CN114053766A - 一种清理高炉水渣底滤池易板结物质的方法 - Google Patents

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CN114053766A CN202111405088.1A CN202111405088A CN114053766A CN 114053766 A CN114053766 A CN 114053766A CN 202111405088 A CN202111405088 A CN 202111405088A CN 114053766 A CN114053766 A CN 114053766A
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陈秀娟
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Abstract

本发明提供了一种清理高炉水渣底滤池易板结物质的方法，包括以下步骤：步骤1、水力冲渣，水渣进入底滤池(8)，所述水渣中的渣粒沉积形成渣粒层(83)；步骤2、采用精准抓渣设备对底滤池(8)内的渣粒层(83)进行抓渣清理作业，在底滤池(8)内的过滤层(82)上保留设定厚度的渣粒底层；步骤3、对过滤层(82)反冲洗作业；步骤4、采用所述精准抓渣设备对底滤池(8)内的所述渣粒底层进行抓渣清理作业，将所述渣粒底层清理出底滤池(8)。该清理高炉水渣底滤池易板结物质的方法能够针对高炉水渣系统底滤池易板结的特点，彻底解决底滤池滤料板结问题。

Description

一种清理高炉水渣底滤池易板结物质的方法
技术领域
本发明涉及高炉炼铁设备技术领域，具体的是一种清理高炉水渣底滤池易板结物质的方法。
背景技术
高炉冶炼时会产生高温液态熔渣(1350℃-1500℃)，国内每年生产铁水产生高温液态熔渣约2.8亿吨。
国内外通常采用沉淀过滤法(常称底滤法)水渣工艺对熔渣进行处理。高炉炉前进行水力冲渣，用水淬将熔渣击碎后，变成松散的渣水混合物(常称水渣)，水渣经冲渣沟进入底滤池。
底滤池底部的过滤层通常是从上至下粒度逐渐变大的滤料组成，液态水经过底滤池内的多层滤料过滤，在底滤池滤料顶部留下固态的湿润的渣粒，然后通过桥式抓斗起重机对渣粒进行抓取、装车外运。经水淬后得到的渣粒(粒径0.2mm-3mm)用途广泛，可以作为水泥用料、隔热填料等，使炉渣得到充分利用。
过滤层能否对水渣完成快速过滤，高效实现液态水和渣粒的分离，对水渣工艺的生产至关重要。过滤层太严密，会导致过滤效率低下，不能迅速完成渣水混合物的分离，抓渣时会出现带水抓渣的情况，不能充分实现水资源的循环利用；滤层太稀疏，会导致细小的渣粒不能得到隔离，细小渣粒和液态水一起进入循环水系统，对循环水系统的管道和阀门造成严重磨损，影响水渣工艺的顺利运行。
高炉冲渣水(水渣)中通常含有一定成分的渣棉，在实现渣水分离的过滤过程中渣棉容易堵塞滤层的过滤间隙，长期作用会使过滤层发生板结，板结后的过滤层失去了过滤功能，导致水渣系统的生产不能顺利进行，过滤层板结问题已经成为底滤法工艺急需解决的难点问题，一旦滤料板结，更换难度增大，严重的会影响高炉生产的顺利进行。
发明内容
为了解决上述过滤层容易板结的问题，本发明提供了一种清理高炉水渣底滤池易板结物质的方法，该清理高炉水渣底滤池易板结物质的方法能够针对高炉水渣系统底滤池易板结的特点，彻底解决底滤池滤料板结问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种清理高炉水渣底滤池易板结物质的方法，包括以下步骤：
步骤1、水力冲渣，水渣进入底滤池，所述水渣中的渣粒沉积形成渣粒层；
步骤2、采用精准抓渣设备对底滤池内的渣粒层进行抓渣清理作业，在底滤池内的过滤层上保留设定厚度的渣粒底层；
步骤3、对过滤层反冲洗作业；
步骤4、采用所述精准抓渣设备对底滤池内的所述渣粒底层进行抓渣清理作业，将所述渣粒底层清理出底滤池；
或者，多次重复步骤1至步骤3后，再采用所述精准抓渣设备对底滤池内的所述渣粒底层进行抓渣清理作业，将所述渣粒底层清理出底滤池。
本发明的有益效果是：
1、该清理高炉水渣底滤池易板结物质的方法采用了新研发的精准抓渣设备，能够实现抓渣深度的精准定位。
2、在抓渣时，在滤料(即过滤层)上层保留一定厚度的渣粒底层，作为滤料易板结物质的载体。
3、当易板结物质积累大一定程度时，通过精准抓渣设备彻底清理滤料上全部渣粒，进而清理掉全部易板结物质。
4、所述精准抓渣设备位于底滤池的挡水墙上，整体高度低，易于维护。
5、所述精准抓渣设备采用液压驱动，充分保证抓渣、卸渣作业的高效性和准确性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明所述清理高炉水渣底滤池易板结物质的方法的流程示意图。
图2是底滤池内过滤层和渣粒层的示意图。
图3是底滤池内反冲洗分区的示意图。
图4是精准抓渣设备在挖渣作业时的示意图。
图5是精准抓渣设备在卸渣作业时的示意图。
图6是挖渣装置的示意图。
图7是挖渣装置与小车机构连接的示意图。
图8两个抓斗的下部张开时的示意图。
图9两个抓斗的下部闭合时的示意图。
图10是精准抓渣设备的控制部分的示意图。
图11是两个抓斗的下部设置长条推板时的示意图。
1、大车轨道；2、大车机构；3、小车轨道；4、小车机构；5、挖渣装置；6、卸料斗；7、运渣汽车；8、底滤池；9、抓斗机构控制系统；
41、旋转装置；42、旋转驱动装置；
51、安装底座；52、第一摆臂；53、第二摆臂；54、抓斗机构；55、第一液压缸；56、第二液压缸；
81、挡水墙；82、过滤层；83、渣粒层；84、入水口；85、出水口；86、反冲洗分区；87、反冲洗管道；
91、抓斗机构水平位置控制系统；92、抓斗机构高度位置控制系统；93、抓斗机构挖渣卸渣动作控制系统；
541、吊挂支座；542、开闭液压缸；543、抓斗支架；544、抓斗连杆；545、抓斗；546、端板；547、外周板；548、长条推板；
911、大车机构控制模块；912、小车机构控制模块；921、第一液压缸控制模块；922、第二液压缸控制模块；931、开闭液压缸控制模块；932、赶料动作控制模块。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种清理高炉水渣底滤池易板结物质的方法，包括以下步骤：
步骤1、水力冲渣，水渣经过冲渣沟进入底滤池8内，所述水渣中的渣粒沉积形成渣粒层83，如图2所示；
步骤2、采用精准抓渣设备对底滤池8内的渣粒层83进行抓渣清理作业，当底滤池8内的渣粒清理到剩余设定厚度时停止抓渣清理作业，即在底滤池8内的过滤层82上保留设定厚度的渣粒底层；
步骤3、对过滤层82反冲洗作业，使滤料间隙内的渣棉等容易造成滤料板结的物质在反冲洗水的作用下向上移动到预留的所述渣粒底层的表面，提高滤料活性、避免快速板结；
步骤4、采用所述精准抓渣设备对底滤池8内的所述渣粒底层进行抓渣清理作业，将所述渣粒底层彻底清理出底滤池8；或者，多次依次重复步骤1至步骤3后，再采用所述精准抓渣设备对底滤池8内的所述渣粒底层进行抓渣清理作业，将所述渣粒底层彻底清理出底滤池8，从而彻底清除底滤池内渣棉等易板结物质，如图1所示。
本发明所述清理高炉水渣底滤池易板结物质的方法针对高炉水渣系统底滤池易板结的特点，研发出了精准抓渣设备，并配合保留设定厚度的渣粒底层以及反冲洗作业，能够彻底解决底滤池滤料板结问题。
在本实施例中，在步骤1中，渣粒层83的厚度可以为1m-3m；在步骤2中，所述渣粒底层的厚度可以为0.2m-0.6m，如0.5m。
在本实施例中，沿底滤池8的入水口84向底滤池8的出水口85方向，底滤池8内含有多个反冲洗分区86(如6个反冲洗分区86，如图3所示)，多个反冲洗分区86沿水平方向排列，每个反冲洗分区86内均含有反冲洗管道87，每个反冲洗分区86内的反冲洗管道87均为独立控制，即每个反冲洗分区86内的反冲洗管道87均能够独立的控制开关和流速。
在步骤3中，在对过滤层82反冲洗作业的过程中，沿底滤池8的出水口85向底滤池8的入水口84方向，多个反冲洗分区86内反冲洗管道87的反冲洗水流的流速逐渐增大。在步骤3中，在对过滤层82反冲洗作业的过程中，沿底滤池8的出水口85向底滤池8的入水口84方向，多个反冲洗分区86内反冲洗管道87的反冲洗水流的时间逐渐变长。底滤池8的入水口84和出水口85内易板结的程度不同，入水口84部位更容易板结，长时间大流速反冲洗入水口84的滤料可以更好的解决底滤池易板结问题。
在步骤4中，水力冲渣，所述水渣进入底滤池8，所述水渣中的渣粒沉积形成渣粒层83，渣粒层83含有所述渣粒上层和所述渣粒底层，采用所述精准抓渣设备对所述渣粒上层和所述渣粒底层进行抓渣清理作业，将所述渣粒上层和所述渣粒底层全部清理出底滤池8；或者，多次重复步骤1至步骤3后，再水力冲渣，所述水渣进入底滤池8，所述水渣中的渣粒沉积形成渣粒层83，渣粒层83含有所述渣粒上层和所述渣粒底层，采用所述精准抓渣设备对所述渣粒上层和所述渣粒底层进行抓渣清理作业，将所述渣粒上层和所述渣粒底层全部清理出底滤池8。
在步骤4中，多次重复步骤1至步骤3后，再水力冲渣，所述水渣进入底滤池8，所述水渣中的渣粒沉积形成渣粒层83，渣粒层83含有所述渣粒上层和所述渣粒底层，当所述渣粒底层的过滤能力大幅下降，则需要更换渣粒底层，具体的更换标准和条件本领域的技术人员可以根据现场的实际情况而定。例如，当底滤池8的实际过滤排水时间比底滤池8的最快过滤排水时间长10％-20％时，说明所述渣粒底因易板结物质的积累对过滤能力产生较大影响，采用所述精准抓渣设备对底滤池8内的所述渣粒上层和所述渣粒底层进行抓渣清理作业，将所述渣粒上层和所述渣粒底层全部清理出底滤池8，从而彻底清除底滤池内渣棉等易板结物质。
其中，所述底滤池8的最快过滤排水时间为：更换新的过滤层后，水渣第一次装满底滤池8，底滤池8排出水渣中的水所需的全部时间。所述底滤池8的实际过滤排水时间为：在当前情况下，水渣装满底滤池8，底滤池8排出水渣中的水所需的全部时间。
在本实施例中，所述精准抓渣设备包括从下向上依次连接的大车轨道1、大车机构2、小车轨道3、小车机构4和挖渣装置5，挖渣装置5含有依次连接的安装底座51、第一摆臂52、第二摆臂53和抓斗机构54，安装底座51通过旋转装置41与小车机构4连接，挖渣装置5能够绕转动轴线L转动，所述转动轴线L为直立状态，抓斗机构54能够移动至大车轨道1的下方或小车机构4的上方，如图4至图7所示。
在现有技术中，现场普遍采用抓斗起重机进行底滤池渣粒的清理，起重机大梁和抓斗之间通过钢丝绳采用软连接方式，这种抓斗起重机不能准确控制抓渣深度。本发明所述精准抓渣设备能够精准控制抓斗机构54中下述抓斗545高度，通过液压驱动精准抓渣进行渣粒清理，从而实现了在三维方向上的精准抓渣。
挖渣装置5可以采用现有工程装备中的挖土机，去掉履带或车轮后与小车机构4相结合，并将其铲斗改造为抓斗机构54，从而形成了新的精准挖渣系统，不但能够确保新设备动作的可靠性，而且能够实现精准挖渣完成渣粒清理作业，还可以降低清理高炉水渣底滤池易板结物质的方法的整体高度低，易于维护。
在本实施例中，所述精准抓渣设备还包括挡水墙81，挡水墙81位于底滤池8的两侧外，两条大车轨道1一一对应地固定于两个挡水墙81上，大车轨道1和挡水墙81均沿底滤池8的长度方向延伸，挡水墙81的高度为1米-2米。大车轨道1、大车机构2、小车轨道3、小车机构4和安装底座51的总高度为1.5米-2.5米(例如2.2米)。所述清理高炉水渣底滤池易板结物质的方法远低于现有桥式抓斗起重机轨面高度(一般超过10米)，可以方便维护与修理。
在本实施例中，大车机构2能够沿大车轨道1移动，小车轨道3固定于大车机构2上，挖渣装置5和小车机构4能够沿小车轨道3同步移动。在以X、Y、Z轴为坐标轴的空间直角坐标系中，底滤池8的长度方向与X轴方向平行，底滤池8的宽度方向与Y轴方向平行，所述转动轴线L与Z轴方向平行，即大车机构2能够沿X轴方向移动，挖渣装置5和小车机构4能够沿Y轴方向同步移动。大车轨道1、大车机构2、小车轨道3和小车机构4均可以采用现有技术产品。
根据挖渣和卸渣作业的需求，大车机构2可以通过大车轨道1带动挖渣装置5沿底滤池8的长度方向往复运动，小车机构4可以通过大车机构2上的小车轨道3带动挖渣装置5沿底滤池8的宽度方向往复运动。
在本实施例中，旋转装置41安装于小车机构4上，旋转装置41可以呈直立的圆柱形结构或圆筒形结构，小车机构4内设有旋转驱动装置42，旋转驱动装置42能够驱动旋转装置41自转，旋转装置41的轴线与所述绕转动轴线L重合，从而驱动挖渣装置5以所述绕转动轴线L为轴360度转动，以便在底滤池8内不同的位置进行挖渣或为运渣汽车7卸渣，如图4至图7所示。
在本实施例中，挖渣装置5能够控制抓斗机构54上下摆动以及转动，当抓斗机构54位于最低点时，抓斗机构54能够对底滤池8底部的渣粒层83进行挖渣清理；当抓斗机构54位于最高点时，抓斗机构54能够对运渣汽车7进行卸渣作业。底滤池8外的地面上可以设有卸料斗6，卸料斗6含有上下设置的卸料漏斗和漏斗支架，卸渣作业时，运渣汽车7可以停放在该卸料漏斗的下方，抓斗机构54将挖出的渣粒卸入卸料漏斗，渣粒穿过卸料漏斗再落入运渣汽车7内。
在本实施例中，安装底座51、第一摆臂52、第二摆臂53和抓斗机构54依次铰接，第一摆臂52为弯曲结构，第一摆臂52与安装底座51的连接处位于安装底座51的周侧(如前侧、后侧、左侧或右侧)，安装底座51与第一摆臂52之间连接有第一液压缸55，第一液压缸55能够驱动第一摆臂52相对于安装底座51摆动，第一摆臂52与第二摆臂53之间连接有第二液压缸56，第二液压缸56能够驱动第二摆臂53相对于第一摆臂52摆动。第一摆臂52和第二摆臂53在第一液压缸55和第二液压缸56的作用下能够控制抓斗机构54的高度。
在本实施例中，抓斗机构54含有从上向下依次连接的吊挂支座541、开闭液压缸542、抓斗支架543以及左右对称设置的两个抓斗545，吊挂支座541与第二摆臂53铰接，两个抓斗545的上部均与抓斗支架543铰接，两个抓斗545的上部均通过抓斗连杆544与开闭液压缸542的缸筒铰接，开闭液压缸542伸缩能够使两个抓斗545的下部张开或闭合。开闭液压缸542伸长时，两个抓斗545的下部张开；开闭液压缸542缩短时，两个抓斗545的下部闭合。通过控制开闭液压缸542的动作可以实现抓斗545的抓渣和卸渣作业，如图8和图9所示。
在本实施例中，两个抓斗545互为镜像，抓斗545含有两块平行间隔设置的端板546，两块端板546之间设有外周板547，端板546为扇形结构，外周板547为弧形结构，抓斗545下方没有挖齿。两个抓斗545的下部张开时，两个抓斗545的下端相互分离；当两个抓斗545的下部闭合时，两个抓斗545的下端相互结合。
在本实施例中，所述精准抓渣设备还含有抓斗机构控制系统9，抓斗机构控制系统9含有抓斗机构水平位置控制系统91、抓斗机构高度位置控制系统92和抓斗机构挖渣卸渣动作控制系统93，如图10所示。通过抓斗机构水平位置控制系统91、抓斗机构高度位置控制系统92、抓斗机构挖渣卸渣动作控制系统93实现精准的挖渣和卸渣作业。
抓斗机构水平位置控制系统91含有大车机构控制模块911和小车机构控制模块912，大车机构控制模块911能够控制大车机构2在大车轨道1上的位置(即在X轴方向上的位置)，小车机构控制模块912能够控制小车机构4在小车轨道3上的位置(即在Y轴方向上的位置)。进而准确控制抓斗机构54的水平位置，高效精准的实现对底滤池8位置的挖渣作业和运渣汽车7位置的卸渣作业。
抓斗机构高度位置控制系统92含有第一液压缸控制模块921和第二液压缸控制模块922，第一液压缸控制模块921能够控制第一液压缸55的伸缩长度，第二液压缸控制模块922能够控制第二液压缸56的伸缩长度。通过第一液压缸55伸出长度判断第二液压缸56伸出长度的极限(或通过第二液压缸56伸出长度判断第一液压缸55伸出长度的极限)，实现对抓斗机构54高度位置(即在Z轴方向上的位置)的控制，避免挖渣时抓斗机构54高度过低破坏底滤池滤料结构。抓斗机构挖渣卸渣动作控制系统93含有开闭液压缸控制模块931，开闭液压缸控制模块931能够控制开闭液压缸542伸缩，从而实现挖渣和卸渣作业。
抓斗机构挖渣卸渣动作控制系统93还含有赶料动作控制模块932，当底滤池8底部渣粒厚度较小时(例如小于500mm)，直接抓渣会大幅降低设备工作效率，此时可以通过赶料动作控制模块932，使抓斗机构54通过赶料动作把渣粒堆积后再进行抓渣清理工作，大幅提高工作效率。赶料动作控制模块932可以使抓斗机构54在适当的高度并沿X轴方向或Y轴方向移动，从而推动渣粒形成聚集堆积。
为了提高赶料效率，端板546的可以为矩形结构，当两个抓斗545的下部闭合时，端板546的下侧边平行于水平面。或者，端板546的下部外可以层叠连接有长条推板548，当两个抓斗545的下部闭合时，长条推板548的长度方向平行于水平面，长条推板548的下侧边平行于水平面，长条推板548的下侧边与端板546的下端齐平，如图11所示。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (10)

1.一种清理高炉水渣底滤池易板结物质的方法，其特征在于，所述清理高炉水渣底滤池易板结物质的方法包括以下步骤：
步骤1、水力冲渣，水渣进入底滤池(8)，所述水渣中的渣粒沉积形成渣粒层(83)；
步骤2、采用精准抓渣设备对底滤池(8)内的渣粒层(83)进行抓渣清理作业，在底滤池(8)内的过滤层(82)上保留设定厚度的渣粒底层；
步骤3、对过滤层(82)反冲洗作业；
步骤4、采用所述精准抓渣设备对底滤池(8)内的所述渣粒底层进行抓渣清理作业，将所述渣粒底层清理出底滤池(8)；
或者，多次重复步骤1至步骤3后，再采用所述精准抓渣设备对底滤池(8)内的所述渣粒底层进行抓渣清理作业，将所述渣粒底层清理出底滤池(8)。
2.根据权利要求1所述的清理高炉水渣底滤池易板结物质的方法，其特征在于，在步骤1中，渣粒层(83)的厚度为1m-3m。
3.根据权利要求1所述的清理高炉水渣底滤池易板结物质的方法，其特征在于，在步骤2中，所述渣粒底层的厚度为0.2m-0.6m。
4.根据权利要求1所述的清理高炉水渣底滤池易板结物质的方法，其特征在于，沿底滤池(8)的入水口(84)向底滤池(8)的出水口(85)方向，底滤池(8)内排列有多个反冲洗分区(86)，反冲洗分区(86)内含有反冲洗管道(87)，每个反冲洗分区(86)内的反冲洗管道(87)均为独立控制。
5.根据权利要求4所述的清理高炉水渣底滤池易板结物质的方法，其特征在于，在步骤3中，在对过滤层(82)反冲洗作业的过程中，沿底滤池(8)的出水口(85)向底滤池(8)的入水口(84)方向，多个反冲洗分区(86)内反冲洗管道(87)的反冲洗水流的流速逐渐增大。
6.根据权利要求4所述的清理高炉水渣底滤池易板结物质的方法，其特征在于，在步骤3中，在对过滤层(82)反冲洗作业的过程中，沿底滤池(8)的出水口(85)向底滤池(8)的入水口(84)方向，多个反冲洗分区(86)内反冲洗管道(87)的反冲洗水流的时间逐渐变长。
7.根据权利要求1所述的清理高炉水渣底滤池易板结物质的方法，其特征在于，在步骤4中，
水力冲渣，所述水渣进入底滤池(8)，所述水渣中的渣粒沉积形成渣粒层(83)，渣粒层(83)含有所述渣粒上层和所述渣粒底层，采用所述精准抓渣设备对所述渣粒上层和所述渣粒底层进行抓渣清理作业，将所述渣粒上层和所述渣粒底层全部清理出底滤池(8)；
或者，多次重复步骤1至步骤3后，再水力冲渣，所述水渣进入底滤池(8)，所述水渣中的渣粒沉积形成渣粒层(83)，渣粒层(83)含有所述渣粒上层和所述渣粒底层，采用所述精准抓渣设备对所述渣粒上层和所述渣粒底层进行抓渣清理作业，将所述渣粒上层和所述渣粒底层全部清理出底滤池(8)。
8.根据权利要求7所述的清理高炉水渣底滤池易板结物质的方法，其特征在于，在步骤4中，多次重复步骤1至步骤3后，再水力冲渣，所述水渣进入底滤池(8)，所述水渣中的渣粒沉积形成渣粒层(83)，渣粒层(83)含有所述渣粒上层和所述渣粒底层，当底滤池(8)的实际过滤排水时间比底滤池(8)的最快过滤排水时间长10％-20％时，采用所述精准抓渣设备对底滤池(8)内的所述渣粒上层和所述渣粒底层进行抓渣清理作业，将所述渣粒上层和所述渣粒底层全部清理出底滤池(8)。
9.根据权利要求1所述的清理高炉水渣底滤池易板结物质的方法，其特征在于，所述精准抓渣设备包括依次设置的大车轨道(1)、大车机构(2)、小车轨道(3)、小车机构(4)和挖渣装置(5)，挖渣装置(5)含有依次设置的安装底座(51)、第一摆臂(52)、第二摆臂(53)和抓斗机构(54)，安装底座(51)通过旋转装置(41)与小车机构(4)连接，挖渣装置(5)能够绕转动轴线转动，所述转动轴线为直立状态，抓斗机构(54)能够移动至大车轨道(1)的下方或小车机构(4)的上方。
10.根据权利要求1所述的清理高炉水渣底滤池易板结物质的方法，其特征在于，所述渣粒底层的厚度小于300mm-500mm时，抓斗机构(54)通过赶料动作把渣粒堆积后再进行所述抓渣清理工作。
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