（3）的堆料深度。

2.根据权利要求1所述的差动密闭送料的电炉冶炼装置，其特征在于：所述输送喉口（6）的出料端设置有可开闭的密封门Ⅰ（7），所述冷受料输送槽（2）的加料口设置有可开闭的密封门Ⅱ（8）。

3.根据权利要求2所述的差动密闭送料的电炉冶炼装置，其特征在于：所述热输送槽（3）与电炉（1）之间设置有用于将原料导入电炉（1）的联接槽（9）。

4.根据权利要求3所述的差动密闭送料的电炉冶炼装置，其特征在于：所述联接槽（9）安装于设置在其下方的横移小车（10）上。

5.根据权利要求3所述的差动密闭送料的电炉冶炼装置，其特征在于：所述联接槽（9）为可沿送料方向伸缩的结构，联接槽（9）设置于热输送槽（3）上，所述热输送槽（3）沿送料方向的前端设置有离线横移小车（11）。

6.根据权利要求3所述的差动密闭送料的电炉冶炼装置，其特征在于：所述联接槽（9）为可沿送料方向伸缩或可沿送料方向的垂向摆动的结构，联接槽（9）设置于电炉（1）上，所述热输送槽（3）沿送料方向的前端设置有离线横移小车（11）。

7.根据权利要求1-6任意一条所述的差动密闭送料的电炉冶炼装置，其特征在于：所述热输送槽（3）上设置有尘降罩（12），尘降罩（12）与热输送槽（3）共同围成尘降室，尘降罩（12）上设置有除尘口（13）。

8.根据权利要求7所述的差动密闭送料的电炉冶炼装置，其特征在于：所述电炉（1）上设置有除尘管（14），除尘管（14）与尘降室连通。

9.根据权利要求8所述的差动密闭送料的电炉冶炼装置，其特征在于：所述除尘管（14）上设置有烟气流量调节阀（18）。

10.根据权利要求9所述的差动密闭送料的电炉冶炼装置，其特征在于：所述尘降罩（12）由固定罩体（12a）和可拆卸罩体（12b）构成，可拆卸罩体（12a）位于热输送槽（3）沿送料方向的前端。

11.根据权利要求10所述的差动密闭送料的电炉冶炼装置，其特征在于：所述尘降罩（12）的壁身由耐火材料制成，尘降罩壁身（12）上安装有汽化烟道管、水冷管道或余热回收模块（15）。

12.根据权利要求11所述的差动密闭送料的电炉冶炼装置，其特征在于：所述尘降室内设置有烧嘴（16）。

13.根据权利要求12所述的差动密闭送料的电炉冶炼装置，其特征在于：所述电炉（1）内位于落料冷区界面设置有辅助加热喷嘴。

14.根据权利要求13所述的差动密闭送料的电炉冶炼装置，其特征在于：所述冷受料输送槽（2）上方设置有运料底开加料长槽（17）。

15.根据权利要求14所述的差动密闭送料的电炉冶炼装置，其特征在于：所述运料底开加料长槽（17）设置于可沿送料方向的垂向移动的料槽横移车上。

16.根据权利要求15所述的差动密闭送料的电炉冶炼装置，其特征在于：所述冷受料输送槽（2）和热输送槽（3）与水平面的夹角均为0～90°。

17.使用权利要求1-16任意一条所述的差动密闭送料的电炉冶炼装置进行送料的方法，其特征在于：包括以下步骤：

a）铺料：将运料底开加料长槽（17）吊运或由料槽横移车运输至冷受料输送槽（2）上方，打开密封门Ⅱ（8）并关闭密封门Ⅰ（7），控制运料底开加料长槽（17）打开，使原料铺设于冷受料输送槽（2）底部；

b）输送：完成铺料后，关闭密封门Ⅱ（8）并打开密封门Ⅰ（7），控制两个激振装置Ⅰ（4）和激振装置Ⅱ（5）分别以不同的频率对冷受料输送槽（2）和热输送槽（3）施加激振进行差动送料，激振装置Ⅱ（5）的激振频率高于与激振装置Ⅰ（4）的激振频率。

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