CN110777234A - 一种双喷吹铁水脱硫装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种双喷吹铁水脱硫装置，包括铁水罐和可升降的搅拌喷射装置；搅拌喷射装置包括竖直的搅拌轴和位于搅拌轴下端的搅拌叶片；搅拌喷射装置还包括进气管和多个水平的L型喷嘴；搅拌轴沿轴向开设有空腔；进气管嵌入搅拌轴的空腔；多个L型喷嘴沿进气管中心对称布置在进气管的外周，且均位于搅拌叶片的下方；铁水罐的底部垫有环形垫圈；铁水罐的底部设有多个透气砖，每个透气砖上连接有喷吹管；铁水罐上方设有支架和多个挡流杆，多个挡流杆的上端固定于支架上，下端插入铁水罐中且靠近铁水罐内壁处。本发明的脱硫剂与铁水的接触时间长，优化了铁水罐喷吹过程中了流场动力学，提高脱硫剂的使用效率，脱硫效率高，设备结构紧凑。
Description
技术领域
本发明涉及铁水处理技术领域，具体涉及一种双喷吹铁水脱硫装置。
背景技术
铁水脱硫设备包括KR机械搅拌设备和喷吹脱硫设备。
KR机械搅拌是将浇注耐火材料并经过烘烤的十字形搅拌头，浸入铁水包熔池一定深度，借其旋转产生的漩涡，经过称量的脱硫剂由给料器加入到铁水表面，并被旋涡卷入铁水中使氧化钙基脱硫粉剂与铁水充分接触反应，达到脱硫目的。其优点是动力学条件优越，有利于采用廉价的脱硫剂如CaO，脱硫效果比较稳定，效率高(脱硫到≤0.005%)，脱硫剂消耗少，适应于低硫品种钢要求高、比例大的钢厂采用；不足是，设备复杂，一次投资较大，脱硫铁水温降较大。
喷吹脱硫是利用N2气气体作载体，将颗粒镁脱硫剂由喷枪喷入铁水中，载气同时起到搅拌铁水的作用，使喷吹气体、脱硫剂和铁水三者之间充分混合进行脱硫。其优点是设备费用低，操作灵活，喷吹时间短，铁水温降小。相比KR机械搅拌而言，一次投资少，适合中小型企业的低成本技术改造；喷吹法不足是，动力学条件差。
现有技术中将KR机械搅拌脱硫和喷吹脱硫两者结合使用后，可一定程度提高铁水脱硫效果，但并未充分发挥各自的优点，不能形成两者的高效互补。且KR机械搅拌脱硫设备的结构与喷吹脱硫设备的结构叠加，造成铁水脱硫装置的构造复杂，空间狭小，操作不便，维修困难。此外，现有铁水脱硫装置为改善脱硫动力学条件，通常在铁水罐内壁上设置若干条内凸缘，但设置在铁水罐内壁上的内凸缘不仅会对铁水罐罐衬产生影响，而且会造成脱硫剂在内凸缘处的聚集。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种双喷吹铁水脱硫装置，脱硫剂与铁水的接触时间长，优化了铁水罐喷吹过程中了流场动力学，提高脱硫剂的使用效率，脱硫效率高，设备结构紧凑。
技术方案：本发明提出一种双喷吹铁水脱硫装置，包括铁水罐和可升降的搅拌喷射装置；所述搅拌喷射装置位于铁水罐的正上方，包括竖直的搅拌轴和位于搅拌轴下端的搅拌叶片；所述搅拌叶片可在铁水罐底部铁水中与铁水罐上方空间之间升降；所述搅拌喷射装置还包括用于喷吹脱硫剂的进气管和多个水平的L型喷嘴；所述搅拌轴沿轴向开设有空腔；所述进气管嵌入搅拌轴的空腔；所述多个L型喷嘴沿进气管中心对称布置在进气管的外周，且均位于搅拌叶片的下方；
所述铁水罐的底部设有多个透气砖，每个透气砖上连接有喷吹管；所述喷吹管通过透气砖向铁水罐内喷射脱硫剂；且所述多个透气砖均匀分布在L型喷嘴喷口处与铁水罐内壁之间，以及L型喷嘴喷口处与搅拌轴之间。
进一步，所述喷吹管的喷射压力大于L型喷嘴的喷射压力。
进一步，每个所述L型喷嘴包括第一直管段和第二直管段；每个所述L型喷嘴的第一直管段的内端连通进气管，并沿进气管径向布置；第二直管段垂直连接在第一直管段的外端。
进一步，每个所述L型喷嘴的第二直管段均向同旋转方向弯折。
进一步，每个所述L型喷嘴的第二直管段的弯折方向均与搅拌轴的旋转方向同向。
进一步，所述铁水罐上方设有支架和多个挡流杆，所述多个挡流杆的上端固定于支架上，下端插入铁水罐中且靠近铁水罐内壁处，多个挡流杆沿铁水罐的中心对称布置；所述搅拌喷射装置通过支架中心的通孔穿过支架。
进一步，所述挡流杆插入铁水罐中的长度等于铁水罐高度的30%-40%。
进一步，所述挡流杆的横截面为矩形或圆形。
进一步，还包括脱硫车；所述脱硫车包括底部平台和可倾翻的铁水罐安装座；所述底部平台上端设置有固定支座和液压缸；所述液压缸的下端通过第一铰接轴连接在底部平台上；所述铁水罐安装座的一端通过第二铰接轴连接在固定支座上方；所述铁水罐安装座的另一端通过第三铰接轴连接在液压缸的上端；所述第一铰接轴、第二铰接轴和第一铰接轴平行且均水平布置。
有益效果：a、透气砖和喷吹管可以从铁水罐底部喷吹脱硫剂，增大了脱硫剂在铁水中的移动长度，延长了脱硫剂与铁水的接触时间；
b、喷吹管喷射出的用作载气的高压的惰性气体，从底部竖直向上喷吹，带动铁水罐中的残渣上浮除渣，另外高压的惰性气体也可以将铁水罐内壁等处附着的残渣喷除；
c、所述多个透气砖均匀分布在L型喷嘴喷口处与铁水罐内壁之间，以及L型喷嘴喷口处与搅拌轴之间，使得L型喷嘴沿旋转方向喷射的脱硫剂位于多个透气砖沿竖直方向喷射的脱硫剂之间，形成气流扰动，优化了铁水罐喷吹过程中了流场动力学，满足了深度脱硫所需的热力学和动力学条件；
d、多个L型喷嘴跟随搅拌轴旋转，沿旋转的切线方向喷射脱硫剂，同时因脱硫剂的上浮，脱硫剂在铁水中作螺旋上升运动，增大了脱硫剂在铁水中的移动长度，延长了脱硫剂与铁水的接触时间；L型喷嘴的喷射方向与搅拌轴旋转方向相同，脱硫剂上升过程中，搅拌叶片沿其初始旋转方向进行搅拌，使脱硫机与铁水混合更加均匀，加速脱硫剂溶解；
e、本发明的进气管嵌入搅拌轴的空腔，一体装配，结构紧凑，节省空间；
f、挡流杆对铁水罐搅拌流场产生周期性的影响，显著抑制了中心涡流区的形成，明显改善了铁水机械搅拌脱硫动力学条件，能有效地消除由贴壁挡杆造成的脱硫剂聚集现象，大大提高脱硫剂的利用率；挡流杆固定于支架上，可根据磨损情况进行更换，方便拆卸；
g、脱硫车通过液压缸实现铁水罐倾翻，结构稳定，操作简便，可靠性高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的透气砖分布示意图；
图3为本发明的进气管和L型喷嘴的俯视图。
具体实施方式
如图1，一种双喷吹铁水脱硫装置，包括脱硫车和位于脱硫车上方的铁水罐2；还包括可升降的搅拌喷射装置。所述搅拌喷射装置位于铁水罐2的正上方，包括竖直的搅拌轴3和位于搅拌轴3下端的搅拌叶片4；所述搅拌叶片4可在铁水罐2底部铁水中与铁水罐2上方空间之间升降。
如图3，所述搅拌喷射装置还包括进气管5和多个水平的L型喷嘴6。所述搅拌轴3沿轴向开设有空腔；所述进气管5嵌入搅拌轴3的空腔。所述多个L型喷嘴6沿进气管5中心对称布置在进气管5的外周，且均位于搅拌叶片5的下方。
每个所述L型喷嘴6包括第一直管段601和第二直管段602；每个所述L型喷嘴6的第一直管段601的内端连通进气管5，并沿进气管5径向布置；第二直管段602垂直连接在第一直管段601的外端，且每个所述L型喷嘴6的第二直管段602的弯折方向均与搅拌轴3的旋转方向同向。
本发明的进气管5嵌入搅拌轴3的空腔，一体装配，结构紧凑，节省空间；多个L型喷嘴6跟随搅拌轴3旋转，沿旋转的切线方向喷射脱硫剂，同时因脱硫剂的上浮，脱硫剂在铁水中作螺旋上升运动，增大了脱硫剂在铁水中的移动长度，延长了脱硫剂与铁水的接触时间；L型喷嘴6的喷射方向与搅拌轴3旋转方向相同，脱硫剂上升过程中，搅拌叶片4沿其初始旋转方向进行搅拌，使脱硫机与铁水混合更加均匀，加速脱硫剂溶解。
铁水罐2的底部垫有环形垫圈9；所述铁水罐2的底部设有多个透气砖10，每个透气砖10上连接有喷吹管11，脱硫剂可通过透气砖10上的喷吹管11从铁水罐2的底部喷入铁水中。透气砖10和喷吹管11可以从铁水罐2底部喷吹脱硫剂，增大了脱硫剂在铁水中的移动长度，延长了脱硫剂与铁水的接触时间。喷吹管11的喷射压力大于L型喷嘴6的喷射压力，喷射出的用作载气的高压的惰性气体，从底部竖直向上喷吹，带动铁水罐2中的残渣上浮除渣，另外高压的惰性气体也可以将铁水罐2内壁等处附着的残渣喷除。
如图2，所述多个透气砖10均匀分布在L型喷嘴6喷口处与铁水罐2内壁之间，以及L型喷嘴6喷口处与搅拌轴3之间。该结构使得L型喷嘴6沿旋转方向喷射的脱硫剂位于多个透气砖10沿竖直方向喷射的脱硫剂之间，形成气流扰动，优化了铁水罐2喷吹过程中了流场动力学，满足了深度脱硫所需的热力学和动力学条件。
铁水罐2上方还设有支架8和多个挡流杆7，所述多个挡流杆7的上端固定于支架8上，下端插入铁水罐2中且靠近铁水罐2内壁处，多个挡流杆7沿铁水罐2的中心对称布置；所述搅拌喷射装置通过支架8中心的通孔穿过支架8。挡流杆7距铁水罐2内壁的距离为80-110mm。挡流杆7插入铁水罐2中的长度等于铁水罐2高度的30%-40%。挡流杆7的横截面为矩形或圆形。
挡流杆7对铁水罐2搅拌流场产生周期性的影响，显著抑制了中心涡流区的形成，明显改善了铁水机械搅拌脱硫动力学条件，能有效地消除由贴壁挡杆造成的脱硫剂聚集现象，大大提高脱硫剂的利用率；挡流杆7固定于支架上，可根据磨损情况进行更换，方便拆卸。
本发明的所述脱硫车包括底部平台101和可倾翻的铁水罐安装座102；所述底部平台101上端设置有固定支座103和液压缸104；所述液压缸104的下端通过第一铰接轴连接在底部平台101上；所述铁水罐安装座102的一端通过第二铰接轴连接在固定支座103上方；所述铁水罐安装座102的另一端通过第三铰接轴连接在液压缸104的上端；所述第一铰接轴、第二铰接轴和第一铰接轴平行且均水平布置。
脱硫结束后，需要对铁水罐2倾翻扒渣。倾翻时，液压缸104伸长，铁水罐安装座102沿第二铰接轴旋转倾翻，可根据倾翻角度的需要，调整液压缸104伸出行程；复位时，液压缸104缩回。本发明的脱硫车可实现铁水罐倾翻，结构稳定，操作简便，可靠性高。
Claims (9)
1.一种双喷吹铁水脱硫装置，其特征在于：包括铁水罐（2）和可升降的搅拌喷射装置；所述搅拌喷射装置位于铁水罐（2）的正上方，包括竖直的搅拌轴（3）和位于搅拌轴（3）下端的搅拌叶片（4）；所述搅拌叶片（4）可在铁水罐（2）底部铁水中与铁水罐（2）上方空间之间升降；所述搅拌喷射装置还包括用于喷吹脱硫剂的进气管（5）和多个水平的L型喷嘴（6）；所述搅拌轴（3）沿轴向开设有空腔；所述进气管（5）嵌入搅拌轴（3）的空腔；所述多个L型喷嘴（6）沿进气管（5）中心对称布置在进气管（5）的外周，且均位于搅拌叶片（5）的下方；
所述铁水罐的底部设有多个透气砖（10），每个透气砖（10）上连接有喷吹管（11）；所述喷吹管（11）通过透气砖（10）向铁水罐（2）内喷射脱硫剂；且所述多个透气砖（10）均匀分布在L型喷嘴（6）喷口处与铁水罐（2）内壁之间，以及L型喷嘴（6）喷口处与搅拌轴（3）之间。
2.根据权利要求1所述的双喷吹铁水脱硫装置，其特征在于：喷吹管（11）的喷射压力大于L型喷嘴（6）的喷射压力。
3.根据权利要求1或2所述的双喷吹铁水脱硫装置，其特征在于：每个所述L型喷嘴（6）包括第一直管段（601）和第二直管段（602）；每个所述L型喷嘴（6）的第一直管段（601）的内端连通进气管（5），并沿进气管（5）径向布置；第二直管段（602）垂直连接在第一直管段（601）的外端。
4.根据权利要求3所述的双喷吹铁水脱硫装置，其特征在于：每个所述L型喷嘴（6）的第二直管段（602）均向同旋转方向弯折。
5.根据权利要求4所述的双喷吹铁水脱硫装置，其特征在于：每个所述L型喷嘴（6）的第二直管段（602）的弯折方向均与搅拌轴（3）的旋转方向同向。
6.根据权利要求5所述的双喷吹铁水脱硫装置，其特征在于：所述铁水罐（2）上方设有支架（8）和多个挡流杆（7），所述多个挡流杆（7）的上端固定于支架（8）上，下端插入铁水罐（2）中且靠近铁水罐（2）内壁处，多个挡流杆（7）沿铁水罐（2）的中心对称布置；所述搅拌喷射装置通过支架（8）中心的通孔穿过支架（8）。
7.根据权利要求6所述的双喷吹铁水脱硫装置，其特征在于：所述挡流杆（7）插入铁水罐（2）中的长度等于铁水罐（2）高度的30%-40%。
8.根据权利要求7所述的双喷吹铁水脱硫装置，其特征在于：所述挡流杆（7）的横截面为矩形或圆形。
9.根据权利要求1所述的双喷吹铁水脱硫装置，其特征在于：还包括脱硫车；所述脱硫车包括底部平台（101）和可倾翻的铁水罐安装座（102）；所述底部平台（101）上端设置有固定支座（103）和液压缸（104）；所述液压缸（104）的下端通过第一铰接轴连接在底部平台（101）上；所述铁水罐安装座（102）的一端通过第二铰接轴连接在固定支座（103）上方；所述铁水罐安装座（102）的另一端通过第三铰接轴连接在液压缸（104）的上端；所述第一铰接轴、第二铰接轴和第一铰接轴平行且均水平布置。
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