CN112899416B - 一种利用钢渣余热的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用钢渣余热的方法，包括如下步骤：将热钢渣倒入渣罐通过钢渣运输装置经轨道进入取热舱中利用换热装置取热；通过破渣犁组件敲击渣罐内热钢渣表面，有压蒸汽进入汽包，进行汽水分离；汽水分离后，蒸汽并入钢厂蒸汽管网或就地利用，饱和水返回换热装置重新参与工质循环；将多个渣罐重复上述步骤，完成取热过程；打开舱门，降温后的热钢渣在渣罐内，通过钢渣运输装置经轨道离开取热舱，利用行车将渣罐运至辊压破碎机进行后续处理；将多个渣罐重复上一步骤实现工艺循环；本发明实现熔融钢渣的辐射热利用，节能的同时，降低高温对辊压破碎机的损坏程度，延长辊压破碎机的寿命，降低设备检修率。

Description

一种利用钢渣余热的方法

技术领域

本发明涉及钢渣余热回收技术领域，尤其涉及一种利用钢渣余热的方法。

背景技术

每生产1吨钢约产生0.12～0.14吨的钢渣，2019年我国钢渣产生量约为1.1亿吨，钢渣余热利用几乎为0，造成巨大的能量浪费。

钢渣辊压破碎有压热闷工艺技术，在我国实现了钢渣处理的连续化、设备化和自动化，通常熔融钢渣在进入辊压破碎机前仍具有约1500℃的高温，但钢渣温度在1200℃左右即满足入辊压破碎机的作业要求，从1500℃到1200℃，有300℃的温差，具有很高的余热回收潜力。

因此，如何实现熔融钢渣的辐射热的回收利用，且降低高温对辊压破碎机的损坏程度，延长辊压破碎机的寿命成为本发明要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决如何对高温钢渣进行降温，同时进行热量回收的问题，而提出的一种利用钢渣余热的方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种利用钢渣余热的方法，包括如下步骤：

S1：将热钢渣倒入渣罐通过钢渣运输装置经轨道进入取热舱中利用换热装置取热；

S2：通过破渣犁组件敲击渣罐内热钢渣表面，释放热钢渣辐射热，换热装置吸收热钢渣辐射热，转换为有压蒸汽输出；

S3：有压蒸汽进入汽包，进行汽水分离；

S4：汽水分离后，蒸汽并入钢厂蒸汽管网或就地利用，饱和水返回换热装置重新参与工质循环；

S5：将多个渣罐重复步骤S1-S4，完成取热过程；

S6：打开舱门，降温后的热钢渣在渣罐内，通过钢渣运输装置经轨道离开取热舱，利用行车将渣罐运至辊压破碎机进行后续处理；

S7：将多个渣罐重复步骤S6实现工艺循环。

优选的，所述取热舱包括舱体、舱门；所述舱体包括第一保温毡、耐火砖、钢结构框架；其中，所述换热装置位于所述取热舱顶部，通过所述钢结构框架支撑固定，所述舱门连接在所述舱体上且关闭所述舱门，所述取热舱为封闭环境，所述耐火砖外有第一保温毡覆盖。

优选的，所述取热舱的数量N是根据来渣频率与单个取热舱的换热时间共同决定，具体的计算公式为N＝{T1/T2}+1，其中T1为整个工艺的时间，T2为单个取热舱的换热时间，符号{}为向上取整，T2应在1h-1.5h。

优选的，所述第一保温毡采用岩棉或矿渣棉。

优选的，所述耐火砖的导热系数小于1.5，所述耐火砖采用高铝砖或刚玉砖。

优选的，所述破渣犁组件包括动力装置、配重平台、犁头；其中，所述破渣犁组件位于换热装置正上方，且与钢结构框架连接，所述犁头活动连接在所述配重平台上，所述动力装置用于驱动所述犁头在所述配重平台上旋转和升降，通过犁头对热钢渣表面渣壳进行敲击，犁头材质为耐热钢，耐热温度大于600℃。

优选的，所述换热装置包括胶囊型压力容器、蒸汽上升管、冷凝下降管、补水管、第二保温毡，其中，所述第二保温毡覆盖在所述胶囊型压力容器形成保温面，所述胶囊型压力容器下表面为换热面，所述胶囊型压力容器内装有饱和水，所述胶囊型压力容器的压力等级根据钢厂蒸汽管网并网压力决定，胶囊型压力容器材质包括但不限于锅炉钢，所述蒸汽上升管、冷凝下降管、补水管均具有电动调节阀，其中，蒸汽上升管上的电动调节阀依靠压力控制，冷凝下降管上的电动调节阀正常工作情况下处于常开状态、补水管上的电动调节阀依靠压力容器内部饱和水液位控制。

优选的，所述换热装置的工作过程包括如下工艺步骤：

步骤一：胶囊型压力容器与热钢渣进行换热；

步骤二：胶囊型压力容器内的饱和水变成有压蒸汽，蒸汽压力达到上升管上的电动调节阀的阈值后，阀门会打开，所述电动调节阀的阈值根据胶囊型压力容器的压力等级确定；

步骤四：有压蒸汽由蒸汽上升管进入汽包进行汽水分离，冷凝饱和水通过冷凝下降管回到胶囊型压力容器内；

步骤五：在胶囊型压力容器内饱和水不足时通过补水管补充除氧水，最终实现工质平衡及循环。

优选的，犁头通过配重平台在渣罐上方一定高度保持平衡，犁头通过动力装置下降对热钢渣表面渣壳进行敲击，犁头应根据渣罐直径大小调整旋转角度和敲击频率，具体运行过程为犁头下降敲击渣壳后上升，旋转一定角度后再次下降敲击渣壳后上升，重复该操作直至换热过程结束，所述角度的范围是30°-90°，角度根据渣罐直径确定。

与现有技术相比，本发明提供了一种利用钢渣余热的方法，具备以下有益效果：

本发明通过将熔融钢渣在渣罐内，并通过取热舱以及在取热舱顶部增加破碎犁、胶囊型压力容器和汽包可以实现熔融钢渣的辐射热利用，节能的同时，降低高温对辊压破碎机的损坏程度，延长辊压破碎机的寿命，降低设备检修率。

附图说明

图1为本发明提出的一种利用钢渣余热的方法的结构示意图；

图2为本发明提出的一种取热仓和熔融钢渣热回收装置的结构示意图一；

图3为本发明提出的一种取热仓和熔融钢渣热回收装置的结构示意图二；

图4为本发明提出的一种取热舱的结构示意图；

图5为本发明提出的一种取热仓和熔融钢渣热回收装置的部分结构示意图；

图6为本发明提出的一种取热仓和熔融钢渣热回收装置的图2中A部分结构示意图；

图7为本发明提出的一种取热仓和熔融钢渣热回收装置的图6中C部分结构示意图；

图8为本发明提出的一种熔融钢渣处理破渣犁的结构示意图一；

图9为本发明提出的一种熔融钢渣处理破渣犁的结构示意图二；

图10为本发明提出的一种熔融钢渣处理破渣犁图8中D部分的结构示意图；

图11为本发明提出的一种熔融钢渣处理破渣犁图8中E部分的结构示意图。

图中：101、渣罐；2、辊压破碎机；3、汽包；4、取热舱；5、行车；6、钢渣运输装置；401、钢结构框架；402、第一保温毡；403、耐火砖；404、第一电机；405、转轴；406、凸轮；407、第一滚轮；408、第二滚轮；409、胶囊型压力容器；4091、第二保温毡；410、蒸汽上升管；411、冷凝下降管；412、补水管；413、凸起；414、卡板；415、通槽；417、卡块；418、卡槽；419、第三弹簧；420、挡块；601、移动底座；603、支柱；604、支撑板；608、升降柱；609、底托；7、密封腔体；701、第一活塞；702、推杆；703、第一弹簧；704、压板；705、密封管道；7051、单向阀；706、空腔；707、第二活塞；708、支撑杆；709、卡头；710、第二弹簧；8、泄气阀；9、配重平台；901、连接部；902、箱体；903、第二电机；904、输出轴；905、卷扬机；906、钢丝绳；907、限位板；908、齿条；909、滑轮组；910、犁轴；911、传动套筒；912、销轴；913、齿轮；914、第二圆锥齿轮；915、第一圆锥齿轮；916、固定套；917、连杆；918、第一链轮；919、链条；920、第二链轮；921、犁头；922、滑块；923、滑槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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，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。

实施例1：

参照图1-11，一种利用钢渣余热的方法，包括如下步骤：

S1：将热钢渣倒入渣罐101通过钢渣运输装置6经轨道进入取热舱4中利用换热装置取热；

S2：通过破渣犁组件敲击渣罐101内热钢渣表面，释放热钢渣辐射热，换热装置吸收热钢渣辐射热，转换为有压蒸汽输出；

S3：有压蒸汽进入汽包3，进行汽水分离；

S4：汽水分离后，蒸汽并入钢厂蒸汽管网或就地利用，饱和水返回换热装置重新参与工质循环；

S5：将多个渣罐101重复步骤S1-S4，完成取热过程；

S6：打开舱门，降温后的热钢渣在渣罐101内，通过钢渣运输装置6经轨道离开取热舱4，利用行车5将渣罐101运至辊压破碎机2进行后续处理；

S7：将多个渣罐101重复步骤S6实现工艺循环。

实施例2：

请参阅图2-7，本实施公开一种取热仓，包括舱体和舱门舱门转动连接在舱体上，舱门可与舱体形成一个封闭空间，舱体包括钢结构框架401；耐火砖403，用于固定链接在钢结构框架401上；第一保温毡402，用于覆盖在耐火砖403的外部；其中，舱体顶部设有换热装置，胶囊型压力容器409、蒸汽上升管410、冷凝下降管411、补水管412、第二保温毡4091，其中，第二保温毡4091覆盖在胶囊型压力容器409形成保温面，胶囊型压力容器409下表面为换热面，胶囊型压力容器409内装有饱和水。

优选的，取热舱4的数量N是根据来渣频率与单个取热舱4的换热时间共同决定，具体的计算公式为N＝{T1/T2}+1，其中T1为整个工艺的时间，T2为单个取热舱4的换热时间，符号{}为向上取整，T2应在1h-1.5h。

第一保温毡402采用岩棉或矿渣棉，耐火砖403的导热系数小于1.5，耐火砖403采用高铝砖或刚玉砖。

取热舱4在使用时，通过将装有熔融钢渣的渣罐101通过钢渣运输装置6进入取热舱4中，关闭舱门后利用换热装置取热；胶囊型压力容器409与熔融钢渣进行换热；胶囊型压力容器409内的饱和水变成有压蒸汽，蒸汽压力达到蒸汽上升管410上的电动调节阀的阈值后，阀门会打开，电动调节阀的阈值根据胶囊型压力容器409的压力等级确定；然后有压蒸汽由蒸汽上升管410进入汽包3进行汽水分离，冷凝饱和水通过冷凝下降管411回到胶囊型压力容器409内；在胶囊型压力容器409内饱和水不足时通过补水管412补充除氧水，最终实现工质平衡及循环；换热装置吸收熔融钢渣辐射热，转换为有压蒸汽输出，达到取热目的。

实施例3：

请参阅图2-7，本实施例在实施例2的基础上公开了一种熔融钢渣热回收装置，回收装置包括移动底座601；以及活动连接在移动底座601上方的渣罐101；其中，移动底座601顶部通过支柱603固定连接支撑板604，支撑板604上滑动连接有升降柱608，取热仓内设有驱动部，升降柱608上端与渣罐101固定、下端与驱动部的输出端连接，驱动部用于驱动升降柱608在支撑板604上升降，在使用时，通过将移动底座601移动至取热舱4内，关闭舱门，本实施例通过将渣罐101设置为活动，并在底部加以升降柱608进行支撑，同时通过驱动部驱动升降柱608上下往复移动，从而带动渣罐101上下移动，与渣罐101上的犁头921配合使用，使内部钢渣得到充分撞击，提高热量散发效果，防止钢渣表面冷却。

参照图2-7，本实施例与实施例3基本相同更进一步的是，驱动部包括固定连接在取热仓外壁的第一电机404，第一电机404的输出端固定连接有转轴405，转轴405上固定连接有凸轮406，升降柱608下端与凸轮406外表面贴合滑动，移动底座601上设有用于支撑转轴405的支撑部件，支撑部件包括至少一个固定连接在转轴405上的第一滚轮407；至少一个与第一滚轮407相贴合对应的第二滚轮408；其中，第二滚轮408转动连接在移动底座601上，升降柱608上端固定连接有底托609，底托609远离升降柱608的一端与渣罐101相抵，支撑板604底部滑动连接有卡板414，卡板414上开设通槽415，升降柱608滑动连接在通槽415内，升降柱608底部侧壁设有卡槽418，通槽415一端固定连接有与卡槽418相匹配的卡块417，支撑板604底部规定连接有挡块420，挡块420与卡板414之间连接有第三弹簧419，取热仓内壁固定连接有凸起413，凸起413与卡板414相抵，在移动底座601在轨道上移动至取热舱4内时，转轴405伸入移动底座601和支撑板604之间，同时通过凸起413与卡板414相抵，带动卡板414在支撑板604底部滑动，从而使卡块417移出升降柱608底部侧边缘的卡槽418，进而解除对升降柱608的锁紧，而当移动底座601到达预设位置后，升降柱608位于转轴405上方且与凸轮406外表面贴合，为了提高转轴405的支撑性，在移动底座601上设有与第一滚轮407对应的第二滚轮408，从而实现对转轴405进行支撑，进而启动第一电机404带动转轴405旋转，进而带动凸轮406旋转，从而实现升降柱608上下移动，带动渣罐101上升和下降。

请参阅图2、图6、图7，本实施例为了提高移动底座601的稳定性，采用如下技术手段：移动底座601包括多个密封腔体7，多个密封腔体7内密封滑动连接有第一活塞701，第一活塞701上端固定连接有推杆702，推杆702上端固定连接有压板704，推杆702上套接有第一弹簧703，第一弹簧703两端分别与密封腔体7和压板704相抵，移动底座601内设有空腔706，空腔706内密封滑动连接有第二活塞707，第二活塞707下端固定连接有支撑杆708，支撑杆708下端穿过移动底座601低壁且向下延伸，且支撑杆708的延伸端固定连接有卡头709，支撑杆708上套接有第二弹簧710，第二弹簧710两端分别与第二活塞707和空腔706底部内壁相抵，压板704与凸轮406外表面相抵，密封腔体7与空腔706之间通过密封管道705连通，优选的，密封管道705上设有单向阀7051，空腔706上设有泄气阀8，在凸轮406转动的同时，当凸轮406远离转轴405轴心线的一端面，位于转轴405轴心线下方时，请参阅图6，则与压板704相抵，进而压板704通过推杆702推动第一活塞701在密封腔体7内向下滑动，将密封腔体7内的气压通过密封管道705输送至空腔706内，进而驱动第二活塞707在空腔706内向下滑动，从而带动卡头709与取热舱4底部内壁相抵，可在卡头709下方设有与卡头709相匹配的防滑纹，从而实现移动底座601的固定效果，第一弹簧703和第二弹簧710的存在实现第一活塞701和第二活塞707自动复位，需要说明的是，本实施中还包括单向阀7051、泄气阀8以及溢气阀，单向阀7051的存在为了防止在第一活塞701向下移动时，能保证气流方向进入空腔706内，而第一活塞701向上移动时抽取外部空气，泄气阀8的存在，当需要解除锁紧时进行泄气，从而通过第二弹簧710实现第二活塞707的复位，溢气阀在本图中没有视出，其主要实现的作用为在多次对空腔706内充气后到达预设值，空腔706内多余气体自动排出。

实施例4：

请参阅图8-11，本实施例在实施例1的基础上公开了一种熔融钢渣处理破渣犁，包括机架；犁轴910，犁轴910可在机架上升降；机架上转动连接有传动套筒911，犁轴910滑动连接在传动套筒911内；还包括动力装置，动力装置可将犁轴910在传动套筒911内上下移动和将传动套筒911在机架上转动；还包括固定连接在犁轴910底部的犁头921，本实施在使用时，通过动力装置驱动犁轴910在传动套筒911内上下滑动，同时为了改变犁轴910底部的犁头921与钢渣的接触位置，从而需要在犁头921每次与渣罐101内的钢渣接触后自身进行旋转，从而通过动力装置同步驱动传动套筒911在配重平台9上旋转，进而实现犁头921均匀的对钢渣表面进行撞击。具体如下：

请参阅图8，机架包括配重平台9以及固定连接在配重平台9顶部的箱体902，传动套筒911转动连接在配重平台9上，犁轴910贯穿配重平台9，犁头921位于配重平台9的下方，动力装置位于箱体902内，犁轴910、犁头921和动力装置至少为一组，动力装置包括固定连接在箱体902底部的第二电机903，第二电机903的输出端固定连接有输出轴904，输出轴904远离第二电机903的一端固定连接有卷扬机905，卷扬机905上缠绕连接有钢丝绳906，箱体902内转动连接有滑轮组909，钢丝绳906绕过滑轮组909且与犁轴910顶部相固定；动力装置还包括固定连接在箱体902内部的限位板907，以及固定连接在钢丝绳906上的齿条908；其中，齿条908与限位板907贴合滑动，箱体902内部转动连接有销轴912，销轴912依次固定连接有齿轮913和圆锥齿轮913，齿轮913与齿条908相啮合，箱体902内壁固定连接有固定套916，固定套916内转动连接有连杆917，连杆917与传动套筒911和销轴912之间均设有同步机构，同步机构用于是连杆917和传动套筒911同步旋转，本实施例中第二电机903为正反电机，其可通过控制器设定第二电机903的正反转圈数，在第二电机903启动后，从而带动卷扬机905收放钢丝绳906，进而实现钢丝绳906在滑轮组909上滑动，进而钢丝绳906另一端拉动犁轴910向上移动，从而带动犁头921向上移动，与此同时，在拉动犁轴910向上移动时，钢丝绳906带动齿条908上下移动，进而齿条908与销轴912上的齿轮913啮合，从而通过同步机构带动连杆917运作，实现传动套筒911的转动，同步机构可采用锥齿轮传动或其他摩擦传动均可，如下采用两个同步机构实现传动套筒911的转动：

具体的，连杆917与传动套筒911之间的同步机构包括固定连接在连杆917底部的第一链轮918；固定连接在传动套筒911外壁的第二链轮920；以及用于套接在第一链轮918和第二链轮920上的链条919，连杆917与销轴912之间的同步机构包括固定连接在连杆917顶部的第一圆锥齿轮915；以及固定连接在销轴912上的第二圆锥齿轮914，第一圆锥齿轮915和第二圆锥齿轮914相互啮合，通过齿轮913的旋转，从而实现第二圆锥齿轮914转动，进而与其啮合的第一圆锥齿轮915同步旋转，进而驱动连杆917在固定套916内转动，进而带动连杆917底部的第一链轮918转动，进而第一链轮918通过链条919带动传动套筒911外壁的第二链轮920旋转，当第二电机903反转后，犁轴910和犁头921在自重状态下撞击钢渣，通过犁头921对热钢渣表面渣壳进行敲击，犁头921材质为耐热钢，耐热温度大于600℃。

传动套筒911通过轴承转动连接在配重平台9上，传动套筒911内壁固定连接有滑块922，犁轴910上开设有滑槽923，滑块922滑动连接在滑槽923内，配重平台9底部固定连接有连接部901，通过连接部901实现与取热舱4上的钢结构框架401进行连接，本发明犁头921通过配重平台9在渣罐101上方一定高度保持平衡，犁头921通过动力装置下降对热钢渣表面渣壳进行敲击，犁头921应根据渣罐101直径大小调整旋转角度和敲击频率，具体运行过程为犁头921下降敲击渣壳后上升，旋转一定角度后再次下降敲击渣壳后上升，重复该操作直至换热过程结束，角度的范围是30°-90°，角度根据渣罐101直径确定，本发明优点是方法上和技术上实现了熔融钢渣辐射热的有效利用，对降低钢铁企业综合能耗具有重要意义。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种利用钢渣余热的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将热钢渣倒入渣罐（101）通过钢渣运输装置（6）经轨道进入取热舱（4）中利用换热装置取热；

S2：通过破渣犁组件敲击渣罐（101）内热钢渣表面，释放热钢渣辐射热，换热装置吸收热钢渣辐射热，转换为有压蒸汽输出；

S3：有压蒸汽进入汽包（3），进行汽水分离；

S4：汽水分离后，蒸汽就地利用，饱和水返回换热装置重新参与工质循环；

S5：将多个渣罐（101）重复步骤S1-S4，完成取热过程；

S6：打开舱门，降温后的热钢渣在渣罐（101）内，通过钢渣运输装置（6）经轨道离开取热舱（4），利用行车（5）将渣罐（101）运至辊压破碎机（2）进行后续处理；

S7：将多个渣罐（101）重复步骤S6实现工艺循环；

在S2中，所述破渣犁组件安装在取热舱（4）的顶部，用于对所述取热舱（4）内部的渣罐（101）内钢渣进行撞击，所述破渣犁组件包括动力装置、机架、犁轴（910）、配重平台（9）、犁头（921），所述破渣犁组件位于换热装置正上方，且与钢结构框架（401）连接，所述犁头（921）活动连接在所述配重平台（9）上，所述动力装置用于驱动所述犁头（921）在所述配重平台（9）上旋转和升降；其中，犁轴（910）在机架上升降，机架上转动连接有传动套筒（911），犁轴（910）滑动连接在传动套筒（911）内，犁头（921）固定连接在犁轴（910）的底部，通过动力装置驱动犁轴（910）在传动套筒（911）内上下滑动，同时为了改变犁轴（910）底部的犁头（921）与钢渣的接触位置，动力装置将传动套筒（911）在机架上转动以使犁头（921）每次与渣罐（101）内的钢渣接触后自身进行旋转，进而同步驱动传动套筒（911）在配重平台（9）上旋转以实现犁头（921）均匀的对钢渣表面进行撞击；

所述取热舱包括舱体、舱门；所述舱体包括第一保温毡（402）、耐火砖（403）、钢结构框架（401）；其中，换热装置位于所述取热舱（4）顶部，通过所述钢结构框架（401）支撑固定，所述舱门连接在舱体上且关闭所述舱门，所述取热舱（4）为封闭环境，所述耐火砖（403）外有第一保温毡（402）覆盖。

2.根据权利要求1所述的利用钢渣余热的方法，其特征在于，所述取热舱（4）的数量N是根据来渣频率与单个取热舱（4）的换热时间共同决定，具体的计算公式为N={T1/T2}+1，其中T1为整个工艺的时间，T2为单个取热舱（4）的换热时间，符号{}为向上取整，T2应在1h-1.5h。

3.根据权利要求1所述的利用钢渣余热的方法，其特征在于，所述第一保温毡（402）采用岩棉或矿渣棉。

4.根据权利要求1所述的利用钢渣余热的方法，其特征在于，所述耐火砖（403）的导热系数小于1.5，所述耐火砖（403）采用高铝砖或刚玉砖。

5.根据权利要求1所述的利用钢渣余热的方法，其特征在于，所述换热装置包括胶囊型压力容器（409）、蒸汽上升管（410）、冷凝下降管（411）、补水管（412）、第二保温毡（4091），其中，所述第二保温毡（4091）覆盖在所述胶囊型压力容器（409）形成保温面，所述胶囊型压力容器（409）下表面为换热面，所述胶囊型压力容器（409）内装有饱和水，所述蒸汽上升管（410）、冷凝下降管（411）、补水管（412）均具有电动调节阀，其中，蒸汽上升管（410）上的电动调节阀依靠压力控制，冷凝下降管（411）上的电动调节阀正常工作情况下处于常开状态、补水管（412）上的电动调节阀依靠压力容器内部饱和水液位控制。