CN113916015A - 一种热熔钢渣处理方法及余热利用装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热熔钢渣处理方法及余热利用装置，属于钢渣破碎以及余热利用技术领域。技术方案是：辊压破碎机（1）由封闭保温结构（9）内置辊压机组成，封闭保温结构（9）上部开口并设置溜槽（7）与熔渣罐（6）匹配，底部设有破碎尾料（15）出口；熔渣罐（6）向辊压破碎机（1）的溜槽（7）内倾倒热熔钢渣，经辊压机破碎后从底部破碎尾料（15）出口排出，破碎过程产生的热能换热后进入汽包（3）产生蒸汽供生产使用。本发明的有益效果：通过镶嵌水道中的冷却水，与温度由低到高的热源，通过不同的辊压机组成的机组，持续换热；水不与钢渣直接接触，产生水蒸汽洁净，对管道无腐蚀，使用辊压破碎，避免压辊辊面的产生集料。
Description
技术领域
本发明涉及一种热熔钢渣处理方法及余热利用装置，属于钢渣破碎以及余热利用技术领域。
背景技术
目前，钢渣处理方法主要包括：热闷法、辊压破碎压热闷、滚筒法等。普遍存在投资大、系统复杂、难以实现钢渣余热利用等问题。钢渣出渣温度通常约1200℃，吨渣热值超过30kg标煤，蕴含了大量的余热资源。按照2020年我国钢渣量1.5亿吨计，其中余热资源相当于450万吨标煤，具有巨大的经济价值和市场空间。
已有技术钢渣的利用主要包括三个方面：单质铁以及其它磁性铁提取；非磁性铁的资源化；钢渣余热的回收和利用。磁性铁提取方面，得益于强磁和电磁的发展，技术已日臻成熟；非磁性铁资源化在钢渣超细、路基路面和烧结配料方面应用广泛，近年来出现了电梯配重、水过滤、酸性水中和以及钢渣化肥，把钢渣资源化推向了新高度。但是，钢渣余热利用方面进步缓慢，钢渣冷却，无论热闷法、辊压破碎还是滚筒法都是借助大量的水，冷却钢渣，存在的主要问题是蒸汽无序排放；并且由已有技术钢渣处理产生的蒸汽，温度低，含尘严重，难以利用，造成巨大的余热资源浪费。
有人使用气淬钢渣和余热锅炉结合，能够很好的利用热源。但是，受制于钢渣的流动性差，当出渣温度在1600℃以下时，钢渣倾倒的稳定差，难以实现稳定的气淬；炼钢持续生产，同时也需要钢渣处理稳定，气淬钢渣和余热锅炉结合发展受到受制，也属于不成熟技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种热熔钢渣处理方法及余热利用装置，通过镶嵌水道中的冷却水，与温度由低到高的热源，通过不同的辊压机组成的机组，持续换热；连续的挤压运动，避免压辊辊面的产生集料，稳定的处理钢渣适应炼钢持续生产；水不与钢渣直接接触，水蒸汽无尘和溶解性盐，产生水蒸汽洁净，对管道无腐蚀，解决已有技术存在的上述技术问题。
本发明的技术方案是：
一种热熔钢渣处理余热利用装置，熔渣罐下方设置辊压破碎机，辊压破碎机通过管路与汽包连接；所述辊压破碎机由封闭保温结构内置辊压机组成，封闭保温结构上部开口并设置溜槽与熔渣罐匹配，底部设有破碎尾料出口；熔渣罐向辊压破碎机的溜槽内倾倒热熔钢渣，经辊压机破碎后从底部破碎尾料出口排出，破碎过程产生的热能换热后进入汽包产生蒸汽供生产使用。
所述辊压机数量为多道，纵向排列布置在封闭保温结构内，相邻两道辊压机之间通过分段溜槽连接；每道辊压机由一对左右布置的两个破碎辊相互匹配而成。
所述两个破碎辊分别为固定破碎辊和可移动调整的破碎辊，固定破碎辊固定不动，可移动调整的破碎辊与固定破碎辊主体结构相同，增加移动调整机构改变可移动调整的破碎辊与固定破碎辊之间的配合间隙。所述增加的移动调整机构是本领域公知公用的，例如：由轨道和液压驱动系统组成，通过液压驱动系统驱动可移动调整的破碎辊在轨道上左右移动，调整辊压机左右布置的两个破碎辊相互匹配间隙。
所述破碎辊的破碎辊体设置多条轴向布置的换热水道，破碎辊体中心轴向设置进水水道，进水水道在破碎辊体内与换热水道的远端连通，换热水道的近端与出水水道连通，出水水道在破碎辊体近端与进水水道同轴心布置，构成套筒结构，出水水道在外，进水水道在内。
所述破碎辊体的近端和远端分别设有轴头，与各自的轴承匹配；出水水道与进水水道构成的套筒结构轴向穿过轴头与旋转接头连接，旋转接头上设有进水口和出水口分别连接进水水道和出水水道。
所述破碎辊体远端的轴头通过万向接头与动力机构连接；所述破碎辊体表面布满破碎用的铸钉。
所述换热水道镶嵌在破碎辊体表面
所述封闭保温结构上部开口处设有缓冲料钟，熔渣罐向辊压破碎机的溜槽内倾倒热熔钢渣，先进入有缓冲料钟后再进入辊压机，避免热熔钢渣直接冲击辊压机，延长辊压机使用寿命。
所述旋转接头上的出水口与汽包连接；所述汽包设有蒸汽出水管和补水管道，补水管道上设有循环水泵，补水管道与旋转接头的进水口连接，汽包、补水管道、进水口、进水水道、换热水道、出水水道、出水口和汽包形成一个闭环换热系统。
一种热熔钢渣处理方法，采用上述余热利用装置，工艺流程如下：熔渣罐向辊压破碎机的溜槽内倾倒热熔钢渣，经辊压机破碎后从底部破碎尾料出口排出，破碎过程产生的热能换热后进入汽包产生蒸汽供生产使用。
所述破碎过程产生的热能通过破碎辊体内部换热水道的循环水换热，循环水的闭环流程为：汽包、补水管道、进水口、进水水道、换热水道、出水水道、出水口、汽包。
所述辊压机数量为多道，从上向下纵向排列布置在封闭保温结构内；全部的破碎辊的出水口串联或并联后与汽包连接；全部破碎辊的进水口串联或并联后与补水管道连接。
所述串联均为循环水的进水由低温向高温串联，由下向上依次串联各个不同道次的破碎辊进行换热。可以一侧的破碎辊全部串联后与另外一侧的破碎辊全部串联后并联后，连接汽包；也可以一侧的破碎辊全部串联后直接连接汽包，另外一侧的破碎辊全部串联后直接连接汽包，两者相互独立。
所述各道次的辊压机，从上向下两个破碎辊之间的辊缝间隙逐次减少；辊压速度依次加快。
所述多道辊压机两个破碎辊之间的辊缝间隙中心垂线不在同一直线上，各道次中心线逐渐向一侧倾斜，形成一条向一侧倾斜的下料通道；该下料通道横向与竖向的叠加；倾斜方向一侧的破碎辊为可移动调整的破碎辊，另一侧为固定的破碎辊，固定的破碎辊为承重辊，承接的物料多于可移动调整的破碎辊。
本发明的有益效果：通过镶嵌水道中的冷却水，与温度由低到高的热源，通过不同的辊压机组成的机组，持续换热；水不与钢渣直接接触，水蒸汽无尘和溶解性盐，产生水蒸汽洁净，对管道无腐蚀，使用辊压破碎，主要靠不同级配物料之间的挤压作用，连续的挤压运动，避免压辊辊面的产生集料。
附图说明
图1是本发明实施例系统原理图；
图2是本发明实施例辊压机的结构图；
图3 本发明实施例是辊子结构图；
图中：辊压破碎机1、.蒸汽出水管2、汽包3、补水管道4、循环水泵5、熔渣罐6、溜槽7、缓冲料钟8、封闭保温结构9、第一道辊压机10、第二道辊压机11、第三道辊压机12、第四道辊压机13、第五道辊压机14、破碎尾料15、第四道破碎料16、第三道破碎料17、第二道破碎料18、第一道破碎料19、热熔渣20、旋转接头21、进水口22、出水口23、轴承24、铸钉25、万向接头26、分段溜槽27、出水水道28、进水水道29、破碎辊体30、换热水道31、轴头32。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
一种热熔钢渣处理余热利用装置，熔渣罐6下方设置辊压破碎机1，辊压破碎机1通过管路与汽包3连接；所述辊压破碎机1由封闭保温结构9内置辊压机组成，封闭保温结构9上部开口并设置溜槽7与熔渣罐6匹配，底部设有破碎尾料15出口；熔渣罐6向辊压破碎机1的溜槽7内倾倒热熔钢渣，经辊压机破碎后从底部破碎尾料15出口排出，破碎过程产生的热能换热后进入汽包3产生蒸汽供生产使用。
所述辊压机数量为多道，纵向排列布置在封闭保温结构9内，相邻两道辊压机之间通过分段溜槽27连接；每道辊压机由一对左右布置的两个破碎辊相互匹配而成。
所述两个破碎辊分别为固定破碎辊和可移动调整的破碎辊，固定破碎辊固定不动，可移动调整的破碎辊与固定破碎辊主体结构相同，增加移动调整机构改变可移动调整的破碎辊与固定破碎辊之间的配合间隙。所述增加的移动调整机构是本领域公知公用的，例如：由轨道和液压驱动系统组成，通过液压驱动系统驱动可移动调整的破碎辊在轨道上左右移动，调整辊压机左右布置的两个破碎辊相互匹配间隙。
所述破碎辊的破碎辊体30设置多条轴向布置的换热水道31，破碎辊体30中心轴向设置进水水道29，进水水道29在破碎辊体30内与换热水道31的远端连通，换热水道31的近端与出水水道28连通，出水水道28在破碎辊体30近端与进水水道29同轴心布置，构成套筒结构，出水水道28在外，进水水道29在内。
所述破碎辊体30的近端和远端分别设有轴头32，与各自的轴承24匹配；出水水道28与进水水道29构成的套筒结构轴向穿过轴头32与旋转接头21连接，旋转接头21上设有进水口22和出水口23分别连接进水水道29和出水水道28。
所述破碎辊体30远端的轴头通过万向接头26与动力机构连接；所述破碎辊体30表面布满破碎用的铸钉25。
所述换热水道31镶嵌在破碎辊体30表面 。
所述封闭保温结构9上部开口处设有缓冲料钟8，熔渣罐6向辊压破碎机1的溜槽7内倾倒热熔钢渣，先进入有缓冲料钟8后再进入辊压机，避免热熔钢渣直接冲击辊压机，延长辊压机使用寿命。
所述旋转接头21上的出水口23与汽包3连接；所述汽包3设有蒸汽出水管2和补水管道4，补水管道4上设有循环水泵5，补水管道4与旋转接头21的进水口22连接，汽包3、补水管道4、进水口22、进水水道29、换热水道31、出水水道28、出水口23和汽包3形成一个闭环换热系统。
一种热熔钢渣处理方法，采用上述余热利用装置，工艺流程如下：熔渣罐6向辊压破碎机1的溜槽7内倾倒热熔钢渣，经辊压机破碎后从底部破碎尾料15出口排出，破碎过程产生的热能换热后进入汽包3产生蒸汽供生产使用。
所述破碎过程产生的热能通过破碎辊体30内部换热水道31的循环水换热，循环水的闭环流程为：汽包3、补水管道4、进水口22、进水水道29、换热水道31、出水水道28、出水口23、汽包3。
所述辊压机数量为多道，从上向下纵向排列布置在封闭保温结构9内；全部的破碎辊的出水口串联或并联后与汽包3连接；全部破碎辊的进水口串联或并联后与补水管道4连接。
所述串联均为循环水的进水由低温向高温串联，由下向上依次串联各个不同道次的破碎辊进行换热。可以一侧的破碎辊全部串联后与另外一侧的破碎辊全部串联后并联后，连接汽包；也可以一侧的破碎辊全部串联后直接连接汽包，另外一侧的破碎辊全部串联后直接连接汽包，两者相互独立。
所述各道次的辊压机，从上向下两个破碎辊之间的辊缝间隙逐次减少；辊压速度依次加快。
所述多道辊压机两个破碎辊之间的辊缝间隙中心垂线不在同一直线上，各道次中心线逐渐向一侧倾斜，形成一条向一侧倾斜的下料通道；该下料通道横向与竖向的叠加；倾斜方向一侧的破碎辊为可移动调整的破碎辊，另一侧为固定的破碎辊，固定的破碎辊为承重辊，承接的物料多于可移动调整的破碎辊。
在实施例中，辊压破碎机1由五道辊压机在封闭保温结构9上下布置而成，分别是第一道辊压机10、第二道辊压机11、第三道辊压机12、第四道辊压机13和第五道辊压机14；所述循环水由汽包3经循环水泵5进入辊压破碎机，在辊压破碎机1破碎钢渣的过程中被加热，形成汽水混合物。汽水混合物经管道进入汽包5，完成汽水分离，形成蒸汽，由蒸汽出水管排出，供生产使用。汽包3带有液位控制系统，当水位下降时，能够及时从补水管道4进行补水。
实施例中的钢渣辊压破碎机1，在破碎辊体的铸钉25下面，镶嵌铸入换热水道31。热熔渣20经过第一道辊压机10的铸钉25搅动时，热量由热熔渣20传入换热水道31中的循环水。热熔渣20（1200℃—1400℃）失热后，温度降低，表面颜色变深并开始结壳。一旦结壳，形成隔热层，内部热量很难继续向耐磨套传导。在铸钉25的挤压破坏下，破壳，再次向换热水道31中的冷却水传热。
经过第一道辊压机10后，高温钢渣由热熔状态，转化成高温大块状第一道破碎料19（800℃—1200℃）。缓慢进入由分段溜槽27与第二道辊压机11形成的空间。经过辊压、破碎与循环水热交换。温度进一步降低，钢渣形成表面颜色变得暗红的第二道破碎料18（400℃—800℃），颗粒粒径变小，进入第三道辊压机12。
同理，经过第三道辊压机12后，第三道破碎料17（200℃—400℃），颜色开始变黑。粒径进一步变小。经过第四道辊压机13，第四道破碎料16（150℃—200℃），颜色全面变黑，粒径再次变小。经过第五道辊压机14，破碎温度在150℃左右，调节辊缝间隙，得到设定粒径的破碎尾料15。
循环水依次通过第五道辊压机14、第四道辊压机13、第三道辊压机12、第二道辊压机11、第一道辊压机10，水温逐次升高，形成汽水混合物。在汽包3中完成分离，蒸汽外输管网。本发明热熔钢渣与水全程不直接接触，产生的蒸汽洁净度有保证。从第一道辊压10至第五道辊压14，辊缝间隙逐次减少；辊压速度依次加快。热熔钢渣、高温钢渣破碎使用的辊压机辊径大、辊速低，意味着与钢渣接触面积大、时间长，增强热传导效果。钢渣温度降低，粒径变小，所含热量变少。后续辊缝变小，转速加快，旨在加速破碎，汲取钢渣颗粒包裹在内部的热量。
本发明实施例增加液压保护装置，实现在压力急剧升高时，快速自动增大辊缝，避免堵塞。
钢渣的通过路径不是铅直向下，而是横向与竖向的叠加。形成以左侧压辊（物料多，承重辊）为固定辊；右侧为调整辊的结构。
Claims (10)
1.一种热熔钢渣处理余热利用装置，其特征在于：熔渣罐（6）下方设置辊压破碎机（1），辊压破碎机（1）通过管路与汽包（3）连接；所述辊压破碎机（1）由封闭保温结构（9）内置辊压机组成，封闭保温结构（9）上部开口并设置溜槽（7）与熔渣罐（6）匹配，底部设有破碎尾料（15）出口；熔渣罐（6）向辊压破碎机（1）的溜槽（7）内倾倒热熔钢渣，经辊压机破碎后从底部破碎尾料（15）出口排出，破碎过程产生的热能换热后进入汽包（3）产生蒸汽供生产使用。
2.根据权利要求1所述的一种热熔钢渣处理余热利用装置，其特征在于：所述辊压机数量为多道，纵向排列布置在封闭保温结构（9）内，相邻两道辊压机之间通过分段溜槽（27）连接；每道辊压机由一对左右布置的两个破碎辊相互匹配而成。
3.根据权利要求2所述的一种热熔钢渣处理余热利用装置，其特征在于：所述两个破碎辊分别为固定破碎辊和可移动调整的破碎辊，固定破碎辊固定不动，可移动调整的破碎辊与固定破碎辊主体结构相同，增加移动调整机构改变可移动调整的破碎辊与固定破碎辊之间的配合间隙。
4.根据权利要求3所述的一种热熔钢渣处理余热利用装置，其特征在于：所述破碎辊的破碎辊体（30）设置多条轴向布置的换热水道（31），破碎辊体（30）中心轴向设置进水水道（29），进水水道（29）在破碎辊体（30）内与换热水道（31）的远端连通，换热水道（31）的近端与出水水道（28）连通，出水水道（28）在破碎辊体（30）近端与进水水道（29）同轴心布置，构成套筒结构，出水水道（28）在外，进水水道（29）在内。
5.根据权利要求3所述的一种热熔钢渣处理余热利用装置，其特征在于：所述破碎辊体（30）的近端和远端分别设有轴头（32），与各自的轴承（24）匹配；出水水道（28）与进水水道（29）构成的套筒结构轴向穿过轴头（32）与旋转接头（21）连接，旋转接头（21）上设有进水口（22）和出水口（23）分别连接进水水道（29）和出水水道（28）。
6.根据权利要求1或2所述的一种热熔钢渣处理余热利用装置，其特征在于：所述封闭保温结构（9）上部开口处设有缓冲料钟（8），熔渣罐（6）向辊压破碎机（1）的溜槽（7）内倾倒热熔钢渣，先进入有缓冲料钟（8）后再进入辊压机，避免热熔钢渣直接冲击辊压机，延长辊压机使用寿命。
7.根据权利要求3所述的一种热熔钢渣处理余热利用装置，其特征在于：所述旋转接头（21）上的出水口（23）与汽包（3）连接；所述汽包（3）设有蒸汽出水管（2）和补水管道（4），补水管道（4）上设有循环水泵（5），补水管道（4）与旋转接头（21）的进水口（22）连接，汽包（3）、补水管道（4）、进水口（22）、进水水道（29）、换热水道（31）、出水水道（28）、出水口（23）和汽包（3）形成一个闭环换热系统。
8.根据权利要求3所述的一种热熔钢渣处理余热利用装置，其特征在于：所述破碎辊体（30）远端的轴头通过万向接头（26）与动力机构连接；所述破碎辊体（30）表面布满破碎用的铸钉（25）；所述换热水道（31）镶嵌在破碎辊体（30）表面 。
9.一种热熔钢渣处理方法，采用权利要求1-8任意一项所限定的余热利用装置，其特征在于工艺流程如下：
熔渣罐（6）向辊压破碎机（1）的溜槽（7）内倾倒热熔钢渣，经辊压机破碎后从底部破碎尾料（15）出口排出，破碎过程产生的热能换热后进入汽包（3）产生蒸汽供生产使用。
10.根据权利要求9所述的一种热熔钢渣处理方法，其特征在于：所述辊压机数量为多道，从上向下纵向排列布置在封闭保温结构（9）内；全部的破碎辊的出水口串联或并联后与汽包（3）连接；全部破碎辊的进水口串联或并联后与补水管道（4）连接。
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