CN115125336A - 一种钢渣罐式顶底复合打水热闷方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钢渣罐式顶底复合打水热闷方法及装置，包括如下步骤：步骤S1.钢渣上料，盛有一定温度钢渣的渣罐调运至闷罐内，放置在支架上，关闭罐盖、阀组件，罐底内无积水；步骤S2.根据第一冷却模型对钢渣进行打水冷却；步骤S3.根据第二冷却模型对钢渣进行通气冷却；步骤S4.钢渣下料，热闷结束后，打开罐盖，吊出渣罐完成下料；本发明自动化程度高，可通过中控系统进行离线操作进行，编程实现对罐盖，顶喷头，底喷头，排气阀，排水阀等关键工艺装置的运行参数收集和远程控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢渣罐式顶底复合打水热闷装置，特别是一种含有游离氧化钙安定性不合格的钢渣罐式顶底复合打水热闷方法及装置。
背景技术
每生产1吨钢约产生钢渣0.12～0.14吨，我国钢产量巨大，2020年我国钢渣产生量约1.3亿吨。当前我国钢渣利用率不到30％，大量的钢渣没有资源化利用，占用土地，污染土壤、水系，长此以往将造成重大的环境污染问题。
钢渣之所以无法大量的资源化利用，主要问题在于没有经过稳定化处理的钢渣存在安定性差。采用安定性不合格的钢渣用于建筑和道路领域会产生膨胀、开裂等问题，具有重大的安全隐患。
普通转炉钢渣中往往含有1～6％的游离CaO，游离CaO遇水反应产生体积膨胀现象，从而导致使用钢渣生产的建材等产品产生开裂等破坏。由此可见，钢渣的资源化利用关键在于钢渣的稳定化，需要消除钢渣中游离氧化钙，才能保障钢渣的安定性。
目前国内仅有不到一半的钢渣采用热闷等稳定化工艺处理，仍有50％以上的钢渣没有得到稳定化处理。每年国内新产生6000万吨以上的钢渣没有稳定化处理，且多年累计堆存安定性不合格的钢渣量数亿吨，需要进行稳定化处理才能够资源化利用。传统热闷工艺往往采用顶部打水冷却工艺，打水周期长，冷却效率低，用水量大，迫切需要调整打水工艺予以提升改善，从而实现热闷的高效化和节能降耗。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种钢渣罐式顶底复合打水热闷方法及装置，以解决现有技术中打水周期长，冷却效率低，用水量大的问题，实现了实现热闷的高效化和节能降耗。
本发明提供了一种钢渣罐式顶底复合打水热闷方法，包括如下步骤：
步骤S1.钢渣上料，盛有一定温度钢渣的渣罐调运至闷罐内，放置在支架上，关闭罐盖、阀组件，罐底内无积水；
步骤S2.根据第一冷却模型对钢渣进行打水冷却；
步骤S3.根据第二冷却模型对钢渣进行通气冷却；
步骤S4.钢渣下料，热闷结束后，打开罐盖，吊出渣罐完成下料。
进一步地，所述步骤S2中，所述第一冷却模型包括一次打水冷却处理、二次打水冷却处理、三次打水冷却处理，一次打水冷却处理、二次打水冷却处理使闷罐内压力升高及保压，三次打水冷却处理使闷罐内环境温度快速持续降低至一定温度。
进一步地，所述步骤S2中，一次打水冷却处理时，同时打开顶喷头和底喷头进行一次打水冷却处理，高温钢渣遇到水产生水蒸气，闷罐内压力不断升高，直达设定工作压力。
进一步地，所述步骤S2中，二次打水冷却处理时，持续打开顶喷头和底喷头进行二次打水冷却处理，使得闷罐内维持恒定的工作压力直至达到一定的保压时间。
进一步地，所述步骤S2中，三次打水冷却处理时，关闭底喷头，持续打开顶喷头并提高打水量，对钢渣进行三次打水冷却处理，对闷罐钢渣进行强制冷却，使得闷罐内环境温度快速持续降低至一定温度，关闭顶喷头停止打水。
进一步地，所述步骤S2中，三次打水冷却处理过程中，当闷罐内液位变送器数值高于0.5m，排水阀自动打开进行排水，此后不再关闭排水阀。
进一步地，所述步骤S3中，所述第二冷却模型包括向闷罐内通入氮气，在热闷结束前20分钟，打开通氮阀以通气，同时打开排气阀、通氮阀、排水阀，直至热闷周期结束。
进一步地，所述步骤S2中，一次打水冷却处理，吨钢渣打水量为0.1～1t，一次打水时间为3～10分钟；二次打水冷却处理，吨钢渣打水量为0.03～0.3t，二次打水时间为30～90分钟；三次打水冷却处理，吨钢渣打水量为0.5～2t，二次打水时间为20～60分钟。
进一步地，所述步骤S3中，闷罐内环境温度降低至80℃以下打开通氮阀，环境温度降低至70℃以下停止三次打水冷却操作，停止三次打水后，保持排气阀打开状态下的排水时间不低于10分钟。
本发明还提供了一种钢渣罐式顶底复合打水热闷装置，包括：闷罐、盛渣组件、喷头组件、传感器组件、阀组件、中控系统，所述盛渣组件设于闷罐内，所述闷罐顶壁和/或侧壁设置喷头组件和/或传感器组件，所述中控系统电连接喷头组件、传感器组件以及阀组件，所述闷罐具有罐盖、罐壁、罐底。
本发明基于钢渣罐式热闷特性，精准打水操作，实现了热闷压力、排水等生产过程的合理化操作，降低了能源介质消耗，实现了钢渣的高效稳定化处理和快速冷却。
本发明热闷打水工艺过程简单，装备化自动化程度高，可通过中控系统进行离线操作进行，编程实现对罐盖，顶喷头，底喷头，排气阀，排水阀等关键工艺装置的运行参数收集和远程控制。本发明采用罐式顶底复合打水热闷，提高了热闷处理压力，采用新型打水方式提高了钢渣冷却效率，大幅度降低了热闷处理时间周期。
本发明采用分阶段打水冷却工艺，提高了热闷过程保压时长，有利于游离氧化钙的消解稳定化，大幅度降低了钢渣冷却时间，同时精准打水操作，实现了热闷压力、排水等生产过程的合理化操作，降低了能源介质消耗，节能减排效果明显。本发明后期采用强制冷却工艺，大幅度降低了钢渣冷却时间。本发明自动化程度高，处理周期短，经济成本合理，处理后钢渣破碎效果，稳定性好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种钢渣罐式顶底复合打水热闷方法的流程示意图；
图2为本发明提供的一种钢渣罐式顶底复合打水热闷装置的整体示意图。
附图标记说明：
闷罐-1，罐盖-2，罐壁-3，罐底-4，钢渣-5，渣罐-6，支架-7，筋板-8，顶喷头-9，底喷头-10，挡水圈-11，防爆阀-12，安全阀-13，排气阀-14，温度变送器-15，压力变送器-16，通氮阀-17，液位变送器-18，渣罐孔-19，排水阀-20，中控系统-21。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参见附图1-2，本发明提供了一种钢渣罐式顶底复合打水热闷方法，包括如下步骤：
步骤S1.钢渣5上料，盛有一定温度钢渣5的渣罐6调运至闷罐1内，放置在支架7上，关闭罐盖2、阀组件，罐底4内无积水；
步骤S2.根据第一冷却模型对钢渣5进行打水冷却；
步骤S3.根据第二冷却模型对钢渣5进行通气冷却；
步骤S4.钢渣5下料，热闷结束后，打开罐盖2，吊出渣罐6完成下料。
具体地，步骤S2中，所述第一冷却模型包括一次打水冷却处理、二次打水冷却处理、三次打水冷却处理，一次打水冷却处理、二次打水冷却处理使闷罐1内压力升高及保压，三次打水冷却处理使闷罐1内环境温度快速持续降低至一定温度。
具体地，步骤S2中，一次打水冷却处理时，同时打开顶喷头9和底喷头10进行一次打水冷却处理，高温钢渣遇到水产生水蒸气，闷罐1内压力不断升高，直达设定工作压力。
具体地，步骤S2中，二次打水冷却处理时，持续打开顶喷头9和底喷头10进行二次打水冷却处理，使得闷罐1内维持恒定的工作压力直至达到一定的保压时间。
具体地，步骤S2中，三次打水冷却处理时，关闭底喷头10，持续打开顶喷头9并提高打水量，对钢渣5进行三次打水冷却处理，对闷罐1钢渣进行强制冷却，使得闷罐1内环境温度快速持续降低至一定温度，关闭顶喷头9停止打水。
具体地，步骤S2中，三次打水冷却处理过程中，当闷罐1内液位变送器18数值高于0.5m，排水阀20自动打开进行排水，此后不再关闭排水阀20。
具体地，步骤S3中，所述第二冷却模型包括向闷罐1内通入氮气，在热闷结束前20分钟，打开通氮阀17以通气，同时打开排气阀14、通氮阀17、排水阀20，直至热闷周期结束。
具体地，步骤S2中，一次打水冷却处理，吨钢渣打水量为0.1～1t，一次打水时间为3～10分钟；二次打水冷却处理，吨钢渣打水量为0.03～0.3t，二次打水时间为30～90分钟；三次打水冷却处理，吨钢渣打水量为0.5～2t，二次打水时间为20～60分钟。
具体地，步骤S3中，闷罐1内环境温度降低至80℃以下打开通氮阀17，环境温度降低至70℃以下停止三次打水冷却操作，停止三次打水后，保持排气阀14打开状态下的排水时间不低于10分钟。
整个钢渣罐式顶底复合打水热闷处理周期1.5～2.5小时，热闷后钢渣含水率低于10％，钢渣粉化率超过65％以上，钢渣中游离氧化钙含量低于2％，浸水膨胀率低于1.5％。
本发明还提供了一种钢渣罐式顶底复合打水热闷装置，包括：闷罐1、盛渣组件、喷头组件、传感器组件、阀组件、中控系统21，所述盛渣组件设于闷罐1内，所述闷罐1顶壁和/或侧壁设置喷头组件和/或传感器组件，所述中控系统21电连接喷头组件、传感器组件以及阀组件，所述闷罐1具有罐盖2、罐壁3、罐底4。
具体地，盛渣组件包括渣罐6、支架7、筋板8、渣罐孔19，所述渣罐6通过支架7悬空支撑于所述罐底4，所述渣罐6外壁设有筋板8，所述支架7通过筋板8连接渣罐6，所述渣罐6底部与侧壁下部设有渣罐孔19。
具体地，喷头组件包括顶喷头9、底喷头10，所述顶喷头9设于罐盖2下方，所述底喷头10设于罐壁3底部与罐底4交接处。
具体地，顶喷头9外圈设有挡水圈11，所述顶喷头9在罐盖2下方均匀分布，所述顶喷头9为4～10个。
具体地，底喷头10沿闷罐1周向均布设于罐壁3内侧，底喷头10为2～8个。
具体地，传感器组件包括温度变送器15、压力变送器16、液位变送器18，所述罐壁3上部依次设有温度变送器15与压力变送器16，所述液位变送器18设于罐壁3外侧底部。
具体地，阀组件包括防爆阀12、安全阀13、排气阀14、通氮阀17排水阀20，所述闷罐1的罐盖2顶部设有防爆阀12，顶部居中设有安全阀13，罐壁3上部设有排气阀14，中部设有通氮阀17，罐底4居中设有排水阀20。
具体地，中控系统21通过传感器组件反馈数据信号对罐盖2开启，并控制喷头组件与阀组件的开度。
具体地，罐盖2、罐壁3、罐底4采用钢板厚度不低于20mm，闷罐1设计压力0.6～3.0MPa，工作压力0.2～2.0MPa。
具体地，渣罐6容积不低于5m3，壁厚不低于50mm，渣罐孔19直径为5mm～50mm，相邻两个渣罐孔19最短距离不低于100mm，支架7为钢板厚度不低于15mm的钢结构材料，支架7和筋板8连接处为支架7宽度，支架7高度不低于400mm。
本发明还提供了一种钢渣罐式顶底复合打水热闷装置，包括：闷罐1，罐盖2，罐壁3，罐底4，钢渣5，渣罐6，支架7，筋板8，顶喷头9，底喷头10，挡水圈11，防爆阀12，安全阀13，排气阀14，温度变送器15，压力变送器16，通氮阀17，液位变送器18，渣罐孔19，排水阀20以及中控系统21；罐盖2在闷罐1顶部，罐壁3在闷罐1中间侧部，罐底4在闷罐1底部；钢渣5放置在渣罐6中，渣罐6经筋板8放置在支架7上；顶喷头9在罐盖2下方，在渣罐6上方；底喷头10在罐壁3底部靠近罐底4位置，挡水圈11在罐盖2下方，顶喷头9外围；防爆阀12，安全阀13，排气阀14在罐盖2上方；温度变送器15，压力变送器16，通氮阀17在罐壁3侧部；液位变送器18在闷罐1侧部和罐底4联通；渣罐孔19在渣罐6侧部和底部；排水阀20在罐底4正下方。中控系统21与罐盖2，顶喷头9，底喷头10，防爆阀12，安全阀13，排气阀14，温度变送器15，压力变送器16，通氮阀17，液位变送器18，排水阀20进行连接，通过温度变送器15，压力变送器16，液位变送器18反馈数据信号对罐盖2开启，渣桶3吊运，顶喷头9与底喷头10开度，排气阀14开度，通氮阀17开度，排水阀20开度进行控制调节。罐盖2，罐壁3，罐底4采用钢板厚度不低于20mm，闷罐1设计压力0.6～3.0MPa，工作压力0.2～2.0MPa。渣罐6容积不低于5m3，壁厚不低于50mm，渣罐孔19分布在渣罐6底部以及渣罐6侧部中下方，渣罐孔19直径为5mm～50mm，相邻两个渣罐孔19最短距离不低于100mm。支架7为钢结构材料，采用钢板厚度不低于15mm，支架7和筋板8连接处为支架7宽度，支架7不低于400mm。顶喷头9在罐盖2下方均匀分布，一个闷罐1内顶喷头9数量为4～10个。挡水圈11为钢结构挡板，设置在顶喷头9外侧一周，防止顶喷头9喷水落在渣罐6外。底喷头10设置在罐壁3底部靠近罐底4位置，一个闷罐1内底喷头10数量为2～8个。温度变送器15测温范围为0～300℃，压力变送器16测压范围为0～3MPa；排气阀14、通氮阀17、排水阀20均为电磁调节阀，其中排气阀14口径不低于60mm，通氮阀17口径不低于20mm，排水阀20口径不低于200mm。液位变送器18量程为800～2000mm。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种钢渣罐式顶底复合打水热闷方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1.钢渣(5)上料，盛有一定温度钢渣(5)的渣罐(6)调运至闷罐(1)内，放置在支架(7)上，关闭罐盖(2)、阀组件，罐底(4)内无积水；
步骤S2.根据第一冷却模型对钢渣(5)进行打水冷却；
步骤S3.根据第二冷却模型对钢渣(5)进行通气冷却；
步骤S4.钢渣(5)下料，热闷结束后，打开罐盖(2)，吊出渣罐(6)完成下料。
2.根据权利要求1所述的钢渣罐式顶底复合打水热闷方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述第一冷却模型包括一次打水冷却处理、二次打水冷却处理、三次打水冷却处理，一次打水冷却处理、二次打水冷却处理使闷罐(1)内压力升高及保压，三次打水冷却处理使闷罐(1)内环境温度快速持续降低至一定温度。
3.根据权利要求2所述的钢渣罐式顶底复合打水热闷方法，其特征在于，所述步骤S2中，一次打水冷却处理时，同时打开顶喷头(9)和底喷头(10)进行一次打水冷却处理，高温钢渣遇到水产生水蒸气，闷罐(1)内压力不断升高，直达设定工作压力。
4.根据权利要求2所述的钢渣罐式顶底复合打水热闷方法，其特征在于，所述步骤S2中，二次打水冷却处理时，持续打开顶喷头(9)和底喷头(10)进行二次打水冷却处理，使得闷罐(1)内维持恒定的工作压力直至达到一定的保压时间。
5.根据权利要求2所述的钢渣罐式顶底复合打水热闷方法，其特征在于，所述步骤S2中，三次打水冷却处理时，关闭底喷头(10)，持续打开顶喷头(9)并提高打水量，对钢渣(5)进行三次打水冷却处理，对闷罐(1)钢渣进行强制冷却，使得闷罐(1)内环境温度快速持续降低至一定温度，关闭顶喷头(9)停止打水。
6.根据权利要求2所述的钢渣罐式顶底复合打水热闷方法，其特征在于，所述步骤S2中，三次打水冷却处理过程中，当闷罐(1)内液位变送器(18)数值高于0.5m，排水阀(20)自动打开进行排水，此后不再关闭排水阀(20)。
7.根据权利要求1所述的钢渣罐式顶底复合打水热闷方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述第二冷却模型包括向闷罐(1)内通入氮气，在热闷结束前20分钟，打开通氮阀(17)以通气，同时打开排气阀(14)、通氮阀(17)、排水阀(20)，直至热闷周期结束。
8.根据权利要求2所述的钢渣罐式顶底复合打水热闷方法，其特征在于，所述步骤S2中，一次打水冷却处理，吨钢渣打水量为0.1～1t，一次打水时间为3～10分钟；二次打水冷却处理，吨钢渣打水量为0.03～0.3t，二次打水时间为30～90分钟；三次打水冷却处理，吨钢渣打水量为0.5～2t，二次打水时间为20～60分钟。
9.根据权利要求7所述的钢渣罐式顶底复合打水热闷方法，其特征在于，所述步骤S3中，闷罐(1)内环境温度降低至80℃以下打开通氮阀(17)，环境温度降低至70℃以下停止三次打水冷却操作，停止三次打水后，保持排气阀(14)打开状态下的排水时间不低于10分钟。
10.一种钢渣罐式顶底复合打水热闷装置，用于权利要求1-9任一所述的钢渣罐式顶底复合打水热闷方法，其特征在于，所述装置包括：闷罐(1)、盛渣组件、喷头组件、传感器组件、阀组件、中控系统(21)，所述盛渣组件设于闷罐(1)内，所述闷罐(1)顶壁和/或侧壁设置喷头组件和/或传感器组件，所述中控系统(21)电连接喷头组件、传感器组件以及阀组件，所述闷罐(1)具有罐盖(2)、罐壁(3)、罐底(4)。
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