CN204097497U - 用于大流量高炉渣粒化的转杯 - Google Patents

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谢朝晖
胡嘉龙
樊有勤
马会文
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Abstract

本实用新型公开了一种用于大流量高炉渣粒化的转杯,其包括:上杯盘和与其固定连接的至少一下杯盘,所述上杯盘和至少一下杯盘自上而下依次共轴设置,所述上杯盘的壁上设有通道,以使所述上杯盘的腔体与下杯盘的腔体导通。本实用新型所述的用于大流量高炉渣粒化的转杯,通过各杯盘腔体间的通道对高炉熔渣进行分流,从而将熔渣流量上限相对于现有常规转杯提高了一倍以上,能满足大流量工业性生产的要求。

Description

用于大流量高炉渣粒化的转杯
技术领域
本实用新型涉及一种炼铁过程中的余热回收装置,尤其涉及一种转杯。
背景技术
高炉每生产一吨铁可产生约300kg的高炉渣。熔融态的高炉渣(高炉熔渣)是高品质余热资源,它的出炉温度在l450℃~l550℃之间,如果对其热量加以回收,经济效益十分巨大。
目前普遍采用的高炉渣处理工艺有水淬法和干法粒化法。水淬法不能回收高炉熔渣所含有的大量余热,同时存在环境污染和能源浪费问题。所以,干法粒化法从20世纪70年代后期就开始得到世界各国的关注和大力研发。
干法粒化法是先把高炉熔渣破碎成小渣粒,然后再使高炉熔渣与传热介质直接或间接接触,通过余热回收系统回收高温渣粒的余热。目前干法粒化法主要有滚筒法、风碎法和转杯法3种,其中滚筒法和风碎法都在经过大规模的工业试验之后未能实现商业化运行。
转杯法是一种对环境污染小、得到重点研究的渣处理工艺。它是将高炉熔渣注入高速旋转的转杯中心表面上,在转杯表面上形成液膜,通过离心力使高炉熔渣从转杯边缘被抛离出去,从而将高炉熔渣机械粒化。高炉熔渣在随后的飞行过程中达到半凝固状态,与带水冷壁的粒化器壳体碰撞并下落到收集装置中,最后进入余热回收系统进行余热回收。
高炉熔渣粒化程度越高,换热就越快,玻璃化程度越高,固化越快,粘附的可能性越小,也就更有利于之后的热量回收。因此,高炉熔渣粒化形成的渣粒的直径大小对高炉渣的传热速度、余热回收效率以及高炉渣产品的附加值应用有着决定性的影响,严格将渣粒的直径控制在合理的范围内是转杯法的关键技术指标。
研究表明,转杯法中渣粒直径的大小取决于熔渣流量、黏度以及转杯的直径、转速。对于常规结构的转杯而言,熔渣黏度在机械粒化要求的温度范围内(l320℃以上)基本没有变化;直径和转速可以折算成转杯边缘的线速度,这个线速度有一定的合理范围,因而对直径和转速加以大幅度调整的可能性也不大。
可见,熔渣流量是影响渣粒直径大小的一个非常重要的因素。转杯的直径和转速为一定值的情况下,当熔渣注入常规结构的转杯中心后,便会在转杯表面上形成液膜并迅速扩展开来。从转杯中心到边缘的流动过程中,液膜厚度逐渐减小。根据实验,按熔渣流量从小到大的次序,熔渣在转杯边缘分别对应形成三种分裂方式:液滴状分裂、纤维状分裂以及膜状分裂。如果继续加大熔渣流量,则液膜厚度还会增加,使熔渣在未完全摊开的情况下就被甩出,结果导致渣粒直径过大、形成渣棉等缺陷。
图1-图3为常规转杯的三种基本结构示意图,它们分别是平盘式转杯1、中心略凹式转杯2和碟式转杯3。这三种基本结构的转杯还具备其它变种,如转杯面带筋、转杯边缘带破碎柱以及转杯中心带旋转锥等。无论哪种转杯都有一个熔渣流量的上限,超过这个上限将使熔渣粒化失败,即使做了其它变种的改进,也只能使粒化效果改善,但超过各自的流量上限后依然会导致熔渣粒化失败。
转杯法到目前为止仍处于实验室研究和工业试验阶段。究其原因,除了现有余热回收系统的热回收效率不够理想、需要进行优化外,另一个重要原因就是:常规转杯的熔渣处理量太小、不能满足大流量工业性生产的要求,这也是转杯法应用的一个瓶颈。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于大流量高炉渣粒化的转杯,其相对于常规转杯具有更高的熔渣流量上限,从而具有更高的熔渣处理流量,满足大流量工业性生产的要求。
为了达到上述实用新型的目的,本实用新型提供了一种用于大流量高炉渣粒化的转杯,其包括:上杯盘和与其固定连接的至少一下杯盘,所述上杯盘和至少一下杯盘自上而下依次共轴设置,所述上杯盘的壁上设有通道,以使所述上杯盘的腔体与下杯盘的腔体导通。
本实用新型所述的用于大流量高炉渣粒化的转杯与现有常规转杯相比,在杯盘轴向方向上增加了至少一个杯盘,并且通过在杯盘壁上开设通道连通各杯盘的腔体。所述腔体是指杯盘容纳高炉熔渣的空间,通常是一个开放空间,一个极端的例子是平盘式转杯的杯盘,其容纳高炉熔渣的空间是其工作平面的上方。
本实用新型所述的用于大流量高炉渣粒化的转杯工作时,高炉熔渣注入高速旋转的所述上杯盘的中心表面,之后在离心力和上杯盘的通道的作用下被分成两层渣流,其中一层沿着上杯盘腔体表面被导向上杯盘的杯盘边缘,另一层沿着上杯盘的壁上的通道被导向所述下杯盘的腔体及杯盘边缘,两层渣流各自在上杯盘与下杯盘的腔体表面上形成液膜,最后从各自的杯盘边缘被抛离出去形成渣粒,该渣粒在随后的飞行过程中与冷却介质互相作用达到半凝固状态,完成整个机械粒化过程。在具有多个下杯盘的情况下,高炉熔渣被各杯盘腔体间的通道分成多层渣流,在各自的腔体表面上形成液膜,最后从各自的杯盘边缘被抛离出去形成渣粒。本实用新型所述的用于大流量高炉渣粒化的转杯,通过各杯盘腔体间的通道对高炉熔渣进行分流,从而将熔渣流量上限相对于现有常规转杯提高了一倍以上,能满足大流量工业性生产的要求。
优选地,在本实用新型所述的用于大流量高炉渣粒化的转杯中,所述上杯盘的凹盘倾角不大于45°。
优选地,在本实用新型所述的用于大流量高炉渣粒化的转杯中,所述上杯盘的凹盘倾角大于等于下杯盘的凹盘倾角。
优选地,在本实用新型所述的用于大流量高炉渣粒化的转杯中,所述通道设置为至少三个,且各通道沿上杯盘的周向方向均布。
优选地,在本实用新型所述的用于大流量高炉渣粒化的转杯中,所述通道的总宽度等于与通道位于同一圆周上的上杯盘上的非通道部分的总宽度。
优选地,在本实用新型所述的用于大流量高炉渣粒化的转杯中,所述上杯盘为中心略凹式转杯或蝶式转杯。
进一步地,在本实用新型所述的用于大流量高炉渣粒化的转杯中,所述上杯盘为转杯面带筋式转杯、转杯边缘带破碎柱式转杯、转杯中心带旋转锥式转杯的其中之一。
进一步地,在本实用新型所述的用于大流量高炉渣粒化的转杯中,所述下杯盘为平盘式转杯、中心略凹式转杯或蝶式转杯的其中之一。
进一步地,在本实用新型所述的用于大流量高炉渣粒化的转杯中,所述下杯盘为转杯面带筋式转杯或转杯边缘带破碎柱式转杯。
进一步地,在本实用新型所述的用于大流量高炉渣粒化的转杯中,所述下杯盘设置为至少两个,该至少两个下杯盘与上杯盘依次上下共轴设置,其中在上方的下杯盘的壁上设有下杯盘通道,以使在上方的下杯盘的腔体与在下方的下杯盘的腔体导通。
也就是说,本技术方案中的下杯盘可以为一个也可以为多个,当设置为多个时,多个下杯盘与上杯盘均上下共轴设置,在上的下杯盘和在下的下杯盘的工作原理与前述上杯盘和下杯盘的工作原理相对应。
本实用新型所述的用于大流量高炉渣粒化的转杯与现有的常规转杯相比具有以下优点:
1)利用各杯盘间的分流作用,实现在一套传动系统的条件下,将高炉熔渣的处理流量提高了一倍以上,不但节约了设备投资,而且提高了熔渣处理效率,较常规转杯更能满足炼铁生产出渣快、不影响高炉生产节奏这一基本要求;
2)通过增加杯盘,延长了熔渣与杯盘腔体表面的接触长度和接触时间,从而增大了熔渣从转杯获得的动能;利用各杯盘间的分流作用,减薄了液膜厚度,避免了熔渣与杯盘间的打滑现象,使相同条件下常规转杯的膜状分裂变纤维状分裂,纤维状分裂变液滴状分裂;以上都能改善粒化效果,避免渣棉等缺陷的产生,从而提高粒化质量;
3)在不增加杯盘直径、不改变杯盘边缘线速度合理范围的条件下增加熔渣处理流量,对于采用机械传动与机械支承方式的设备尤其有利,可减少机械的摩擦阻力,有效避免传动机构的噪声和振动,对于传动机构的稳定性、耐久性、可靠性十分有利。
附图说明
图1显示了现有的平盘式转杯。
图2显示了现有的中心略凹式转杯。
图3显示了现有的碟式转杯。
图4为本实用新型所述的用于大流量高炉渣粒化的转杯在一种实施方式下的结构示意图。
图5为图4的俯视图。
图6为本实用新型所述的用于大流量高炉渣粒化的转杯在另一种实施方式下的结构示意图。
图7为图6的俯视图。
图8为本实用新型所述的用于大流量高炉渣粒化的转杯在又一种实施方式下的结构示意图。
图9为图8的俯视图。
具体实施方式
下面将根据具体实施例及说明书附图对本实用新型所述的用于大流量高炉渣粒化的转杯做进一步说明,但是该说明并不构成对本实用新型技术方案的不当限定。
实施例一
图4显示了本实用新型所述的用于大流量高炉渣粒化的转杯在一种实施方式下的结构,图5为图4的俯视图。
如图4和图5所示,本实施例中的上杯盘4与下杯盘5均采用蝶式转杯,上杯盘4和下杯盘5共轴且上下叠加地设置,上杯盘4和下杯盘5之间采用销7和螺栓9联接,且在二者相连处施以焊缝8使之紧固在一起。上杯盘4的凹盘倾角θ1不大于45度,上杯盘4的凹盘倾角大于下杯盘5的凹盘倾角θ2。在上杯盘4的腔体侧壁底部具有与下杯盘5腔体底部表面相贯通的通道6,通道6在上杯盘4的腔体侧壁底部直径为d的圆周上均布,数量为四个。通道6宽度L乘以通道6的数量应等于直径为d的圆周上非通道宽度的总和,这样可以保证通过上杯盘4与通过下杯盘5甩出的熔渣量接近相等。
当高炉熔渣10注入高速旋转的上杯盘4的中心表面后,在离心力的作用下被分成几乎等量的渣流11和渣流12:渣流11沿着上杯盘4腔体底部的非通道部分被导向上杯盘4的杯盘边缘;渣流12沿着上杯盘4腔体底部的通道6被导向下杯盘5的杯盘边缘。渣流11和渣流12各自在上杯盘4与下杯盘5的腔体表面上形成液膜,最后从各自的杯盘边缘被抛离出去形成渣粒,该渣粒在随后的飞行过程中与冷却介质互相作用达到半凝固状态,完成整个机械粒化过程。
实施例二
图6为本实用新型所述的大流量高炉渣粒化转杯的另一种实施例的示意图。图7为图6的俯视图。
如图6和图7所示,本实施例中的上杯盘4’采用碟式转杯,而下杯盘13采用平盘式转杯。在上杯盘4’的腔体侧壁底部具有与下杯盘13上表面相贯通的通道6’。通道6’在上杯盘4’的腔体侧壁底部直径为d的圆周上均布,数量为四个。通道6’宽度L乘以通道6’的数量应等于直径为d的圆周上非通道宽度的总和,这样可以保证通过上杯盘4’与通过下杯盘13甩出的熔渣量接近相等。
在该实施例中,由于下杯盘13采用平盘式转杯,所以下杯盘13的凹盘倾角可以视为0度,因此上杯盘4’的凹盘倾角当然大于下杯盘的凹盘倾角。
实施例三
图8为本实用新型所述的大流量高炉渣粒化转杯的又一种实施例的示意图。图9为图8的俯视图。
如图8和图9所示,本实施例中的上杯盘4”采用碟式转杯,而下杯盘14采用中心略凹式转杯。在上杯盘4”的腔体侧壁底部具有与下杯盘14上表面相贯通的通道6”。通道6”在上杯盘4”的腔体侧壁底部直径为d的圆周上均布,数量为四个。通道6”宽度L乘以通道6”的数量应等于直径为d的圆周上非通道宽度的总和,这样可以保证通过上杯盘4”与通过下杯盘14甩出的熔渣量接近相等。
在该实施例中,上杯盘4”的凹盘倾角也大于下杯盘14的凹盘倾角。
需要注意的是,以上所列举的实施例仅为本实用新型的具体实施例。显然本实用新型不局限于以上实施例,随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本实用新型公开的内容直接得出或者很容易便联想到的,均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于大流量高炉渣粒化的转杯,其特征在于,包括:上杯盘和与其固定连接的至少一下杯盘,所述上杯盘和至少一下杯盘自上而下依次共轴设置,所述上杯盘的壁上设有通道,以使所述上杯盘的腔体与下杯盘的腔体导通。
2.如权利要求1所述的用于大流量高炉渣粒化的转杯,其特征在于:所述上杯盘的凹盘倾角不大于45°。
3.如权利要求1所述的用于大流量高炉渣粒化的转杯,其特征在于,所述上杯盘的凹盘倾角大于等于下杯盘的凹盘倾角。
4.如权利要求1所述的用于大流量高炉渣粒化的转杯,其特征在于,所述通道设置为至少三个,且各通道沿上杯盘的周向方向均布。
5.如权利要求1所述的用于大流量高炉渣粒化的转杯,其特征在于,所述通道的总宽度等于与通道位于同一圆周上的上杯盘上的非通道部分的总宽度。
6.如权利要求1所述的用于大流量高炉渣粒化的转杯,其特征在于,所述上杯盘为中心略凹式转杯或蝶式转杯。
7.如权利要求1所述的用于大流量高炉渣粒化的转杯,其特征在于,所述上杯盘为转杯面带筋式转杯、转杯边缘带破碎柱式转杯、转杯中心带旋转锥式转杯的其中之一。
8.如权利要求1所述的用于大流量高炉渣粒化的转杯,其特征在于,所述下杯盘为平盘式转杯、中心略凹式转杯或蝶式转杯的其中之一。
9.如权利要求1所述的用于大流量高炉渣粒化的转杯,其特征在于,所述下杯盘为转杯面带筋式转杯或转杯边缘带破碎柱式转杯。
10.如权利要求1所述的用于大流量高炉渣粒化的转杯,其特征在于,所述下杯盘设置为至少两个,该至少两个下杯盘依次上下共轴设置,其中在上方的下杯盘的壁上设有下杯盘通道,以使在上方的下杯盘的腔体与在下方的下杯盘的腔体导通。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109865476A (zh) * 2019-04-22 2019-06-11 重庆大学 高效处理大流量液态熔渣的多层离心粒化器
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