CN209906817U - 一种高炉炉底自动排铅装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高炉炉底自动排铅装置，包括压力氮调节单元、压缩机单元、调温烘箱、换热器、排铅部件、排气单元、气管；所述压力氮调节单元用于向循环的供气管路提供气源，由排气单元排出；所述压缩机单元用于将供气管路中的氮气循环利用，输送热能；所述调温烘箱用于加热进气气流；所述换热器用于回收回气气流热能，预热进气气流；所述排铅部件用于通过高温热气流熔化固态铅并收集排放。本实用新型能够持续或间歇作业，使得高炉炉底砖中沉积的铅得以积聚排出，解决了高炉炉底中沉积铅的可控排出和收集问题，并可有效防止炉底上涨和消减出铁场铅尘的烟害。

Description

一种高炉炉底自动排铅装置

技术领域

本实用新型涉及冶金设备技术领域，具体涉及一种高炉炉底自动排铅装置。

背景技术

高炉在冶炼生产中，因原燃料中不可避免地含有铅成分，而造成炉内铅富集。铅低熔点、高比重，除煤气流带走极少部分外，大部分的铅液会沉积于炉缸最底部，也有部分混合态的铅液与铁水一起从铁口流出，造成炉前铅尘烟害等问题。无论炉缸底的铅液，还是铁口、风口的铅尘铅液，都会以各种方式向炉底砖缝中渗透、下降。因铅的炉外排出比较少，沉积铅则会越来越多，最终，会引发浮砖事故和炉底上涨现象。因此，无论一座高炉吃什么原燃料，都应考虑进行炉底铅排放。特别是一些生产年龄较长的高炉，以及已经发生炉底上涨的高炉，更有必要进行排铅作业。

查询现有文献资料中的高炉炉底排铅，有在高炉设计安装时就已考虑排铅的，方法是在炉底砖中设置排铅槽，利用铅自身的热量以液态流出。这个方法的缺点是铅槽标高计算困难，太高有铁水渗漏风险；太低，铅液温度不足、下沉距离不够，自流排铅效果很差。

另一种被动排铅方法是在炉壳开孔钻洞，有液态铅的，自流；固态铅沉积的，塞焦炭加风加温。这种方法排铅效果明显，但排铅点少，排铅作业不可控，铅液流出时有一定的风险，且只能单次作业，不能持续排铅。

因此，有必要设计一种安全性高、排铅可控、点多面广的排铅装置，能够持续或间歇作业，以使炉底沉积铅能随时排出，以消减炉前铅尘烟害，以及防止炉底上涨事故的持续恶化。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本实用新型提供一种高炉炉底自动排铅装置，以顺利排出高炉炉底砖缝中沉积的固态或液态铅。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高炉炉底自动排铅装置，包括通过气管管路连接的压力氮调节单元、压缩机单元、调温烘箱、换热器、排铅部件以及排气单元。

所述压力氮调节单元用于向循环的供气管路提供气源并由排气单元排出，所述压缩机单元实现供气管路中氮气的循环利用而输送热能，所述调温烘箱用于加热进气气流，所述换热器用于回收回气气流热能并预热进气气流，所述排铅部件具有伸入高炉炉底内、通过高温热气流熔化固态铅并收集排放的热管。

所述的压力氮调节单元包括进气接口、小流量手动阀、小流量转子流量计、大流量手动阀及大流量转子流量计；所述小流量手动阀与小流量转子流量计串联连接而构成小流量调节支路，所述大流量手动阀与大流量转子流量计串联连接而构成大流量调节支路；所述两调节支路并联而将氮气源供至换热器的介质口进端。

所述的压缩机单元包括压缩机、出口单向阀、溢流手动阀、压缩机进口压力表、压缩机出口压力表、压缩机进口温度表；所述的压缩机出口端连接出口单向阀一端，出口单向阀另一端连接至换热器介质口进端；所述的压缩机进口端连接至换热器冷媒口出端；所述的溢流手动阀两端与压缩机进出口连通；所述压缩机进口压力表连接至压缩机进口管路上，所述压缩机出口压力表连接至压缩机出口管路上，所述压缩机进口温度表连接至压缩机进口管路上。

所述的调温烘箱具有梳状气管，梳状气管进口端连接换热器介质口出端，梳状气管出口端作为供热气管连接至排铅部件，调温烘箱温度由安装于调温烘箱出口气管上的烘箱温度表进行检测。

所述的换热器的介质口进端连接压缩机出口端，介质口出端连接调温烘箱，冷媒口进端与供气管路的回气管连接，冷媒口出端连接至压缩机进口端。

所述的排气单元包括缓冲罐、排气单向阀及排气接口；所述缓冲罐一端连接至压缩机进口端，缓冲罐另一端连接至排气单向阀一端，排气单向阀另一端连接至排气接口，排气接口连通大气。

所述的排铅部件由炉壳法兰件、收集管、热管、排铅弯管、进气管手阀、排气管手阀组成；所述炉壳法兰件与高炉的炉壳固定，收集管一端与炉壳法兰件固连，收集管另一端与热管固连，排铅弯管固定在热管外端面，所述热管由法兰片、不锈钢U型管、进气弯头、排气弯头、测温孔短管及排铅孔短管组成，测温孔短管与排铅孔短管分别固连在法兰片前端面垂直方向上下位置，进气弯头和排气弯头分别固连在法兰片前端面水平方向左右两侧，不锈钢U型管固定在法兰片后端面并伸入高炉炉底内，所述进气管手阀一端连接调温烘箱出气端，进气管手阀另一端连接进气弯头；所述排气管手阀一端连接排气弯头，排气管手阀另一端连接至换热器的冷媒口进端。

上述排铅部件按标高分布安装在高炉炉壳的三层不同高度上，其中，所述的不锈钢U型管包括安装在炉壳中间层的长热管和安装在炉壳上下两层的短热管，炉壳每层至少设置四个排铅部件，所有排铅部件的热管进口端、出口端均通过阀门连通。

所述的气管选用钢管，气管外表面包覆有保温材料。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过在炉壳上埋设排铅部件，内部流通温度可控的高温气流，使得高炉炉底砖中沉积的铅得以积聚排出；通过合理分布多点位排铅孔，可以使炉内富集铅排出较为均衡，防止了因温度变化使铅液向下渗透时在凝固和液化的循环过程中造成的体积膨胀，扩大砖缝，进而致使炉底上涨，风口上翘等恶性事故的发生；通过循环热气流温度的调节，可使排铅作业有序可控，安全可靠。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的结构框图。

图3是本实用新型所述排铅部件安装后的中心剖面正视图。

图4是本实用新型所述排铅部件安装后的中心剖面俯视图。

图5是本实用新型所述炉壳法兰件的正视结构示意图。

图6是本实用新型所述炉壳法兰件的左视结构示意图。

图7是本实用新型所述炉壳法兰件的右视结构示意图。

图8是本实用新型所述收集管的结构示意图。

图9是本实用新型所述收集管小法兰的结构示意图。

图10是本实用新型所述收集管大法兰的结构示意图。

图11是本实用新型所述热管的俯视结构示意图。

图12是本实用新型所述热管的正视结构示意图。

图13是本实用新型所述热管的左视结构示意图。

图14是本实用新型所述热管的右视结构示意图。

图中：101.进气接口，102.小流量手动阀，103.小流量转子流量计，104.大流量手动阀，105.大流量转子流量计，106.压缩机出口压力表，107.出口单向阀，108.压缩机，109.压缩机进口压力表，110.缓冲罐，111.排气单向阀，112.排气接口，113.烘箱温度表，114.调温烘箱，115.溢流手动阀，116.压缩机进口温度表，117.气管回气温度表，118.换热器，119.气管，120.进气管手阀，121.长热管排铅部件，122.短热管排铅部件，123.排气管手阀，201.压力氮调节单元，202.压缩机单元，203.排气单元，204.排铅部件，301.排铅弯管，302.热管，303.收集管，304.炉壳法兰件，305.炉壳，401.炉壳法兰件法兰，402.炉壳法兰件短管，501.收集管小法兰，502.收集管粗管，503.收集管大法兰，504.收集管细管，601.热管法兰，602.进气弯头，603.测温孔短管，604.排铅孔短管，605.排气弯头，606.不锈钢U型管。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1所示，一种高炉炉底自动排铅装置，其运行工艺流程按图所示：氮气源(NS)从进气接口101引入，气源经两路并联的调节支路，其一为小流量手动阀102和小流量转子流量计103串联组成，另一为大流量手动阀104和大流量转子流量计105串联组成，之后，气源引至换热器118介质口进端，经换热后由换热器118介质口出端引出，通过气管119进入调温烘箱114的进口端，气管119在调温烘箱114中呈梳状排列吸收电加热器热量后，再从调温烘箱114出口端引出至高炉现场，作为供热气管。

供热气管接至每个长热管排铅部件121和短热管排铅部件122时，在供热气管上开孔，装设一只进气管手阀120。每个排铅部件204中的气流出口接一只排气管手阀123，然后通过开孔连接至回气管上，回气管引至换热器118冷媒口进端，再从换热器118冷媒口出端引出，至缓冲罐110入口，缓冲罐110出口接排气单向阀111，再引至排气接口112，将氮气排至大气中。

所述压缩机108作为节约氮气消耗的一种辅助手段，工艺流程中，压缩机108通过对气管119中流通的氮气循环压缩，其进口端连接换热器118冷媒口出端，出口端通过出口单向阀107连接至换热器118介质口进端，压缩机108运行时，可以关闭大流量手动阀104，只以小流量手动阀102调整到一定的开度，以补充循环管路中氮气的散逸。

同时位于压缩机108进出口端之间并联一只溢流手动阀115，通过溢流手动阀115的开度大小来调节压缩机108的供载能力，当压缩机108不运行时，可以通过调节大流量手动阀104的开度，用更多量的气源氮气对系统进行载热循环。

另外在压缩机108的进口端设置压缩机进口压力表109和压缩机进口温度表116，在压缩机118的出口端设置压缩机出口压力表106；在调温烘箱114的出口气管上设置烘箱温度表113，在换热器118的冷媒口进端气管上设置气管回气温度表117。

如图2所示为本实用新型实的结构框图，图中，压力氮调节单元201负责向系统供给氮气，压缩机单元202负责系统气管中氮气的循环，排气单元203负责将系统气管中多余的氮气排至大气，换热器118用于回收回气气流的残热，换热器118中包含两个通道和四个接口，介质通道包括进口端AI和出口端AO，冷媒通道包括进口端BI和出口端BO，介质通道中流通温度低的供给氮气，冷媒通道中流通温度高的回流氮气，彼此换热。低温氮气从换热器118介质进口端流入，预热后从介质出口端流出，进入调温烘箱114中进行二次加热，升温至电加热器设置好的目标温度，再供至现场排铅部件204中的热管302构件中，排铅部件204的回气氮气流温度较高，引至换热器118的冷媒口进端，换热后温度降低，从换热器118冷媒口出端引出，再进入压缩机单元202的压缩机入口或从排气单元203排至大气。

如图3、图4所示为排铅部件204在高炉炉体上安装后的中心剖面图，所述的排铅部件由炉壳法兰件304、收集管303、热管302、排铅弯管301、进气管手阀120、排气管手阀123组成。

所述炉壳法兰件304的短管插焊于炉壳305上的孔洞中，收集管303通过带隔热措施的法兰片与炉壳法兰件304的法兰固定连接，收集管303安装时，需预先在炉壳法兰件304的短管中间填充隔热材料，以防止铅液渗透沟通收集管303和炉壳法兰件304，从而从炉壳305散发热量。所述收集管303包括大、小两片法兰和粗、细两根短管，大法兰一侧焊接细管，大法兰与炉壳法兰件304连接，细管位于炉壳法兰件304的短管中心位置，做好隔热措施时，铅液从细管往外流出而不会与炉壳305以及炉壳法兰件304相相接触。收集管303大法兰的另一侧焊接粗短管，粗短管另一侧焊接小法兰，粗短管可以充当铅液的一个小储罐。热管302主要由一片小法兰和管件组成，法兰上开有四个流通孔，其中垂直两孔(见图3)上边焊接测温元件预留管，下边焊接排铅孔短管604，水平两孔(见图4)一端焊接不锈钢U型管606，另一端焊接进气弯管602和排气弯管605。

如图5～图7所示为炉壳法兰件304的结构示意图。所述炉壳法兰件304由一片DN100法兰片和一段20厘米长度DN100钢管组成。炉壳法兰件法兰401中心开孔，插焊炉壳法兰件短管402。法兰上开6只孔直径22毫米螺栓孔，配M14螺栓。M14螺栓配隔热套管、隔热垫片及非标金属垫，法兰另配厚度4毫米以上隔热垫片。

如图8～图10为收集管303的结构示意图。所述收集管303由一片DN100大法兰、一片DN80小法兰及24厘米长度DN25细钢管和10厘米长度DN80粗钢管组成。收集管大法兰503中心开孔，插焊收集管细管504。收集管大法兰503另侧焊接收集管粗管502，收集管粗管502另侧插焊收集管小法兰501，收集管小法兰501上开4只M14螺栓孔。

如图11～图14所示为热管302的结构示意图。所述热管302由一片DN80的热管法兰601、一只外径8毫米的不锈钢U型管606、一只DN15进气弯头602、一只DN15排气弯头605、一根DN15测温孔短管603及一根DN15排铅孔短管604组成。其中，热管法兰601在半径26毫米圆周上均匀分布四个孔位，垂直两孔直径为15毫米，水平两孔直径一为9毫米，另一为3毫米。热管法兰601一面垂直两孔的上孔插焊测温孔短管603，用于连接测温元件，不测温时用堵头封闭；垂直两孔的下孔插焊排铅孔短管604，用于连接排铅弯管301；水平两孔在排铅孔短管604侧分别焊接进气弯头602和排气弯头605，热管法兰601另一侧面焊接不锈钢U型管606，不锈钢U型管606在长度上划分两种，称为长热管和短热管，正常的，长热管长度2米左右，短热管长度1米左右；排铅弯管301为带一个U形回环的DN15弯管，排铅弯管301一端与排铅孔短管604螺纹连接，排铅弯管301另一端具有一个锥形喷嘴，安装时喷嘴对下，喷嘴口直径2毫米；所述进气管手阀120一端连接供热气管，另一端连接热管302的进气弯头602；所述排气管手阀123一端连接热管302的排气弯头605，另一端连接回气管。

当不锈钢U型管606中流通高温氮气时，铅液会顺着不锈钢U型管606流至收集管303的粗管中积聚，当排铅孔短管604连接的排铅弯管301的温度超过铅熔点时，铅液就会从排铅弯管301中向外排出。

所述排铅装置工作时，选用氮气作为工作介质，以提高防爆安全措施。通过压缩机108循环作为节氮运行模式，压缩机108运行时，通过小流量转子流量计103额外持续供氮，以防止负压吸入空气；压缩机108故障不能运行时，通过大流量转子流量计105持续供氮，以保证持续供热；压缩机108流量大于装置全部部件的流通量时，通过溢流手动阀115调节回气温度，压缩机108流量不足时，通过压力氮调节单元201加大氮气供应；多余的氮气从气管接头缝隙和排气单元203溢至空气中；通过调节氮气流量和溢流手动阀115来保持供气管有一定的正压力和回气管温度在压缩机108允许范围内运行。

所述的调温烘箱114在工作时有两种运行模式：一、低温循环收集铅液，此时温度设置在350度左右，排铅弯管301的喷嘴中因传导热不足，有固态铅堵塞，热管302在低温循环中缓慢熔化吸附炉底砖缝中的铅，并填满热管302所在的空间；二、定期高温循环排放铅液，此时温度设置在450度左右，并在排铅弯管301下吊挂容器，盛部分水，通过高温传导或额外的加热方法使排铅弯管301温度升至铅熔点以上，此时高炉内压力通过砖缝渗透时，铅液从排铅弯管301的喷嘴流出，在容器中被水冷却，铅液量较大时会自动形成铅丝；铅液排放完后停止供热一段时间，排铅弯管301因自然冷却，留在喷嘴和排铅弯管301中的余铅凝固，堵塞排铅通道，然后继续进行低温循环收集铅液模式。

本实用新型通过在高炉炉缸部以下合适高度及点位钻取若干孔洞，埋设排铅部件204，排铅部件204中含有循环气管，流通温度可控的高温氮气流，从而使炉内固熔态铅向排铅部件204熔化积聚，再定期由排铅孔排出收取。

为了节约能耗，开孔位置和深度的不同，排铅部件204既可能是供热，也可能是吸热，通过气流的循环，吸取的热量可以再次供到其他低温的排铅部件204，这样，采用电能进行辅热时可以节省一部分电量消耗。

通过调节循环气流的温度高低可以使排铅部件204处于缓慢收集铅液状态或向外快速排铅状态，从而使炉底排铅自动可控。

通过压缩机108使气流循环，并在供气侧加上电辅热，回气侧采用换热器回收热能，从而使装置能源利用率最大化。

循环气流采用氮气，以防止排铅部件204泄露时，采用空气循环有爆炸危险。并且，氮气通常为压力源，当压缩机108不工作时，采用加大氮气流量同样可以把外部热量持续供给到排铅部件204。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种高炉炉底自动排铅装置，其特征是：包括通过气管管路连接的压力氮调节单元、压缩机单元、调温烘箱、换热器、排铅部件以及排气单元，所述压力氮调节单元用于向循环的供气管路提供气源并由排气单元排出，所述压缩机单元实现供气管路中氮气的循环利用而输送热能，所述调温烘箱用于加热进气气流，所述换热器用于回收回气气流热能并预热进气气流，所述排铅部件具有伸入高炉炉底内、通过高温热气流熔化固态铅并收集排放的热管。

2.如权利要求1所述的高炉炉底自动排铅装置，其特征是：所述的压力氮调节单元包括进气接口、小流量手动阀、小流量转子流量计、大流量手动阀及大流量转子流量计；所述小流量手动阀与小流量转子流量计串联连接而构成小流量调节支路，所述大流量手动阀与大流量转子流量计串联连接而构成大流量调节支路；所述两调节支路并联而将氮气源供至换热器的介质口进端。

3.如权利要求1所述的高炉炉底自动排铅装置，其特征是：所述的压缩机单元包括压缩机、出口单向阀、溢流手动阀、压缩机进口压力表、压缩机出口压力表、压缩机进口温度表；所述的压缩机出口端连接出口单向阀一端，出口单向阀另一端连接至换热器介质口进端；所述的压缩机进口端连接至换热器冷媒口出端；所述的溢流手动阀两端与压缩机进出口连通；所述压缩机进口压力表连接至压缩机进口管路上，所述压缩机出口压力表连接至压缩机出口管路上，所述压缩机进口温度表连接至压缩机进口管路上。

4.如权利要求1所述的高炉炉底自动排铅装置，其特征是：所述的调温烘箱具有梳状气管，梳状气管进口端连接换热器介质口出端，梳状气管出口端作为供热气管连接至排铅部件，调温烘箱温度由安装于调温烘箱出口气管上的烘箱温度表进行检测。

5.如权利要求1所述的高炉炉底自动排铅装置，其特征是：所述的换热器的介质口进端连接压缩机出口端，介质口出端连接调温烘箱，冷媒口进端与供气管路的回气管连接，冷媒口出端连接至压缩机进口端。

6.如权利要求1所述的高炉炉底自动排铅装置，其特征是：所述的排气单元包括缓冲罐、排气单向阀及排气接口；所述缓冲罐一端连接至压缩机进口端，缓冲罐另一端连接至排气单向阀一端，排气单向阀另一端连接至排气接口，排气接口连通大气。

7.如权利要求1所述的高炉炉底自动排铅装置，其特征是：所述的排铅部件由炉壳法兰件、收集管、热管、排铅弯管、进气管手阀、排气管手阀组成；所述炉壳法兰件与高炉的炉壳固定，收集管一端与炉壳法兰件固连，收集管另一端与热管固连，排铅弯管固定在热管外端面，所述热管由法兰片、不锈钢U型管、进气弯头、排气弯头、测温孔短管及排铅孔短管组成，测温孔短管与排铅孔短管分别固连在法兰片前端面垂直方向上下位置，进气弯头和排气弯头分别固连在法兰片前端面水平方向左右两侧，不锈钢U型管固定在法兰片后端面并伸入高炉炉底内，所述进气管手阀一端连接调温烘箱出气端，进气管手阀另一端连接进气弯头；所述排气管手阀一端连接排气弯头，排气管手阀另一端连接至换热器的冷媒口进端。

8.如权利要求1所述的高炉炉底自动排铅装置，其特征是：所述的气管选用钢管，气管外表面包覆有保温材料。

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