CN107964572B - 高炉冲渣水余热利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高炉冲渣水余热利用系统，包括相互连接的过滤器和换热器，过滤器具有原水进水口、净水出水口及浓渣水出口及筒状滤网，筒状滤网的内壁与原水进水口相连通，筒状滤网的外壁与净水出水口相连通，壳体内穿设有电机驱动的中心轴，在中心轴上设有用于刮擦筒状滤网内壁的清洗装置，在浓渣水出口处串联控制阀；换热器是由换热片依次叠设形成的板式换热器，设有进渣水管、出渣水管、进清水管和出清水管；在进渣水管上设有酸洗进水阀，换热器出渣水管上设有酸洗出水阀，换热器的另一侧贴设有超声波发声器，进渣水管与净水出水口相连接。本发明解决了冲渣水余热回收过程中，换热器堵塞的难题。

Description

高炉冲渣水余热利用系统

技术领域

本发明涉及高炉冲渣水的余热利用，具体涉及一种高炉冲渣水余热利用系统。

背景技术

钢铁产业作为国民经济的支柱产业，在我国现代化建设中起着重要的作用，但又是耗能和污染大户，在消耗能源、推动物料转变的同时会产生大量的余热余能。在高炉炼铁工艺中，产生的炉渣温度大约为1000℃。大多数炼铁企业的处理方法是：将此炉渣在冲渣箱内由冲渣泵提供的高速水流急冷冲成水渣并粒化，以供生产水泥之用。这一过程中能够产生大量温度在80～95℃的热水。通常，为了保证冲渣水的循环利用效果，需要将这部分冲渣水在沉淀过滤后引入空冷塔，降温到50℃以下再次循环冲渣。这样就使得很大一部分热量在空冷塔中流失，既造成了能源的浪费，又对环境造成了热污染。高炉冲渣水低温余热的特点是：热源温度较低，但其流量却相当大，且该低温热水对普通钢材存在一定的腐蚀性。回收高炉冲渣水的余热，既能节约能源，又能保护环境，具有重要的意义。

国内早在上世纪就已经开始尝试高炉冲渣水余热的有效利用。初期主要采用直供冲渣水的方式进行冬季采暖，但是由于水质较差，热交换器极易发生腐蚀与堵塞，使得余热利用经济效益不明显。近年来在国家节能政策的引导下，高炉冲渣水余热利用技术有了长足的发展。国内对冲渣水余热的回收方式主要有三种：一是余热采暖；二是余热发电；三是应用于海水淡化。

高炉冲渣水余热采暖是国内比较成熟的技术，主要是直接利用显热提供冬季供暖。这种利用方式技术简单，改造成本低，但存在以下问题：一是冲渣水水量大，蕴含的热量很大，而一般厂区采暖负荷较小，冲渣水余热得不到充分利用；二是采暖只适用于北方的城市冬季使用，南方城市和夏季无此需求，其应用存在局限性；三是冲渣水含有大量的杂质，进入管网后易造成堵塞，且供热管网系统庞大，清洗难度很高。将高炉冲渣水应用于海水淡化，同样受到地域的限制，局限于沿海钢铁企业。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种高炉冲渣水余热利用系统。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的高炉冲渣水余热利用系统，包括相互连接的过滤器和换热器，所述过滤器具有原水进水口、净水出水口及浓渣水出口，所述换热器是由换热片依次叠设形成的板式换热器，其特征在于：

所述过滤器的壳体内布置筒状滤网，所述筒状滤网的两端与壳体之间安装有密封环，所述筒状滤网的内壁与原水进水口相连通，筒状滤网的外壁与净水出水口相连通，壳体内穿设有中心轴，中心轴的端部与电机联接，在中心轴上设有用于刮擦筒状滤网内壁的清洗装置，在浓渣水出口处串联控制阀；

所述换热器一侧设进渣水管、出渣水管、进清水管和出清水管；进渣水管上设有酸洗进水阀，换热器出渣水管上设有酸洗出水阀，换热器的另一侧贴设有超声波发声器，所述净水出水口与进渣水管相连接。

具体地，所述清洗装置是沿中心轴径向分布的不锈钢丝刷；所述不锈钢丝刷与中心轴的夹角为30～60度。

具体地，所述滤网顶部设有剪切装置，所述剪切装置包括动刀片和静刀片，所述静刀片与壳体固定联接，所述动刀片与中心轴固定联接；所述中心轴上安装有切割刀片，所述切割刀片的刃部与筒状滤网的内壁相切。

具体地，所述原水进水口与净水出水口处安装有水压传感器，所述水压传感器与控制器信号连接，所述控制器与电机及控制阀控制联接。

具体地，所述超声波发声器呈矩阵布置，且位于冲渣水的流动方向上；所述超声波发生器的震荡频率为1～2mHz；所述超声波发生器的工作频次为每8小时一次，每次持续30～60秒。

具体地，相邻换热片之间夹设间隔装置，所述间隔装置由聚四氟乙烯制成。

具体地，所述换热片上具有梯形直槽，相邻换热片的梯形直槽错位安装，令换热器内冲渣水与清水逆流换热；所述进渣水管、出渣水管与换热片第一间隙形成第一回路，所述清水管、出清水管与换热片第二间隙形成第二回路，所述第一回路与第二回路交错布置。

本发明同时提供上述的高炉冲渣水余热利用系统的工作方法，过程如下：

将高炉冲渣原水经进水口引入壳体内，并进入筒状滤网内壁；筒状滤网拦阻原水中的水渣，净水从净水出水口排出；水压传感器将原水进水口与净水出水口的压力传送到控制器，当压力差超过阈值时，控制器控制电机驱动中心轴上的清洗装置、剪切装置及切割刀片清理筒状滤网内杂质，然后开启控制阀排出浓渣水；

净水出水口连接换热器，过滤后净水经换热器渣水进水接口进入换热器中，流过带间隔支撑的换热片；需加热的清水经清水进水接口进入换热器中，流过带间隔换热片的另一面，冲渣水通过金属换热片将热量传给清水；换热片的模压梯形直纹用于减小流动阻力，避免冲渣水中高浓度的钙镁离子结垢堵塞，并定期启动运行超声波发生器，清除换热片上水垢，保证换热器长期经济运行。

具体地，采用酸洗清除散热片化学性结垢，将换热器停用，然后通过酸洗进水阀将含酸的水送入换热器中，接着启动超声波发生器，清除热热器片上的水垢，最后用清水冲洗后，重新投入运行。

具体地，所述电机正转时轴的转向与螺旋刮板旋向相同，向底部排出浓渣水；反转时轴的转向与螺旋刮板的旋向相反，令筒状滤网内浓渣水上升撞击，利用切割刀片充分切碎浓渣水中的纤维

有益效果：

1)自清洗过滤器应能充分利用冲渣水的热能和势能，无需外力反洗，实现高效的过滤排污作用，解决高炉冲渣水的堵塞和积垢问题；错流换热能充分利用冲渣水的热能，实现高效率的热交换，有效利用余热，且超声波结合酸洗，两者相结合，对冲渣水多级处理，延长了换热器的有效工作时间。

2)符合国家节能环保产业政策，是在国家《节能技术政策大纲》、《循环经济促进法》中明确提出要鼓励发展的项目类别。可以充分利用冲渣水、变废为宝、保护环境。

3)对我省相关行业、领域技术进步的意义，我省有南京钢铁集团、江苏沙钢集团、江苏淮钢集团等多家钢铁企业。本发明可以带动我省钢铁企业在高炉冲渣水余热发电技术方面的快速发展，对于我省的环境保护也会产生积极的影响。

除以上所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外。为使本发明目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点做更为清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图

图2是图1中换热器的左视图；

图3是图1中换热器的右视图；

图4是图1中换热片的结构示意图；

图5是图4的A-A视图；

图6是图5中B部的局部放大图；

图中：换热器本体1、紧固螺栓2、超声波发生器3、换热片4、换热器间隔装置5、清水进水接口6、冲渣水进水接口7、清水出水接口8、冲渣水出水接口9、酸洗水进水阀71、酸洗水出水阀91、换热片渣水接触面41、换热片清水接触面42、净水出口11、原水进水口12、电动机13、电机侧密封装置14、过滤器15、清洗刷16、过滤网17、中心轴18、切割刀片19、排口侧密封装置20、浓渣水出口控制阀21、浓渣水出口22。

具体实施方式

实施例：

本实施例的高炉冲渣水余热利用系统如图1所示，包括相互连接的过滤器和换热器，其中过滤器15包括清洗刷16、过滤网17、中心轴18、源水进水口12、净水出口11、浓渣水出口22和浓渣水出口控制阀21，冲渣水通过过滤器15的源水进口12进入过滤器15，过滤网17将源水中的水渣拦阻下来，干净水通过过滤器的净水出口11排出，送去使用；过滤器15的顶端设电动机13，通过中心轴18驱动清洗刷16，将过滤网7上水渣清除；所除下的水渣通过浓渣水出口排出过滤器，送回渣池；浓渣水的出口设控制阀21用于控制所排出的浓渣水浓度。中心轴在18两端设电机侧密封装置14和排口侧密封装置20。清洗刷16与中心轴18的角度为30～60度之间，在旋转清渣时，还具有螺旋推力，强制将渣推进浓渣水出口。在过滤器的中心轴18上安装渣纤维丝切割刀片19，用于切割渣纤维丝，以利于水渣排出。

净水出口11连接换热器，换热器采用板式换热器，包括换热器本体1、紧固螺栓2、超声波发生器3，以及依次叠设的换热片4，在换热片4之间设有间隔装置5，换热片4上安装用于清灰除垢的超声波发声器3。

如图2所示，在换热器一侧设有用于连接出渣水管的冲渣水进水接口7，以及排出冷却后冲渣水的冲渣水出水接口9，用于连清水管的清水进水接口6及清水出水接口8；在冲渣水出水接口9上设酸洗水进水阀71，在冲渣水进水接口7上设酸洗水出水阀91。

如图3所示，超声波发声器3呈矩阵贴设远离进出水管一侧的换热片上。

在换热器片之间密封采用聚四氟乙烯材料，超声波发生器的频率为1～2mHz，超声波发生器的安装位置在冲渣水流动方向上，超声波发生器的工作时间为第8小时一次，每次为0.5～1分钟。

如图4、图5和图6所示，换热器片4上设梯形直槽；安装时，两换热片梯形直槽的错位安装。令换热器内冲渣水与清水换热方式为逆流换热方式。

使用时，高温冲渣水通过换热器进水接口，进入换热器中，冲渣水所流过换热片为带间隔支撑的换热片；需加热的清水对通过换热器的清水进水接口，在换热器中流过带间隔换热片的另一面，冲渣水通过金属换热片将热量传给清水。由于冲渣水中含有高浓度的钙镁离子，极易在换热片上结垢；因此换热片的模压成梯形直纹，减小流通阻力，防止渣水结垢堵塞，并通过定期启动运行超声波发生器，清除冲渣水垢，防止换热器因结垢堵塞，保证换热器长期经济运行。对于化学性结垢，采用酸洗的办法，除理办法：将换热器停用，然后通过酸洗进水阀将含酸的水送入换热器中，接着启动超声波发生器，清除热热器片上的水垢，最后用清水冲洗后，重新投入运行。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明为高炉冲渣水的余热利用提供了一种全新的结构形式、思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种高炉冲渣水余热利用系统，包括相互连接的过滤器和换热器，所述过滤器具有原水进水口、净水出水口及浓渣水出口，所述换热器是由换热片依次叠设形成的板式换热器，其特征在于：

所述过滤器的壳体内布置筒状滤网，所述筒状滤网的两端与壳体之间安装有密封环，所述筒状滤网的内壁与原水进水口相连通，筒状滤网的外壁与净水出水口相连通，壳体内穿设有中心轴，中心轴的端部与电机联接，在中心轴上设有用于刮擦筒状滤网内壁的清洗装置，在浓渣水出口处串联控制阀；

所述换热器一侧设进渣水管、出渣水管、进清水管和出清水管；进渣水管上设有酸洗进水阀，换热器出渣水管上设有酸洗出水阀，换热器的另一侧贴设有超声波发声器，所述净水出水口与进渣水管相连接；

所述清洗装置是沿中心轴径向分布的不锈钢丝刷；所述不锈钢丝刷与中心轴的夹角为30~60度；

所述滤网顶部设有剪切装置，所述剪切装置包括动刀片和静刀片，所述静刀片与壳体固定联接，所述动刀片与中心轴固定联接；所述中心轴上安装有切割刀片，所述切割刀片的刃部与筒状滤网的内壁相切，

将高炉冲渣原水经进水口引入壳体内，并进入筒状滤网内壁；筒状滤网拦阻原水中的水渣，净水从净水出水口排出；水压传感器将原水进水口与净水出水口的压力传送到控制器，当压力差超过阈值时，控制器控制电机驱动中心轴上的清洗装置、剪切装置及切割刀片清理筒状滤网内杂质，然后开启控制阀排出浓渣水；

净水出水口连接换热器，过滤后净水经换热器渣水进水接口进入换热器中，流过带间隔支撑的换热片；需加热的清水经清水进水接口进入换热器中，流过带间隔换热片的另一面，冲渣水通过金属换热片将热量传给清水；换热片的模压梯形直纹用于减小流动阻力，避免冲渣水中高浓度的钙镁离子结垢堵塞，并定期启动运行超声波发生器，清除换热片上水垢，保证换热器长期经济运行；

所述电机正转时轴的转向与螺旋刮板旋向相同，向底部排出浓渣水；反转时轴的转向与螺旋刮板的旋向相反，令筒状滤网内浓渣水上升撞击，利用切割刀片充分切碎浓渣水中的纤维。

2.根据权利要求1所述的高炉冲渣水余热利用系统，其特征在于：所述原水进水口与净水出水口处安装有水压传感器，所述水压传感器与控制器信号连接，所述控制器与电机及控制阀控制联接。

3.根据权利要求2所述的高炉冲渣水余热利用系统，其特征在于：所述超声波发声器呈矩阵布置，且位于冲渣水的流动方向上；所述超声波发生器的震荡频率为1~2M Hz；所述超声波发生器的工作频次为每8小时一次，每次持续30~60秒。

4.根据权利要求3所述的高炉冲渣水余热利用系统，其特征在于：相邻换热片之间夹设间隔装置，所述间隔装置由聚四氟乙烯制成。

5.根据权利要求4所述的高炉冲渣水余热利用系统，其特征在于：所述换热片上具有梯形直槽，相邻换热片的梯形直槽错位安装，令换热器内冲渣水与清水逆流换热；所述进渣水管、出渣水管与换热片第一间隙形成第一回路，所述清水管、出清水管与换热片第二间隙形成第二回路，所述第一回路与第二回路交错布置。

6.根据权利要求5所述的高炉冲渣水余热利用系统，其特征在于：采用酸洗清除散热片化学性结垢，将换热器停用，然后通过酸洗进水阀将含酸的水送入换热器中，接着启动超声波发生器，清除换 热器片上的水垢，最后用清水冲洗后，重新投入运行。