CN108165684B - 一种适用于转炉炉渣冷却余热利用装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及炉渣余热利用装置技术领域，具体涉及一种适用于转炉炉渣冷却余热利用装置，包括篦冷机、四个雾化喷嘴和驱使雾化喷嘴喷晒的加压装置；通过设置四个雾化喷嘴进行换热，与冷风换热相比，喷雾换热能够大大增强与炉渣间的换热系数，极大的提高换热效果；另外，四个雾化喷嘴处于同一平面，且相对的雾化喷嘴是错开设置的，在加压装置的驱使下，可以有效形成回旋上升的气流，增强气流的扰动度，延长路径和停留时间，从而促进换热的进行，解决了以往余热利用系数较低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及炉渣余热利用装置技术领域，具体涉及一种适用于转炉炉渣冷却余热利用装置。
背景技术
目前我国炼钢炉种类繁多，如转炉、电炉等。其中转炉炉体用钢板制成，呈圆筒形，内衬耐火材料，吹炼时靠化学反应热加热，不需外加热源，是最重要的炼钢设备。目前我国钢铁工业中，炼钢炉的炉型以转炉应用最多。一般转炉炉渣温度高达1200℃，若能有效利用该部分热能，将能大大节约炼钢的总能耗，切实推进钢铁行业中的节能减排工作。
目前，最常用的余热利用方式就是将转炉炉渣经篦冷机降温后进再经破渣器进入料仓，期间篦冷机需要有大量冷风鼓入，对炉排进行冷却，以防止炉排温度过高，另一方面冷风对炉渣进行换热，热风可以有效利用其热量，实现节能，但是由于冷空气与炉渣的接触面小，空气与炉渣换热系数也较低，炉渣热量利用效果较差，为此只使用篦冷机的冷风冷却难以实现炉渣的热量的深度回收，若想增加热量回收而延长篦冷机的长度，又有投资过大，综合效益不高的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，而提供一种适用于转炉炉渣冷却余热利用装置，该装置能够解决余热利用系数较低的问题。
本发明的目的通过以下技术方案实现：一种适用于转炉炉渣冷却余热利用装置，包括篦冷机、四个雾化喷嘴和驱使雾化喷嘴喷晒的加压装置；篦冷机包括机架、水冷式振动篦床和送风机构；机架开设有相互连通的炉渣入口和炉渣出口以及相互连通的空气入口和烟气出口，送风机构与空气入口连通；水冷式振动篦床安装在机架的内部；机架包括竖立设置的前墙、位于机架上端面的背墙以及分别设置在机架两侧的左侧墙和右侧墙，前墙与背墙相交设置并且最小夹角的角度为a；炉渣入口位于前墙与背墙的相交处；四个雾化喷嘴分别为前墙雾化喷嘴、背墙雾化喷嘴、左侧墙雾化喷嘴和右侧墙雾化喷嘴，各个雾化喷嘴均以相同的角度对应地倾斜穿插在前墙、背墙、左侧墙和右侧墙上，背墙雾化喷嘴与背墙的最小夹角为b；各个雾化喷嘴的中轴线均在同一平面上，前墙雾化喷嘴的中轴线和背墙雾化喷嘴的中轴线不重合；角度a等于两倍的角度b。
其中，前墙雾化喷嘴与前墙的上边沿之间的距离是前墙雾化喷嘴与前墙的下边沿之间的距离的2/3倍。
其中，前墙雾化喷嘴与前墙的左边沿之间的距离是前墙雾化喷嘴与前墙的右边沿之间的距离的2/3或3/2倍。
其中，俯视各个雾化喷嘴的中轴线所处的同一平面，前墙雾化喷嘴的中轴线与前墙之间的夹角、背墙雾化喷嘴的中轴线与背墙之间的夹角、左侧墙雾化喷嘴的中轴线与左侧墙之间的夹角、右侧墙雾化喷嘴的中轴线与右侧墙之间的夹角均可以为30°至80°。
其中，前墙雾化喷嘴的中轴线与前墙之间的夹角、背墙雾化喷嘴的中轴线与背墙之间的夹角、右侧墙雾化喷嘴的中轴线与右侧墙之间的夹角均为46°，左侧墙雾化喷嘴的中轴线与左侧墙之间的夹角为58°。
其中，加压装置包括空气压缩机、空气过滤器、空气流量计、水泵和水流量计，水泵与水流量计相连；空气压缩机通过气管与空气过滤器连接，空气过滤器与空气流量计连接；水流量计和空气流量计分别将高压水和空气通过水管和气管与雾化喷嘴连接。
其中，篦冷机还包括破渣器，破渣器安装在机架的内部并位于水冷式振动篦床的前方。
其中，送风机构包括多个安装在机架下方的鼓风机。
其中，机架的烟气出口设置有烟风阀门和烟风管道。
其中，炉渣出口呈倒锥型设置。
本发明的有益效果：本申请的适用于转炉炉渣冷却余热利用装置，通过设置四个雾化喷嘴进行换热，与冷风换热相比，喷雾换热能够大大增强与炉渣间的换热系数，极大的提高换热效果；另外，四个雾化喷嘴处于同一平面，且相对的雾化喷嘴是错开设置的，在加压装置的驱使下，可以有效形成回旋上升的气流，增强气流的扰动度，延长路径和停留时间，从而促进换热的进行，解决了以往余热利用系数较低的问题。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明的一种适用于转炉炉渣冷却余热利用装置的剖视图。
图2为图1中A-A处的简易结构示意图。
附图标记：11-前墙，12-背墙，13-左侧墙，14-右侧墙，21-前墙雾化喷嘴，22-背墙雾化喷嘴，23-左侧墙雾化喷嘴，24-右侧墙雾化喷嘴，31-水泵，32-水流量计，33-空气压缩机，34-空气过滤器，35-空气流量计，101-炉渣入口，102-炉渣出口，4-水冷式振动篦床，5-破渣器，6-鼓风机，7-烟风阀门，长度L1，长度L2，长度L3，长度L4，角度a，角度b，角度c，角度d。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
本发明的一种适用于转炉炉渣冷却余热利用装置的具体实施方式，如图1所示，包括篦冷机、四个雾化喷嘴和驱使雾化喷嘴喷晒的加压装置，具体的，加压装置包括空气压缩机33、空气过滤器34、空气流量计35、水泵31和水流量计32，水泵31与水流量计32相连；空气压缩机33通过气管与空气过滤器34连接，空气过滤器34与空气流量计35连接；水流量计32和空气流量计35分别将高压水和空气通过水管和气管与雾化喷嘴连接，当然了，四个雾化喷嘴可以共用或者分别选用一个加压装置，其只需根据需求进行选用即可。
请见图1，作为改进的是，篦冷机包括机架、水冷式振动篦床4、破渣器5和送风机构；机架开设有相互连通的炉渣入口101和炉渣出口102以及相互连通的空气入口和烟气出口，送风机构与空气入口连通；水冷式振动篦床4安装在机架的内部，破渣器5也安装在机架的内部并位于水冷式振动篦床4的前方，送风机构包括多个安装在机架下方的鼓风机6，机架的烟气出口设置有烟风阀门7和烟风管道。
请见图1和图2，机架包括竖立设置的前墙11、位于机架上端面的背墙12以及分别设置在机架两侧的左侧墙13和右侧墙14，正视机架方向(图1的视图方向为正视图)，前墙11与背墙12相交设置并且最小夹角的角度为a；炉渣入口101位于前墙11与背墙12的相交处，具体的，炉渣入口101可以开设在前墙11的顶端部，并且尽可能靠近背墙12；四个雾化喷嘴分别为前墙雾化喷嘴21、背墙雾化喷嘴22、左侧墙雾化喷嘴23和右侧墙雾化喷嘴24，各个雾化喷嘴均以相同的角度对应地倾斜穿插在前墙11、背墙12、左侧墙13和右侧墙14上，背墙雾化喷嘴22与背墙12的最小夹角为b；各个雾化喷嘴的中轴线均在同一平面上，前墙雾化喷嘴21的中轴线和背墙雾化喷嘴22的中轴线不重合，这样各个雾化喷嘴喷射的角度不会产生汇聚，其中，角度a等于两倍的角度b，请见图2，俯视各个雾化喷嘴的中轴线所处的同一平面(图2的视图角度)，前墙雾化喷嘴21的中轴线与前墙11之间的夹角、背墙雾化喷嘴22的中轴线与背墙12之间的夹角、左侧墙雾化喷嘴23的中轴线与左侧墙13之间的夹角、右侧墙雾化喷嘴24的中轴线与右侧墙14之间的夹角均可以为30°至80°，即图2中角度c和角度d的取值30°至80°，作为优选的方案，前墙雾化喷嘴21的中轴线与前墙11之间的夹角、背墙雾化喷嘴22的中轴线与背墙12之间的夹角、右侧墙雾化喷嘴24的中轴线与右侧墙14之间的夹角均为46°(图2角度c)，左侧墙雾化喷嘴23的中轴线与左侧墙13之间的夹角为58°(图2角度d)。当然了，角度a、角度b、角度c、角度d的取值可以根据实际运行情况进行选取，使得雾化喷嘴喷出的高速喷雾进入到炉渣热流体附近，并借助不同喷嘴倾角的作用，使之在射流作用下形成环状气流组织，在篦冷机下方的鼓风机6的吹动下，四个雾化喷头联合作用形成螺旋上升的运动趋势的气流，使得喷雾更好的与炉渣接触，增强喷雾的运动路径和停留时间，增强整体空间喷雾的充满度。由于喷雾的潜热较冷风大很多，炉渣与螺旋上升的喷雾接触，其换热效果将远大于单纯的冷风与炉渣的换热效果。为了使喷雾具备一定的刚性，各个雾化喷头可以根据距离炉渣入口101距离的长度来对喷射速度进行选择调节，例如，后墙喷口与炉渣入口101较远，后墙雾化喷嘴的喷雾速度需具备较高的速度，需控制在8m/s以上，以保持其喷入篦冷机后能喷射至炉渣热流附近，实现较好的换热效果。
在本实施例中，请见图1和图2，前墙雾化喷嘴21与前墙11的上边沿之间的距离(图1中的L1)是前墙雾化喷嘴21与前墙11的下边沿之间的距离(图1中的L2)的2/3倍，前墙雾化喷嘴21与前墙11的左边沿之间的距离(图2中的L3)是前墙雾化喷嘴21与前墙11的右边沿之间的距离(图2中的L4)的3/2倍，对雾化喷嘴的放置位置进行限定，能够进一步提升换热系数，提高换热效率。
作为优选的，炉渣出口102呈倒锥型设置。
本实施例的适用于转炉炉渣冷却余热利用装置的工作原理，利用水泵31将水打至各雾化喷嘴，用水流量计32控制水量，同时用空气压缩机33将压缩空气经空气过滤器34后送至各雾化喷嘴，用空气流量计35控制空气的流量；水在各雾化喷嘴中经高压空气撞击雾化，随后炉渣粒化并急冷至玻璃态颗粒，落至水冷式振动篦床4，上述过程中送风机构将冷风与炉渣进行换热产生过热烟气，过热烟气被烟风阀门7进行收集。由于水的换热系数远大于空气，同时经雾化喷嘴雾化后，呈水雾状的形态极大的增大了水与热炉渣的换热面积，显著增强换热效果。同时，由于四个雾化喷嘴布置呈一定的角度，从雾化喷嘴出来的水雾具备较好的刚性，形成一定的射流作用，在射流的引带作用下，形成回旋的流动，在炉排下方喷如的冷风抬升作用下，水雾形成旋转上升的运动轨迹，类似于煤粉炉的四角切圆燃烧的流场。由于形成旋转上升的运动轨迹，一方面能够极大的对流场进行扰动，延长水雾的运动路径，增强其在篦冷机内的停留时间，使得换热更加充分。
当炉渣流量发生变化时，炉渣入口101喷流落下的炉渣的轨迹也会发生变化，此时可以将雾化喷嘴的角度和喷入速度进行适当的调整，使喷雾能够及时喷入到炉渣流落轨迹附近，保证换热效果。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，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实质和范围。
Claims (8)
1.一种适用于转炉炉渣冷却余热利用装置，其特征在于：包括篦冷机、四个雾化喷嘴和驱使雾化喷嘴喷晒的加压装置；
所述篦冷机包括机架、水冷式振动篦床和送风机构；所述机架开设有相互连通的炉渣入口和炉渣出口以及相互连通的空气入口和烟气出口，所述送风机构与空气入口连通；所述水冷式振动篦床安装在机架的内部；所述机架包括竖立设置的前墙、位于机架上端面的背墙以及分别设置在机架两侧的左侧墙和右侧墙，所述前墙与背墙相交设置并且最小夹角的角度为a；所述炉渣入口位于前墙与背墙的相交处；
四个雾化喷嘴分别为前墙雾化喷嘴、背墙雾化喷嘴、左侧墙雾化喷嘴和右侧墙雾化喷嘴，各个雾化喷嘴均以相同的角度对应地倾斜穿插在前墙、背墙、左侧墙和右侧墙上，背墙雾化喷嘴与背墙的最小夹角为b；各个雾化喷嘴的中轴线均在同一平面上，前墙雾化喷嘴的中轴线和背墙雾化喷嘴的中轴线不重合；
角度a等于两倍的角度b；
俯视各个雾化喷嘴的中轴线所处的同一平面，前墙雾化喷嘴的中轴线与前墙之间的夹角、背墙雾化喷嘴的中轴线与背墙之间的夹角、左侧墙雾化喷嘴的中轴线与左侧墙之间的夹角、右侧墙雾化喷嘴的中轴线与右侧墙之间的夹角均为30°至80°；
送风机构包括多个安装在机架下方的鼓风机。
2.根据权利要求1所述的一种适用于转炉炉渣冷却余热利用装置，其特征在于：所述前墙雾化喷嘴与前墙的上边沿之间的距离是前墙雾化喷嘴与前墙的下边沿之间的距离的2/3倍。
3.根据权利要求1所述的一种适用于转炉炉渣冷却余热利用装置，其特征在于：所述前墙雾化喷嘴与前墙的左边沿之间的距离是前墙雾化喷嘴与前墙的右边沿之间的距离的2/3或3/2倍。
4.根据权利要求1所述的一种适用于转炉炉渣冷却余热利用装置，其特征在于：前墙雾化喷嘴的中轴线与前墙之间的夹角、背墙雾化喷嘴的中轴线与背墙之间的夹角、右侧墙雾化喷嘴的中轴线与右侧墙之间的夹角均为46°，左侧墙雾化喷嘴的中轴线与左侧墙之间的夹角为58°。
5.根据权利要求1所述的一种适用于转炉炉渣冷却余热利用装置，其特征在于：所述加压装置包括空气压缩机、空气过滤器、空气流量计、水泵和水流量计，水泵与水流量计相连；空气压缩机通过气管与空气过滤器连接，空气过滤器与空气流量计连接；水流量计和空气流量计分别将高压水和空气通过水管和气管与雾化喷嘴连接。
6.根据权利要求1所述的一种适用于转炉炉渣冷却余热利用装置，其特征在于：篦冷机还包括破渣器，所述破渣器安装在机架的内部并位于水冷式振动篦床的前方。
7.根据权利要求1所述的一种适用于转炉炉渣冷却余热利用装置，其特征在于：机架的烟气出口设置有烟风阀门和烟风管道。
8.根据权利要求1所述的一种适用于转炉炉渣冷却余热利用装置，其特征在于：所述炉渣出口呈倒锥型设置。
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