CN104046711B - 钢渣余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢渣余热回收系统，包括热管以及加热装置，其中，加热装置设有腔室，腔室中容纳有液体介质，在加热装置的侧壁上设有与腔室连通的排汽口，排汽口通过管路与蒸汽管网连通，蒸汽管网与排汽口之间的管路上安装有排汽阀，热管包括蒸发器和冷凝器，蒸发器包括套设于热焖装置的外侧壁上且内设环形槽的本体，以及容纳于环形槽中且与该环形槽的内侧壁连接的毛细芯，环形槽围绕于热焖装置的外侧，毛细芯将环形槽分成第一流道和第二流道，第一流道和第二流道通过毛细芯中的间隙连通，第一流道和第二流道的出口通过管路分别与冷凝器的入口和出口连通。本发明提出的钢渣余热回收系统，实现了将钢渣中的热量进行回收。

Description

钢渣余热回收系统

技术领域

本发明涉及炼钢生产余热回收技术领域，尤其涉及一种钢渣余热回收系统。

背景技术

转炉每冶炼1吨钢水产生50-100kg钢渣，钢渣具有高品位的热能，其温度高达1600℃以上。钢渣主要是由硅酸三钙、硅酸二钙、氧化锰、氧化亚铁、氧化镁、氧化钙等多种物质及少量的残钢组成，钢渣必须经过处理实现渣钢分离，其渣可用于水泥添加料，钢可回收利用。

目前，国内外钢渣处理方式有水淬法、滚筒法、浅盘热泼法和热焖法。其中，热焖法是将高温渣放入热焖装置中，然后盖上顶盖，向热焖装置中喷入一定量的水使之产生水蒸汽，随后，水和水蒸汽与钢渣中游离态的氧化钙、氧化镁发生水解反应，最终达到渣和残钢自然分离，然后通过磁选分离出残钢。热焖法具有适应性高、占地小、污染少等优点，但无余热回收是该技术的显著缺点，从而导致大量的热量被浪费。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种钢渣余热回收系统，旨在回收热焖法处理钢渣时的热量。

为实现上述目的，本发明提供一种钢渣余热回收系统，包括热管以及加热装置，其中，所述加热装置设有腔室，所述腔室中容纳有液体介质，在所述加热装置的侧壁上设有与所述腔室连通的排汽口，所述排汽口通过管路与蒸汽管网连通，所述蒸汽管网与所述排汽口之间的管路上安装有排汽阀，所述热管包括套设于热焖装置上用于吸收热焖装置中钢渣热量的蒸发器、以及安装于所述腔室内用于加热液体介质的冷凝器，所述冷凝器位于所述蒸发器的上方，所述蒸发器包括套设于所述热焖装置的外侧壁上且内设环形槽的本体，以及容纳于所述环形槽中且与该环形槽的内侧壁连接的毛细芯，所述毛细芯将所述环形槽分成第一流道和第二流道，所述第一流道和第二流道相互独立设置，所述第一流道和第二流道通过所述毛细芯中的间隙连通，所述第一流道和第二流道的出口通过管路分别与所述冷凝器的入口和出口连通。

优选地，所述第二流道呈环形结构围绕于所述热焖装置的外侧，所述第一流道位于所述热焖装置与所述第二流道之间，所述第一流道设置有多个，多个所述第一流道与第二流道通过所述毛细芯相互隔开。

优选地，多个所述第一流道在所述热焖装置的圆周方向均匀分布，多个所述第一流道的形状及大小相同。

优选地，所述第二流道的环形结构的中轴线与所述热焖装置的轴线平齐设置。

优选地，所述热管还包括集气管和液体分配管路，其中，所述集气管的底端通过管路与所有所述第一流道的出口连通，所述集气管的顶端通过所述管路与所述冷凝器的入口连通；所述液体分配管路的底端通过与管路与所述第二流道的入口连通，所述液体分配管路的顶端通过管路与所述冷凝器的出口连通，所述集气管和液体分配管路均为圆环形管路。

优选地，所述本体包括套设于所述热焖装置的外侧壁上的内壁以及与所述内壁连接的边壁，其中，所述边壁包括与所述内壁底端连接的底板、与所述内壁顶端连接的顶板以及连接所述顶板和底板的外侧壁，其中，所述内壁和外侧壁均呈圆环形。

优选地，所述加热装置的侧壁上还开设有进水口，在与所述进水口连接的进水管路上还设有进水阀。

优选地，所述钢渣余热回收系统还包括安装于所述腔室内用于测量所述腔室内压力的压力测量装置、安装于所述腔室内用于测量所述腔室内液体介质温度的温度测量装置，以及安装于所述腔室内用于测量所述腔室内液体介质液面的液面测量装置。

优选地，所述钢渣余热回收系统还包括与所述压力测量装置、装置温度测量装置和液面测量装置电连接的控制器，该控制器还与所述进水阀和排汽阀电连接。

优选地，所述加热装置的壳体包括位于内侧的导热层以及包覆于所述导热层外的保温层。

本发明提出的钢渣余热回收系统，设置热管以加热液体介质产生蒸汽进而回收到蒸汽管网中，从而实现了将钢渣中的热量进行回收。本钢渣余热回收系统还具有回收效果好的优点，同时本钢渣余热回收系统结构简单、容易实现。同时，本钢渣余热回收系统中的热管是分体式的，因此，不需要受一体式热管的结构的限制，可灵活布置热管，只要保证冷凝器位于蒸发器的上方即可，而不需冷凝器一定处于蒸发器的正上方。另外，本钢渣余热回收系统将环形槽分成第一流道和第二流道，通过毛细芯中的间隙连通第一流道和第二流道，从而避免热管中气、液两态工质混合存在而影响传热效率，因此，本钢渣余热回收系统可有效地提高热管的换热效率，提高热管中工质的速度极限，进而增加了本钢渣余热回收系统的回收总热量。

附图说明

图1为本发明钢渣余热回收系统优选实施例的结构示意图；

图2为图1所示的A-A方向的剖视结构示意图；

图3为图1所示的B-B方向的剖视结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1至图3，图1为本发明钢渣余热回收系统优选实施例的结构示意图；图2为图1所示的A-A方向的剖视结构示意图；图3为图1所示的B-B方向的剖视结构示意图。

本优选实施例中，钢渣余热回收系统包括热管10以及加热装置20，其中，加热装置20设有腔室，腔室中容纳有液体介质，在加热装置20的侧壁上设有与腔室连通的排汽口21，排汽口21通过管路与蒸汽管网30连通，蒸汽管网30与排汽口21之间的管路上安装有排汽阀40，热管10包括套设于热焖装置50上用于吸收热焖装置50中钢渣热量的蒸发器11、以及安装于腔室内用于加热液体介质的冷凝器12，冷凝器12位于蒸发器11的上方，工质在冷凝器12和蒸发器11内循环流通，蒸发器11包括套设于热焖装置50的外侧壁上且内设环形槽的本体111，以及位于环形槽中的且与该环形槽的内侧壁连接的毛细芯112，环形槽围绕于热焖装置50的外侧，毛细芯112将环形槽分成第一流道113和第二流道114，第一流道113和第二流道114相互独立设置，第一流道113和第二流道114通过毛细芯112中的间隙连通，第一流道113和第二流道114的出口通过管路分别与冷凝器12的入口和出口连通。

本实施例中，液体介质为软水，毛细芯112、本体111以及热管10的管路均使用钽、铌、钼等耐高温金属制成，热管10使用碱金属锂为工质。本实施例中，将加热装置20设置于热焖装置50的上方，有利于锂工质在热管10内循环流动。

具体地，本实施例中，本体111包括套设于热焖装置50的外侧壁上的内壁1111以及与边壁1111连接的边壁，其中，边壁包括与内壁1111底端连接的底板1112、与内壁1111顶端连接的顶板1113以及连接顶板113和底板112的外侧壁1114，其中，内壁1111和外侧壁1114均呈圆环形。热焖装置50的底部采用导热差的镁铝砖堆砌。

本钢渣余热回收系统的工作原理如下：钢渣通过热焖装置50的外侧壁（通常为碳砖，碳砖具有导热性能良好的优点）将热量传入热管10的蒸发器11，蒸发器11的第一流道113中的锂吸收热量，使锂蒸发成锂蒸汽，锂蒸汽在热管10内传递，经第一流道113的出口流出进入到冷凝器12中，并在冷凝器12中放出热量使锂蒸汽冷凝成液态锂，因冷凝器12中锂蒸汽冷凝为液态锂的过程中会放出大量的热量，从而对加热装置20中水进行加热，进而产生大量的水蒸汽，随后，冷凝后的液态锂在重力作用下，经冷凝器12的出口顺着管路流入到第二流道114中，毛细芯112通过其间隙将第二流道114中的液态锂吸到第一流道113中，被吸到第一流道113中的液态锂吸热进而蒸发成锂蒸汽，依次循环，从而不断地对加热装置20中的水进行加热，当加热装置20内产生的水蒸汽达到预设压力时，打开排汽阀40将水蒸汽输入蒸汽管网30以存储热量，当加热装置20内的水蒸汽小于预设压力时，则关闭排汽阀40，实时测量并控制加热装置20的水位。

本实施例提出的钢渣余热回收系统，设置热管10以加热液体介质产生蒸汽进而回收到蒸汽管网30中，从而实现了将钢渣中的热量进行回收。本钢渣余热回收系统还具有回收效果好的优点，同时本钢渣余热回收系统结构简单、容易实现。同时，本钢渣余热回收系统中的热管10是分体式的，因此，不需要受一体式热管10的结构的限制，可灵活布置热管10，只要保证冷凝器12位于蒸发器11的上方即可，而不需冷凝器12一定处于蒸发器11的正上方。另外，本钢渣余热回收系统将环形槽分成第一流道113和第二流道114，通过毛细芯112中的间隙连通第一流道113和第二流道114，从而避免热管10在工质传输过程中气、液两态的锂混合而影响传热效率，因此，本钢渣余热回收系统可有效地提高热管10的换热效率，提高热管10中工质的速度极限，进而增加了本钢渣余热回收系统的回收总热量。

进一步地，结合图1和图2，第二流道114呈环形结构围绕于热焖装置50的外侧，第一流道113位于热焖装置50与第二流道114之间，第一流道113设置有多个，多个第一流道113与第二流道114通过毛细芯112相互隔开。

本实施例中，设置有多个第一流道113而不是将第一流道113一体设置成环形结构，是因为此时可增加第一流道113与毛细芯112的接触面积，使第二流道114中的液态锂可以及时经毛细芯112进入到第一流道113中，从而提高了热管10的换热效率，进而提高了本钢渣余热回收系统的回收总热量。

进一步地，结合图1和图2，多个第一流道113在热焖装置50的圆周方向均匀分布，多个第一流道113的形状及大小相同，第二流道114的环形结构的中轴线与热焖装置50的轴线平齐设置。此时，可进一步提高热管10的换热效率，进而提高了本钢渣余热回收系统的回收总热量。

进一步地，结合图1和图3，热管10还包括集气管13和液体分配管路14，其中，集气管13的底端通过管路与所有第一流道113的出口连通，集气管13的顶端通过管路与冷凝器12的入口连通；液体分配管路14的底端通过与管路与第二流道114的入口连通，液体分配管路14的顶端通过管路与冷凝器12的出口连通，集气管13和液体分配管路14均为圆环形管路。

本实施例中，设置集气管13将所有第一流道113的锂蒸汽全部汇集起来，可在集气管13的顶端设置一个出口与冷凝器12连通，使本钢渣余热回收系统的冷凝器12使用一根管路即可。设置液体分配管路14将冷凝器12冷凝的液态锂均匀地分配给第二流道114的每个位置，从而进一步提高热管10的换热效率，进而提高了本钢渣余热回收系统的回收总热量。

进一步地，参照图1，加热装置20的侧壁上还开设有进水口22，在与进水口22连接的进水管路上还设有进水阀41。

因热管10持续对加热装置20中水进行加热时，会使加热装置20中水的液位不断下降，为了保证热管10的热量最大化地用于加热水，需保证加热装置20中水的液位高于热管10的顶端，因此，本实施例中，通过设置进水口22从而实现了对加热装置20中及时补充水。

进一步地，本钢渣余热回收系统还包括安装于腔室内用于测量腔室内压力的压力测量装置42、安装于腔室内用于测量腔室内液体介质温度的温度测量装置43，以及安装于腔室内用于测量腔室内液体介质液面的液面测量装置44。更进一步地，本钢渣余热回收系统还包括与压力测量装置42、装置温度测量装置43和液面测量装置44电连接的控制器（图中未示出），该控制器还与进水阀41和排汽阀40电连接。

当液面测量装置44获取到液体介质液面低于第一预设液面值时，控制器控制进水阀41打开，以向加热装置20中补充软水，当加热装置20中软水的液面到达第二预设液面值时，控制器控制进水阀41关闭，此时加热装置20中软水已补充到位。

本实施例中，控制器根据水的温度、压力以及液面从而分别控制进水阀4141和排汽阀40的开关，从而使本钢渣余热回收系统更加智能。

进一步地，加热装置20的壳体23包括位于内侧的导热层以及包覆于导热层外的保温层。

导热层可使用导热性能良好的碳砖堆砌而成。本实施例中，设置导热层可使热量传递加快，从而使加热装置20中的水蒸汽生成速度加快，设置保温层减少热量的损失，从而可提高本钢渣余热回收系统的热回收效率。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种钢渣余热回收系统，其特征在于，包括热管以及加热装置，其中，所述加热装置设有腔室，所述腔室中容纳有液体介质，在所述加热装置的侧壁上设有与所述腔室连通的排汽口，所述排汽口通过管路与蒸汽管网连通，所述蒸汽管网与所述排汽口之间的管路上安装有排汽阀，所述热管包括套设于热焖装置上用于吸收热焖装置中钢渣热量的蒸发器、以及安装于所述腔室内用于加热液体介质的冷凝器，所述冷凝器位于所述蒸发器的上方，所述蒸发器包括套设于所述热焖装置的外侧壁上且内设环形槽的本体，以及容纳于所述环形槽中且与该环形槽的内侧壁连接的毛细芯，所述毛细芯将所述环形槽分成第一流道和第二流道，所述第一流道和第二流道相互独立设置，所述第一流道和第二流道通过所述毛细芯中的间隙连通，所述第一流道和第二流道的出口通过管路分别与所述冷凝器的入口和出口连通；所述第二流道呈环形结构围绕于所述热焖装置的外侧，所述第一流道位于所述热焖装置与所述第二流道之间，所述第一流道设置有多个，多个所述第一流道与第二流道通过所述毛细芯相互隔开。

2.如权利要求1所述的钢渣余热回收系统，其特征在于，多个所述第一流道在所述热焖装置的圆周方向均匀分布，多个所述第一流道的形状及大小相同。

3.如权利要求2所述的钢渣余热回收系统，其特征在于，所述第二流道的环形结构的中轴线与所述热焖装置的轴线平齐设置。

4.如权利要求1所述的钢渣余热回收系统，其特征在于，所述热管还包括集气管和液体分配管路，其中，所述集气管的底端通过管路与所有所述第一流道的出口连通，所述集气管的顶端通过所述管路与所述冷凝器的入口连通；所述液体分配管路的底端通过与管路与所述第二流道的入口连通，所述液体分配管路的顶端通过管路与所述冷凝器的出口连通，所述集气管和液体分配管路均为圆环形管路。

5.如权利要求1所述的钢渣余热回收系统，其特征在于，所述本体包括套设于所述热焖装置的外侧壁上的内壁以及与所述内壁连接的边壁，其中，所述边壁包括与所述内壁底端连接的底板、与所述内壁顶端连接的顶板以及连接所述顶板和底板的外侧壁，其中，所述内壁和外侧壁均呈圆环形。

6.如权利要求1所述的钢渣余热回收系统，其特征在于，所述加热装置的侧壁上还开设有进水口，在与所述进水口连接的进水管路上还设有进水阀。

7.如权利要求6所述的钢渣余热回收系统，其特征在于，还包括安装于所述腔室内用于测量所述腔室内压力的压力测量装置、安装于所述腔室内用于测量所述腔室内液体介质温度的温度测量装置，以及安装于所述腔室内用于测量所述腔室内液体介质液面的液面测量装置。

8.如权利要求7所述的钢渣余热回收系统，其特征在于，还包括与所述压力测量装置、装置温度测量装置和液面测量装置电连接的控制器，该控制器还与所述进水阀和排汽阀电连接。

9.如权利要求1至8中任意一项所述的钢渣余热回收系统，其特征在于，所述加热装置的壳体包括位于内侧的导热层以及包覆于所述导热层外的保温层。