CN115231316B - 基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送系统及方法，属于车间输送机系统以及气动管道输送技术领域；第一废气管路用于接收加压富CO₂废气，经流化风管路、充压风管路和补充风管路进入上出料仓连通；第二废气管路用于接收加压富CO₂废气并进入气‑气混合器连通，密相出料引管的第一端用于与伸入到上出料仓中接收富CO₂废气高压密相气粉流，密相出料引管的第二端与气‑气混合器连通；双螺旋变螺距密封输送机的出料端伸入上出料仓的内部空间，双螺旋变螺距密封输送机的出料端设有向上倾斜的防串气段；本发明降了低冷源运行消耗，在降低淬渣产品粒度的过程中同步生产出更优质活性更强的淬渣产品。

Description

基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送系统及方法

技术领域

本发明涉及车间输送机系统以及气动管道输送技术领域，特别涉及一种基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

随着碳减排政策实施，水泥压缩减产，玄武岩矿山开采受限，粉煤灰减少，建材、交通原材料急需开源节流，大宗钢渣固废迎来新的发展机会。

目前，钢渣高值资源化回用面临的卡脖子问题主要有：（1）安定性不良，游离氧化钙（f-CaO）和游离氧化镁（f-MgO），遇水易形成碱性化合物，用作水泥混合材等材料后安定性、体积稳定性差；（2）胶凝活性差，钢渣中含20~30%的基本无胶凝活性的FeOx、C₃S、C₂S相对含量减少且晶体发育完整缺陷少；（3）现有的主流水淬渣技术，采用大量水（0.8吨~1.2吨水/吨渣）急冷钢渣，产生的热水或蒸汽，热介质热量低（一般<100℃）且含有大量颗粒杂质和悬浮物，品味差，热能回收率非常不理想。

发明人发现，风淬或富CO₂废气粒化钢渣技术水消耗量大幅降低，总热回收率较高，余热可用于发电且后续节省淬渣产品的干燥耗费等优势，顺应了钢铁高质量发展的战略需求，专利号202110062908.5公开了一种转炉渣联用淬化消碱磁化热回收装置和方法，统筹实现了“渣、铁、热”资源化利用，其淬渣产品品质得到了大幅提升，具有广阔的市场空间。

但是，发明人在上述装备的实际运行中发现，其仍然存在废气消耗量大和高压运行成本较高等问题，与水淬渣技术的运行成本相比还存在较大的差距。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送系统及方法，降了低冷源运行消耗，在降低淬渣产品粒度的过程中同步生产出更优质活性更强的淬渣产品，进一步的降低了成本。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送系统。

一种基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送系统，至少包括：双螺旋废渣粉输送机、第一废气管路、第二废气管路、上出料仓、钢渣粉仓以及转炉渣联用淬化消碱磁化热回收装置；

第一废气管路的第一端用于接收加压富CO₂废气，第一废气管路的第二端分别与流化风管路、充压风管路和补充风管路连通，流化风管路、充压风管路和补充风管路分别与上出料仓连通；

第二废气管路的第一端用于接收加压富CO₂废气，第二废气管路的第二端与气-气混合器连通，密相出料引管的第一端用于与伸入到上出料仓中接收富CO₂废气高压密相气粉流，密相出料引管的第二端与气-气混合器连通；

气-气混合器与二次混合器连通，二次混合器与钢渣粉仓以及转炉渣联用淬化消碱磁化热回收装置连通，双螺旋变螺距密封输送机的入料端用于接收钢渣粉仓出料端的钢渣粉料，双螺旋变螺距密封输送机的出料端伸入上出料仓的内部空间，双螺旋变螺距密封输送机的出料端设有向上倾斜的防串气段，上出料仓的内侧底部设有料仓流化器。

作为可选的一种实现方式，钢渣粉仓设有下料称重信号采集器，上出料仓的支架与称重计量器连接，称重计量器与上出料仓称重信号采集器连接，下料称重信号采集器与上出料仓称重信号采集器均与控制终端通信连接。

作为可选的一种实现方式，密相出料引管与气-气混合器之间的连通管路上设有至少一个第一可视化观测窗。

作为可选的一种实现方式，二次混合器与钢渣粉仓以及转炉渣联用淬化消碱磁化热回收装置的连通管路上，设有至少一个第二可视化观测窗。

作为可选的一种实现方式，钢渣粉仓以及转炉渣联用淬化消碱磁化热回收装置的顶部设有液态钢渣溜槽，双层气流喷吹磁化分选传输机用于接收钢渣粉仓以及转炉渣联用淬化消碱磁化热回收装置的出料口输出的淬渣产品。

作为可选的一种实现方式，上出料仓设有与控制终端通信的料仓压力表。

作为可选的一种实现方式，上出料仓的顶部开有与放空管路连通的通孔，放空管路上设有与控制终端通信的放空阀，各管路均设有压力传感器、流量计和电动阀。

作为可选的一种实现方式，流化风管路与上出料仓的底部连通，充压风管路与上出料仓的顶部连通，补充风管路与上出料仓的中部或者靠近中部的位置连通。

本发明第二方面提供了一种基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送方法。

一种基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送方法，利用本发明第一方面所述的基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送系统，包括以下过程：

双螺旋密封型输送机送入符合要求的废渣粉料，废渣粉料在防串气段堆积后对双螺旋变螺距密封输送机的出料端进行封堵，并在后方物料的挤压作用下落入上出料仓内部；

通过第一废气管路以及流化风管路、充压风管路和补充风管路，向上出料仓接入加压富CO₂废气，通过料仓流化器对料仓内的废渣粉进行流化；

符合质量浓度要求的流化态渣粉，经密相出料引管进入气-气工业混合器；

通过第二废气管路，向气-气混合器接入加压富CO₂废气，流态化渣粉与加压富CO₂废气混合；

二次混合器对气-气工业混合器的输出进行混合强化后，形成废气携废渣激冷原料气，进入钢渣粉仓以及转炉渣联用淬化消碱磁化热回收装置。

作为可选的一种实现方式，充压风和补充风的补给量根据上出料仓的料仓压力表反馈的压力信号自动补给；

上出料仓单位时间排出的钢渣粉由上出料仓的称重信号采集器进行数据采集后传入控制终端，并与钢渣粉仓的下料称重信号采集器的数据进行自动比对，进行钢渣粉料的进出料通畅情况判断。

本发明第三方面提供了一种淬渣生产线，包括本发明第一方面所述的基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明所述的基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送系统及方法，废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送装置，具有自动给料、连续运行、一次常温富CO₂废气高压密相输送、二次中温高压富CO₂废气稀相输送等特点，尤其是，淬化介质由富CO₂废气，变为废气携废渣组成的气固两相淬化介质；液态钢渣的激冷过程由强制对流传热为主变为固体传导内外联合冷却，冷却能力提升100倍，破碎机理由常规气淬的气动力和表面张力增加了携带固体废渣颗粒的膨胀切削，破碎准数提升1000倍，更为主要的是，单位时间携带1kg钢渣粉，等同于4.6公斤空气，体积减少3.6m³，大幅降低了淬化废气的输入能耗。

2、本发明所述的基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送系统及方法，废渣粉与淬渣产品同质，但因冷却速度急剧提升，淬渣产品外观由原来的球形演变为随机不规则形状，有力的增强了与沥青的界面过渡区的强度，且减少了油石比消耗；废渣作为冷芯快速激冷液态渣，温度跃迁快，基本杜绝了C₃S二次分解f-CaO+C₂S，加上激冷过程抑制晶型发育，细晶蕴藏内能，淬渣产品活性得到了进一步提升。

3、本发明所述的基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送系统及方法，使用钢厂自身80℃废气的混入，进一步保证了良好的气力输送效果，更适应输送管道布局的变化以及弯头的出现，物料供送系统的安全和可靠性得到显著提升。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明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为本发明实施例1提供的基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送系统的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的普通气淬钢渣与本发明废气携废渣淬渣过程作用机理变化示意图；

其中，1、加压淬化富CO₂废气；2、第一可视化观测窗；3、气-气工业混合器；4、常温富CO₂废气高压密相气粉流；5、钢渣粉仓；6、下料称重信号采集器；7、双螺旋变螺距密封输送机；8、料仓压力表；9、密相出料引管；10、上出料仓；11、料仓流化器；12、液态钢渣溜槽；13、二次混合器；14、转炉渣联用淬化消碱磁化热回收装置；15、放空阀；16、充压风；17、补充风；18、双层气流喷吹磁化分选传输机；19、淬渣产品；20、上出料仓支架；21、 上出料仓称重信号采集器；22、流化风；23、常温流化富CO₂废气；24、集中控制系统；25-第二可视化观测窗。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

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。

实施例1：

如图1和图2所示，本发明实施例1提供了一种基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送系统，包括：双螺旋废渣粉输送机、第一废气管路、第二废气管路、上出料仓、钢渣粉仓以及转炉渣联用淬化消碱磁化热回收装置；

第一废气管路的第一端用于接收加压淬化富CO₂废气1，第一废气管路的第二端分别与流化风管路、充压风管路和补充风管路连通，流化风管路、充压风管路和补充风管路分别与上出料仓10连通；

第二废气管路的第一端用于接收加压常温流化富CO₂废气23，第二废气管路的第二端与气-气工业混合器3连通，密相出料引管9的第一端用于与伸入到上出料仓中接收富CO₂废气高压密相气粉流，密相出料引管9的第二端与气-气工业混合器3连通；

气-气工业混合器3与二次混合器13连通，二次混合器13与钢渣粉仓以及转炉渣联用淬化消碱磁化热回收装置14连通，双螺旋变螺距密封输送机7的入料端用于接收钢渣粉仓5出料端的钢渣粉料，双螺旋变螺距密封输送机7的出料端伸入上出料仓10的内部空间，双螺旋变螺距密封输送机7的出料端设有向上倾斜的防串气段，上出料仓10的内侧底部设有料仓流化器。

本实施例中，钢渣粉仓设有下料称重信号采集器6，上出料仓支架20与称重计量器连接，称重计量器与上出料仓称重信号采集器21连接，下料称重信号采集器6与上出料仓称重信号采集器21均与集中控制系统24（即控制终端）通信连接。

本实施例中，密相出料引管9与气-气工业混合器3之间的连通管路上设有至少一个第一可视化观测窗2。

本实施例中，二次混合器与钢渣粉仓以及转炉渣联用淬化消碱磁化热回收装置的连通管路上，设有至少一个第二可视化观测窗25。

可以理解的，在其他一些实施方式中，也可以在其他管路中设置更多的可视化观测窗以实现更好的过程监测，本领域技术人员可以根据具体工况进行选择设计，这里不再赘述。

本实施例中，钢渣粉仓以及转炉渣联用淬化消碱磁化热回收装置14的顶部设有液态钢渣溜槽12，双层气流喷吹磁化分选传输机18用于接收钢渣粉仓以及转炉渣联用淬化消碱磁化热回收装置14的出料口输出的淬渣产品19。

本实施例中，上出料仓10设有与控制终端24通信的料仓压力表8。

本实施例中，上出料仓10的顶部开有与放空管路连通的通孔，放空管路上设有与控制终端通信的放空阀15，本实施例中，各管路均设有压力传感器、流量计和电动阀。

本实施例中，流化风管路与上出料仓10的底部连通，充压风管路与上出料仓10的顶部连通，补充风管路与上出料仓10的中部或者靠近中部的位置连通；流化风管路中用于通入流化风22，充压风管路中用于通入充压风16，补充风管路中用于通入补充风17，常温流化富CO₂废气23按照计量比提供流化风22、充压风16和补充风17，以保障废钢渣粉的充分流化状态。

实施例2：

本发明实施例2提供了一种基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送方法，利用实施例1所述的基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送系统，包括以下过程：

双螺旋密封型输送机7送入符合要求的废渣粉料（50μm~70μm），物料在防串气段堆积后对双螺旋变螺距密封输送机7的出料端进行封堵，并在后方物料的挤压作用下落入上出料仓10内部；

上出料仓10下部带有料仓流化器11，接入厂区石灰窑排放富CO₂废气（0.5~1.0MPa）对料仓内的废渣粉进行流化；

符合质量浓度要求的流化态渣粉（固气比60~200），经管道输送后，进入气-气工业混合器3；

引接厂区石灰窑排放富CO₂废气，加压后（0.5~1.0MPa）按照浓度配比送入气-气工业混合器3（固气比30~80），与流态化渣粉气流充分混合；

尾部设置二次混合器13进行混合强化后，形成废气携废渣激冷原料气，进入液态钢渣气淬室进行作业。

更具体的，包括以下过程：

通过调节淬化和流化富CO₂废气的充压风量、流化风量和补充风量以及各气路阀门的开度，维持料罐的压力恒定，保障物料尽快进入稳定输送阶段，重要监测点的压力基本不变，控制总输送压差，维持出料仓和钢渣分仓的下料重量变化曲线近似于直线；

基于流化过程中的床层压降和床高变化曲线，确定颗粒流化特性、临界流化风速与流化压降等，计算流化风量、补充风量和冲压风量；

富CO₂废气首先分为两路，一路作为常温流化富CO₂废气23计量后分别作为流化风22、充压风16和补充风17，一路经加压淬化富CO₂废气输送流量计1作为淬化风，与高压密相气粉流组成气固两相淬化介质，进入转炉渣联用淬化消碱磁化热回收装置14对液态钢渣进行激冷淬化；

流化风22、充压风16和补充风17分别接入上出料仓10的底部、顶部和上部，根据料仓压力表8反馈的压力信号自动控制充压风16和补充风17的补给量，维持上出料仓10的内部处于相对平稳的压力水平，上出料仓10顶部设置自动放空阀15用以检修等特殊泄压需求；

符合粒度要求的废钢渣粉经钢渣粉仓5落入双螺旋变螺距密封输送机7后，防串气段的物料在后方物料的挤压作用下落入上出料仓10，钢渣粉仓5的加入量由下料称重信号采集器6进行数据采集后传入集中控制系统24（即控制终端）；

流化风22经计量控制后，由上出料仓10底部设置的多个料仓流化器11，对上出料仓10内部的钢渣粉进行流化，形成常温富CO₂废气高压密相气粉流4，经密相出料引管9，经管道送入气-气工业混合器3；

上出料仓10底部设置上出料仓支架20并与称重计量器连接，称重计量器与上出料仓称重信号采集器21通信，上出料仓10单位时间排出的钢渣粉由上出料仓称重信号采集器21进行数据采集后传入集中控制系统24（即控制终端），并与下料称重信号采集器6的数据进行自动比对，判断钢渣粉料的进出料通畅情况；

管道内的气粉流在高强度光源的照射下，透过第一可视化观测窗2和第一可视化观测窗25透明的石英玻璃管可以清晰地观察到管内物料的流动型态，石英玻璃管横截面的颗粒局部平均速度和浓度分布信号传入集中控制系统24（即控制终端）；

当高压密相气粉流进入气-气工业混合器3与加压淬化富CO₂废气1充分混合后，并经二次混合器13强化混合后形成二次中温高压富CO₂废气稀相输送，经计量后，进入转炉渣联用淬化消碱磁化热回收装置14；

转炉等排放的液态钢渣由渣包倒入液态钢渣溜槽12，并在重力作用下，形成薄的液体渣带流入转炉渣联用淬化消碱磁化热回收装置14的上部，从二次混合器13排出的富CO₂废气稀相气粉流，与熔融钢渣剧烈接触，对熔融钢渣形成高压冲击、分割、碰撞、粒化与急冷高温碳酸化消碱等作用，钢渣急冷淬化形成淬渣产品19，落入到双层气流喷吹磁化分选传输机上18后，排至钢渣仓存放。

实施例3：

本发明实施例3提供了一种淬渣生产线，包括本发明实施例1所述的基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送系统。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)

1.一种基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送系统，其特征在于：

至少包括：双螺旋变螺距密封输送机、第一废气管路、第二废气管路、上出料仓、钢渣粉仓以及转炉渣联用淬化消碱磁化热回收装置；

第一废气管路的第一端用于接收加压富CO₂废气，第一废气管路的第二端分别与流化风管路、充压风管路和补充风管路连通，流化风管路、充压风管路和补充风管路分别与上出料仓连通；

第二废气管路的第一端用于接收加压富CO₂废气，第二废气管路的第二端与气-气混合器连通，密相出料引管的第一端用于伸入到上出料仓中接收富CO2废气高压密相气粉流，密相出料引管的第二端与气-气混合器连通；

气-气混合器与二次混合器连通，二次混合器与转炉渣联用淬化消碱磁化热回收装置连通，双螺旋变螺距密封输送机的入料端用于接收钢渣粉仓出料端的钢渣粉料，双螺旋变螺距密封输送机的出料端伸入上出料仓的内部空间，双螺旋变螺距密封输送机的出料端设有向上倾斜的防串气段，上出料仓的内侧底部设有料仓流化器。

2.如权利要求1所述的基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送系统，其特征在于：

钢渣粉仓设有下料称重信号采集器，上出料仓的支架与称重计量器连接，称重计量器与上出料仓称重信号采集器连接，下料称重信号采集器与上出料仓称重信号采集器均与控制终端通信连接。

3.如权利要求1所述的基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送系统，其特征在于：

密相出料引管与气-气混合器之间的连通管路上设有至少一个第一可视化观测窗；

二次混合器与转炉渣联用淬化消碱磁化热回收装置的连通管路上，设有至少一个第二可视化观测窗。

4.如权利要求1所述的基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送系统，其特征在于：

转炉渣联用淬化消碱磁化热回收装置的顶部设有液态钢渣溜槽，双层气流喷吹磁化分选传输机用于接收转炉渣联用淬化消碱磁化热回收装置的出料口输出的淬渣产品。

5.如权利要求1所述的基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送系统，其特征在于：

上出料仓设有与控制终端通信的料仓压力表。

6.如权利要求1所述的基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送系统，其特征在于：

上出料仓的顶部开有与放空管路连通的通孔，放空管路上设有与控制终端通信的放空阀，各管路均设有压力传感器、流量计和电动阀。

7.如权利要求1所述的基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送系统，其特征在于：流化风管路与上出料仓的底部连通，充压风管路与上出料仓的顶部连通，补充风管路与上出料仓的中部或者靠近中部的位置连通。

8.一种基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送方法，其特征在于：利用权利要求1-7任一项所述的基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送系统，包括以下过程：

双螺旋变螺距密封输送机送入符合要求的废渣粉料，废渣粉料在防串气段堆积后对双螺旋变螺距密封输送机的出料端进行封堵，并在后方物料的挤压作用下落入上出料仓内部；

通过第一废气管路以及流化风管路、充压风管路和补充风管路，向上出料仓接入加压富CO₂废气，通过料仓流化器对料仓内的废渣粉进行流化；

符合质量浓度要求的流态化渣粉，经密相出料引管进入气-气混合器；

通过第二废气管路，向气-气混合器接入加压富CO₂废气，流态化渣粉与加压富CO₂废气混合；

二次混合器对气-气混合器的输出进行混合强化后，形成废气携废渣激冷原料气，进入转炉渣联用淬化消碱磁化热回收装置。

9.如权利要求8所述的基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送方法，其特征在于：

充压风和补充风的补给量根据上出料仓的料仓压力表反馈的压力信号自动补给；

上出料仓单位时间排出的钢渣粉由上出料仓的称重信号采集器进行数据采集后传入控制终端，并与钢渣粉仓的下料称重信号采集器的数据进行自动比对，进行钢渣粉料的进出料通畅情况判断。

10.一种淬渣生产线，其特征在于：

包括权利要求1-7任一项所述的基于废气携废渣激冷钢渣的流态化粉料供送系统。

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