一种低能耗冶金高炉设备的制作方法

本发明属于高炉装备技术领域，更具体地说，是涉及一种低能耗冶金高炉设备。

背景技术：

冶金高炉设备是金属冶炼工艺中的核心设备，高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂，从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气，在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁，炼出的铁水从铁口放出，铁矿石中未还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出，产生的煤气从炉顶排出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。

高炉在生产过程中需要对炉体进行冷却，以防止炉体因温度过高而损坏，现有的冷却系统一般为水冷系统，但是，现有的水冷系统能耗较高，不利于降低高炉冶金的生产成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种低能耗冶金高炉设备，旨在解决现有技术中的高炉冷却系统能耗较高的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种低能耗冶金高炉设备，包括：高炉、冷却装置、冷却水源、第一转轮除湿装置、第一吸风装置、热风炉、第二转轮除湿装置以及第二吸风装置；

所述热风炉与所述高炉的风口连通，所述冷却装置设于所述高炉，所述冷却装置的进液口和出液口分别与所述冷却水源连通，所述冷却装置的进风口与所述第一转轮除湿装置连通，所述冷却装置的出风口与所述第一吸风装置的进风口连通，所述第二转轮除湿装置通过第二吸风装置与所述热风炉的进风口连通；

所述第一吸风装置的出风口分别与所述第一转轮除湿装置的再生风道、所述第二转轮除湿装置的再生风道及所述热风炉的进风口连通，所述第一吸风装置和所述第一转轮除湿装置的再生风道之间设有第一阀门，所述第一吸风装置和所述第二转轮除湿装置的再生风道之间设有第二阀门，所述第一吸风装置和所述热风炉的进风口之间设有第三阀门；

所述冷却装置包括冷却壁、水冷通道和风冷通道，所述水冷通道和所述风冷通道均设于所述冷却壁内，且所述水冷通道位于所述风冷通道内侧，所述风冷通道为条状通道，且平行于所述水冷通道设置，所述风冷通道内沿自身长轴交错设有多个扩散板，所述扩散板的板面垂直于所述风冷通道的长轴，在所述风冷通道的径向面上，相邻所述扩散板的边缘相互交叠。

作为本申请另一实施例，所述扩散板的自由端设有开口延伸至所述扩散板边缘的导风缺口，多个所述扩散板上的所述导风缺口配合形成平行于所述风冷通道长轴的内风道。

作为本申请另一实施例，所述冷却壁的外侧面还设有多个沿所述风冷通道长轴分布的弧形散热槽。

作为本申请另一实施例，所述第一阀门和所述第一转轮除湿装置的再生风道之间，以及所述第二阀门和所述第二转轮除湿装置的再生风道之间设有调温装置，所述调温装置用于调节进入所述第一转轮除湿装置的再生风道和所述第二转轮除湿装置的再生风道的气体的温度。

作为本申请另一实施例，所述调温装置包括降温螺旋管、过滤机构以及直通支路，所述过滤机构设于所述三通阀的进风口处，用于对气体进行过滤，所述降温螺旋管形成调温支路，所述调温支路和所述直通支路之间并联设置，所述调温支路和所述直通支路的进风端连接有三通阀。

作为本申请另一实施例，所述过滤机构包括过滤筒及过滤网，所述过滤筒的出风口与所述三通阀的进风口连通，所述过滤网为向所述过滤筒用的进风口凸出的曲面网，所述过滤网的边缘插设于所述过滤筒内壁的安装槽内。

作为本申请另一实施例，所述过滤筒包括沿气体流向依次设置的进风段、扩张段、过滤段、收缩段和出风段，所述过滤网设于所述过滤段内，所述进风段与所述出风段的内径相同，所述过滤段的内径大于所述进风段的内径，所述扩张段的内径沿气体流向逐渐增大，所述收缩段的内径沿气体流向逐渐减小，所述进风段与进风管道对接，所述出风段与所述三通阀的进风管对接。

作为本申请另一实施例，所述过滤段的外壁设有安装座，所述安装座的两侧分别设有卡扣，所述三通阀进风管的外壁以及所述进风管道的外壁分别设有卡盘，所述卡盘上设有与所述卡扣卡接的卡口，所述进风段用于插设于所述进风管道内，所述出风段用于插设于所述三通阀的进风管内。

作为本申请另一实施例，所述降温螺旋管上设有多个辅助散热机构，多个所述辅助散热机构沿所述降温螺旋管的螺旋轴线分布，所述辅助散热机构包括两个对称设置的散热单元，每个散热单元均包括第一弧形板、第二弧形板、散热隔板、散热翅片和对接板，所述第一弧形板用于贴合于所述降温螺旋管的外壁，所述第二弧形板与所述第一弧形板同轴间隔设置，所述第一弧形板和所述第二弧形板之间设置所述散热隔板，相邻的所述散热隔板之间形成散热风道，所述散热翅片呈放射状设于所述第二弧形板外侧，所述第二弧形板的端部设有所述对接板，所述对接板用于与相邻所述散热单元中的所述对接板固接。

作为本申请另一实施例，所述冷却水源包括热水箱、调温水箱、散热器、调节阀、第一水泵、第二水泵和温度传感器；

所述热水箱的第一出水口通过所述第一水泵与所述调温水箱的进水口连通，所述热水箱的第二出水口通过所述第二水泵与所述调节阀连通，所述调节阀与所述散热器的进水口连通，所述散热器的出水口与所述调温水箱的进水口连通，所述温度传感器设于所述调温水箱内，所述热水箱与所述调温水箱之间还设有溢流管，所述调温水箱的出水口与所述冷却装置的进水口连通，所述热水箱的进水口与所述冷却装置的出水口连通；

所述调温水箱内设有用于加快冷热水混合速度的搅拌机构，所述搅拌机构包括转轴、第一搅拌杆和第二搅拌杆，所述第一搅拌杆设有多个，多个所述第一搅拌杆环绕所述转轴均匀设置，所述第一搅拌杆的下端连接于转轴，且与所述转轴呈夹角设置，所述第二搅拌杆设有多个，多个所述第二搅拌杆环绕所述转轴均匀设置，所述第二搅拌杆的上端连接于转轴，且与所述转轴呈夹角设置，所述第一搅拌杆和所述第二搅拌杆环绕所述转轴交替设置，且所述第一搅拌杆的底端低于所述第二搅拌杆的顶端。

本发明提供的低能耗冶金高炉设备的有益效果在于：与现有技术相比，本发明低能耗冶金高炉设备，在工作过程中，空气在第二吸风装置的带动下经过第二转轮除湿装置进行干燥，干燥后的气体进入热风炉中加热，加热后的气体经高炉的风口进入高炉内；同时，冷却水源中的冷却水不断进出冷却装置进行水冷，空气在第一吸风装置的带动下经过第一转轮除湿装置进入冷却装置，干燥的空气能够避免冷却壁受到腐蚀，延长冷却壁寿命，循环于冷却壁内部内侧的冷却水首先吸收高炉的热量，循环于冷却壁内部外侧的冷空气同时能够与冷却壁本身发生热交换，以使冷却水和冷却壁所吸收的热量能够在冷却水流出冷却壁之间先进行一次发散，以此提高冷却效果；并且，由于风冷通道内设有扩散板，能起到打散气流的作用，在风冷通道内形成一种迂回曲折的气体流道，使流动的气体能够充分的与风冷通道的内壁接触，提高热交换效率；当气体从冷却壁中流出时，气体温度已经升高，此后的气体可以根据需求用于对第一转轮除湿装置和第二转轮除湿装置进行再生，或者进入热风炉内，使热风炉内的气体能更快的到指定的温度。本发明提供的低能耗冶金高炉设备，通过风冷与水冷双重作用，使得高炉的冷却效率得到有效提高，同时，风冷所产生的余热能够非常有效的进行再次利用，进而能够有效降低高炉设备整体的能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明实施例一提供的低能耗冶金高炉设备的结构示意图；

图2为本发明实施例一采用的冷却装置的结构示意图；

图3为图2中单个扩散板的俯视结构示意图；

图4为图2中多个扩散板的装配结构示意图；

图5为本发明实施例一采用的降温螺旋管的结构示意图；

图6为本发明实施例一采用的过滤机构的装配结构示意图；

图7为本发明实施例二采用的降温螺旋管和散热单元的装配结构示意图一；

图8为本发明实施例二采用的降温螺旋管和散热单元的装配结构示意图二；

图9为本发明实施例一采用的冷却水源的结构示意图；

图10为本发明实施例一采用的调温水箱和搅拌机构的装配结构示意图。

图中：1、高炉；2、冷却装置；2-1、冷却壁；2-2、水冷通道；2-3、风冷通道；2-4、扩散板；2-5、导风缺口；2-6、内风道；2-7、弧形散热槽；3、冷却水源；3-1、热水箱；3-2、调温水箱；3-3、散热器；3-4、调节阀；3-5、第一水泵；3-6、第二水泵；3-7、温度传感器；3-8、溢流管；3-9、转轴；3-10、第一搅拌杆；3-11、第二搅拌杆；4、第一转轮除湿装置；5、第一吸风装置；6、热风炉；7、第二转轮除湿装置；8、第二吸风装置；9、第一阀门；10、第二阀门；11、第三阀门；12、调温装置；12-1、降温螺旋管；12-2、过滤机构；12-2-1、过滤筒；12-2-1a、进风段；12-2-1b、扩张段；12-2-1c、过滤段；12-2-1d、收缩段；12-2-1e、出风段；12-2-2、过滤网；12-3、直通支路；12-4、三通阀；13、进风管道；14、安装座；15、卡扣；16、卡盘；17、第一弧形板；18、第二弧形板；19、散热隔板；20、散热翅片；21、对接板；22、散热风道。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的低能耗冶金高炉设备进行说明。所述低能耗冶金高炉设备，包括高炉1、冷却装置2、冷却水源3、第一转轮除湿装置4、第一吸风装置5、热风炉6、第二转轮除湿装置7以及第二吸风装置8；热风炉6与高炉1的风口连通，冷却装置2设于高炉1，冷却装置2的进液口和出液口分别与冷却水源3连通，冷却装置2的进风口与第一转轮除湿装置4连通，冷却装置2的出风口与第一吸风装置5的进风口连通，第二转轮除湿装置7通过第二吸风装置8与热风炉6的进风口连通；第一吸风装置5的出风口分别与第一转轮除湿装置4的再生风道、第二转轮除湿装置7的再生风道及热风炉6的进风口连通，第一吸风装置5和第一转轮除湿装置4的再生风道之间设有第一阀门9，第一吸风装置5和第二转轮除湿装置7的再生风道之间设有第二阀门10，第一吸风装置5和热风炉6的进风口之间设有第三阀门11；冷却装置2包括冷却壁2-1、水冷通道2-2和风冷通道2-3，水冷通道2-2和风冷通道2-3均设于冷却壁2-1内，且水冷通道2-2位于风冷通道2-3内侧，风冷通道2-3为条状通道，且平行于水冷通道2-2设置，风冷通道2-3内沿自身长轴交错设有多个扩散板2-4，扩散板2-4的板面垂直于风冷通道2-3的长轴，在风冷通道2-3的径向面上，相邻扩散板2-4的边缘相互交叠。

需要说明的是，图2中与水冷通道2-2连接的直管是水冷循环管道，与风冷通道2-3两端连通的弯管是风冷循环管道。

本发明提供的低能耗冶金高炉设备，与现有技术相比，在工作过程中，空气在第二吸风装置8的带动下经过第二转轮除湿装置7进行干燥，干燥后的气体进入热风炉6中加热，加热后的气体经高炉1的风口进入高炉内；同时，冷却水源3中的冷却水不断进出冷却装置2进行水冷，空气在第一吸风装置5的带动下经过第一转轮除湿装置4进入冷却装置2，干燥的空气能够避免冷却壁2-1受到腐蚀，延长冷却壁2-1寿命，循环于冷却壁2-1内部内侧的冷却水首先吸收高炉1的热量，循环于冷却壁2-1内部外侧的冷空气同时能够与冷却壁2-1本身发生热交换，以使冷却水和冷却壁2-1所吸收的热量能够在冷却水流出冷却壁之间先进行一次发散，以此提高冷却效果；并且，由于风冷通道内设有扩散板2-4，能起到打散气流的作用，在风冷通道2-3内形成一种迂回曲折的气体流道，使流动的气体能够充分的与风冷通道2-3的内壁接触，提高热交换效率；当气体从冷却壁2-1中流出时，气体温度已经升高，此后的气体可以根据需求用于对第一转轮除湿装置4和第二转轮除湿装置7进行再生，无需再使用另外的加热设备对再生空气进行加热，或者进入热风炉6内，使热风炉6内的气体能更快的到指定的温度。本发明提供的低能耗冶金高炉设备，通过风冷与水冷双重作用，使得高炉1的冷却效率得到有效提高，同时，风冷所产生的余热能够非常有效的进行再次利用，进而能够有效降低高炉设备整体的能耗。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图2至图4，扩散板2-4的自由端设有开口延伸至扩散板2-4边缘的导风缺口2-5，多个扩散板2-4上的导风缺口2-5配合形成平行于风冷通道2-3长轴的内风道2-6。以图2为例，在进行风冷循环时，气体从风冷通道2-3的上端进入，一部分气体受到扩散板2-4的阻挡，进而减缓速度并沿扩散板2-4之间形成的迂回曲折的气体流道内进行流动，同时该曲折的气体流道中部又设有内风道2-6，使得一部分从气体直接通过内风道2-6流向风冷通道2-3的末端，内风道2-6中的气体流速稍高，气压比曲折的气体流道中的气压稍低，能够在一定程度上将曲折的气体流道中的气体引导向内风道2-6中，进而能够使曲折的气体流道中的热空气随着内风道2-6中的气流较快的流出，曲折的气体内能够快速涌进冷空气，大大提高了风冷的效率。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，参阅图2，冷却壁2-1的外侧面还设有多个沿风冷通道2-3长轴分布的弧形散热槽2-7。弧形散热槽2-7使得冷却壁201上与风冷通道2-3对应的局部侧壁较薄，同时弧形散热槽2-7对空气具有导向作用，冷空气在弧形散热槽2-7的导向下流过冷却壁201的外表面，加速了冷却壁201的换热效率。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1、图5至图8，第一阀门9和第一转轮除湿装置4的再生风道之间，以及第二阀门10和第二转轮除湿装置7的再生风道之间设有调温装置12，调温装置12用于调节进入第一转轮除湿装置4的再生风道和第二转轮除湿装置7的再生风道的气体的温度。为了避免对除湿效果产生影响，轮除湿装置的再生温度一般都控制在一定范围内，如果从冷却装置2中流出的气体温度高于转轮除湿装置的温度范围，这就需要对气体进行降温，以适应再生温度的要求。当然，如果从冷却装置2中流出的气体温度合适的话，可以直接进入再生风道中进行再生作业。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1、图5至图8，调温装置12包括降温螺旋管12-1、过滤机构12-2以及直通支路12-3，降温螺旋管12-1形成调温支路，调温支路和直通支路12-3之间并联设置，调温支路和直通支路12-3的进风端连接有三通阀12-4，过滤机构12-2设于三通阀12-4的进风口处，用于对气体进行过滤。过滤机构12-2对气体进行过滤的目的是方式气体中的杂质粉尘等污染转轮除湿装置内部的初始材料。如果从冷却装置2中流出的气体温度合适的话，通过调整三通阀12-4，经过过滤的气体可经过直通支路12-3直接进入再生风道；若从冷却装置2中流出的气体温度较高，则调整三通阀12-4，经过过滤的气体进入降温螺旋管12-1中，由于降温螺旋管12-1的螺旋设置方式，大大延长了气体在管道内的行走时间，进而能够在不需要进一步能耗的情况下对气体进行降温，有利于进一步减小高炉设备的能耗。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图6，过滤机构12-2包括过滤筒12-2-1及过滤网12-2-2，过滤筒12-2-1的出风口与三通阀12-4的进风口连通，过滤网12-2-2为向过滤筒12-2-1用的进风口凸出的曲面网，过滤网12-2-2的边缘插设于过滤筒12-2-1内壁的安装槽内。过滤网12-2-2的凸出设置，使得气流在进入过滤筒12-2-1的时候能够被过滤网12-2-2的凸出端快速打散，起到减缓气体流速的作用，防止气体淤积造成管道内气压不稳；同时过滤网12-2-2的网面面积大大增加，能够更快的气体进行过滤；并且，由于过滤筒12-2-1与过滤网12-2-2插接配合，能够对过滤网12-2-2进行快速拆装更换。

本实施方式中，安装槽为开口向进风方向倾斜的斜槽，过滤网12-2-2边缘无需设置过于复杂的连接结构，直接插接即可，插接后，在使用时由于气体的推顶作用，过滤网12-2-2不会从安装槽中脱落，安装效果稳定可靠。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图6，过滤筒12-2-1包括沿气体流向依次设置的进风段12-2-1a、扩张段12-2-1b、过滤段12-2-1c、收缩段12-2-1d和出风段12-2-1e，过滤网12-2-2设于过滤段内12-2-1c，进风段12-2-1a与出风段12-2-1e的内径相同，过滤段12-2-1c的内径大于进风段12-2-1a的内径，扩张段12-2-1b的内径沿气体流向逐渐增大，收缩段12-2-1d的内径沿气体流向逐渐减小，进风段12-2-1a与进风管道13对接，出风段12-2-1e与三通阀12-4的进风管对接。

当气体经进风段12-2-1a流入扩张段12-2-1b时，由于扩张段12-2-1b内径逐渐增加，气体流速迅速放缓，防止气体在通过过滤网12-2-2的时候气压增加，当气体经过过滤后，随着收缩段12-2-1d的收缩，气体压力及流速逐渐增加，进而能够有效的在管道内流通。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图6，过滤段12-2-1c的外壁设有安装座14，安装座14的两侧分别设有卡扣15，三通阀12-4进风管的外壁以及进风管道13的外壁分别设有卡盘16，卡盘16上设有与卡扣15卡接的卡口，进风段12-2-1a用于插设于进风管道13内，出风段12-2-1e用于插设于三通阀12-4的进风管内。在组装时，将进风段12-2-1a插如进风管道13内，插接到位后卡扣15也同时与卡口卡接，防止进风段12-2-1a脱离进风管道13，对于出风段12-2-1e的安装过程也是同样的道理。本实施方式的连接结构简单，没有需要旋拧的结构，通过插接和卡接的配合就能快速的拆装过滤筒12-2-1，提高过滤机构12-2的检修效率。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图7及图8，降温螺旋管12-1上设有多个辅助散热机构，多个辅助散热机构沿降温螺旋管的螺旋轴线分布。辅助散热机构包括两个对称设置的散热单元，每个散热单元均包括第一弧形板17、第二弧形板18、散热隔板19、散热翅片20和对接板21，第一弧形板17用于贴合于降温螺旋管12-1的外壁，第二弧形板18与第一弧形板17同轴间隔设置，第一弧形板17和第二弧形板18之间设置散热隔板19，相邻的散热隔板19之间形成散热风道22，散热翅片20呈放射状设于第二弧形板18外侧，第二弧形板18的端部设有对接板21，对接板21用于与相邻散热单元中的对接板21固接。

第一弧形板17吸收管道热量后将热量传递至散热隔板19、第二弧形板18和散热翅片20，第一弧形板17和第二弧形板18之间的散热风道22对气流进行导向，且尽可能增加与空气的接触面积，使得第一弧形板17、第二弧形板18和散热隔板19之间能快速的与空气发生热交换作用，再通过散热翅片20的散热，使得每个散热单元都具有两级散热功能，散热效率得到有效提高。由于降温螺旋管12-1上具有多个辅助散热机构，使得降温螺旋管12-1上的多个位置均能得到更快的散热，提高了调温装置12的调温效率。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图9及图10，冷却水源3包括热水箱3-1、调温水箱3-2、散热器3-3、调节阀3-4、第一水泵3-5、第二水泵3-6和温度传感器3-7；热水箱3-1的第一出水口通过第一水泵3-5与调温水箱3-2的进水口连通，热水箱3-1的第二出水口通过第二水泵3-6与调节阀3-4连通，调节阀3-4与散热器3-3的进水口连通，散热器3-3的出水口与调温水箱3-2的进水口连通，温度传感器3-7设于调温水箱3-2内，热水箱3-1与调温水箱3-2之间还设有溢流管3-8，调温水箱3-2的出水口与冷却装置2的进水口连通，热水箱3-1的进水口与冷却装置2的出水口连通。

调温水箱3-2内设有用于加快冷热水混合速度的搅拌机构，搅拌机构包括转轴3-9、第一搅拌杆3-10和第二搅拌杆3-11，第一搅拌杆3-10设有多个，多个第一搅拌杆3-10环绕转轴3-9均匀设置，第一搅拌杆3-10的下端连接于转轴3-9，且与转轴3-9呈夹角设置，第二搅拌杆3-11设有多个，多个第二搅拌杆3-11环绕转轴3-9均匀设置，第二搅拌杆3-11的上端连接于转轴3-9，且与转轴3-9呈夹角设置，第一搅拌杆3-10和第二搅拌杆3-11环绕转轴3-9交替设置，且第一搅拌杆3-10的底端低于第二搅拌杆3-11的顶端。

本实施方式中，一个散热器303和一个调节阀3-4构成一个散热支路，多个散热支路并联在一起。

在使用时，从冷却装置2中循环出的热水进入热水箱3-1中，一部分热水经过第二水泵3-6被输送至散热器3-3进行降温，经过降温后的冷水流入调温水箱3-2，温度传感器3-7实时感测调温水箱3-2内的水温；如果水温过低，则开启第一水泵3-5向调温水箱3-2中输送热水；如果水温过高，则开启更多的调节阀3-4以更多的增加支路参与散热，进而能向调温水箱3-2中注入温度更低的水；在调温的时候，搅拌机构实时运行，第一搅拌杆3-10能产生向上的水流，而第二搅拌杆3-11能产生向下的水流，使得调温水箱3-2内的冷水和热水能快速的扩散混合，加速调温效率。上述调温过程实时进行，保证调温水箱3-2内的水在指定的温度范围内。

需要说明的是，若热水箱3-1中的热水过多，则可从溢流管3-8中流向调温水箱3-2，防止热水箱3-1中水压过大。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。