干渣坑中炉渣的冷却方法及炉渣冷却装置与流程

本申请涉及高炉炼铁技术领域，具体而言，涉及一种干渣坑中炉渣的冷却方法及炉渣冷却装置。

背景技术：

高炉放干渣一般是高炉水渣系统设备异常，高炉长时间休风后复风前几炉次出铁放渣，高炉开炉前期炉次放渣等。一般情况下，炉次放渣的渣铁温度不足，存在炉凉、炉缸冻结等现象，高温炉渣中会带铁水。如果高炉出渣铁，则需要采取放干渣工艺技术，以改善炉出渣铁。在高炉开炉停炉过程中，也需要采取放干渣工艺技术进行处理。

通常情况下，每座高炉均设置有干渣坑，干渣坑四周设置围墙(围墙上方的开口直接为外界环境，也就是说，干渣坑是一个开放式的结构，是一个未加盖的槽状结构，是露天干渣坑)，围墙一侧设置排水沟，用于排除干渣坑内积水。放干渣是直接将高炉铁口流出来的高温炉渣放入铺垫有一层河沙的干渣坑内，然后放水进入干渣坑，对高温炉渣进行冷却，最后用汽车等运输工具将干渣坑内的炉渣输送至外部场地。

放干渣后高炉铁口堵口，高温炉渣断流不再进入干渣坑内时，开始引水对干渣坑内的高温炉渣进行冷却。现有条件下，在干渣坑四周设置有多条水管，冷却过程中，通过开启冷却水管总阀，多条冷却水管同时引水进入干渣坑内对高温炉渣进行冷却。大量的冷却水同时涌入干渣坑，遇到高温炉渣，瞬间产生大量的蒸汽，由于干渣坑的上方为开口结构，蒸汽随风飘散，严重影响干渣坑周围区域的环境，且冷却高温炉渣产生的蒸汽，有一定的刺激性气味，严重威胁作业人员的身体健康。蒸汽随风飘散后，随着温度的降低，蒸汽开始冷凝，冷凝的蒸汽含有部分白色污染物，污染物在重力作用下掉落至干渣坑外的区域场地以及绿化植物上，严重影响干渣坑外的区域环境卫生。

现有技术中，在干渣坑四周设置的围墙上安装有多层喷管，通过多层喷管同时对干渣坑内的炉渣进行喷淋冷却水，以对炉渣进行冷却。但其不能够对污染蒸汽进行处理，且耗水量较大。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种干渣坑中炉渣的冷却方法及炉渣冷却装置，能够对干渣坑中的高温炉渣冷却过程中产生的蒸汽进行处理，缓解蒸汽对外部环境的污染，并且在一定程度上能够减少耗水量。

第一方面，本申请实施例提供一种干渣坑中炉渣的冷却方法，适用于炉渣冷却装置。炉渣冷却装置包括干渣坑、支架、上层喷管和下层喷管，支架设置于干渣坑的上方，上层喷管和下层喷管均安装于支架，下层喷管位于上层喷管的下方，冷却方法包括在炉渣位于干渣坑内以后执行的以下步骤：s1：控制下层喷管向干渣坑内喷冷却液并持续第一预设时间，然后控制下层喷管停止喷冷却液。s2：在下层喷管停止喷冷却液之后控制上层喷管向干渣坑内喷冷却液并持续第二预设时间，然后控制上层喷管停止喷冷却液。接着重复步骤s1。

在一种可能的实施方式中，在下层喷管喷冷却液以后，且蒸汽上升至下层喷管处时，控制下层喷管停止喷冷却液。上层喷管喷的冷却液将蒸汽下压至下层喷管以下以后，控制上层喷管停止喷冷却液。

在一种可能的实施方式中，上层喷管喷出的冷却液和下层喷管喷出的冷却液均为喷雾状。

在一种可能的实施方式中，炉渣冷却装置还包括第三层喷管，第三层喷管安装于支架，第三层喷管位于上层喷管的上方，冷却方法还包括：s3：在上层喷管停止喷冷却液之后控制第三层喷管向干渣坑内喷冷却液并持续第三预设时间，然后控制第三层喷管停止喷冷却液；接着重复步骤s1。

在一种可能的实施方式中，第一预设时间和第二预设时间均为10-20s。

第二方面，本申请实施例提供一种炉渣冷却装置，包括干渣坑、支架、用于喷洒冷却液的上层喷管和用于喷洒冷却液的下层喷管，支架设置于干渣坑的上方，上层喷管和下层喷管均安装于支架，上层喷管和下层喷管在竖直方向的投影均位于干渣坑内，下层喷管位于上层喷管的下方。其中，上层喷管和下层喷管被配置成可以分别开启或关闭。

在一种可能的实施方式中，上层喷管和下层喷管均横向设置，上层喷管和下层喷管的下管面均匀开设多个喷孔，每个喷孔的直径为0.5-1.0mm。

在一种可能的实施方式中，上层喷管和下层喷管的下管面为圆弧面，圆弧面上均匀开设多个喷孔。

在一种可能的实施方式中，上层喷管与下层喷管的高度差为3-5m。

在一种可能的实施方式中，还包括用于喷洒冷却液的第三层喷管，第三层喷管安装于支架，第三层喷管位于上层喷管的上方，第三层喷管在竖直方向上的投影位于干渣坑内，上层喷管、下层喷管和第三层喷管被配置成可以分别进行开启或关闭。

本申请实施例提供的干渣坑中炉渣的冷却方法及炉渣冷却装置的有益效果包括：

在对干渣坑内的高温炉渣进行冷却的时候，下层喷管靠近炉渣，上层喷管离炉渣的距离更远，先使用下层喷管喷冷却液在炉渣上，冷却液接触高温炉渣以后，会产生大量的高温蒸汽，高温蒸汽的密度小，会不断地向上升，当高温蒸汽上升一段时间以后，下层喷管关闭，下层喷管不再喷洒冷却液，高温炉渣处不会再持续产生大量的高温蒸汽。上层喷管喷洒冷却液，上层喷管喷出的冷却液接触上升的高温蒸汽以后，会将高温蒸汽冷凝成小水珠。由于高温蒸汽与冷却液接触，得到的冷凝后的小水珠的温度高于冷却液的温度，小水珠向下运动接触炉渣以后，温差相对小一些(与冷却液和炉渣的温差相比)，所以，小水珠接触炉渣以后，不会再产生大量的高温蒸汽。然后再将上层喷管关闭，使用下层喷管继续对炉渣进行冷却，在冷却炉渣的基础上，可以在一定程度上限制蒸汽向四周扩散，可以缓解大量的蒸汽对干渣坑周围的环境造成污染。并且由于使用交替喷淋的方式，可以在一定程度上减小冷却液的喷淋量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图也属于本申请的保护范围。

图1为本申请实施例一提供的炉渣冷却装置的结构示意图；

图2为本申请实施例一提供的上层安装架与上层喷管的安装结构示意图；

图3为本申请实施例二提供的炉渣冷却装置的结构示意图。

图标：10-干渣坑；20-支架；30-上层喷管；40-下层喷管；50-挡墙；21-支腿；22-上层安装架；23-下层安装架；221-上层框架；222-上层横杆；31-上层支管；24-第三层安装架；60-第三层喷管。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

实施例一

图1为本申请实施例提供的炉渣冷却装置的结构示意图。请参阅图1，炉渣冷却装置包括干渣坑10、支架20、上层喷管30和下层喷管40。其中，干渣坑10用于装放高温炉渣，并对高温炉渣进行冷却。干渣坑10的四周呈放射状开设有多条排水沟(图未示)，以便排出干渣坑10内的积水。

可选地，排水沟的底部与干渣坑10的底部基本位于同一平面上，以便将更多的干渣坑10内的积水排出。进一步地，排水沟从靠近干渣坑10的一端朝向远离干渣坑10的一端的深度逐渐变深，以利于积水的排出。

可选地，干渣坑10的四周设置有挡墙50，通过挡墙50的设置，可以装放更多的炉渣。同时，在冷却液接触高温炉渣的时候，会产生大量的高温蒸汽，蒸汽会随风飘散，挡墙50的作用，可以限制高温蒸汽朝向四周扩散，而可以使蒸汽顺着挡墙50向上升，以便后续对蒸汽进行处理，避免干渣坑10周围的环境遭到污染。

本申请实施例中，支架20是安装喷洒装置的基础，支架20设置于干渣坑10的上方。上层喷管30和下层喷管40可以喷洒冷却液，以对高温炉渣进行冷却。通常情况下，冷却液是冷却水。但本申请不限定为冷却水，其他能够对高温炉渣进行冷却的冷却液均在本申请的保护范围之内。下面以冷却液为冷却水为例进行说明。

可选地，支架20安装于挡墙50，支架20包括多个支腿21(图1中为四条支腿，但也可以是6条、8条或10条等，本申请不做限定)、上层安装架22和下层安装架23，每个支腿21的一端固定于挡墙50，另一端朝上延伸，上层安装架22和下层安装架23均安装于每个支腿21且位于挡墙50的上方。

进一步地，支腿21竖向设置，在固定安装架以后，使安装架位于较高的位置，以便通过安装架上的喷管喷洒的冷却水对高温炉渣进行冷却。上层安装架22和下层安装架23水平设置，以便后续对喷管的安装，并实现均匀喷洒冷却。

在其他实施方式中，支腿21的下端也可以固定在地面上，支腿21的上端进行上层安装架22和下层安装架23的固定。此实施方式中支腿21的长度较长，竖向安装支腿21以后，支腿21的上端超过挡墙50的上侧，以便安装了安装架以后，下层安装架23位于挡墙50的上方(安装架的位置比挡墙50的上侧的位置更高)。

可选地，上层喷管30和下层喷管40均安装于支架20，上层喷管30安装于上层安装架22，图2为本申请实施例提供的上层安装架22与上层喷管30的安装结构示意图，请参阅图2，上层安装架22包括上层框架221和至少两根上层横杆222，上层框架221固定于多个支腿21的远离挡墙50的一端，至少两根上层横杆222基本平行设置，且每根上层横杆222的两端分别连接于上层框架221，以便将上层喷管30安装在上层横杆222上。

可选地，上层喷管30包括多根上层支管31，多根上层支管31大致水平且平行固定于上层安装架22(多根上层支管31均横向设置)。上层支管31在竖直方向的投影位于干渣坑10内，使上层支管31喷洒出来的冷却水直接到干渣坑10内的炉渣上，以对炉渣进行冷却。

进一步地，至少两根上层横杆222可以是两根上层横杆222、三根上层横杆222或四根上层横杆222等，本申请不做限定。下面以上层横杆222有两根为例进行说明，可选地，每根上层支管31的两端分别连接两根上层横杆222，上层支管31的轴线与上层横杆222的轴线基本垂直，上层支管31也位于上层框架221内。冷却水通过泵送入上层支管31中，然后从上层支管31处喷洒出来，对高温炉渣进行冷却。

进一步地，下层喷管40安装于下层安装架23，下层安装架23包括下层框架和至少两根下层横杆(下层安装架23和上层安装架22的结构基本一致)，下层框架固定于多个支腿21的远离挡墙50的一端，至少两根下层横杆基本平行设置，且每根下层横杆的两端分别连接于下层框架，以便将下层喷管40安装在下层横杆上。下层喷管40安装在下层横杆上以后，下层喷管40的位置高于挡墙50的上侧或者下层喷管40的位置与挡墙50的上侧位置基本一致。

如果下层喷管40的位置高于挡墙50的上侧，则下层喷管40与挡墙50上侧的最大高度差基本为10-20cm。在一些实施方式中，下层喷管40与挡墙50上侧的最大高度差基本为10cm，下层喷管40与挡墙50上侧的最大高度差基本为15cm，或下层喷管40与挡墙50上侧的最大高度差基本为20cm。

可选地，上层横杆222位于上层框架221内，下层横杆位于下层框架内，上层喷管30和下层喷管40在竖直方向的投影均位于干渣坑10内，下层喷管40位于上层喷管30的下方。在上层喷管30或下层喷管40喷洒冷却水以后，冷却水直接进入干渣坑10内并对干渣坑10内的高温炉渣进行冷却。

为了使喷洒更加均匀，喷洒后的冷却水对高温炉渣的冷却效果更好。可选地，下层喷管40包括多根下层支管，多根下层支管大致水平且平行固定于下层安装架23(多根下层支管均横向设置)。下层支管在竖直方向的投影位于干渣坑10内，使下层支管喷洒出来的冷却水直接到干渣坑10内的炉渣上，以对炉渣进行冷却。

进一步地，至少两根下层横杆可以是两根下层横杆、三根下层横杆或四根下层横杆等，本申请不做限定。下面以下层横杆有两根为例进行说明，可选地，每根下层支管的两端分别连接两根下层横杆，下层支管的轴线与下层横杆的轴线基本垂直，下层支管也位于下层框架内。冷却水通过泵送入下层支管中，然后从下层支管处喷洒出来，对高温炉渣进行冷却。

进一步地，上层喷管30和下层喷管40的下管面均匀开设多个喷孔，每根上层支管31和每根下层支管的下管面均匀开设多个喷孔，以喷洒出冷却水。此处的下管面是指横向安装的管的靠近下侧的面。

可选地，多根上层支管31连通同一根上层管路，上层管路上设置有上层水阀，通过控制上层水阀的开启或关闭，以控制上层支管31是否喷洒冷却水。多根下层支管连通同一根下层管路，下层管路上设置有下层水阀，通过控制下层水阀的开启或关闭，以控制下层支管是否喷洒冷却水。可以分别控制可以使上层喷管30和下层喷管40的开启或关闭。上层管路和下层管路连通同一根总管路，在总管路上设置有总水阀，通过控制总水阀的开启或关闭，以控制炉渣冷却装置是否工作。

在使用上述炉渣冷却装置进行炉渣冷却的时候，冷却方法包括：s1：将炉渣设置于干渣坑10内。s2：控制下层喷管40向干渣坑10内喷冷却液并持续第一预设时间，然后控制下层喷管40停止喷冷却液。s2：在下层喷管40停止喷冷却液之后控制上层喷管30向干渣坑内喷冷却液并持续第二预设时间(可以在关闭下层喷管40的同时开启上层喷管30；也可以先关闭下层喷管40以后，然后开启上层喷管30，本申请不进行限定)，然后控制上层喷管30停止喷冷却液。接着重复步骤s1。

可选地，当高温炉渣进入到干渣坑10内以后，为了对干渣坑10内的高温炉渣进行冷却。先将总水阀打开，然后控制下层水阀打开，冷却水在下层支管上流通，并通过下层支管上的喷孔喷出，冷却水接触高温炉渣后，产生大量的高温蒸汽，高温蒸汽的密度较小，由于挡墙50的作用，高温蒸汽逐渐上升(挡墙50限制高温蒸汽向四周扩散)，上升一段时间以后，将下层水阀关闭，使下层支管的喷孔停止喷洒冷却水，此时高温蒸汽的产生速度变慢甚至停止。打开上层水阀，冷却水从上层支管31上流通，并通过上层支管31上的喷孔喷出，冷却水接触高温蒸汽以后，使高温蒸汽冷凝成小水珠，又重新流至干渣坑10，或者顺着挡墙50的内壁下流至干渣坑10内，并通过排水沟排出。

上述冷却方法可以对冷却过程中产生的大量的蒸汽进行处理，减少大量的含有有害物质的蒸汽飘散至空气中危害工作人员的健康。同时，也缓解冷凝后的蒸汽对周围环境的污染。

可选地，在下层喷管40喷冷却液以后，且蒸汽上升至下层喷管40处时，控制下层喷管40停止喷冷却液。上层喷管30喷的冷却液将蒸汽下压至下层喷管40以下以后，控制上层喷管30停止喷冷却液。

蒸汽上升至下层喷管40处时再关闭下层水阀，进行上层喷管30的开启，上层喷管30将蒸汽下压以后关闭上层水阀，进行下层喷管40的开启。可以在有效避免蒸汽扩散的情况下，并提高炉渣的冷却效率。

进一步地，上层支管31喷冷却水使蒸汽下压的过程中，可以使蒸汽下压至挡墙50的上侧以下的时候，再关闭上层支管31，进行下层支管的开启。可以进一步减小蒸汽的外散，进一步改善对外部环境的污染。

本申请实施例中，每个喷孔的直径为0.5-1.0mm。喷孔的孔径为0.5-1.0mm，以在喷洒的过程中，将冷却水通过喷雾的形式喷出，可以减少冷却水的消耗量。同时，当冷却水接触高温炉渣以后，可以控制蒸汽产生的量，避免产生过多的蒸汽，避免产生蒸汽扩散不及时而造成微小的爆炸事故，也可以避免大量的冷却水冲淋炉渣造成翻滚现象。

在一些实施方式中，支管上的喷孔的孔径为0.5mm，支管上的喷孔的孔径为0.8mm，或支管上的喷孔的孔径为1.0mm。上层喷管30和下层喷管40喷出的喷雾均匀从干渣坑10的上方向下运动，能够喷洒喷雾状的冷却水并向下运动，对炉渣进行冷却，高温蒸汽不会瞬间大量产生，喷雾状的冷却水的冷凝效果也更好，能够抑制蒸汽飘散至外部环境中。

可选地，上层喷管30和下层喷管40的管面为圆弧面，圆弧面上均匀开设多个喷孔。也就是说，上层支管31和下层支管均为柱型管，柱型管的壁上均匀开设多个喷孔。由于在圆弧面上开设喷孔，从喷孔处喷洒的喷雾状的冷却水可以少量向外扩散，可以使喷洒更加均匀，以便使整个干渣坑10内均匀充满喷雾状的冷却水，也便使用喷雾状的冷却水对产生的高温蒸汽进行均匀冷凝。

本申请实施例中，上层喷管30与下层喷管40的高度差为3-5m。可选地，上层支管31和下层支管的高度差大概为3-5m(此处的高度差指的是上层支管31的轴线与下层支管的轴线之间的距离)。在蒸汽上升至下层支管处以后，蒸汽会继续向上升，上层喷管30与下层喷管40之间具有足够的距离，可以使蒸汽在冷凝阶段具有合适的时间，以便对蒸汽进行冷凝处理。

可选地，上层喷管30与下层喷管40交错设置，上层喷管30与下层喷管40的横向距离为2-3m。也就是说，上层支管31和下层支管基本平行设置，但上层支管31在干渣坑10内的投影与相邻的下层支管在干渣坑10内的投影的距离为2-3m(此处的距离是指直管在竖直方向上的投影的轴线之间的距离)。

交错设置的方式，可以进一步调节上层支管31喷出的喷雾状的冷却水与下层支管喷出的喷雾状的冷却水的均匀性，使喷雾状的冷却水总体上均匀充满挡墙50内的空间，冷却效果更好。

本申请实施例中，上层喷管30和下层喷管40交替工作的时候，上层喷管30或下层喷管40的工作时间为10-20s(第一预设时间和第二预设时间均为10-20s)。也就是说，先开启下层水阀10-20s，使下层支管的喷孔喷出喷雾状的冷却水；然后关闭下层水阀，并开启上层水阀10-20s，使上层支管31的喷孔喷出喷雾状的冷却水；然后关闭上层水阀，并开启下层水阀10-20s；如此反复，以对干渣坑10内的高温炉渣进行冷却。

可选地，每次水阀开启的时间可以是10s，每次水阀开启的时间可以是15s，或每次水阀开启的时间可以是20s。本申请不做限定，以能够使蒸汽上升至下层支管或上层支管31对蒸汽进行下压的时间为准。

本申请实施例中，炉渣冷却装置还可以包括控制器，总水阀、上层水阀和下层水阀均为电磁阀，控制器与总水阀、上层水阀和下层水阀均电连接。通过控制器控制总水阀、上层水阀和下层水阀的开启或关闭，以实现冷却的自动控制。

实施例二

本实施例也提供了一种炉渣冷却装置，本实施例是在实施例一的技术方案的基础上进行的改进，实施例一描述的技术方案同样适用于本实施例，实施例一已经公开的技术方案不再重复描述，本实施例与实施例一的区别在于：本申请实施例提供的炉渣冷却装置有三层喷管。

图3为本申请实施例提供的炉渣冷却装置的结构示意图。请参阅图3，炉渣冷却装置包括干渣坑10、支架20、上层喷管30、下层喷管40和第三层喷管60。支架20包括多个支腿21、上层安装架22、下层安装架23和第三层安装架24。

上层喷管30、下层喷管40和第三层喷管60均安装于支架20，上层喷管30安装于上层安装架22，下层喷管40安装于下层安装架23，第三层喷管60安装于第三层安装架24。第三层喷管60在竖直方向上的投影位于干渣坑内，上层喷管30、下层喷管40和第三层喷管60被配置成可以分别进行开启或关闭。

本申请实施例中，第三层喷管60的结构以及安装方式与上层喷管30以及下层喷管40的结构以及安装方式相同(本实施例不再详细赘述)，只是安装位置不同，第三层喷管60位于上层喷管30的上方。

冷却方法包括：s1：将炉渣设置于干渣坑10内。s2：控制下层喷管40向干渣坑10内喷冷却液并持续第一预设时间，然后控制下层喷管40停止喷冷却液。s2：在下层喷管40停止喷冷却液之后控制上层喷管30向干渣坑内喷冷却液并持续第二预设时间(可以在关闭下层喷管40的同时开启上层喷管30；也可以先关闭下层喷管40以后，然后开启上层喷管30，本申请不进行限定)，然后控制上层喷管30停止喷冷却液。s3：在上层喷管30停止喷冷却液之后控制第三层喷管60向干渣坑内喷冷却液并持续第三预设时间，然后控制第三层喷管60停止喷冷却液。接着重复步骤s1。

可选地，第三预设时间也为10-20s。此方法可以进一步处理冷却过程中产生的高温蒸汽，可以进一步减小蒸汽对周围环境的污染。

本申请实施例使用上述炉渣冷却装置对高温炉渣实施上述冷却方法的有益效果包括：

(1)、能够对冷却过程中产生的大量的蒸汽进行处理，减少大量的含有有害物质的蒸汽飘散至空气中危害工作人员的健康。同时，也缓解冷凝后的蒸汽对周围环境的污染。

(2)、使用喷雾式的方式进行喷洒，可以减少耗水量；且可以控制蒸汽产生的量，避免产生过多的蒸汽，避免产生蒸汽扩散不及时而造成微小的爆炸事故，也可以避免大量的冷却水冲淋炉渣造成翻滚现象。

以上所述仅为本申请的一部分实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。