CN111349749A - 预热凹槽及电炉连续加料强化预热装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预热凹槽及电炉连续加料强化预热装置与方法，属于电炉炼钢领域。该装置采用特殊结构的预热凹槽，烧嘴设置在预热凹槽的底部处，通过预热凹槽结构，使物料在输送断面有新的构型，实现了炉子或容器连续加料过程中的对物料的可控穿透式预热，该技术解决了传统涵道式连续加料技术只能物料表面预热的缺点，实现了热烟气穿透废钢间隙，从而能高效地预热废钢。该装置和方法极大提高了热烟气对物料预热效率，可用部分低品燃料替代电能，并使得生产更环保，设备简单可靠，并且较为紧凑，占地空间小，具广泛的推广价值。

Description

预热凹槽及电炉连续加料强化预热装置与方法

技术领域

本发明属于电炉炼钢领域，具体涉及一种预热凹槽及电炉连续加料强化预热装置与方法。

背景技术

“节能降耗、环保、自动化”始终是电弧炉炼钢技术发展的核心点，依据能量守恒定律，电炉冶炼中钢水熔炼所需要的能量是恒定的，欲降低电炉冶炼电耗，可通过电炉烟气的余热回收、化学能部分替代电能等技术手段。

电能是一种高级能源，其传统的石化燃料—电能的生产过程有较高的能量折损(常见转换效率为40％)，而电炉中的电能—钢液热能的传递效率又只有70％(考虑烟气、炉渣带走的能量、炉体热损失、电网损耗、操作损耗等)；因此，若能实现化学能变成热能、即能直接以较高效率输入电炉，则可以大大减少电炉电能的消耗。也就是说，用化学能部分替代电能是一种较为经济的生产模式。

废钢预热型电弧炉是一种节能型电弧炉，从上世纪80年代末兴起的电弧炉废钢烟气预热技术是典型的节能技术，代表性技术如CONSTEEL(US5400358)。CONSTEEL技术经历近30年的发展，相对较为成熟，其平熔池冶炼减少了电网冲击，具有减少电炉本体维护的优点，在实际生产中也有一定的节能效果。但CONSTEEL在使用过程中表现出了节电效果不如竖炉的问题。

随着石油天然气等低碳化学能价格的下降，使得在CONSTEEL上引入外部化学能成为一个经济的方法。在输送带上加入化学能，可以提高现有CONSTEEL的废钢预热效能，类似思路在改进型CONSTEEL(如CN103003453B、CN104583700A、CN107460274A等专利申请)上有所体现。在传统的CONSTEEL(US5400358)上，烟道上装有喷嘴或烧嘴也是引入外部化学能的体现，但传统的CONSTEEL由于预热涵道同时也作为总的烟气通道使用，导致通道的面积大，高度高，使得烧嘴燃气与废钢的热交换不充分，不仅热效率不高，设备还庞大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种预热凹槽及电炉连续加料强化预热装置与方法，在相同的化学能输入上能够获得更有效废钢预热效果，并且能够抑制废钢预热过程中二噁英产生。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种预热凹槽，包括U型槽体，槽体上设有托料板与侧壁孔Ⅰ；其中托料板有两个，沿槽体的长度方向，两托料板对应设置在槽体两侧壁的内侧面上，两个托料板之间间隔一定距离以形成下落物料的槽口；两托料板距离槽体的底板一定距离，若干个侧壁孔Ⅰ对应开设在位于托料板下方的槽体的两侧壁上。

进一步，沿槽体长度方向，位于槽体两侧壁上的侧壁孔Ⅰ间隔交替设置。

进一步，托料板上靠近槽体中心面的一侧设有隔挡物料的凸沿或隔挡板。

进一步，相对于槽体底板所在的水平面，托料板倾斜或水平设置在槽体的侧壁上；托料板倾斜设置时，其以朝着槽体中部滑落物料的方向设置。

进一步，槽体的底板与槽体的两侧壁间通过斜侧板衔接，侧壁孔Ⅰ开设在位于托料板下方、斜侧板上方的槽体侧壁上。

进一步，各侧壁孔Ⅰ的孔口均高于槽体底板一定距离。

进一步，槽体的底板内侧面上设有沿槽体长度方向延伸的耐磨导向条，若干根耐磨导向条沿槽体宽度方向间隔排列。

进一步，托料板的上端面上设有沿槽体长度方向延伸的耐磨导向条，若干根耐磨导向条沿托料板的宽度方向间隔排列。

进一步，槽体与托料板内部具有冷却空腔。

一种电炉连续加料强化预热装置，包括烟罩，还包括如上述的预热凹槽，烟罩罩扣在预热凹槽的顶部。

进一步，烟罩上开设有侧壁孔Ⅱ，若干个侧壁孔Ⅱ与预热凹槽上的侧壁孔Ⅰ一一对应设置，各对应设置的侧壁孔Ⅱ与侧壁孔Ⅰ间通过环流管相接通。

进一步，烟罩为U型罩体，沿罩体的长度方向，侧壁孔Ⅱ开设在罩体的两侧壁上。

进一步，还包括带有吸气室的烧嘴，吸气室接在预热凹槽的各侧壁孔Ⅰ处，环流管一端通过吸气室与侧壁孔Ⅰ相接通。

进一步，预热凹槽的各侧壁孔Ⅰ外对应设有可向侧壁孔Ⅰ内喷吹燃气的烧嘴或煤粉燃烧器。

进一步，还包括燃烧炉，预热凹槽的各侧壁孔Ⅰ通过热风导风管与燃烧炉相接通。

进一步，还包括通过动态密封与预热凹槽相衔接的配料输送槽，配料输送槽是在矩形槽底部中心处朝着深度方向继续延伸出等腰梯形凹槽而成，其中等腰梯形凹槽的小端向下。

进一步，还包括移动式的小车连接槽，小车连接槽的两端对应与预热凹槽以及电炉的入料端相衔接。

进一步，预热凹槽与喷嘴或煤粉燃烧器之间设有缝隙密封。

一种电炉连续加料强化预热方法，预热凹槽和烟罩共同构成输送物料和流经烟气的预热涵道，在预热凹槽的槽体两侧壁内侧各对应设置一个导通整个槽体的托料板，在位于托料板下方的槽体两侧壁上开设若干用于侧壁孔Ⅰ，通过两托料板将预热凹槽的槽体内腔分隔成上下层结构，两托料板之间断开以形成下落物料的槽口。

通过各托料板的宽度bb、托料板的底端面与槽体底板面之间的高度hh、以及两托料板之间槽口的宽度ww，控制输送在预热凹槽内的物料的堆形，确保物料通过托料板及其之间的槽口下落并堆在槽体中心区域处且不会封堵住侧壁孔Ⅰ，同时确保物料封住槽口且托料板上方也铺设有物料。

由托料板、托料板下方具有侧壁孔Ⅰ的槽体侧壁、以及通过槽口下落至槽体中心区域处的物料共同构成了贯通整个预热凹槽的烟气弥散腔；通过烟罩与预热凹槽之间的烟气通道以及物料堆两侧的烟气弥散腔，共同对涵道内的物料进行预热。

进一步，预热涵道处设置有向涵道内喷入燃料的烧嘴或喷嘴，将烧嘴或喷嘴与侧壁孔Ⅰ对应设置，通过烧嘴或喷嘴向烟气弥散腔内喷入燃料。

进一步，在烟罩上对应开设侧壁孔Ⅱ，各设置在预热凹槽两侧壁的烧嘴均带有吸气室，吸气室一端与侧壁孔Ⅰ相接，另一端通过环流管与各侧壁孔Ⅱ相连接；通过烧嘴或喷嘴的射流作用，将烟气通道中的部分烟气导入烟气弥散腔内。

进一步，通过与能源装置相连接的热风导风管、将能源装置燃烧释放出的热量/热烟气导入烟气弥散腔内。

本发明的有益效果在于：

(1)该预热凹槽改变了槽型结构，其采用的深槽结构，使得料层为传统连续加料的1.2～3倍，在相同长度下，该预热凹槽可储存更多废钢进行预热，不仅意味着物料有更好的预热效果，还使得该预热凹槽具有缩短长度的基础与优势，若是选择缩短预热凹槽长度，即可缩短整个生产设备的长度，从而降低热散失。

(2)该预热凹槽能重新构造废钢料在槽体中的堆型，使得废钢料两侧形成了可以流经高温气体的烟气弥散腔，该烟气弥散腔能使高温烟气弥散到废钢料的空隙中，实现穿透式预热，从而使通过侧壁孔Ⅰ输入的外部化学能获得更高的化学能热效率，这大大节省了电炉熔炼所需的电能和总能源消耗。

(3)由于烟气弥散腔存在于预热凹槽的两侧且贯通整个预热凹槽，使得烟气穿透物料层的面积较大；同时，料层厚度适中，烟气在物料中做扩散运动的阻力就较小，这为电炉烟气对物料进行环流预热提供了基础条件，也为低热值燃气的使用提供了结构设备上的条件。即使烧嘴不工作，烟气弥散腔仍能作为部分电炉烟气的烟气通道，该部分烟气同样可以实现对废钢的穿透式预热。

(4)传统的连续加料输送槽底部的废钢料因无法接触主烟道内的电炉烟气，使得废钢料层的温度上高下低，通常底部废钢料层的温度不到100℃。但本装置的预热气体是从预热凹槽底部吹入的，不仅实现了穿透式预热，同时配合具有较高燃烧效率的烧嘴，既能升高废钢预热的平均温度，还保证/改善了预热温度的均匀性。只要化学能足够，废钢平均温度可以预热到500～800℃，这大大节约了电炉的冶炼电耗，使电炉的电耗可以降到300kwh/t以下。

(5)本装置最大的优点在于：由于位于预热凹槽底层的废钢温度较低，故对烧嘴或吹入气体的温度要求也不高，而烧嘴对燃料的要求也较低(如高炉煤气)，即使燃气温度为700～1000°，也能产生穿透式预热，可获得较好的预热效果。当使用高热值天然气、燃油时，预热效果更好，故本装置有较好的能源适应性。

(6)本装置利用喷射泵原理实现了电炉烟气环流穿透式预热，除带有吸气室的烧嘴外，还可以使用燃料喷枪，甚至可以采用喷射空气的方式来导流电炉烟气。采用喷射空气的方式导流电炉烟气时，其废钢预热效果与“带吸气室的烧嘴、燃料喷枪”等方式相比会差一些，但没有燃料能源的消耗。

(7)在使用低热值燃气或喷射空气环流烟气时，用于穿透废钢层的燃气或环流烟气因穿透废钢后会出现烟气温度较低的情况，此过程易产生二噁英，但弥散出废钢层后的该部分烟气会与主烟道的高温电炉烟气(900～1100℃)混合，该过程能够烧掉其有害成分，使得环保治理无需额外附加燃料。

(8)相对于其它连续加料强化预热技术，本装置的除尘口只有1个，无需额外调节手段，控制简便；且设备长度可大大缩短，节约了车间场地空间和投资，对燃料的要求也降低(如低热值的高炉煤气、煤粉、煤炭等)。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为预热凹槽断面示意图(水平托料板未绘水冷结构)；

图2为预热凹槽断面示意图(倾斜托料板未绘水冷结构)；

图3为预热凹槽断面示意图(倾斜托料板绘有水冷结构)；

图4为电炉连续加料强化预热装置的结构示意图；

图5为图4的A-A剖视图；

图6为实施例一的断面示意图(水平托料板未绘水冷结构)；

图7为实施例一的断面示意图(倾斜托料板未绘水冷结构)；

图8为实施例一的烟气流向示意图；

图9为实施例二的断面示意图(倾斜托料板绘有水冷结构)；

图10为实施例二的烟气流向示意图；

图11为实施例二的断面示意图(采用煤粉燃烧器)；

图12为实施例三的断面示意图(采用燃烧炉)；

图13为配料输送槽的断面图；

图14为配料输送槽与预热凹槽的衔接状态示意图。

附图标记：

电炉1、小车连接槽2、预热凹槽3、配料输送槽4、动态密封5、除尘口6、烟罩7、烧嘴8、烟气9、废钢料10、环流管11、热风导风管12、燃烧炉13、煤粉燃烧器14、装料导板15；

预热凹槽3中：侧壁301、底板302、托料板303、侧壁孔Ⅰ304、凸沿305、隔挡板306、斜侧板307、耐磨导向条308、烟气弥散腔309、冷却空腔310；

吸气室801、(烧嘴产生的)燃气802、侧壁孔Ⅱ701、环流烟气901。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

预热凹槽

请参阅图1～图3，为一种预热凹槽3，包括由两侧壁301以及一个底板302围成的U型槽体，槽体上设有托料板303与侧壁孔Ⅰ304；其中托料板303有两个，沿槽体的长度方向，两托料板303对应设置在槽体两侧壁301的内侧面上，两个托料板303之间间隔一定距离以形成下落物料的槽口ww；两托料板303距离槽体的底板302一定距离hh，若干个侧壁孔Ⅰ304对应开设在位于托料板303下方的槽体的两侧壁上。

具体的，该预热凹槽3中的两个托料板303之间是间隔设置的，使得两托料板303之间形成一个能穿过物料的槽口ww，两托料板设置在侧壁孔Ⅰ304上方，托料板303的宽度控制依据托料板303对其下方的侧壁孔Ⅰ304的遮挡情况以及两托料板之间所形成槽口的间距情况确定，即托料板既能使预热凹槽两侧壁上的侧壁孔Ⅰ304在垂直投影上(即侧壁孔Ⅰ304所在面向底板302所在水平面上的投影)被完全遮蔽住，还能使两侧托料板之间的槽口保持必要的安全距离，以确保槽口处的堆料斜坡不堵塞侧壁孔Ⅰ。托料板303可根据需求设置成不同结构形式，以对应挡料、托料以及导气功能。为实现托料板303导气功能，可在托料板303的板面上对应开设通孔。

要输送的物料层(即为下方记载的“废钢料10”)装填在预热凹槽3内，物料会通过槽口滑落至托料板下方的槽体内，由于托料板的遮挡作用(该遮挡作用可通过控制托料板303的宽度尺寸bb实现)，使得通过槽口滑落至托料板下方的物料集中在槽体的中心处，这样则不会出现物料对侧壁301上侧壁孔Ⅰ304的遮挡。借由物料封住敞开口的槽口区域，同时托料板上也铺设物料，这样，槽体的侧壁301、托料板303以及槽体中心区域的物料层共同构成了能贯通预热凹槽的烟气弥散腔309。该烟气弥散腔309可作为物料两侧的预热通道，从而实现了预热凹槽3中物料的上端面以及两侧面的同时预热，需要强调的是，这样的形式还改善了烟气在物料堆(废钢)中的穿透效果，使其预热更充分，更均匀。

本方案中，沿槽体长度方向，位于槽体两侧壁上的侧壁孔Ⅰ304是间隔交替设置的，该设置同样可改善热气在物料堆中的穿透均匀性。

作为上述方案的进一步优化，托料板303上靠近槽体中心面OO＇的一侧设有隔挡物料的凸沿305(图1、2所示)或隔挡板306(图3所示)。凸沿305或隔挡板306均是为了增加托料板上物料滑落的阻力，避免预热凹槽3在振动过程中，因物料滑落过于顺畅而使槽口处的堆料斜坡堵塞侧壁孔Ⅰ。

托料板303可倾斜(图2、3所示)或水平(图1所示)设置在槽体的侧壁上，此处的“倾斜或水平”是相对于槽体底板302所在的水平面而言，托料板303倾斜设置时，其以朝着槽体中部滑落物料的方向设置，即两个倾斜且间隔设置的托料板303类似于料斗，以保证预热凹槽3在振动过程中，物料滑落具有一定的顺畅性。

该预热凹槽3具有多种变形形式，如：槽体的底板302与槽体的两侧壁301间通过斜侧板307衔接(如图2所示)，此时侧壁孔Ⅰ304开设在位于托料板303下方、斜侧板307上方的槽体侧壁上。在托料板303也倾斜设置时，该种结构的预热凹槽3使得其上的侧壁孔Ⅰ为倾斜朝上的管口，这样不仅能改善废钢预热效果，还能更好地防止侧壁孔Ⅰ被堵塞。

优选的，各侧壁孔Ⅰ304的孔口均高于槽体底板302一定距离，可提高烟气弥散腔309高度，从而增大堆料两侧的预热面积。

作为上述方案的进一步优化，槽体的底板302内侧面上设有沿槽体长度方向延伸的耐磨导向条308(如图3所示)，在槽体底板302的宽度方向，并排设有多根耐磨导向条间隔排列。优选的，多根耐磨导向条中，位于两侧的耐磨导向条高度高于布置在中间的耐磨导向条高度，这样，两侧较高的耐磨导向条能起到阻挡堆料斜坡上物料滚落至侧壁孔Ⅰ304处的作用，以限制废钢的横向移动，降低了堆料斜坡堵塞侧壁孔Ⅰ的风险；同时，还能使槽体底板更抗磨。

优选的，托料板303的上端面上根据需求也可设置沿槽体长度方向延伸的耐磨导向条308，根据托料板303宽度，托料板303上的耐磨导向条也可设置多根。在托料板303边沿设有凸沿305或隔挡板306的前提下，根据托料板303的安装倾斜情况，托料板303上的耐磨导向条308可选择是否设置。

作为上述方案的进一步优化，槽体与托料板内部具有冷却空腔310(如图3所示)，即预热凹槽3具有水冷结构，这样可保持设备在高温下工作的可靠性。

该预热凹槽3改变了槽型结构，其采用的深槽结构，使得料层为传统连续加料的1.2～2倍，在相同长度下，该预热凹槽3可储存更多废钢预热，不仅意味着物料有更好的预热效果，还使得该预热凹槽3具有缩短长度的基础与优势，若是选择缩短预热凹槽3长度，即可缩短整个生产设备的长度，从而降低热散失。

该预热凹槽3能重新构造废钢料10在槽体中的堆型，使得废钢料10两侧形成了可以流经高温气体的烟气弥散腔309，该烟气弥散腔309能使高温烟气弥散到废钢料10的空隙中，实现穿透式预热，从而使通过侧壁孔Ⅰ304输入的外部化学能获得更高的化学能热效率，这大大节省了电炉熔炼的电能和总能源消耗。需要说明的是：由于烟气弥散腔309存在于预热凹槽两侧且贯通整个预热凹槽，使得烟气穿透物料层的面积较大；同时，料层厚度适中，烟气在物料中扩散运动的阻力就较小，这为电炉烟气对物料进行环流预热提供了基础条件，也为低热值燃气的使用提供了设备结构上的条件。

电炉连续加料强化预热装置

实施例一，请参阅图4～图8。该电炉连续加料强化预热装置包括电炉1、烟罩7以及如上述的预热凹槽3，烟罩7罩扣在预热凹槽3的顶部。该装置中，预热凹槽3通过移动式的小车连接槽2与电炉1的入料端相衔接，在预热涵道的烟气出口端一侧，预热涵道通过动态密封5与配料输送槽4相衔接，小车连接槽2控制电炉1与预热凹槽3的连接或脱离。小车连接槽2、预热凹槽3与烟罩7构成了连续向电炉1内加入废钢料10并将电炉内烟气9抽出的物料预热涵道；在预热涵道底部处，即预热凹槽3上侧壁孔Ⅰ304外设有烧嘴8，其中预热凹槽3、烟罩7以及底部的烧嘴8构成了强化预热涵道。配料输送槽4完成对预热涵道的加料和配料，动态密封5实现强化预热涵道与配料输送槽4之间对空气的密封，以减少空气泄露到除尘口6中。由于预热凹槽3采用了特殊结构，使得本方案提高了废钢的预热效果。

具体的，本实施例是将烧嘴8安装在预热凹槽3两侧壁的侧壁孔Ⅰ304外。烟罩7为U型罩体，沿罩体的长度方向，其罩体的两侧壁上开设有侧壁孔Ⅱ701，侧壁孔Ⅱ701的开设数量以及开设位置均与预热凹槽3上的侧壁孔Ⅰ304一一对应。烧嘴8带有吸气室801，各烧嘴是通过吸气室801对应安装在侧壁孔Ⅰ304外，吸气室801又通过环流管11与烟罩7上的侧壁孔Ⅱ701对应连接，从而实现侧壁孔Ⅱ与侧壁孔Ⅰ间的接通。

在预热凹槽1中装入废钢料10后，废钢料10通过槽口ww沉入槽底并堆起一定高度，托料板303上托住了部分废钢料10；从而在预热凹槽3侧壁301、两块托料板303、中心区域的废钢料10层构成了2个贯通预热凹槽3的空腔—烟气弥散腔309。此处烟气弥散腔309由bb、hh的尺寸以及托料板303的结构决定，其在废钢侧有很大的与废钢相接触的面积。

烧嘴8喷出的燃气或空气，在吸气室801形成喷射泵的原理，通过环流管11将从电炉出来的烟气9中的部分烟气(后将该部分烟气记做“环流烟气901”)通过侧壁孔Ⅰ304带入预热凹槽3两侧的烟气弥散腔309内。当有烟气或燃气等通过侧壁孔Ⅰ304进入弥散腔后，气体在废钢料10上方烟气9的负压下、被向上抽出到主烟道(即废钢料10上方的烟气通道)中。

在预热涵道内，环流烟气901、烟气9以及烧嘴8喷出的燃气802或空气将被混合，后在除尘口6的抽吸作用下被抽走。此处环流烟气901的量取决于吸气室801结构、预热凹槽3结构及尺寸，当然，也和物料阻力有关。环流烟气901的循环动力来源于烧嘴8喷出气体的动能，由于预热凹槽3中废钢料层不厚，且废钢料10在弥散腔的接触面积较大，使得环流烟气901的运行阻力较小。

本实施例改善预热效果的核心点在于：预热凹槽3断面的中部为两侧托料板303构成的槽口ww，预热凹槽两侧上的侧壁孔Ⅰ304被托料板303完全遮蔽，同时两侧托料板303构成的槽口ww沿边(即凸沿305/隔挡板306的外侧面)与侧壁孔Ⅰ304保持一定安全距离(托料板303倾斜角不大时可约为托料板bb宽度)，可确保废钢料10斜坡不堵塞侧壁孔Ⅰ304，这样，即可防止因堵塞侧壁孔Ⅰ304造成的热气循环阻碍问题，保证了废钢料10在预热凹槽3内纵向运行的通畅性。

需要说明的是：本实施例中的预热凹槽3为非谐振的水平振动槽，烧嘴8一般为固定安装，故烧嘴8与预热凹槽3两者间在侧壁孔Ⅰ304处连接时采用了平板缝隙密封(间隙2～10mm)，当然，也可辅助其它密封结构，以减少空气泄漏流入。

本装置利用喷射泵原理实现了电炉烟气环流穿透式预热，除带有吸气室的烧嘴外，还可以使用燃料喷枪、喷嘴，甚至可以采用喷射空气的方式来导流电炉烟气。采用喷射空气的方式导流电炉烟气时，其废钢预热效果与“带吸气室的烧嘴、燃料喷枪”等方式相比会差一些，但优势在于没有燃料能源的消耗。

实施例二，请参阅图9～图11。本实施例中的电炉连续加料强化预热装置为一种简化设计。与实施例一相比，该设计取消了烧嘴上的吸气室801、烟罩7上未开设侧壁孔Ⅱ701，无环流管11。即预热凹槽3的各侧壁孔Ⅰ304外直接对应设有可向侧壁孔Ⅰ内喷吹燃气的烧嘴8或喷嘴或煤粉燃烧器，此时，烧嘴8需为废钢料10的预热提供能量，通过烧嘴向烟气弥散腔309内喷入燃烧的火焰。该改进能使整个装置大大简化，这样可大大降低系统的维护量，该方案为天然气、燃油、转炉煤气、高炉煤气等丰富的钢厂和地区提供了一种新的选择，不仅能够体现出较大的节能优势，还能降低客户的生产成本(电耗和电极消耗)。

实施例三，请参阅图12。本实施例中的电炉连续加料强化预热装置为一种变形形式。该装置中取消了烧嘴，烟罩7上未开设侧壁孔Ⅱ701，但具有热风导风管12，预热凹槽3的各侧壁孔Ⅰ304通过热风导风管12与产生热风(600～1200℃)的燃烧炉13相接通。燃烧炉13作为能源装置，其内部的煤炭、或社会可燃废弃物等作为能源，热风导风管12作用相当于烧嘴8，以向预热凹槽3的烟气弥散腔309内输入能源。采用该实施例时，托料板的底端面与槽体底板面之间的高度hh可适度降低。

现有电炉中煤发电的电—热转换效率(38～40％)×电炉的电—热转换效率(70％)后仅有不到30％的热效率，实施例二与实施例三不仅可解决电炉炼钢过程中部分地区天然气资源短缺的问题，并且可获得更高的热效率，经试验验证，该部分热效率能提升到50～70％。

需要说明的，以上实施例中的烧嘴可根据实际使用情况替换为煤粉燃烧器14(市场成品)，这是该装置中燃料选择可实施的方案之一，此时是用煤粉替代燃气作为废钢预热的能源。

作为以上几个实施例的进一步优化，配料输送槽4可采用特殊的结构形式，如图13、14所示，该输送槽为异形槽，位于上部的是矩形槽，沿槽体的宽度方向，在矩形槽底部的中心处朝着深度方向继续延伸出有等腰梯形的凹槽，其中等腰梯形凹槽的小端向下。该形式的配料输送槽4能更好的适应预热凹槽3的堆料特征(中间堆料多，两侧堆料少)，以使得整个装置在配料环节既能初步满足预热凹槽3的堆料要求。优选的，配料输送槽4的矩形槽上方对应设有装料导板15，以防止配料散落。

电炉连续加料强化预热方法，预热凹槽3和烟罩7共同构成输送物料和流经烟气的预热涵道，在预热凹槽的槽体两侧壁301内侧各对应设置一个导通整个槽体的托料板303，在位于托料板303下方的槽体两侧壁上开设若干用于侧壁孔Ⅰ304，通过两托料板303将预热凹槽3的槽体内腔分隔成上下层结构，两托料板303之间断开以形成下落物料的槽口。通过各托料板的宽度bb、托料板的底端面与槽体底板面之间的高度hh、以及两托料板之间槽口的宽度ww，控制输送在预热凹槽3内的物料的堆形，确保物料通过托料板及其之间的槽口下落并堆在槽体中心区域处，此处可配合耐磨导向条308来滞止物料的横向移动，保证物料不会封堵住侧壁孔Ⅰ304，同时确保物料封住槽口且托料板上方也铺设有物料。由托料板303、托料板下方具有侧壁孔Ⅰ的槽体侧壁301、以及通过槽口下落至槽体中心区域处的物料(即废钢料10)共同构成了贯通整个预热凹槽3的烟气弥散腔309；通过烟罩7与预热凹槽3之间的烟气通道以及物料堆两侧的烟气弥散腔309，共同对涵道内的物料进行预热。

以上述实施例一中的预热装置为例，电炉1中的烟气9通过预热凹槽3和烟罩7构成的烟气通道，预热在预热凹槽3里面振动输送的废钢料10的上表面(具体为铺在两侧托料板32上方以及堆积在槽体中心区域处废钢料10的上表面)；烧嘴8喷射的燃气802通过侧壁孔Ⅰ304进入预热凹槽3两侧底部的烟气弥散腔309，在高速烧嘴喷出燃气802的射流作用下，吸气室801构成喷射泵基本原理，通过环流管11将烟罩7内的部分烟气由侧壁孔Ⅰ304导入烟气弥散腔309，从而对堆积在预热凹槽中心区域的废钢料10进行穿透式预热。该穿透废钢堆料缝隙的混合烟气(包括环流烟气901与燃气802)和电炉的高温烟气9混合后经除尘口6抽出。

以上述实施例二中的简化式预热装置为例，该方法是将烧嘴8直接与侧壁孔Ⅰ304对应设置，即直接通过烧嘴向烟气弥散腔309内喷入燃气。此时，电炉1的烟气9通过预热凹槽3和烟罩7构成的烟气通道，预热在预热凹槽3里面振动输送的废钢料10的表面(具体为铺在两侧托料板32上方以及堆积在槽体中心区域处废钢料10的上表面)；预热凹槽3两侧底部的烧嘴燃气802，通过侧壁孔Ⅰ304进入烟气弥散腔309(bb×hh)，扩散穿透进入预热凹槽3中心区域(ww)的废钢料10中，实现对废钢料10的穿透式预热。穿透废钢的燃气802和电炉的高温烟气9混合后由除尘口6抽出。

以上述实施例三中的预热装置为例，该方法是通过与燃烧炉13相连接的热风导风管12、将煤粉燃烧释放出的热量/热烟气导入烟气弥散腔309内。其也是对堆积在预热凹槽3中心区域的废钢料10进行穿透式预热。该穿透废钢堆料缝隙的烟气中不包括环流烟气901，而是用煤粉替代燃气作为废钢预热的能源，最后该部分烟气和电炉的高温烟气9混合后经除尘口6抽出。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，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，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (22)

1.一种预热凹槽，其特征在于：包括U型槽体，槽体上设有托料板与侧壁孔Ⅰ；其中托料板有两个，沿槽体的长度方向，两托料板对应设置在槽体两侧壁的内侧面上，两个托料板之间间隔一定距离以形成下落物料的槽口；两托料板距离槽体的底板一定距离，若干个侧壁孔Ⅰ对应开设在位于托料板下方的槽体的两侧壁上。

2.根据权利要求1所述的预热凹槽，其特征在于：沿槽体长度方向，位于槽体两侧壁上的侧壁孔Ⅰ间隔交替设置。

3.根据权利要求1或2所述的预热凹槽，其特征在于：托料板上靠近槽体中心面的一侧设有隔挡物料的凸沿或隔挡板。

4.根据权利要求3所述的预热凹槽，其特征在于：相对于槽体底板所在的水平面，托料板倾斜或水平设置在槽体的侧壁上；托料板倾斜设置时，其以朝着槽体中部滑落物料的方向设置。

5.根据权利要求4所述的预热凹槽，其特征在于：槽体的底板与槽体的两侧壁间通过斜侧板衔接，侧壁孔Ⅰ开设在位于托料板下方、斜侧板上方的槽体侧壁上。

6.根据权利要求3所述的预热凹槽，其特征在于：各侧壁孔Ⅰ的孔口均高于槽体底板一定距离。

7.根据权利要求3所述的预热凹槽，其特征在于：槽体的底板内侧面上设有沿槽体长度方向延伸的耐磨导向条，若干根耐磨导向条沿槽体宽度方向间隔排列。

8.根据权利要求3所述的预热凹槽，其特征在于：托料板的上端面上设有沿槽体长度方向延伸的耐磨导向条，若干根耐磨导向条沿托料板的宽度方向间隔排列。

9.根据权利要求3所述的预热凹槽，其特征在于：槽体与托料板内部具有冷却空腔。

10.一种电炉连续加料强化预热装置，包括烟罩，其特征在于：还包括如权利要求4～9任一所述的预热凹槽，烟罩罩扣在预热凹槽的顶部。

11.根据权利要求10所述的电炉连续加料强化预热装置，其特征在于：烟罩上开设有侧壁孔Ⅱ，若干个侧壁孔Ⅱ与预热凹槽上的侧壁孔Ⅰ一一对应设置，各对应设置的侧壁孔Ⅱ与侧壁孔Ⅰ间通过环流管相接通。

12.根据权利要求11所述的电炉连续加料强化预热装置，其特征在于：烟罩为U型罩体，沿罩体的长度方向，侧壁孔Ⅱ开设在罩体的两侧壁上。

13.根据权利要求12所述的电炉连续加料强化预热装置，其特征在于：还包括带有吸气室的烧嘴，吸气室接在预热凹槽的各侧壁孔Ⅰ处，环流管一端通过吸气室与侧壁孔Ⅰ相接通。

14.根据权利要求10所述的电炉连续加料强化预热装置，其特征在于：预热凹槽的各侧壁孔Ⅰ外对应设有可向侧壁孔Ⅰ内喷吹燃气的烧嘴或煤粉燃烧器。

15.根据权利要求10所述的电炉连续加料强化预热装置，其特征在于：还包括燃烧炉，预热凹槽的各侧壁孔Ⅰ通过热风导风管与燃烧炉相接通。

16.根据权利要求13～15任一所述的电炉连续加料强化预热装置，其特征在于：还包括通过动态密封与预热凹槽相衔接的配料输送槽，配料输送槽是在矩形槽底部中心处朝着深度方向继续延伸出等腰梯形凹槽而成，其中等腰梯形凹槽的小端向下。

17.根据权利要求16所述的电炉连续加料强化预热装置，其特征在于：还包括移动式的小车连接槽，小车连接槽的两端对应与预热凹槽以及电炉的入料端相衔接。

18.根据权利要求14所述的电炉连续加料强化预热装置，其特征在于：预热凹槽与喷嘴或煤粉燃烧器之间设有缝隙密封。

19.一种电炉连续加料强化预热方法，预热凹槽和烟罩共同构成输送物料和流经烟气的预热涵道，其特征在于：在预热凹槽的槽体两侧壁内侧各对应设置一个导通整个槽体的托料板，在位于托料板下方的槽体两侧壁上开设若干用于侧壁孔Ⅰ，通过两托料板将预热凹槽的槽体内腔分隔成上下层结构，两托料板之间断开以形成下落物料的槽口；

通过各托料板的宽度bb、托料板的底端面与槽体底板面之间的高度hh、以及两托料板之间槽口的宽度ww，控制输送在预热凹槽内的物料的堆形，确保物料通过托料板及其之间的槽口下落并堆在槽体中心区域处且不会封堵住侧壁孔Ⅰ，同时确保物料封住槽口且托料板上方也铺设有物料；

由托料板、托料板下方具有侧壁孔Ⅰ的槽体侧壁、以及通过槽口下落至槽体中心区域处的物料共同构成了贯通整个预热凹槽的烟气弥散腔；通过烟罩与预热凹槽之间的烟气通道以及物料堆两侧的烟气弥散腔，共同对涵道内的物料进行预热。

20.根据权利要求19所述的电炉连续加料强化预热方法，其特征在于：预热涵道处设置有向涵道内喷入燃料的烧嘴或喷嘴，将烧嘴或喷嘴与侧壁孔Ⅰ对应设置，通过烧嘴或喷嘴向烟气弥散腔内喷入燃料。

21.根据权利要求20所述的电炉连续加料强化预热方法，其特征在于：在烟罩上对应开设侧壁孔Ⅱ，各设置在预热凹槽两侧壁的烧嘴均带有吸气室，吸气室一端与侧壁孔Ⅰ相接，另一端通过环流管与各侧壁孔Ⅱ相连接；通过烧嘴或喷嘴的射流作用，将烟气通道中的部分烟气导入烟气弥散腔内。

22.根据权利要求19所述的电炉连续加料强化预热方法，其特征在于：通过与能源装置相连接的热风导风管、将能源装置燃烧释放出的热量/热烟气导入烟气弥散腔内。

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