CN208012389U - 一种炉渣余热利用装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于余热利用技术领域，公开了一种炉渣余热利用装置。所述炉渣余热利用装置包括余热回收器，余热回收器由外至内依次设有外壳、外壳内套、内壳和内壳内套，外壳与外壳内套之间穿设有抽风管，内壳和内壳内套的底部固设有渣盘；内壳内套与渣盘配合形成进风腔，外壳内套、内壳和渣盘配合形成储渣腔；内壳外侧螺旋分布有第二搅渣器，外壳内套的内侧设有破渣器；第二搅渣器设有通孔，且第二搅渣器内设有与进风腔连通的通风管，抽风管的进风端朝向储渣腔。本实用新型通过在现有炉渣余热回收设备中增设对流传热的换热方式，即利用第二搅渣器的通孔，并与进风腔、通风管和抽风管形成空气通路，进一步提高了炉渣余热利用装置的换热效率。

Description

一种炉渣余热利用装置

技术领域

本实用新型涉及余热利用技术领域，尤其涉及一种炉渣余热利用装置。

背景技术

炉渣是炼钢过程中的必然副产物，其排出量约为粗钢产量的12％～15％。炉渣的形成温度为1500℃～1700℃，具有很高的显热，因此炉渣是钢铁生产过程中主要副产品之一，属于高品位的余热资源，具有很高的回收利用价值。合理利用和有效回收炉渣可以实现钢铁行业可持续发展，降低生产成本，提高企业经济效益，同时也可以减少污染，变废为宝。

申请号为CN201510754750.2的专利公开了一种电弧炉炼钢炉渣余热的回收设备及方法，其主要针对电弧炉炼钢炉渣余热回收产汽，确实具有先进性、新颖性。但是该专利具有以下不足之处：1)应用领域太窄，仅局限于电弧炉炼钢炉渣余热回收；2)只能产生饱和蒸汽，对延伸发电稳定运行不利；3)设备运行的调控手段少，较难应对工业工况的千变万化；4)换热机理缺少对流传热，换热效率相对低。

因此，亟待需要一种新型炉渣余热利用装置来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种炉渣余热利用装置，以解决现有炉渣余热回收设备换热效率较低的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种炉渣余热利用装置，包括余热回收器，余热回收器由外至内依次设有外壳、外壳内套、内壳和内壳内套，外壳与外壳内套之间穿设有抽风管，内壳和内壳内套的底部固设有渣盘，且内壳、内壳内套和渣盘相对于外壳和外壳内套转动；

内壳内套与渣盘配合形成进风腔，外壳内套、内壳和渣盘配合形成储渣腔；外壳和外壳内套配合形成第一进水腔，内壳和内壳内套配合形成第二进水腔，第一进水腔和第二进水腔连通；

内壳外侧螺旋分布有第一搅渣器和位于第一搅渣器下方的第二搅渣器，外壳内套的内侧设有破渣器，破渣器的内部与第一进水腔连通；第二搅渣器设有通孔，且第二搅渣器内设有与进风腔连通的通风管，抽风管的进风端朝向储渣腔。

作为优选，外壳内套为一体式结构，且与外壳的顶部设有进料口，进料口处设有进料漏斗和保温盖。

作为优选，外壳内套的内侧设有辐射换热管，辐射换热管的两端均与外壳内套连通。

作为优选，第一搅渣器的内部与第二进水腔连通，且第一搅渣器的体积大于第二搅渣器的体积。

作为优选，还包括设于余热回收器内部的三套管，三套管由外至内依次包括第一管、第二管和第三管；

第一管的出口端位于进风腔内，入口端与循环风机连接；

第二管的出口端设有挡水帽并位于第二进水腔内，入口端与循环水泵连接；

第三管的入口端位于最顶端的第一搅渣器的内部，出口端与第一进水腔连通。

作为优选，还包括换热设备，换热设备包括由上至下依次设置的过热器、气水换热器和省煤器。

作为优选，还包括并联且均与外壳顶部连通的蓄能器和汽包，蓄能器与汽包的出汽端通过过热器与汽轮机连接，出水端通过循环水泵分别与第二管的入口端和气水换热器的一端连通，气水换热器的另一端与汽包连通。

作为优选，抽风管的出口端依次连接有旋风除尘器和重力除尘器，重力除尘器的出风管与过热器的顶端连通，省煤器的底端与循环风机连通。

作为优选，还包括控制器和液压电磁阀，渣盘通过轴承转动设于支撑套管上，支撑套管内设有重量传感器，控制器分别与液压电磁阀和重量传感器电连接。

作为优选，渣盘周向设有渣圈，渣圈与外壳配合形成出渣口，出渣口充满用于冷却炉渣的水。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过在现有炉渣余热回收设备中增设对流传热的换热方式，即利用第二搅渣器的通孔，并与进风腔、通风管和抽风管形成空气通路，从而进一步提高了炉渣余热利用装置的换热效率；而从抽风管抽出的热风进一步经过旋风除尘器及重力除尘器反复除尘后，经过过热器后使得来自汽包的饱和蒸汽过热，并将过热蒸汽输送至汽轮机用于发电；从抽风管抽出的热风经过过热器后，再经过气水换热器和省煤器加热系统内的水，经过热器、气水换热器和省煤器换热后的低温热风从省煤器的底端流出并进入循环风机入口，为余热回收器提供冷风，从而形成该炉渣余热利用装置形成闭式的循环吸热、载热和传热。

附图说明

图1是本实用新型提供的炉渣余热利用装置的余热回收器的结构示意图；

图2是本实用新型提供的炉渣余热利用装置的结构示意图；

图3是本实用新型提供的炉渣余热利用装置的汽轮机发电部分的结构示意图。

图中：

1、余热回收器；11、外壳；12、外壳内套；13、内壳；14、内壳内套；15、抽风管；16、渣盘；17、渣圈；

21、第一搅渣器；22、第二搅渣器；23、破渣器；24、通风管；

31、进料漏斗；32、保温盖；33、辐射换热管；

41、第一管；42、第二管；43、第三管；

51、过热器；52、气水换热器；53、省煤器；54、汽轮机；55、发电机； 56、凝汽器；57、冷却塔；58、凉水池；

61、蓄能器；62、汽包；63、循环水泵；

71、旋风除尘器；72、重力除尘器；73、循环风机；

81、支撑套管；82、重量传感器；

91、出料溜槽；92、输送皮带机；93、提升料斗；94、卷扬机；95、磁选皮带机；96、料仓；97、废钢仓；98、运料车。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1所示，本实用新型提供的一种炉渣余热利用装置的余热回收器1，该余热回收器1由外至内依次设有外壳11、外壳内套12、内壳13和内壳内套14，内壳13和内壳内套14组成一个类圆台结构，且二者固设在渣盘16上。其中：

外壳内套12、内壳13和渣盘16配合形成储渣腔，外壳11和外壳内套12 配合形成第一进水腔，内壳13和内壳内套14配合形成第二进水腔，第一进水腔和第二进水腔通过管道连通，余热回收器1利用第一进水腔和第二进水腔与炉渣进行传导传热。

内壳内套14与渣盘16配合形成进风腔，内壳13外侧螺旋分布有第一搅渣器21和位于第一搅渣器21下方的第二搅渣器22，外壳内套12的内侧设有破渣器23，破渣器23的内部与第一进水腔连通；外壳11与外壳内套12之间穿设有抽风管15，第二搅渣器22设有通孔(图中未示出)，且第二搅渣器22内设有与进风腔连通的通风管24，抽风管15的进风端朝向储渣腔，余热回收器1利用第二搅渣器22的通孔，并与进风腔、通风管24和抽风管15形成的空气通路对炉渣进行对流传热。

外壳内套12的内侧设有辐射换热管33，辐射换热管33的两端均与外壳内套12连通，余热回收器1利用辐射换热管33对炉渣进行辐射传热。本实用新型通过新增设的对流传热和辐射传热，使得相较于之前的炉渣余热利用装置的换热效率更加高效。

具体地，内壳13、内壳内套14和渣盘16相对于外壳11和外壳内套12转动，当内壳13、内壳内套14和渣盘16转动时，始终保持旋转方向与第一搅渣器21和第二搅渣器22的螺旋下降趋势的方向相反，以使第一搅渣器21和第二搅渣器22能对储渣腔的炉渣产生更好的破碎效果，同时也能给炉渣产生向下的压力，使炉渣能够更容易地被挤出储渣腔。进一步地，第一搅渣器21的体积大于第二搅渣器22的体积，第一搅渣器21主要起到搅拌炉渣的作用，而第二搅渣器22和破渣器23则主要起到撕裂熔融态的炉渣，使得炉渣的体积被撕裂的更小，便于充分换热。

具体地，外壳内套12为一体式结构，且与外壳11的顶部设有进料口，进料口处设有进料漏斗31和保温盖32，保温盖32通过T型螺栓(图中未示出) 拧紧。相较于现有余热利用装置(例如申请号为CN201510754750.2的中国实用新型专利)中的敞开式的外壳内套，本实用新型的进料口处的换热面积(即第一进水腔)更大，而且通过增加保温盖32进一步防止热量丢失，提高了换热效率。具体地，位于进料口处还设有到位传感器、控制器和液压油缸(图中均未示出)，当装有炉渣的载料罐靠近进料口时，载料罐会触发到位传感器，到位传感器将信号发送至控制器，控制器控制液压油缸行进，推动T型螺栓旋转，带动保温盖32打开，载料罐将炉渣全部倒入储渣腔中并离开，到位传感器检测不到载料罐，控制器控制液压油缸退位，将保温盖32盖上。

具体地，内壳13和内壳内套14组成一个类圆台结构，内壳13和内壳内套 14固设在渣盘16上，渣盘16通过其底部的轴承(图中未示出)转动设于支撑套管81上，支撑套管81内设有重量传感器82。炉渣余热利用装置还包括控制器和液压电磁阀(图中未示出)，控制器分别与液压电磁阀和重量传感器82电连接。当向储渣腔中倒入炉渣后，重量传感器82将重量突增的信号传递至控制器，控制器接收到重量传感器82的信号后启动减重法数学模型，并控制液压电磁阀增加供油量，以使渣盘16的旋转速度和炉渣的出渣速度加快，同时控制器还控制循环水和风量的开度，以加快换热和传热。当炉渣逐渐被挤出储渣腔后，重量传感器82检测到最低预设重量时，将该信号传递给控制器，控制器停止减重法数学模型式运行，回到正常运行模式，并控制液压电磁阀减少供油量，以使渣盘16的旋转速度和炉渣的出渣速度减慢。综上，控制器采用减重法数学模型，由电脑自动控制液压电磁阀，进而控制液压油缸的行进速度，即渣盘16的旋转速度和炉渣的出渣速度，以进一步确保余热回收与生产周期匹配。

具体地，炉渣余热利用装置还包括设于余热回收器1内部的三套管，三套管由外至内依次包括第一管41、第二管42和第三管43。其中：

第一管41的出口端位于进风腔内，入口端与循环风机73(如图2所示)连接；

第二管42的出口端设有挡水帽并位于第二进水腔内，入口端与循环水泵63 (如图2所示)连接；

第三管43的入口端位于最顶端的第一搅渣器21的内部，出口端与所述第一进水腔连通，第一搅渣器21的内部与第二进水腔连通。

请参阅图2，炉渣余热利用装置还包括并联且均与外壳11顶部连通的蓄能器61和汽包62，蓄能器61位于汽包62的上方，以使来自第一进水腔中的汽水混合物首先进入汽包62中。当控制器启动减重法数学模型后，控制器控制蓄能器61的入口阀门开启，出水阀门关闭且出汽阀门微开，此时过量的过热水储存进蓄能器61中。当控制器停止减重法数学模型运行后，蓄能器61的入口阀门关闭，使得蓄能器61内不再补充蓄能水(即过热水)，同时使循环水泵63和循环风机73变频降速，减少水、气循环量，确保过热水温度及热风温度符合系统设定值范围。具体地，蓄能器61与汽包62的出汽端设有蒸汽流量计(图中未示出)，并通过过热器51与汽轮机54连接，当蒸汽流量计检测到蒸汽流量不足时，自动开大蓄能器61的出汽阀门开度，此时蓄能器61储蓄的过热水闪蒸以补充蒸汽流量，从而补充蒸汽流量达到正常值以及确保汽轮机54的正常运行。

请参阅图3，过热蒸汽进入汽轮机54，推动发电机55发电，发的电与钢厂并网(不上网)。过热蒸汽释放能量发电后，汽轮机54出口的低压低温的蒸汽进入凝汽器56内，被冷却水泵(图中未示出)从凉水池58抽送来的冷却水冷却成蒸馏水，而经换热升温后的冷却水经冷却塔57降温后溢流流入凉水池58 中。蒸馏水经过冷凝水泵(图中未示出)送至省煤器53与热空气换热升温并加热到108℃脱氧后，由加压泵(图中未示出)送至循环水泵63入口作为系统补充水。

请继续参阅图2，炉渣余热利用装置还包括换热设备，该换热设备包括由上至下依次设置的过热器51、气水换热器52和省煤器53。蓄能器61与汽包62 出水端通过循环水泵63分别与第二管42的入口端和气水换热器52的一端连通，气水换热器52的另一端与汽包62连通。通过利用循环水泵63增加后的循环水经过三套管中的第二管42先后流入第二进水腔和第一进水腔，其中循环水泵63 将循环水打入到第二进水腔时，水流经挡水帽向周围扩散，充满整个第二进水腔，水位逐渐上升，直至流入位于最顶端的第一搅渣器21的内部，回流进入第三管43中，第三管43与第一进水腔连通，水流逐渐充满整个第一进水腔，第一进水腔和第二进水腔的水与储渣腔中的炉渣共同实现传导传热。通过将气水换热器52的两端分别与循环水泵63和汽包62连通，可使由循环水泵63分流的循环水被加热成过热水后再回流到汽包62中蒸发成饱和蒸汽。

请继续参阅图2，抽风管15的出口端依次连接有旋风除尘器71和重力除尘器72，重力除尘器72的出风管与过热器51的顶端连通，省煤器53的底端与循环风机73连通。循环风机73将经过换热设备换热后形成的冷空气鼓入第一管 41中，冷空气先后经过进风腔、通风管24、第二搅渣器22的通孔、储渣腔、抽风管15，逐步升温后的空气经抽风管15吸出，热空气进入旋风除尘器71和重力除尘器72除去大部分尘粒后，进入过热器51将汽包62产生的饱和蒸汽过热，然后进入气水换热器52和省煤器53加热水，热空气的气温降低后进入循环风机73的入口，再鼓入余热回收器1中。

请继续参阅图1，渣盘16周向设有渣圈17，渣圈17与外壳11配合形成出渣口，出渣口充满用于冷却炉渣的水。加入余热回收器1中的炉渣伴随着液压油缸驱动渣盘16、内壳13和内壳内套14共同旋转，一边传热给循环水和循环空气，一边被第二搅渣器22和破渣器23逐步挤碎，并逐步下降，直至全部落入出渣口储存的水中，将高于100℃的低温余热传热给储存水，储存水被加热后形成的水蒸气上升至更高温度的碎块间隙中，进一步吸收热量升温，成为比空气载热能力更好的介质(即成为含湿量更高的空气)，然后与升温后的热空气混合，从抽风管15中被一起抽出，并将所载热量传热给饱和蒸汽、循环水和补充水。

请继续参阅图2，从渣盘16自动滚落的冷碎料块，落入出料溜槽91，并落到出料溜槽91下部的输送皮带机92上，最后落入提升料斗93内，提升料斗93 下装有电子重量传感器(图中未示出)，当提升料斗93装满料时，电子传感器启动提升卷扬机94将提升料斗93提升到翻斗倒料的位置(即卷扬机94的顶部位置)停止，同时停止输送皮带机92运行，落入出料溜槽91的碎料块暂时堆积在出料溜槽91内，当提升料斗93下落到原位，控制器控制卷扬机94停止转动以及输送皮带机92开始运行送料。提升料斗93上升并翻斗倒料后，磁选皮带机95运行，将碎料块中碎铁块选出落入废钢仓97中，其余碎料块落入料仓 96中，当料仓96满料后，由运料车98运走。

可以理解的是，本实用新型不对炉渣进行限定，例如可以是电弧炉炼钢炉渣、转炉炼钢炉渣、矿热炉炉渣、合金炉炉渣和火法炼铜炉渣等液态载热物体，还可以是流化床锅炉炉渣、沸腾锅炉炉渣、金属镁焙烧残渣和焙烧硫酸渣等固态载热物体，以及烧结矿和球团矿等固态载热物体。

综上所述，本实用新型在专利号为ZL201510754750.2的实用新型专利基础上，具有以下优点：

1)增加了空气循环换热系统(即增设对流换热的换热方式)，使得本实用新型的余热利用装置的换热效率提高，同时也可产生过热蒸汽；

2)增加蓄能器61，可有效调节变化的余热回收工况与平衡产汽、稳定发电的矛盾；

3)引入减重法数学模型控制模式、液压电磁阀和变频器等手段，余热回收发电系统很容易与载热物体生产工况匹配；

4)全程人工智能控制，使余热回收发电系统安全、高效、简单、准确、紧凑；

5)增加进料口保温盖32及所有换热设备、管道的加厚保温，热量散失少，余热回收率高；

6)增加外壳内套12的内侧设置的辐射换热管33，充分利用了高温辐射传热，使得换热效率进一步加快。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术用户来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种炉渣余热利用装置，包括余热回收器(1)，其特征在于，所述余热回收器(1)由外至内依次设有外壳(11)、外壳内套(12)、内壳(13)和内壳内套(14)，所述外壳(11)与所述外壳内套(12)之间穿设有抽风管(15)，所述内壳(13)和所述内壳内套(14)的底部固设有渣盘(16)，且所述内壳(13)、所述内壳内套(14)和所述渣盘(16)相对于所述外壳(11)和所述外壳内套(12)转动；

所述内壳内套(14)与所述渣盘(16)配合形成进风腔，所述外壳内套(12)、所述内壳(13)和所述渣盘(16)配合形成储渣腔；所述外壳(11)和所述外壳内套(12)配合形成第一进水腔，所述内壳(13)和所述内壳内套(14)配合形成第二进水腔，所述第一进水腔和所述第二进水腔连通；

所述内壳(13)外侧螺旋分布有第一搅渣器(21)和位于所述第一搅渣器(21)下方的第二搅渣器(22)，所述外壳内套(12)的内侧设有破渣器(23)，所述破渣器(23)的内部与所述第一进水腔连通；所述第二搅渣器(22)设有通孔，且所述第二搅渣器(22)内设有与所述进风腔连通的通风管(24)，所述抽风管(15)的进风端朝向所述储渣腔。

2.根据权利要求1所述的炉渣余热利用装置，其特征在于，所述外壳内套(12)为一体式结构，且与所述外壳(11)的顶部设有进料口，所述进料口处设有进料漏斗(31)和保温盖(32)。

3.根据权利要求1所述的炉渣余热利用装置，其特征在于，所述外壳内套(12)的内侧设有辐射换热管(33)，所述辐射换热管(33)的两端均与所述外壳内套(12)连通。

4.根据权利要求1所述的炉渣余热利用装置，其特征在于，所述第一搅渣器(21)的内部与所述第二进水腔连通，且所述第一搅渣器(21)的体积大于所述第二搅渣器(22)的体积。

5.根据权利要求4所述的炉渣余热利用装置，其特征在于，还包括设于所述余热回收器(1)内部的三套管，所述三套管由外至内依次包括第一管(41)、第二管(42)和第三管(43)；

所述第一管(41)的出口端位于所述进风腔内，入口端与循环风机(73)连接；

所述第二管(42)的出口端设有挡水帽并位于所述第二进水腔内，入口端与循环水泵(63)连接；

所述第三管(43)的入口端位于最顶端的所述第一搅渣器(21)的内部，出口端与所述第一进水腔连通。

6.根据权利要求5所述的炉渣余热利用装置，其特征在于，还包括换热设备，所述换热设备包括由上至下依次设置的过热器(51)、气水换热器(52)和省煤器(53)。

7.根据权利要求6所述的炉渣余热利用装置，其特征在于，还包括并联且均与所述外壳(11)顶部连通的蓄能器(61)和汽包(62)，所述蓄能器(61)与所述汽包(62)的出汽端通过所述过热器(51)与汽轮机(54)连接，出水端通过所述循环水泵(63)分别与所述第二管(42)的入口端和所述气水换热器(52)的一端连通，所述气水换热器(52)的另一端与所述汽包(62)连通。

8.根据权利要求6所述的炉渣余热利用装置，其特征在于，所述抽风管(15)的出口端依次连接有旋风除尘器(71)和重力除尘器(72)，所述重力除尘器(72)的出风管与所述过热器(51)的顶端连通，所述省煤器(53)的底端与所述循环风机(73)连通。

9.根据权利要求1所述的炉渣余热利用装置，其特征在于，还包括控制器和液压电磁阀，所述渣盘(16)通过轴承转动设于支撑套管(81)上，所述支撑套管(81)内设有重量传感器(82)，所述控制器分别与所述液压电磁阀和所述重量传感器(82)电连接。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的炉渣余热利用装置，其特征在于，所述渣盘(16)周向设有渣圈(17)，所述渣圈(17)与所述外壳(11)配合形成出渣口，所述出渣口充满用于冷却所述炉渣的水。