一种利用钢渣余热预热废钢的装置的制作方法

1.本发明属于炼钢转炉钢渣余热回收领域，具体地涉及一种利用钢渣余热预热废钢的装置。


背景技术：

2.钢渣是冶金工业中产生的废渣，其产生率为粗钢产量的8％～15％，随着钢铁工业的发展，钢渣的余热利用越来越得到重视。熔融钢渣温度在1400～1750℃，渣的比热容约为1kj/(kg.℃)。通过计算可知，钢渣从1400℃降低到500℃，每吨熔渣可回收9
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105kj的显热，相当于30kg标准煤完全燃烧后所产生的热量。
3.目前对于钢渣余热回收领域，最多的回收方式是采用烟气余热锅炉，采用空气作为热交换介质，回收余热生产蒸汽、热水等；这种回收方式的缺点是把高温余热转化成了低温余热，限制了中高温环境应用。而对于废钢预热工艺现在大多是通过电炉或者煤气加热炉直接预热。如果用钢渣余热的热量代替这部分能源，便可很大程度上降低钢铁企业的能耗指标，对降低碳排放有重要作用。
4.在钢渣中的粉尘含量非常高，如果循环风(即气体)与钢渣发生混合，势必会增加循环风的含尘量。此时的循环风温度在650℃左右，属高温烟尘，通常除尘设备不能处理，而旋风除尘器的效率又低。若增加旋风除尘，缺点在于：增加整条生产线的投资费用、占地面积，增大热量损失；同时也增加高温除尘灰的处理量，增加运行成本；大量的灰尘可能附着在废钢表面一起进入转炉，增加粉尘排放。
5.因此，设计一种既能利用钢渣余热，同时又能充分利用余热对废钢进行预热的系统，同时又不增加粉尘污染，属于钢铁生产中需要解决的现实问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，提供了一种利用钢渣余热预热废钢的装置，旨在解决钢渣高温余热回收、转炉废钢预热以及降低炼钢能耗指标的问题。
7.本发明采用的技术方案为：
8.一种利用钢渣余热预热废钢的装置，包括：
9.钢包，所述钢包内盛装有钢渣；
10.溜渣盘，所述溜渣盘呈倾斜状，所述钢包位于溜渣盘一端上方，所述钢包将钢渣倾倒入溜渣盘内；
11.筛分器，所述筛分器入料口位于溜渣盘另一端下方，溜渣盘内钢渣在重力作用下自行下溜入筛分器内；
12.螺旋换热机，所述螺旋换热机包括外壳、电机减速机、转轴、换热管、螺旋叶片、前挡渣板、后挡渣板、螺旋换热机进气口、螺旋换热机出气口、螺旋换热机进料口和螺旋换热机出渣口，所述电机减速机驱动转轴和螺旋叶片转动，所述前挡渣板和后挡渣板分别穿置在螺旋叶片两侧的转轴上；所述后挡渣板一侧与外壳间组成进气仓、所述前挡渣板一侧与
外壳间组成出气仓；所述螺旋换热机进料口与筛分器下料口对接，所述螺旋换热机出渣口与渣包对接；所述钢渣在螺旋叶片的驱动下流向螺旋换热机出渣口，所述螺旋换热机进气口位于进气仓的外壳上侧、并借助管道与高压风机相连通，所述螺旋换热机出气口位于出气仓的外壳下侧，所述换热管平行穿置在螺旋叶片上，所述换热管两端分别穿过前挡渣板和后挡渣板与出气仓和进气仓相连通；所述螺旋换热机内的气体与钢渣流向相对，使得钢渣与气体间换热；
13.废钢仓，所述废钢内装有废钢，所述废钢仓底部进气口借助管道与螺旋换热机出气口相连通；所述废钢仓内气体由下向上运动，使得废钢与气体间换热；
14.除尘器，所述除尘器进气口借助管道与废钢仓上部出气口相连；所述除尘器出气口借助管道与冷却器进气口相连；
15.所述冷却器出气口借助管道与高压风机相连。
16.进一步地，所述换热管包括管身、外散热肋和内散热肋；所述外散热肋均布于管身外周，所述内散热肋均布于管身内部，呈放射状。
17.进一步地，所述前挡渣板和后挡渣板与螺旋换热机外壳内壁间留有缝隙。
18.进一步地，所述螺旋换热机进料口处设有泄渣阀，所述除尘器的下料口处设有卸灰阀。
19.进一步地，所述废钢仓与螺旋换热机连接的管道上设有废钢仓进口阀门；所述废钢仓与除尘器连接的管道上设有废钢仓出口阀门。
20.进一步地，所述废钢仓数量为一个或多个。
21.进一步地，所述溜渣盘上还设有辊压机，所述辊压机将大块钢渣进行破碎。
22.本发明获得的有益效果为：本发明可以有有效回收转炉钢渣中蕴含的废热，并使用该热量预热废钢等需要预热的炼钢原料，而不用消耗大量额外能源。提高废钢的入炉温度，从而提高废钢比，从而节约炼钢生产的能源消耗量，降低炼钢能耗指标。
23.本发明中螺旋换热机的钢渣进料口和钢渣出料口应设在挡渣板和后挡渣板之间，保证钢渣只在两挡板之间输送；可有效阻止大量钢渣粉尘进入热风循环系统内，降低成本的同时，更有利于环境保护。
24.经过换热后的热风温度升高，出螺旋换热机后的热风通过废钢仓进口阀门进入废钢仓，热风经废钢的缝隙从废钢仓底进，从废钢仓顶出，在仓内风速较低，可与废钢进行充分热交换，进而将废钢预热到设定温度。废钢中含尘量较大，因此热风需要做除尘处理，换热后的热风进入除尘器净化，除尘灰从除尘器下口的卸灰阀卸下。废钢仓顶有可打开的盖子，仓内废钢温度达到设备温度后，进出口阀门关闭，盖子打开，废钢出仓后进入下一工序。废钢仓一般设两个或者多个，废钢仓的装料、工作、出料状态往复循环。出废钢仓的热风经换热后温度下降，通过管道经高压风机加压后再次加热，而后与废钢换热。钢渣余热过剩时，出废钢仓的热风温度高，为保护高压风机，在此设一冷却器，可用冷却水将风温降低，同时也可得到一部分高温热水或者低压蒸汽，同样可回收钢渣余热。如此往复循环便可实现轧钢余热回收和废钢预热的目的。该系统中的各设备接触高温钢渣或者热风的位置都要内衬不同厚度的耐火、耐磨材料。
附图说明
25.图1为本发明结构示意图；
26.图2为本发明螺旋换热机结构示意图；
27.图3为本发明螺旋换热机截面图；
28.图4为本发明换热管截面图；
29.其中，1代表钢包、2代表辊压机、3代表溜渣盘、4代表筛分器、5代表卸渣阀、6代表螺旋换热机、7代表风道、8代表高压风机、9代表除尘器、10代表卸灰阀、11代表废钢仓进口阀门、12代表废钢仓、13代表废钢仓出口阀门、14代表冷却器、6-1代表外壳、6-2代表电机减速机、6-3代表转轴、6-4代表螺旋换热机进料口、6-5代表螺旋换热机进气口、6-6代表螺旋换热机出气口、6-7代表螺旋换热机出渣口、6-8代表前挡渣板、6-9代表后挡渣板、6-10代表螺旋叶片、6-11代表换热管、6-11-1代表管身、6-11-2代表外散热肋、6-11-3代表内散热肋。
具体实施方式
30.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实施例，而不是全部的实施例。
31.如图1-4所示，一种利用钢渣余热预热废钢的装置，包括：钢包1，所述钢包1内盛装有钢渣；溜渣盘3，所述溜渣盘3呈倾斜状，所述钢包1位于溜渣盘3一端上方，所述钢包1将钢渣倾倒入溜渣盘3内；筛分器4，所述筛分器4入料口位于溜渣盘3另一端下方，溜渣盘3内钢渣在重力作用下自行下溜入筛分器4内；螺旋换热机6，所述螺旋换热机6包括外壳6-1、电机减速机6-2、转轴6-3、换热管6-11、螺旋叶片6-10、前挡渣板6-8、后挡渣板6-9、螺旋换热机进气口6-5和螺旋换热机出气口6-6，所述电机减速机6-2驱动转轴6-3和螺旋叶片6-10转动，所述前挡渣板6-8和后挡渣板6-9分别穿置在螺旋叶片6-10两侧的转轴6-3上；所述后挡渣板6-9一侧与外壳6-1间组成进气仓、所述前挡渣板6-8一侧与外壳6-3间组成出气仓；螺旋换热机进料口6-4与筛分器4下料口对接，螺旋换热机出渣口6-7与渣包对接；所述钢渣在螺旋叶片6-10的驱动下流向螺旋换热机出渣口6-7，所述螺旋换热机进气口6-5位于进气仓的外壳6-1上侧、并借助管道与高压风机8相连通，所述螺旋换热机出气口6-6位于出气仓的外壳6-1下侧，所述换热管6-11平行穿置在螺旋叶片6-10上，所述换热管6-11两端分别穿过前挡渣板6-8和后挡渣板6-9与出气仓和进气仓相连通；所述螺旋换热机6内的气体与钢渣流向相对，使得钢渣与气体间换热；废钢仓12，所述废钢12内装有废钢，所述废钢仓12底部进气口借助管道与螺旋换热机出气口6-6相连通；所述废钢仓12内气体由下向上运动，使得废钢与气体间换热；除尘器9，所述除尘器9进气口借助管道与废钢仓12上部出气口相连；所述除尘器9出气口借助管道与冷却器14进气口相连；所述冷却器14出气口借助管道与高压风机8相连。
32.换热管6-11包括管身6-11-1、外散热肋6-11-2和内散热肋6-11-3；所述外散热肋6-11-2均布于管身6-11-1外周，所述内散热肋6-11-3均布于管身6-11-1内部，呈放射状。所述前挡渣板6-8和后挡渣板6-9与螺旋换热机6外壳6-1内壁间留有缝隙。所述螺旋换热机进料口6-4处设有泄渣阀5，所述除尘器9的下料口处设有卸灰阀10。
33.所述废钢仓12与螺旋换热机6连接的管道上设有废钢仓进口阀门11；所述废钢仓12与除尘器9连接的管道上设有废钢仓出口阀门13。所述废钢仓12数量为一个或多个。所述
溜渣盘3上还设有辊压机2，所述辊压机2将大块钢渣进行破碎。
34.具体实施时，一种利用钢渣余热利用的装置，将转炉钢渣的回收并传递给废钢。其工作流程如下：
35.转炉出渣进入钢包1，钢包1由天车吊到溜渣盘3的上口，钢包1缓缓将钢渣倾倒入溜渣盘3，溜渣盘3与地面呈一斜度，钢渣可自行下溜，大块渣在经过辊压机2辊压之后，破碎为小块。溜渣盘3的出口设一筛分器4，筛分器4下料口与螺旋换热机6的进口对接，只有小块钢渣可进入螺旋换热机6，大块钢渣被筛出，落入另一钢包1内，然后重新进入溜渣盘3的入料口，再次经过辊压破碎。卸渣阀5可保证顺利下料的同时又可密封进口。钢渣在螺旋叶片6-10的驱动下流向出口，此时，气体也从螺旋换热机进气口6-5进入，并有一定的风压，钢渣在螺旋叶片6-10的翻腾作用下与气体充分换热，钢渣温度下降至500℃(该温度可根据不同热焖条件会有所不同)左右，从螺旋换热机出渣口6-7卸下，螺旋换热机出渣口6-7同样设一卸渣阀5，在顺利卸渣的同时保证密封，降温后的钢渣进入钢包1，到后续的热焖工序。
36.由于螺旋换热机6的螺旋叶片6-10与外壳6-1的间隙一般较小，热气穿过时风阻会很大，直接接触增加了高压风机8的耗电量。为解决这一问题，在螺旋叶片6-10上穿过若干的换热管6-11，使气体不再与钢渣直接接触，而是通过换热管6-11间接换热，这样便可使流通通畅，减小风阻。为增加换热效率，提高热气出口温度，在换热管6-11的管身6-11-1的外壁设外散热肋6-11-2，内壁设内放射状散热肋6-11-3。以管径为159mm的换热管所做实验为例，增加了内外50个散热肋后的总换热面积达到了光管的15倍，使得螺旋换热机6的长度缩短为原来的三分之一，而换热效果却更好。实验得到数据，工况下原光管换热时，螺旋换热机6的出风温度仅可达到500℃，而更换了加散热肋的换热管6后，出风温度达到了680℃。因此，本技术不仅缩小螺旋换热机6的体积，减小设备占地面积，节省了投资，同时大大改善了换热效果。
37.本技术中在螺旋叶片6-10的前端和后端分别设置前挡渣板6-8和后挡渣板6-9。前挡渣板6-8的位置应在出风口6-6之后一段，挡渣板6-9的位置应在进风口6-5之前一段，即:前挡渣板6-8和后挡渣板6-9的位置应在进风口6-5和出风口6-6之间，保证挡渣板与螺旋换热机6的前后两端有一定空间。前挡渣板6-8和后挡渣板6-9的直径比螺旋换热机6的内净直径略小，但是要保证二者间的缝隙要尽量小，便于螺旋叶片6-10的转动。
38.下面以一120t转炉生产实例进行详细说明。
39.提高炼钢过程的废钢比，必须考虑转炉冶炼过程的热平衡。多增加废钢就会增加热量支出。因此废钢预热温度越高，就可多增加废钢比，降低铁水量。
40.120t的转炉一炉可产生钢渣约15t，温度在1400℃，利用本装置把钢渣温度降低至500℃，可释放出的热量约1.35x107kj热量，每一个钢包1可装钢渣30t。每炉冶炼时间约45分钟，两炉就是90分钟。行车吊起钢包1至溜渣盘3的上料口后翻包，钢渣缓慢翻入溜渣盘3进口，此时辊压机2开启，钢渣经过辊压之后被破碎成小块，辊压机2附近可设置收尘装置，烟尘可收集处理。破碎后的钢渣经卸渣阀4进入螺旋换热机6，螺旋换热机6的输送能力约为20t/h，钢渣在螺旋叶片6-10的驱动下向出口输送。在该配套系统的高压风机8的风量约为30000m3/h。高压风从进口进入风淬机，温度约为150℃，螺旋换热机6从右到左可分预热段和再热段。在螺旋换热机6内气体与钢渣换热，循环热气在换热管6-11内通过，钢渣也在螺旋叶片6-10作用下翻腾输送，这样可保证钢渣与换热管6-11进行更充分的热交换。经过冷
却后的钢渣温度约为500℃，如出渣温度过高，可提高高压风机8的转速，增加循环风量。热气经加热后温度可达600-700℃，高温热气进入废钢仓12，120t转炉每炉可加废钢约为22t，此实施例中的废钢仓12仓容设计为22t，实施例中设置两座废钢仓。假如一号废钢仓12正在运行，则二号废钢仓12的进口阀门和出口阀门均关闭。热气从废钢仓12下部进入，在钢仓内的风速2～3m/s，热气在废钢之间缝隙穿过，与废钢充分热交换。经过一个周期的换热，废钢的平均温度可达600℃左右。这时二号仓装料完成，仓顶盖关闭，进出口废钢仓阀门打开，热气进入，进行换热；同时，一号仓的废钢仓进口阀门11和废钢仓出口阀门13关闭，废钢仓12顶盖打开，将废钢吊出进入下一工序。降温后的热风温度大约150℃。此时热气含尘量较大，出废钢仓12后先进入除尘器9进行除尘处理，然后再次经高压风机8加压后经螺旋换热机6内换热升温，进而到废钢仓12内预热废钢。如此两座废钢仓12循环工作将废钢预热到预定温度。
41.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。