CN107606961B - 液态炉渣余热回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属冶炼高温炉渣余热回收领域，特别涉及一种液态炉渣余热回收装置。该液态炉渣余热回收装置，包括设备框架，设备框架内安装有凝固模，其特征在于：所述凝固模包括由四套铜板背板组合两两对称分布围成立方体的侧面构成传热组合，底部设置一套封底装置；所述铜板背板组合由对应的铜板和背板复合构成，铜板的冷面上开设有若干介质流通槽，背板内部设置有水箱；铜板背板组合上设置有若干个通孔，通孔内安装有固定端安装在背板外表面上的凝壳顶离装置。本发明设备结构简单，工艺流程短，液态炉渣的显热和凝固潜热可直接被冷却介质吸收并利用，工艺参数可控性好。

Description

液态炉渣余热回收装置

（一）技术领域

本发明涉及金属冶炼高温炉渣余热回收领域，特别涉及一种液态炉渣余热回收装置。

（二）背景技术

高温液态炉渣是金属冶炼过程必然产生的一种副产品，尤其是高炉冶炼过程中产生的大量的高炉炉渣，熔融状态时的温度在1450℃左右，热焓约为1770MJ/t渣，属于高品质的余热资源，相当于60kg标准煤完全燃烧后所产生的热量。2016年我国炼铁产量达7亿吨，按每炼lt铁水大约产生300-350kg高炉渣计算，每年高炉渣产量约2.1-2.45亿吨，相当于1260-1470万吨标准煤的发热值。目前，但在有效利用这部分资源方面，存在着一定的不足，主要问题之一，是高炉渣的热传导率慢，仅为0.1-0.3W/(m.K)，导致炉渣余热回收困难。

高炉渣作为一种资源，其利用价值包括如下方面，一是炉渣本身作为材料的利用，二是炉渣中所含有的热量的利用。关于炉渣作为材料的利用，现在已比较成熟；关于热量的回收利用，人们一直在研究探索，虽取得了不少成果，但进展不是太大，目前仍处于实验室研究阶段，还没有应用到工业中的报道。

高炉渣的处理、利用方法主要有两类，一类是湿法，另一类是干法。湿法即水淬法，高炉渣经水粒化处理后作为生产水泥的原料，不进行热量的回收，也很难进行热量的回收，炉渣所携带的热量全部散失；典型的湿法处理方式有底滤法(OCP) 、因巴法( INBA)等，目前，工业生产中全部采用湿法处理高炉炉渣，国内高炉炼铁生产大部分采用底滤法(OCP)，国外大部分采用因巴法( INBA)。干法是以回收高炉渣显热资源为主的炉渣处理方法，主要有风淬法、双滚筒法、离心粒化法等几种，由于其存在着或需要进行二次换热而导致效率低、回收率低、噪音污染，或过程处理困难、设备寿命低、动力消耗大等诸多不足，目前仍处于研究阶段，还没有应用到大工业生产中。国外还提出了化学反应法熔渣显热回收技术，利用熔渣显热进行了甲烷水蒸气重整制氢反应的实验室研究，在反应器发生CH₄+H₂O=CO+3H₂反应，生成可燃性气体CO和H₂，从蒸汽发生器出来的温度约1250℃左右熔渣进行粒化，粒化炉渣得到的水蒸汽返回蒸汽发生器后重新反应。这种处理方式的不足是伴随化学反应，故热利用率较低；另外，在1250℃下，炉渣粒化也比较困难。

（三）发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种结构简单、操作方便、减小热阻的液态炉渣余热回收装置。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种液态炉渣余热回收装置，包括由下支撑梁架、上支撑梁架和支撑柱组成的设备框架，设备框架内安装有凝固模，其特征在于：所述凝固模为立方体结构的容器，由四套铜板背板组合两两对称分布围成立方体的侧面构成传热组合，其中一组对称的铜板背板组合固定在设备框架上，另一组对称的铜板背板组合安装在平移挤压装置上，底部设置一套封底装置；平移挤压装置包括安装在背板外表面上的活动端，活动端连接在固定于挤压装置安装架上的平移动力设施上，挤压装置安装架固定在设备框架上；所述铜板背板组合由对应的铜板和背板复合构成，铜板的朝向凝固模内部空间的一面为热面，另一面为冷面，铜板的冷面上开设有若干介质流通槽，背板内部设置有水箱，该水箱分为上下独立的两部分，分别为上水室和下水室，背板外侧面上设置有连通下水室的进水口和连通上水室的出水口，背板的内侧面上设置有分别连通下水室和介质流通槽开口端的下分配嘴，以及分别连通上水室和介质流通槽出口端的上分配嘴；铜板背板组合上设置有若干个通孔，通孔内安装有固定端安装在背板外表面上的凝壳顶离装置。

本发明中，液渣在凝固模内凝固，散热方式主要是传导，靠近模壁的液态渣首先凝固，形成一层凝固壳，凝固放出的热量通过热传导的方式经过模壁的热面传递给模壁另一侧的冷面，再传递给与冷面接触的冷却介质，最后被流动的冷却介质带走。当形成凝固壳后，还未凝固的液态渣继续冷却、凝固时，需进一步向冷却介质传热，传热路线除了要经过模壁外，还必然要经过凝固渣壳。在凝固渣壳中也是传导传热，由于凝固渣壳的导热系数远小于模壁的导热系数，故凝固渣壳即成为传热的主要阻力，是传热的限制性环节。本发明主要目的是解决这一阻力问题，从根本上减小这一传热阻力。具体措施是，通过凝固模的组合式可移动冷却部件的相对运动，对凝固渣壳施加外力，使渣壳破裂，从而脱离模壁，这样模壁与凝固壳之间就产生了空隙，这一空隙会被未凝固的液态渣填充，从而使新来的液渣与模壁接触，周期性的消除了限制性环节的传热距离，减小了传热热阻，提高凝固速度，提高传热效率。另外，在模壁上设置凝固渣壳分离装置，在模壁上设置通孔，孔内安装顶压设施；必要时，凝壳顶离装置工作，对贴附在模壁上的凝固渣壳施加压力，致使渣壳破碎而从模壁上脱落，促使未凝固液渣与模壁接触而继续凝固。模壁为铜板（或不锈钢板）与支撑背板的组合结构，其上设置通冷却介质通道，作为热量交换的介质。

本发明凝固模为分体组合板式，其组成部分可作相对移动，模壁上设置凝固渣壳分离装置，解决了炉渣热阻大传热速度慢的问题，使液态渣的凝固效率得到改善。回收的热量可用于发电等用途。

本发明的更优技术方案为：

所述两两对称的铜板背板组合一组为固定式，一组为平移式，其中固定式铜板背板组合固定在与传热组合支撑架相连接的传热组合紧固装置上，并通过传热组合支撑架固定在设备框架上。

所述连接平移挤压装置的铜板背板组合外侧面上设置有平移导向装置，平移导向装置包括安装在背板外表面上的平移导向杆，平移导向杆连接在末端设置在设备框架上的平移导向套内。

所述凝固模上部安装有上部防护装置，包括上固定防护板和上活动防护板，上固定防护板为整体式，安装在上支撑梁架上，上活动防护板为两组分体式，分别安装在连接平移挤压装置的铜板背板组合上端；凝固模下部安装有下部防护装置，包括下固定防护板和下活动防护板，下固定防护板为整体式，安装在下支撑梁架上，下活动防护板为两组分体式，分别安装在连接平移挤压装置的铜板背板组合下端。

所述封底装置包括封底铜板背板组合，封底铜板背板组合下侧面上安装有连接封底动力设施的封底动力杆。

所述凝壳顶离装置包括通过顶离安装设施固定在背板外侧面的顶离动力设施，顶离动力设施连接位于通孔内的顶离工作杆冷端，顶离工作杆热端伸出通孔，顶离工作杆内部连通冷却介质。

因为液态渣的表面张力的作用，使液态渣对周围金属设施的润湿性差，故可移动部件作相对运动时的缝隙、铜板上的通孔与凝壳顶离装置之间的间隙，只要按常规控制好必要的加工、配合尺寸，使用过程注意维护，就不会发生液态渣渗漏问题。

液态炉渣在降温、凝固过程放出的热量，被冷却介质吸收。可选择水作为冷却介质。水在吸收热量后，温度升高变成高温水，或变成蒸汽，高温水可用于取暖等，亦可作为蒸汽锅炉的预热水；蒸汽直接或经过处理提高品质后送入汽轮机发电或作为拖动动力，从而实现了液态炉渣余热的有效利用。

凝固后的块状炉渣，经过处理，进入下道换热工序，将剩余的显热进行交换，实现热量的进一步回收利用。

所述铜板的冷面外围设置有密封圈槽，密封圈槽内设置有密封圈。

所述设备框架设置有固定回收装置的定位设施和固定设施。

本发明所涉及的凝固模方式处理液态高炉渣的途径的研究，前人没有深入进行，主要是因为导热速率慢的问题，但这又是回避不开的事情。物体的传热，是将热量从高温的部位传递到低温的部位，在其他条件不变的情况下，传递的热流量（单位时间通过单位面积的热量）大小与传热的距离（高温部位与低温部位的间隔长度）成反比，也就是说传热的阻力与传热距离成正比。炉渣的导热系数较低，比金属导热系数小数10倍，同样尺寸的凝固渣壳厚度，炉渣凝固时的传热热阻要比金属大数10倍，凝固时间长，效率低，无法满足工业生产需求，故对这种低效率的凝固方式的深入研究意义不大。本发明避开了凝固系数低这一制约因素，目标定在了减少传热长度（距离）方面，采用尽可能缩减传热长度及周期性地消除限制性环节的传热长度的方法，来减小凝固传热过程的热阻。根据基本理论，凝固时传热流量与导热系数成正比，与传热距离成反比，只要传热距离足够小，即可得到所期望的传热流量，问题即可解决。具体途径是采取措施打破并移开靠近模壁而生成长大的凝固渣壳，使液态炉渣与凝固渣壳交换位置，这样未凝固的液态炉渣就会继续与模壁接触，将热量传导给模壁，从而被模壁另一侧的冷却介质带走，液态炉渣的温度降低，达到凝固温度时，凝固成固态。

本发明采用凝固模方式冷却、凝固高温液态炉渣，设备结构简单，工艺流程短，液态炉渣的显热和凝固潜热可直接被冷却介质吸收并利用，工艺参数可控性好，所产生的块状产品的余热可较容易地被继续取出利用。根据需要，通过控制并调整工艺参数（如冷却介质的流量、压强；铜板水槽的形状；可移式铜板背板组合移动距离、移动频率等），即可以取得所期望的固体产品的各种不同的结构形态，以作不同的用途。

（四）附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的主视结构示意图；

图3为本发明的俯视结构示意图；

图4为本发明的左视（一）结构示意图；

图5为本发明的左视（二）结构示意图；

图6为本发明凝固模的立体结构示意图；

图7为本发明传热组合的立体结构示意图；

图8为本发明铜板背板组合的立体结构示意图；

图9为本发明设备框架的立体结构示意图；

图10为本发明封底装置的立体结构示意图；

图中，1凝固模，2平移挤压装置，3凝壳顶离装置，4设备框架，5平移动力设施，6冷却介质系统，7传热组合，8封底装置，9铜板背板组合，10铜板，11背板，12上支撑梁架，13下支撑梁架，14支撑柱，15传热组合紧固装置，16传热组合支撑架，17挤压装置安装架，18平移导向装置，19平移导向杆，20平移导向套，21固定设施，22定位设施，23封底动力杆，24封底动力设施，25封底铜板背板组合，26上固定防护板，27上活动防护板，28下固定防护板，29下活动防护板，30进水口，31出水口。

（五）具体实施方式

附图为本发明的一种具体实施例。该实施例公开了一种液态炉渣凝固余热回收装置，可以通过减小传热距离来减小传热阻力，提高凝固速度及传热效率，实现余热快速回收。凝固后的固体渣块，亦具有很高的温度，携带较多的显热，再经后续处理，进一步收集这部分热量。

本发明主要由以下六个部件组成：

凝固模1、平移挤压装置2、凝壳顶离装置3、设备框架4、防护装置、冷却介质系统6。

各部件的功能及详细组成描述如下：

（一）凝固模1

液态炉渣在其中降温并凝固，最终形成固体；在降温及凝固过程中，液态炉渣放出所携带的热量，这些热量通过冷却介质的置换，供相关的余热收集装置进行回收并利用。凝固模1为立方体结构的容器，由4套铜板背板组合9构成的传热组合7围成立方体的侧面，下面设一套封底装置8，所围成的空腔用于容纳炉渣，使炉渣在内部冷却降温并凝固成固体渣块。组成传热组合的4套铜板背板组合9，分两组相对布置，其中一组为可平移式，一组为固定式。

高温液态炉渣注入凝固模1，炉渣的热量传递给铜板10，通过冷却水将热量带走，液态炉渣逐渐凝固成型。凝固完毕后，传热组合7下面的封底装置8撤除，传热组合7的相对的两块可平移的铜板背板组合9在平移挤压装置2的作用下松开，凝固后的块渣在自身重力作用下下落到下道工序的接收设施。凝固模1的凝固过程完成，下道设施再将固体渣块进行进一步的处理，并继续回收高温固体渣块所携带的热量。

每套铜板背板组合9由一块铜板10和一块相对应的背板11构成，铜板10的一个表面与炉渣接触，叫热面；另一个表面与背板11配合并与背板11紧固连接，叫冷面。铜板10的冷面开设若干介质流通槽，一端进低温介质，介质通过整个流通距离后，冷的介质吸收来自铜板热面的热量后温度升高，从另一端流出。当用水作冷却介质时，则流通槽称为水槽，水槽的一端通入冷却水，流过水槽的冷却水吸收热量温度升高，一部分水变成蒸汽，携带蒸汽的高温水从另一端流出。水所携带的热量来自于高温的炉渣，其传热过程是，炉渣将热量传递给铜板10，铜板10继续将热量传递给冷却水。

铜板10材质可采用紫铜、磷脱氧铜、银铜、铬锆铜等，已分别经过相应处理来改善强度、硬度、耐磨性、导热性、热变形性、软化温度等指标；铜板10的热面可设有镀层，如镀铬、镀镍、镀铬镍、镀镍铁、镀镍钴等，改善硬度、耐磨性，提高使用寿命。也可采用不锈钢板代替铜板10。

构成传热组合7的4套铜板背板组合9分为两组，每组由两两相对的两套组成，一组为固定式，称为固定式铜板背板组合，放置在传热组合支撑架16上，通过传热组合紧固装置15进行固定。传热组合支撑架16安装在设备框架4上。另一组为可平移式，称为可移式铜板背板组合，通过两套平移挤压装置2的分别作用，使可移式铜板背板组合9的任一套单独作或两套共同作前移、后移运动，且通过自动控制程序，调节平移速度、距离、频率等参数。

冷却介质的进、出端口均设置在与铜板10相连的背板11的外表面上。背板11由金属制作，其与铜板10连接的一面，即背板11的内表面处，设置上水室和下水室，两个水室中间不相连通。上水室的上端和下水室的下端，各设有一个介质分配嘴，分别叫做上分配嘴和下分配嘴，所述的上、下两个分配嘴，分别与跟相应背板11紧密接合的铜板10的冷面上的水槽的上、下端连通。背板11的不与铜板10相连接的一面，即背板11的外表面，在高度方向上处于上、下水室的相应高度的位置，分别设有出水口31和进水口30，出水口31和进水口30的内端，即靠近背板内侧的一端，分别与对应的背板11上的上、下水室连通；相应地另一端，即进、出水口的外端，也就是靠近背板11外表面的一端，与冷却介质系统6的进回水管道相连。分别地，进水口30的外端与供水系统来水方向的管道相连，接受冷却水的供给；出水口31的外端与回水管道相连，将温度升高的水或水-蒸汽混合物输出，供给余热利用设施。上述冷却介质运行路线与原理，可归为冷却介质系统6。

可作平移运动的可移式铜板背板组合的背板11的外表面安装平移挤压装置2的平移导向杆，导向杆与安装在设备框架4上的平移导向套配合，当挤压装置工作时，导向杆与导向套作相对平移运动，导向套通过导向杆来约束可移式铜板背板组合运行，以降低可移式铜板背板组合的运行偏差。需要说明的是，从设备或技术上来说，导向杆与导向套的安装位置可以互换，亦可实现约束目的，降低运行偏差。

在不作平移运动而位置固定的固定式铜板背板组合上，设置传热组合紧固装置15，与安装在设备框架4的下支撑梁架13上的传热组合支撑架16配合，通过螺栓、销子等紧固设施使需要固定的固定式铜板背板组合处于静止状态。

在铜板10及背板11的适当位置，设有若干通孔，通孔内安装凝壳顶离装置3，当需要时，该装置工作，其活动端在动力的作用下向凝固渣壳方向伸出，并抵达渣壳处，对渣壳施加外力，使渣壳破裂并离开凝固模1的内壁即铜板10的热面，渣壳移走后腾出的空间用来接纳未凝固的液态炉渣，液态炉渣与铜板10的热面接触，继续将热量通过铜板10传递给冷却介质。凝壳顶离装置3的固定端安装在相应背板11的外表面上，通过螺栓、销子等紧固设施来完成固定与连接。

在可移式铜板背板组合的上沿及下沿，分别安装上部防护装置的上活动防护板27和下部防护装置的下活动防护板29，上活动防护板27和下活动防护板29均与可移式铜板背板组合连在一起，随着可移式铜板背板组合运动而运动。上活动防护板27和下活动防护板29均中间开口，分别用于液态炉渣向凝固模中注入及固体渣块的移出，且下活动防护板29的开口尺寸与封底装置8的底部铜板背板组合25的尺寸相适应。

在凝固模1的传热组合7下面设置封底装置8，用于封闭凝固模1的下口，使液态炉渣保持在凝固模1中不会流出。封底装置8由封底铜板背板组合25和驱动压紧设施组成。封底铜板背板组合25的结构、冷却介质流通原理及结构均与传热组合7的铜板背板组合9相同或类似。驱动压紧设施由封底动力杆23、封底动力设施24组成。封底动力杆23一端连接封底铜板背板组合25，一端连接封底动力设施24，在动力作用下，封底动力杆23绕支点转动，将封底铜板背板组合25向上顶起，使封底铜板背板组合25的封底铜板的热面压向上边的由4套铜板背板组合9构成的传热组合7的下沿，使封底铜板背板组合25与传热组合7构成一个带底的容器，并且使二者的接触边缘得到良好密封，防止液渣渗漏。封底动力设施24可以是液压缸、电动缸、电动机等动力设施。凝固模1工作时，在向凝固模1内注入液态炉渣前，封底装置8处于封堵位置；液渣凝固完毕后，封底装置8打开，使凝固模1下口敞开，以便固体渣块自由下落；此时，可进行水平运动的可移式铜板背板组合在动力的驱动下，不再压紧固体渣块，从而使固体渣块在自身重力作用下落入下道相关设备，进行进一步处理。

（二）平移挤压装置2

液态炉渣在铜板10的冷面附近凝固成固体渣壳后，液渣通过渣壳继续向外传热的阻力增加，凝固速度减慢。为减小传热阻力（热阻），提高传热效率和凝固速度，对传热过程进行了研究分析，找出了通过减小传热距离以减小传热热阻、提高传热效率的途径。采用一种平移挤压装置2，在液态炉渣冷却凝固过程中，推动两块可相对运动的可移式铜板背板组合向内移动，在外力作用下，凝固渣壳被挤裂，脱离与铜板10冷面的接触，还未凝固的液渣流入被挤裂的凝固渣壳与铜板10之间的空隙。由于液渣重新与铜板10接触，从而减小了液态炉渣的传热距离，热阻变小，传热速度增加，加快液渣降温及凝固过程的进行。

另外，在实施可移式铜板背板组合向内挤压前，凝固模内液渣高度小于铜板高度，在向内挤压过程中，凝固模水平方向的截面积减小，液渣高度将上升，液渣将与之前没有与液渣接触的铜板10表面进行接触，加速液渣的传热、冷却与凝固；而当停止挤压并使可移式铜板背板组合向外撤回时，液渣高度将下降，使得上部已凝固的渣壳从液渣中露出渣液面的固体渣壳降温收缩，并且此处的固体渣壳失去了液渣对其想铜板10方向的静压制成，当再次受到平移挤压装置2的作用时，便更快地脱离与铜板10的接触，产生空隙并有相当一部分渣壳破裂而倒塌，为再次挤压时液渣高度上升使液渣与铜板10接触创造条件。

平移挤压装置2与凝壳顶离装置3共同作用，使凝固渣壳被挤裂以及凝固渣壳脱离与铜板10的接触的程度更强烈，提高了凝固效率。

平移挤压装置2的推动力来自液压缸设施、电动缸设施、电动设施或其他动力设施。以液压缸设施为例，液压缸的一端，即固定端，安装在设备框架4上的平移挤压装置2上；另一端，即活动端，安装在可移式铜板背板组合的背板的外面。在工作时，液态渣注入凝固模1，当液位达到一定高度后，启动液压缸，将两块相对应的可移式铜板背板组合进行相向运动（两块可移式铜板背板组合各自朝接近对方的方向运动），向内推进一定距离，实施挤压操作；或之后再作相背运动（两块可移式铜板背板组合各自朝远离对方的方向运动），再拉出一定距离，实施松开操作，甚至可恢复到初始位置；可循环多次进行相向/相背运动，实施多次挤压/松开操作；或之后再继续注入液态炉渣，再重复挤压/松开操作；或连续注入液态炉渣，连续进行挤压/松开往复操作。凝固完毕后，可移式铜板背板组合不再压紧固体渣块，此时凝固模1的封底装置8也已根据要求撤走，固体渣块将下落到另外的渣块处理设施中进行下一步的操作。

为保证可移式铜板背板组合平稳运动，降低运动过程的偏差，在每块可移式铜板背板组合上设置平移导向装置18，以约束可移式铜板背板组合的移动。平移导向装置18由一组平移导向杆19和一组平移导向套20组成，二者紧密配合，相互约束。平移导向杆19安装在可移式铜板背板组合的背板外侧，平移导向套20安装在设备框架4的适当位置，平移导向套20相对于设备框架4是静止的；或，平移导向套20安装在可移式铜板背板组合的背板11外侧，平移导向杆19安装在设备框架4的适当位置，平移导向杆19相对于设备框架4是静止的。

（三）凝壳顶离装置3

为促进凝固渣壳更有效地离开铜板10位置以使未凝固的液态炉渣靠近铜板10而加快冷却凝固，在凝固模1的铜板背板组合9上设置若干套凝壳顶离装置3；铜板背板组合9上加工有通孔，凝壳顶离装置3安装在这些通孔内；凝壳顶离装置3由顶离工作杆、顶离动力设施、顶离安装设施和顶离冷却设施组成。工作时，顶离工作杆在动力作用下向凝固模1内腔方向伸出，工作杆的工作端即热端将与凝固渣壳接触，并顶裂凝固渣壳，使渣壳脱离与铜板的接触，液态炉渣将填充原来凝固渣壳占据的位置，与铜板10表面接触而进行冷却并凝固。工作杆的冷端与顶离动力设施连接，顶离动力设施通过顶离安装设施安装固定在背板11外面。

凝壳顶离装置3内部通冷却介质，以冷却在高温状态下工作的顶离工作杆，防止受热损坏，提高寿命。冷却介质可与铜板冷却介质相同，最常用的介质是水。

凝壳顶离装置3与平移挤压装置2共同作用时，可更好地促进凝固渣壳从铜板表面的脱离，提高冷却与凝固效率，提高生产率。

（四）冷却介质系统6

冷却介质的作用是传递热量，即将来自高温炉渣的热量带走，送往余热回收设施。高温液态炉渣凝固，放出热量，热量传递给与炉渣接触的铜板10，铜板10再将热量传递给冷却介质。常用的冷却介质是水。冷却水系统包括设置在背板11外侧面的进水口、出水口，设置在背板10上的上水室、下水室、上分配嘴、下分配嘴，分布在铜板10上的水槽，另外还有密封圈、输水管道、管道连接装置等。

温度较低的冷却介质，通过凝固模1与炉渣交换热量后，温度升高，将热量带走，供给余热利用设施，实现能源的回收。当使用水作冷却介质时，低温水吸收热量升温后，可得到高温的水或高温水和蒸汽的混合状态，送往余热利用设施。

基本的冷却原理与路线是，采用循环冷却方式，一套进水管道，一套回水管道。背板外侧面安装有进水口30和出水口31。背板11内部设置水箱，分上、下两部分，分别为上水室和下水室，中间隔开，下水室与进水口30相连。供水系统通过进水管道送来的低温冷却水通过背板11上的进水口30流入下水室，然后通过下分配嘴进入铜板10下部的水槽的开始端，之后沿水槽自下而上流动，在水槽中流动的冷却水被来自高温炉渣并通过铜板传来的热量加热，温度升高变成高温水或高温水与蒸汽的混合物，从而将热量带走。被加热后的高温水或高温水与蒸汽的混合物，到达铜板10上部的水槽的末端后，通过上分配嘴汇集进入背板11上的上水室，再通过出水口31流入回水管道，进而送入余热利用设施，实现余热利用。

铜板10的冷面，即与背板11相接合的且设有水槽的面的四周，设置密封圈槽，内置密封圈，在铜板10与背板11通过螺栓或其他连接方式接合组装后，能够保证密封，保证使具有一定压力的冷却水不会渗漏。

根据情况，进水口30与出水口31可以互换，相应地，水在上水室、下水室、上分配嘴、下分配嘴及水槽内的流向则相反。

（五）防护装置

防护装置用来遮挡保护设备，防止液渣飞溅到设备上，防止灰尘的落入，保证设备正常运转。防护装置安装在支撑装置及可移式铜板背板组合上。按安装位置分为上部防护装置和下部防护装置；按固定与否，分为固定防护板部分和活动防护板部分。

上部防护装置安装在凝固模1的上部，包括上固定防护板26和上活动防护板27；上固定防护板26为整体式，安装在上支撑梁架12上，中间开孔，尺寸与凝固模1的开口尺寸相适应；上活动防护板27为分体式，共两组，分别安装在可移动的传热组合7的两套可移动的铜板背板组合9的上端，并随相应的铜板背板组合9移动。

下部防护装置包括下固定防护板28和下活动防护板29；下固定防护板28为整体式，安装在下支撑梁架13上，中间开孔，尺寸与凝固模1开口尺寸相适应；下活动防护板29为分体式，共两组，分别安装在可移动的传热组合7的两套可移动的铜板背板组合9的下端，并随相应的铜板背板组合9移动。

该实施例的上固定防护板26做成漏斗形，可较好地防止液渣飞溅对设备的损坏。

（六）设备框架4

该系统的作用：支撑、固定凝固模1的非运动部分，安装平移挤压装置2的固定部分，安装与连接冷却介质输送管道，安装并支撑凝固模1的防护装置。

该系统由下支撑梁架13、上支撑梁架12、支撑柱14组成。下支撑梁架13上安装有传热组合支撑架16，用于支撑、安装、固定传热组合7的固定式铜板背板组合；安装有挤压装置安装架17；其下部与设备基础连接处，设置连接、固定回收装置所用的固定设施21和定位设施22。

下支撑梁架13下表面是连接面，与设备基础相连，凝固模1所用的冷却介质在此处与介质供应设施连接。在下支撑梁架13的适当位置，即与铜板背板组合9下沿高度之下的合适位置，安装固定下防护装置的下固定防护板28，下固定防护板28与下活动防护板29相配合，避免灰尘、渣块、液渣等对设备的损坏。上支撑梁架12上安装上部防护装置的上固定防护板26，上固定防护板26与上活动防护板27相配合，避免灰尘、渣块、液渣等对设备的损坏。

上支撑梁架12可做成可分离式，共4块，可快速安装与卸下。

本发明所涉及的关于凝固模方式处理液态高炉渣的途径的研究，前人没有深入进行，主要是因为导热速率慢的问题。炉渣的导热系数较低，比金属导热系数小数10倍，同样尺寸的凝固厚度，炉渣凝固时的传热热阻要比金属热阻大数10倍，这样，热量通过凝固渣壳的传递过程即成为整个传热过程的限制性环节，导致凝固时间长，效率低，无法满足工业生产需求，故对这种低效率的凝固方式的深入研究意义不大。本发明避开了凝固时渣壳导致系数低这一制约因素，将研究目标定位在减少传热长度（距离）方面，采用尽可能缩减及消除渣壳厚度以减小传热长度的方法来减小热阻。根据基本理论，凝固传热量与导热系数成正比，与传热距离成反比，这样，只要采取可行的控制措施，使限制性传热环节的传热距离足够小，即可得到所期望的传热量，从而提高凝固速率，提高生产效率。而本发明的平移挤压装置及凝固渣壳顶离装置，可使已凝固的渣壳远离铜壁，使未凝固的液态炉渣进入此处，从而使液态炉渣与冷却铜壁再次接触，液态炉渣再次在低热阻的条件下开始传热、冷却、凝固；通过若干次凝固渣壳与液态炉渣的位置替换，周期性地缩减及消除限制性传热环节的传热距离，降低热阻。

Claims (8)

1.一种液态炉渣余热回收装置，包括由下支撑梁架（13）、上支撑梁架（12）和支撑柱（14）组成的设备框架（4），设备框架（4）内安装有凝固模（1），其特征在于：所述凝固模（1）为立方体结构的容器，由四套铜板背板组合（9）两两对称分布围成立方体的侧面构成传热组合（7），其中一组对称的铜板背板组合（9）固定在设备框架（4）上，另一组对称的铜板背板组合（9）安装在平移挤压装置（2）上，底部设置一套封底装置（8）；平移挤压装置（2）包括安装在背板（11）外表面上的活动端，活动端连接在固定于挤压装置安装架（17）上的平移动力设施（5）上，挤压装置安装架（17）固定在设备框架（4）上；所述铜板背板组合（9）由对应的铜板（10）和背板（11）复合构成，铜板（10）的朝向凝固模（1）内部空间的一面为热面，另一面为冷面，铜板（10）的冷面上开设有若干介质流通槽，背板（11）内部设置有水箱，该水箱分为上下独立的两部分，分别为上水室和下水室，背板（11）外侧面上设置有连通下水室的进水口（30）和连通上水室的出水口（31），背板（11）的内侧面上设置有分别连通下水室和介质流通槽开口端的下分配嘴，以及分别连通上水室和介质流通槽出口端的上分配嘴；铜板背板组合（9）上设置有若干个通孔，通孔内安装有固定端安装在背板（11）外表面上的凝壳顶离装置（3）。

2.根据权利要求1所述的液态炉渣余热回收装置，其特征在于：所述两两对称的铜板背板组合（9）一组为固定式，一组为平移式，其中固定式铜板背板组合固定在与传热组合支撑架（16）相连接的传热组合紧固装置（15）上，并通过传热组合支撑架（16）固定在设备框架（4）上。

3.根据权利要求1所述的液态炉渣余热回收装置，其特征在于：所述连接平移挤压装置（2）的铜板背板组合（9）外侧面上设置有平移导向装置（18），平移导向装置（18）包括安装在背板（11）外表面上的平移导向杆（19），平移导向杆（19）连接在末端设置在设备框架（4）上的平移导向套（20）内。

4.根据权利要求1所述的液态炉渣余热回收装置，其特征在于：所述凝固模（1）上部安装有上部防护装置，包括上固定防护板（26）和上活动防护板（27），上固定防护板（26）为整体式，安装在上支撑梁架（12）上，上活动防护板（27）为两组分体式，分别安装在连接平移挤压装置（2）的铜板背板组合（9）上端；凝固模（1）下部安装有下部防护装置，包括下固定防护板（28）和下活动防护板（29），下固定防护板（28）为整体式，安装在下支撑梁架（13）上，下活动防护板（29）为两组分体式，分别安装在连接平移挤压装置（2）的铜板背板组合（9）下端。

5.根据权利要求1所述的液态炉渣余热回收装置，其特征在于：所述封底装置（8）包括封底铜板背板组合（25），封底铜板背板组合（25）下侧面上安装有连接封底动力设施（24）的封底动力杆（23）。

6.根据权利要求1所述的液态炉渣余热回收装置，其特征在于：所述凝壳顶离装置（3）包括通过顶离安装设施固定在背板（11）外侧面的顶离动力设施，顶离动力设施连接位于通孔内的顶离工作杆冷端，顶离工作杆热端伸出通孔，顶离工作杆内部连通冷却介质。

7.根据权利要求1所述的液态炉渣余热回收装置，其特征在于：所述铜板（10）的冷面外围设置有密封圈槽，密封圈槽内设置有密封圈。

8.根据权利要求1所述的液态炉渣余热回收装置，其特征在于：所述设备框架（4）设置有固定回收装置的定位设施（22）和固定设施（21）。