CN105258515B - 电弧炉炼钢炉渣余热的回收设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种电弧炉炼钢炉渣余热的回收设备及方法，安装于混凝土基座上，其包括:一静止外水夹套和一间隔套于外水夹套内并与其转动配合的内水夹套，内水夹套固接的水冷托盘与外水夹套底部间隔；内水夹套外周壁上设有若干破渣器，外水夹套内壁底部设有碎渣器；外水夹套底部外壁对应的水冷托盘外沿上设有铲渣器；还包括一设置在外水夹套侧上方的汽包,汽包通过管道与外水夹套和内水夹套循环连接，管道上设有的循环水泵，管道循环水吸收的炉渣物理潜热和凝固相变热以蒸汽形式从汽包顶部排出回收；本发明将高温液态炉渣带走的热量，余热回收转变为钢厂VOD炉使用的有用蒸汽，减少甚至代替钢厂燃煤、燃油或燃气锅炉发生蒸汽，为钢厂节能增效。

Description

电弧炉炼钢炉渣余热的回收设备及方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼节能领域，特别是一种电弧炉炼钢炉渣余热的回收设备及方法。

背景技术

钢铁冶炼有句名言，炼钢先炼渣，好渣出好钢。现代电炉炼钢实行留钢留渣，泡沫渣埋弧操作。每吨钢约产生10～20%重量比的高温液态炉渣。炉渣的温度1500～1650℃，炉渣带走了炼钢总能耗的约15～25%的热能。炉渣带走如此多的热能，在现实炼钢中基本没有被利用。大部分厂家把高温液态炉渣直接流渣到渣包，倒到“渣山”自然冷却；少数厂家流渣到现场的渣场，泼水冷却后，装载机铲走；有论文报导用液态炉渣生产粒渣做建材；有人设想用液态炉渣喷吹玻璃丝做保温棉，但电弧炉炉渣碱度高，不易成型。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提出一种电弧炉炼钢炉渣余热的回收设备及方法，把电弧炉炼钢产生的高温液态炉渣冷却破碎后颗粒化、并把冷却炉渣的热量转为水蒸汽回收利用。

为达上述目的，本发明提供一种电弧炉炼钢炉渣余热的回收设备，安装于混凝土基座上，其特征在于其包括：一静止的环形外水夹套和一间隔套于外水夹套内并与其转动配合的锥状内水夹套，固定于内水夹套底部的水冷托盘与外水夹套底部间隔；内水夹套外周壁上设有若干用于把冷却的炉渣破碎的破渣器，外水夹套内壁底部设有用于把炉渣块碾碎的碎渣器；外水夹套底部外壁对应的水冷托盘外沿上设有可把碎炉渣颗粒扒出的铲渣器；还包括一设置在外水夹套侧上方的汽包,汽包通过管道与外水夹套和内水夹套循环连接，管道上设有的循环水泵，管道循环水吸收的炉渣物理潜热和凝固相变热以蒸汽形式从汽包顶部排出回收。

所述的外水夹套及内水夹套的空腔内壁上均焊接有用于若干加固的加强筋；内水夹套顶部设有若干个用于搅拌液态炉渣的凹凸顶。

所述的水冷托盘底部的混凝土基座上固定一支撑板，水冷托盘与支撑板之间通过一轴承圆轨转动连接配合；所述的混凝土基座固定有一驱动水冷托盘转动的液压油缸，水冷托盘外沿通过受力杆或大齿轮与液压油缸驱动连接配合。

所述与汽包连接的管道包括一进水管和一出水管，进水管相通连接在汽包底部和内水夹套底部中心密封固定的外套管之间，外套管中设有一与其间隔配合的内套管，内套管向上延伸到内水夹套内腔顶部，出水管包括相通连接在内套管底端和外水夹套内腔底部之间的第一出水管以及连接在外水夹套内腔顶端部和汽包中部之间的第二出水管；所述的汽包顶部设有把蒸汽排出的蒸汽管。

所述的第二出水管连接在汽包侧面中间位置，进水管的进水口位置低于第二出水管的出水位置，所述的循环水泵安装在进水管上。

所述的汽包顶部的蒸汽管一侧设有防范蒸汽过压的安全阀；所述的汽包底端部设有用于把水垢排出的排污阀。

本发明还提供一种电弧炉炼钢炉渣余热的回收方法，包括上述的电弧炉炼钢炉渣余热的回收设备，其特征在于主要包括如下步骤：

第一步：先在水冷托盘上铺垫一定厚度的固态碎炉渣，防止液态炉渣直接流到装置底部；启动循环水泵使连通外水夹套、内水夹套和汽包之间的软化水通过管道循环流动；并把内水夹套及其底部的水冷托盘不停地转动起来；

第二步：把电弧炉产生的液态流渣倒入并充满外水夹套和内水夹套（2）之间，通过内水夹套转动搅拌液态炉渣，外水夹套和内水夹套通过热传递的方式使管道循环流动的软化水不间断吸收液态炉渣的热量，使液态炉渣由上到下逐渐冷却凝固成固体炉渣，转动的内水夹套上的破渣器上将逐步冷却凝固的炉渣，从上到下逐级挤碎，大块到中块，再到小块以致碎块，最后通过碎渣器把将碎渣块碾压成颗粒状的炉渣，颗粒状的炉渣由水冷托盘外沿上的铲渣器把碎炉渣颗粒扒出；实现储存渣、冷却渣、破碎渣、自动排碎渣的整个过程；通过拣选把碎炉渣颗粒回收利用；

第三步：在第二步的整个过程中，利用外水夹套和内水夹套内的串联循环软化水，吸收1500～1650°C高温炉渣的物理潜热及相变热，将高温炉渣冷却到室温，加热的软化水在汽包蒸发蒸汽排出以回收利用。

本发明的有益效果如下：

1、将高温液态炉渣带走的热量，余热回收转变为钢厂VOD炉使用的有用蒸汽，减少甚至代替钢厂燃煤（或燃油、燃气）锅炉发生蒸汽，为钢厂节能增效；

2、减少钢厂蒸汽锅炉的废气特别是CO2气排放；

3、减少钢渣自然冷却或水泼渣冷却，对环境的热、汽、尘污染；

4、减轻现场作业强度，将固态废渣直接变为铺路基材料或其它建材；

5、顺便可利用磁选皮带回收渣中飞溅的钢豆。

附图说明

图1为本发明的结构剖视图。

图2为本发明水冷托盘与支撑板通过轴承圆轨转动连接配合的结构示意图。

图3为本发明液压油缸驱动连接水冷托盘转动的结构示意图。

图4为本发明通过进水管水泵把水压进内水夹套内的结构水流流向示意图。

图5为本发明把水从内、外水夹套的水压出排入汽包的水流流向示意图。

图6为本发明把高温炉渣冷却破碎过程中回收高温炉渣余热的结构示意图。

图中附图标识为：1.外水夹套；2.内水夹套、3.破渣器；4.水冷托盘；41.铲渣器；5.液压油缸；6.轴承圆轨；7.受力杆；8.碎渣器；9.凹凸顶；10.加强筋；20.汽包；21.进水管；210.外套管；22.出水管；220.内套管；221.第一出水管；222.第二出水管；23.蒸汽管；24.安全阀；25.排污阀；100.混凝土基座；101.支撑板；200.高温液态炉渣；300.颗粒状碎炉渣。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示的一种电弧炉炼钢炉渣余热的回收设备，安装于混凝土基座100上，其还包括：一静止的环形外水夹套1和一间隔套于外水夹套1内并与其转动配合的锥状内水夹套2，固定于内水夹套2底部的水冷托盘4与外水夹套1底部间隔；所述的内水夹套2外周壁上设有若干用于把冷却的炉渣破碎的破渣器3，外水夹套1内壁底部设有用于把炉渣块碾碎的碎渣器8；内水夹套2顶部设有若干个用于搅拌液态炉渣的凹凸顶9，凹凸顶9搅动液态炉渣，一方面使液态炉渣温度均化，二方面防止液态炉渣冷却结晶时形成整体盖帽,外水夹套1及内水夹套2的空腔内壁上均焊接有若干用于加固的加强筋10；外水夹套1底部外壁对应的水冷托盘4外沿上设有可把碎炉渣颗粒扒出的铲渣器41；还包括一设置在外水夹套1侧上方的汽包20,汽包20通过管道与外水夹套1和内水夹套2循环连接，管道上设有的循环水泵30，管道循环水吸收的炉渣物理潜热和凝固相变热以蒸汽形式从汽包20顶部排出回收。

如图1～图3所示，本发明的水冷托盘4底部的混凝土基座100上固定一支撑板101，水冷托盘4与支撑板101之间通过一轴承圆轨6转动连接配合；混凝土基座100还固定有一驱动水冷托盘4转动的液压油缸5，水冷托盘4外沿通过受力杆7与液压油缸5驱动连接配合。

如图1所示，与汽包20连接的管道包括一进水管21和一出水管22，进水管21相通连接在汽包20底部和内水夹套2底部中心密封固定的外套管220之间，外套管220中设有一与其间隔配合的内套管210，内套管210向上延伸到内水夹套2内腔顶部，出水管22包括相通连接在内套管210底端和外水夹套1内腔底部之间的第一出水管221以及连接在外水夹套1内腔顶端部和汽包20中部之间的第二出水管222；所述的汽包20顶部设有把蒸汽排出的蒸汽管23；本发明的第一出水管221连接在汽包20侧面中间位置，进水管21的进水口位置低于第一出水管221的出水位置，循环水泵30安装在进水管21上。本发明的汽包20顶部的蒸汽管23一侧还设有防范蒸汽过压的安全阀24；汽包20底端部设有用于把水垢排出的排污阀25。

下面详细说明本发明通过循环软化水冷却外水夹套1和内水夹套2的工作原理图。

如图4所示，汽包20中的水经过进水管21上管道水泵30的抽吸，经进水管2加压并通过外套管210从内水夹套2内腔由下向上喷射出，使内水夹套2充满软化水，内水夹套2受热时可通过其外壁把热量传递给内水夹套2的软化水以冷却内水夹套2；如图5所示，在进水管21上水泵30的持续加压下，内水夹套2内腔顶部的软化水从内套管220内从上向下流动并依次进入第一出水管221、进入外水夹套1内腔、通过第二出水管222排入汽包20, 外水夹套1受热时可通过其外壁把热量传递给外水夹套1内的软化水以冷却外水夹套1,即通过出水管22可把受热的软化水排入汽包20；如上图4和图5所示的水流循环，使管道的循环水不断冷却内水夹套2和外水夹套1。

图6结合图4、图5详细说明本发明电弧炉炼钢炉渣余热的回收方法，其步骤如下：

第一步：先在水冷托盘4上铺垫一定厚度的固态碎炉渣，防止液态炉渣直接流到装置底部；启动循环水泵30使连通外水夹套1、内水夹套2和汽包20之间的软化水通过进水管21和出水管22循环流动；通过液压油缸5致动受力杆7而带动水冷托盘4,并使液压油缸5的直线运动转为曲线致动水冷托盘4转动，使得固定在水冷托盘4上的内水夹套2不停地转动起来；

第二步：把电弧炉产生的高温液态炉渣200倒入并充满外水夹套1和内水夹套2之间，通过内水夹套2上的凹凸顶9转动搅拌高温液态炉渣200，如图6和图4、图5所示，外水夹套1和内水夹套2通过热传递的方式使管道循环流动的软化水不间断吸收液态炉渣的热量，使液态炉渣由上到下逐渐冷却凝固成固体炉渣，转动的内水夹套2上的破渣器3上将逐步冷却凝固的炉渣，从上到下逐级挤碎，大块到中块，再到小块以致碎块，最后通过碎渣器8把将碎渣块碾压成颗粒状的炉渣，颗粒状碎炉渣300由水冷托盘4外沿上的铲渣器41扒出到设备外而在地上堆集，或用磁选皮带机输送到车间外，顺便回收钢豆；实现储存渣、冷却渣、破碎渣、自动排碎渣的整个过程；通过拣选把碎炉渣颗粒回收利用；

第三步：在第二步的整个过程中，利用外水夹套1和内水夹套2内的串联循环软化水，吸收1500～1650°C高温炉渣的物理潜热及相变热，将高温炉渣冷却到室温，加热的软化水在汽包20蒸发成蒸汽并通过其上的蒸汽管23排出以回收利用；如为钢厂VOD炉的使用提供有用的蒸汽。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明限制，本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化，因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，由各权利要求限定。

Claims (7)

1.电弧炉炼钢炉渣余热的回收设备，安装于混凝土基座（100）上，其特征在于其包括：

一静止的环形外水夹套（1）和一间隔套于外水夹套（1）内并与其转动配合的锥状内水夹套（2），固定于内水夹套（2）底部的水冷托盘（4）与外水夹套（1）底部间隔；内水夹套（2）外周壁上设有若干用于把冷却的炉渣破碎的破渣器（3），外水夹套（1）内壁底部设有用于把炉渣块碾碎的碎渣器（8）；外水夹套（1）底部外壁对应的水冷托盘（4）外沿上设有可把碎炉渣颗粒扒出的铲渣器（41）；

还包括一设置在外水夹套（1）侧上方的汽包（20）,汽包（20）通过管道与外水夹套（1）和内水夹套（2）循环连接，管道上设有的循环水泵（30），管道循环水吸收的炉渣物理潜热和凝固相变热以蒸汽形式从汽包（20）顶部排出回收。

2.如权利要求1所述的电弧炉炼钢炉渣余热的回收设备，其特征在于：所述的外水夹套（1）及内水夹套（2）的空腔内壁上均焊接有若干用于加固的加强筋（10）；内水夹套（2）顶部设有若干个用于搅拌液态炉渣的凹凸顶（9）。

3.如权利要求1所述的电弧炉炼钢炉渣余热的回收设备，其特征在于：所述的水冷托盘（4）底部的混凝土基座（100）上固定一支撑板（101），水冷托盘（4）与支撑板（101）之间通过一轴承圆轨（6）转动连接配合；所述的混凝土基座（100）固定有一驱动水冷托盘（4）转动的液压油缸（5），水冷托盘（4）外沿通过受力杆（7）或大齿轮与液压油缸（5）驱动连接配合。

4.如权利要求1所述的电弧炉炼钢炉渣余热的回收设备，其特征在于：所述与汽包（20）连接的管道包括一进水管（21）和一出水管（22），进水管（21）相通连接在汽包（20）底部和内水夹套（2）底部中心密封固定的外套管（210）之间，外套管（210）中设有一与其间隔配合的内套管（220），内套管（220）向上延伸到内水夹套（2）内腔顶部，出水管（22）包括相通连接在内套管（220）底端和外水夹套（1）内腔底部之间的第一出水管（221）以及连接在外水夹套（1）内腔顶端部和汽包（20）中部之间的第二出水管（222）；所述的汽包（20）顶部设有把蒸汽排出的蒸汽管（23）。

5.如权利要求4所述的电弧炉炼钢炉渣余热的回收设备，其特征在于：所述的第二出水管（222）连接在汽包（20）侧面中间位置，进水管（21）的进水口位置低于第二出水管（222）的出水位置，所述的循环水泵（30）安装在进水管（21）上。

6.如权利要求4所述的电弧炉炼钢炉渣余热的回收设备，其特征在于：所述的汽包（20）顶部的蒸汽管（23）一侧设有防范蒸汽过压的安全阀（24）；所述的汽包（20）底端部设有用于把水垢排出的排污阀（25）。

7.电弧炉炼钢炉渣余热的回收方法，包括权利要求1～6任意一项所述的电弧炉炼钢炉渣余热的回收设备，其特征在于主要包括如下步骤：

第一步：先在水冷托盘（4）上铺垫一定厚度的固态碎炉渣，防止液态炉渣直接流到装置底部；启动循环水泵（30）使连通外水夹套（1）、内水夹套（2）和汽包（20）之间的软化水通过管道循环流动；并把内水夹套（2）及其底部的水冷托盘（4）不停地转动起来；

第二步：把电弧炉产生的液态流渣倒入并充满外水夹套（1）和内水夹套（2）之间，通过内水夹套（2）转动搅拌液态炉渣，外水夹套（1）和内水夹套（2）通过热传递的方式使管道循环流动的软化水不间断吸收液态炉渣的热量，使液态炉渣由上到下逐渐冷却凝固成固体炉渣，转动的内水夹套（2）上的破渣器（3）上将逐步冷却凝固的炉渣，从上到下逐级挤碎，大块到中块，再到小块以致碎块，最后通过碎渣器（8）把将碎渣块碾压成颗粒状的炉渣，颗粒状的炉渣由水冷托盘（4）外沿上的铲渣器（41）扒出；实现储存渣、冷却渣、破碎渣、自动排碎渣的整个过程；通过拣选把碎炉渣颗粒回收利用；

第三步：在第二步的整个过程中，利用外水夹套（1）和内水夹套（2）内的串联循环软化水，吸收1500～1650°C高温炉渣的物理潜热及相变热，将高温炉渣冷却到室温，加热的软化水在汽包（20）蒸发蒸汽排出以回收利用。