CN115057643B - 一种钢渣硫化碳化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钢渣硫化碳化装置，包括反应罐、进气管、封头、搅拌桨、加压装置及旋转装置，反应罐的一端设有气相料口，另一端设有混合料口，混合料口的高度高于气相料口的高度，反应罐侧壁设有保温层，进气管与气相料口之间转动密封连通，封头与混合料口之间转动密封连通，封头上连通有进料管、进液管、加压装置及出料管，旋转装置用于使反应罐绕其中轴线转动。本发明所述的钢渣硫化碳化装置能够以钢渣为原料同时吸附二氧化碳及二氧化硫，完成碳化及硫化的全流程操作，确保吸附过程中的气密性及钢渣硫化碳化的均匀性，提高生产效率，改善产品质量。
Description
技术领域
本发明属于固体废弃物再生设备领域，尤其是涉及一种钢渣硫化碳化装置。
背景技术
钢渣是炼钢过程中的一种副产品。它由生铁中的硅、锰、磷、硫等杂质在熔炼过程中氧化而成的各种氧化物以及这些氧化物与溶剂反应生成的盐类所组成，现有技术中发现钢渣可以作为凝土骨料使用，具有很好的经济效果。此外，钢渣具有很强的CO2吸收能力，碳化后的钢渣再生骨料力学强度大幅提升，钢渣碳化成为一种更为经济、高效的利用途径，而且也有望成为CO2的封存和固化的重要技术手段。目前的钢渣碳化装置大多结构简单，功能单一，碳化效率低，钢渣的碳化均匀性差，影响碳化钢渣的产品质量。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种钢渣硫化碳化装置，以同时实现钢渣对二氧化硫与二氧化碳的吸附，确保吸附的均匀性，提高硫化碳化钢渣的性能。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种钢渣硫化碳化装置，包括反应罐、进气管、封头、搅拌桨及旋转装置，所述反应罐的一端设有气相料口，另一端设有混合料口，混合料口的高度高于气相料口的高度，硫化碳化过程中反应罐的内的液面高度应当高于气相料口的高度，确保通过气相料口进入反应罐内的气体始终与反应罐内的液体接触后再排出，反应罐侧壁设有保温层，确保反应罐中的反应液始终处于一定温度范围内，提高硫化碳化效率；
所述进气管与气相料口之间转动密封连通，燃煤电厂排出的尾气通过进气管进入反应罐中，当反应罐进行旋转时，尾气可以持续注入；
所述封头与混合料口之间转动密封连通，所述封头上连通有进料管、进液管、排气管及出料管，进料管用于向反应罐中添加钢渣原料，进液管用于向反应罐中注水，排气管用于将反应罐中的气体排出，出料管用于将硫化碳化钢渣排出；
所述搅拌桨设于反应罐内，搅拌桨与反应罐内壁固接，反应罐旋转带动搅拌桨对反应罐内的物料及反应液进行搅拌，使钢渣均匀进行硫化碳化；
所述旋转装置用于使反应罐绕其中轴线转动，硫化碳化过程中，反应罐呈倾斜设置，旋转装置带动反应罐沿中轴线转动以对反应罐中的物料及反应液进行搅拌。
进一步地，所述搅拌桨包括呈双螺旋设置的两个桨叶单体，桨叶单体的截面呈T型，桨叶单体的材质为耐磨合金材料，通过优化桨叶单体螺旋升角、螺距、形状，实现硫化碳化钢渣出料效率比单一搅拌桨式反应釜碳化装置提高50％以上、钢渣骨料硫化碳化效率比较单一搅拌桨反应釜碳化装置提高80％，适用于工业化生产。
进一步地，所述进气管上设有气源减压阀、加压阀及流量计中的至少一种，通过气源减压阀、加压阀可以调节进入反应罐中的气体压力，流量计可以控制进入反应罐中的气体的量，实现对气体原料的用量调整。
进一步地，所述进气管与气相料口之间设有转动密封连接组件。
进一步地，与反应罐相连的进气管的一端设有单向阀，气体只能够从进气管进入反应罐内，反应罐中的气体、钢渣、反应液无法进入进气管中，防止进气管被堵塞。
进一步地，所述旋转装置包括驱动电机及主动齿轮，所述主动齿轮与驱动电机的输出轴同轴固接，所述反应罐侧壁设有与主动齿轮啮合的齿牙，驱动电机通过齿轮传动带动反应罐转动。
进一步地，所述排气管连通有压力调节装置及尾气捕集装置，压力调节装置用于对反应罐加压或减压排气，尾气捕集装置用于吸附燃煤电厂尾气中未参加硫化、碳化反应的气体，防止对环境造成污染。
进一步地，还包括升降装置，所述升降装置包括驱动油缸、支撑台及轴套，所述轴套套设于反应罐上且通过轴承与反应罐转动连接，所述支撑台与轴套固定连接，所述驱动油缸的固定端与地面或底座铰接，驱动油缸的输出端与支撑台底部铰接，驱动油缸伸长时，将支撑台靠近气相料口的一端抬起，反应罐的气相料口一端升起，反应罐中的物料可以通过出料管排出。
进一步地，所述支撑台上设有与反应罐侧壁相匹配的滚道，提高对反应罐的支撑，防止应力集中，同时降低支撑台与反应罐之间的摩擦力。
进一步地，进气管、进料管、进液管、排气管及出料管上均设有阀门，通过控制阀门的开关可以实现添加物料、排出气体或实现反应罐的密封加压。
本发明中的钢渣硫化碳化装置的工作流程如下：
首先，将钢渣原料通过进料管加入反应罐内，通过进气管向反应罐中注入燃煤电厂排出的高温尾气，控制高温尾气的加入量，关闭所有阀门，使反应罐内处于密封状态，通过控制气体的温度在适宜范围内，对钢渣原料进行热焖；在冬季的周围环境温度较低时或通过加热装置对反应罐进行加热，维持反应罐内的温度及气压，持续搅拌，进行热焖；
之后通过进液管向反应罐内加水，启动旋转装置，钢渣原料与水充分混合，形成钢渣溶液，此时开通压力调节装置，将未参与硫化、碳化反应的燃煤电厂尾气排出反应罐并输送至尾气捕集装置进行捕集处理；
第三步，向钢渣溶液液面以下再通入燃煤电厂尾气并加压，利用尾气中二氧化硫和二氧化碳对钢渣进行硫化、碳化，一段时间后，停止尾气输入，升降装置将反应罐靠近气相料口的一端抬起，通过搅拌桨的转动将反应罐中的物料从出料管排出，完成出料。
相对于现有技术，本发明所述的钢渣硫化碳化装置具有以下优势：
本发明所述的钢渣硫化碳化装置能够以钢渣为原料同时吸附二氧化碳及二氧化硫，完成碳化及硫化的全流程操作，确保吸附过程中的气密性及钢渣硫化碳化的均匀性，提高生产效率，改善产品质量。
附图说明
构成本发明的一部分的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。在附图中：
图1为本发明实施例所述的钢渣硫化碳化装置的结构示意图。
附图标记说明：
1、进料管；2、排气管；3、进液管；4、反应罐；5、保温层；6、搅拌桨；7、进气管；8、转动密封连接组件；9、支撑台；10、齿牙；11、出料管；12、封头。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明中的钢渣硫化碳化装置，包括反应罐4、进气管7、封头12、搅拌桨6、旋转装置及升降装置，
反应罐4的形状近似水泥搅拌罐，一端的直径大于另一端的直径，直径较大的一端设有气相料口，另一端设有混合料口，硫化碳化反应时反应罐4呈倾斜设置，混合料口的高度高于气相料口的高度，且反应罐4的内的液面高度应当高于气相料口的高度，确保通过气相料口进入反应罐4内的气体始终与反应罐4内的液体接触后再排出，反应罐4侧壁设有保温层5，确保反应罐4中的反应液始终处于一定温度范围内，提高硫化碳化效率；
进气管7为可伸缩管道，进气管7与气相料口之间转动密封连通，燃煤电厂排出的尾气通过进气管7进入反应罐4中，当反应罐4进行旋转时，尾气可以持续注入；
封头12与混合料口之间转动密封连通，封头12上连通有进料管1、进液管3、排气管2及出料管11，进料管1用于向反应罐4中添加钢渣原料，进液管3用于向反应罐4中注水，排气管2用于将反应罐4中的气体排出，出料管11用于将硫化碳化钢渣排出；
搅拌桨6设于反应罐4内，搅拌桨6与反应罐4内壁固接，反应罐4旋转带动搅拌桨6对反应罐4内的物料及反应液进行搅拌，使钢渣均匀进行硫化碳化；
旋转装置用于使反应罐4绕其中轴线转动，硫化碳化过程中，反应罐4呈倾斜设置，旋转装置带动反应罐4沿中轴线转动以对反应罐4中的物料及反应液进行搅拌。
搅拌桨6包括呈双螺旋设置的两个桨叶单体，桨叶单体的截面呈T型，桨叶单体的材质为耐磨合金材料，桨叶单体靠近进气管7的一端螺旋升角为25°-35°，以提高对钢渣原料的搅拌效果，另一端的螺旋升角为10°-20°，以加快钢渣的出料，经检测硫化碳化钢渣出料效率比单一搅拌桨6式反应釜碳化装置提高50％以上、钢渣骨料硫化碳化效率比较单一搅拌桨6反应釜碳化装置提高80％，适用于工业化生产。
进气管7上设有气源减压阀、加压阀及流量计，通过气源减压阀、加压阀可以调节进入反应罐4中的气体压力，流量计可以控制进入反应罐4中的气体的量，实现对尾气加入量的调整。
进气管7与气相料口之间设有转动密封连接组件8，转动密封连接组件8为市售产品，两端分别与进气管7及气相料口密封连接，当反应罐4转动时，进气管7不进行转动。
与反应罐4相连的进气管7的一端设有单向阀，气体只能够从进气管7进入反应罐4内，反应罐4中的气体、钢渣、反应液无法进入进气管7中，防止进气管7被堵塞。
旋转装置包括驱动电机及主动齿轮，主动齿轮与驱动电机的输出轴同轴固接，反应罐4侧壁设有与主动齿轮啮合的齿牙10，驱动电机通过齿轮传动带动反应罐4转动。
排气管2连通有压力调节装置及尾气捕集装置，压力调节装置用于对反应罐加压或减压排气，尾气捕集装置用于吸附燃煤电厂尾气中未参加硫化、碳化反应的气体，防止对环境造成污染。
升降装置包括驱动油缸、支撑台9及轴套，轴套套设于反应罐4上且通过轴承与反应罐4转动连接，支撑台9与轴套固定连接，轴套在反应罐4上可以设有多个，驱动油缸的固定端与地面或底座铰接，驱动油缸的输出端与支撑台9底部铰接，驱动油缸伸长时，将支撑台9靠近气相料口的一端抬起，反应罐4的气相料口一端升起，反应罐4中的物料可以通过出料管11排出。
支撑台9上设有与反应罐4侧壁相匹配的滚道，滚道呈弧形，滚道上设置有支撑辊，提高对反应罐4的支撑，防止应力集中，同时降低支撑台9与反应罐4之间的摩擦力。
进气管7、进料管1、进液管3、排气管2及出料管11上均设有阀门，通过控制阀门的开关可以实现添加物料、排出气体或实现反应罐4的密封加压，材质均为耐400摄氏度高温的材料。
本发明中的钢渣硫化碳化装置的工作流程如下：
首先，将钢渣原料通过进料管1加入反应罐4内，之后通过进气管7向反应罐4中注入燃煤电厂排出的高温尾气，控制高温尾气的加入量，关闭所有阀门，使反应罐4内处于密封状态，通过气体的热量或通过加热装置对反应罐4进行加热，提高反应罐4内的温度及气压，持续搅拌，进行热焖；
之后，通过进液管3向反应罐4内加水，确保反应罐4内的液面高度高于气相料口的高度，钢渣原料与水充分混合，形成钢渣溶液，启动压力调节装置单向排出未参与反应的尾气
第三启动压力调节装置和旋转装置，
持续通过进气管7向反应罐4内输入尾气并启动压力调节装置，进行有压状态下的硫化碳化反应，为了确保反应罐4内的气压，可以在排气管2上设置限压阀，反应一段时间后，停止尾气输入，升降装置将反应罐4靠近气相料口的一端抬起，通过搅拌桨6的转动将反应罐4中的物料从出料管11排出，完成出料。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钢渣硫化碳化装置，其特征在于：包括反应罐，所述反应罐的一端设有气相料口，另一端设有混合料口，混合料口的高度高于气相料口的高度，反应罐侧壁设有保温层；
进气管，所述进气管与气相料口之间转动密封连通；
封头，所述封头与混合料口之间转动密封连通，所述封头上连通有进料管、进液管、排气管及出料管；
搅拌桨，所述搅拌桨设于反应罐内；
旋转装置，所述旋转装置用于使反应罐绕其中轴线转动。
2.根据权利要求1所述的钢渣硫化碳化装置，其特征在于：所述搅拌桨包括呈双螺旋设置的两个桨叶单体，桨叶单体的截面呈T型。
3.根据权利要求1所述的钢渣硫化碳化装置，其特征在于：所述进气管上设有气源减压阀、加压阀及流量计中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的钢渣硫化碳化装置，其特征在于：所述进气管与气相料口之间设有转动密封连接组件。
5.根据权利要求1所述的钢渣硫化碳化装置，其特征在于：与反应罐相连的进气管的一端设有单向阀。
6.根据权利要求1所述的钢渣硫化碳化装置，其特征在于：所述旋转装置包括驱动电机及主动齿轮，所述主动齿轮与驱动电机的输出轴同轴固接，所述反应罐侧壁设有与主动齿轮啮合的齿牙。
7.根据权利要求1所述的钢渣硫化碳化装置，其特征在于：所述排气管连通有压力调节装置及尾气捕集装置。
8.根据权利要求1所述的钢渣硫化碳化装置，其特征在于：还包括升降装置，所述升降装置包括驱动油缸、支撑台及轴套，所述轴套套设于反应罐上且与反应罐转动连接，所述支撑台与轴套固接，所述驱动油缸的输出端与支撑台底部转动连接。
9.根据权利要求8所述的钢渣硫化碳化装置，其特征在于：所述支撑台上设有与反应罐侧壁相匹配的滚道。
10.根据权利要求1所述的钢渣硫化碳化装置，其特征在于：进气管、进料管、进液管、排气管及出料管上均设有阀门。
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| CN112899420A (zh) * | 2021-01-18 | 2021-06-04 | 山东大学 | 一种转炉渣联用淬化消碱磁化热回收装置和方法 |
| CN219217860U (zh) * | 2022-06-28 | 2023-06-20 | 明正鹏达(天津)环保科技有限公司 | 一种钢渣硫化碳化装置 |
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2022
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