钢铁冶炼用余热回收系统的制作方法

1.本发明涉及余热回收设备技术领域，特别涉及钢铁冶炼用余热回收系统。


背景技术：

2.在冶金工艺中，通常会产生大量的废弃炉渣(例如煤渣、炉渣、铁渣等)，废弃炉渣在高温下呈熔融状，为了方便收集、保存以及二次利用，通常需要对其进行冷却结晶并破碎处理。传统的高温炉渣冷却方式有自然冷却、风冷、水冷等方式，但是上述方式存在以下几点问题：(1)由于高温炉渣的温度较高(钢铁炉渣温度在1000～1600℃)，需要的冷却时间较长；(2)高温炉渣内蕴含有大量的余热，而上述方式无法对余热进行利用，导致能量的浪费。
3.基于这样的问题，我司进行了一系列的技术研发，开发了一套适用于高温熔岩、熔浆、溶液类余热回收系统，该系统中的吸热头，包括水平设置的中空辊筒、刮刀片以及断渣刀，辊筒半浸没在装有熔融矿渣的渣缸内，通过驱动辊筒转动，冷却介质(液态金属)在辊筒内部不断循环流动，在刮刀片以及断渣刀的配合下，实现了矿液的余热回收，同时将凝固的矿渣破碎成块或粒状。
4.上述系统在钢渣、铁渣的余热回收工业应用中取得了企业较高的评价，但由于一些钢铁冶炼领域中，常采用的熔炼炉为倾倒炉，因此炉渣需要通过小车转运至渣缸处，而这样方式增加了炉渣余热回收的工序，不利于效率的提升，尤其是对于通过底部出料口进行排料和排渣的熔炼炉而言，基于此我司研发了专门针对从底部出料口进行排料和排渣的熔炼炉的余热回收系统，以提高炉渣的余热回收和破碎处理效率。


技术实现要素：

5.本发明提供了钢铁冶炼用余热回收系统，以解决现有技术中高温炉渣通过小车转运，增加了炉渣余热回收的工序，不利于效率提升的问题。
6.为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
7.钢铁冶炼用余热回收系统，靠近底部具有出料口的熔炼炉设置，包括机架、吸热组件、渣缸、造粒机、提升输送机、二次换热系统和皮带输送机，所述吸热组件包括吸热头，吸热头包括中空的辊筒和两个空心轴，两根空心轴分别同轴固定在辊筒的两端，两根空心轴转动连接在机架上，渣缸设置在辊筒的下方，所述机架上设有导流槽，导流槽一端位于出料口下方，另一端位于渣缸上方，且导流槽靠近渣缸一侧铰接在机架上，在机架上设有驱动导流槽绕铰接点摆动的驱动件，所述辊筒上设有若干挡条，若干挡条沿着辊筒的外壁周向均匀分布，在造粒机顶部还设有接渣斗，接渣斗分别靠近吸热头的辊筒设置。
8.本技术方案的技术原理和效果在于：
9.1、本方案中，当熔炼炉完成一炉冶炼后，先通过驱动件使得导流槽离开熔炼炉的出料口底部，待钢铁溶液排出后，再通过驱动件使得导流槽摆动至出料口的底部，后熔融炉中的炉渣通过出料口排出，进入到导流槽内，并沿着导流槽进入渣缸内，由于此时从熔炼炉排出的炉渣温度高达1000～1600℃，因此这个过程中，熔融的炉渣难以凝聚，会快速流入渣
缸内，被余热回收和破碎处理，因此本方案摈弃了现有技术中利用小车转运的方式，提高了炉渣的余热回收和破碎的效率。
10.2、本方案中进入渣缸的熔融炉渣，通过吸热组件进行余热回收，具体的原理为：熔融的炉渣进入渣缸内使得辊筒部分浸没在溶液中，吸热头中的空心轴与辊筒同步转动，同时冷却介质通过外部循环系统在吸热头内从左至右或从右至左不断流动，辊筒转动时，渣缸内熔融的炉渣附在辊筒的表面，并随着辊筒的转动不断远离渣缸，且在冷却介质换热的作用下逐渐凝固成条状炉渣层，而即使此时炉渣已经凝固结块，由于挡条的阻挡，炉渣层不易从辊筒的外壁剥离并再次掉落到渣缸内，而当移动至靠近接渣斗一侧时，条状炉渣层在自身重力和辊筒离心力的作用下，掉入接渣斗内，从而完成了对熔融炉渣的余热回收以及破碎处理。
11.3、另外相比于现有技术中的吸热头而言，现有技术中熔融的炉渣会在辊筒外壁形成一层凝固层，因此需要刮刀组件和断渣组件的共同作用，完成凝固层的破碎，而本方案中，若干挡条设置除了能够阻挡炉渣层掉入渣缸之外，若干挡条还能够使得熔融的炉渣在辊筒表面凝固时就已经形成若干条状的炉渣层，而非一整块凝固层，这样条状炉渣层在落入接渣斗中时就能够破碎，使得吸热头的结构更加简单，同时也防止了大块凝固层剥离掉落到渣缸的问题发生。
12.4、本方案中进入接渣斗的炉渣碎块，在造粒机作用下被破碎为均匀的颗粒，并通过提升输送机传送到二次换热系统中，将颗粒的温度进一步降低到室温或更低的温度，后在皮带输送机的作用下，根据具体需要被运送至粉碎机或者成品仓内。
13.进一步，所述导流槽为倾斜设置，且导流槽靠近出料口一端位于靠近渣缸一端的上方。
14.有益效果：这样使得从熔炼炉排出的炉渣能够快速经过导流槽进入到渣缸内。
15.进一步，所述接渣斗远离辊筒一侧的侧壁要高于靠近辊筒一侧的侧壁，且在接渣斗远离辊筒一侧的侧壁上固定有永磁体。
16.有益效果：这样设置一方面能够防止凝固炉渣在离心力作用下甩出接渣斗，另一方面由于大多钢铁炉渣具有磁性，因此在永磁体的磁吸力作用下，其更容易脱离辊筒掉落在接渣斗内。
17.进一步，所述吸热头设有三个，所述渣缸的横向截面呈凸字形，其中一个吸热头位于渣缸的顶部凸起处，另外两个吸热头则位于渣缸的两侧凸起处。
18.有益效果：本方案中由于吸热头设有三个，且三个吸热头的排布形式，能够使得渣缸中能够同时完成大量熔融炉渣的余热回收以及破碎处理，这样的方式能够减少渣缸内炉渣滞留的问题，从而也减少熔融炉渣凝固形成的堆积，另外当其中一个吸热头需要检修时，另外两个吸热头不需要停机，即炉渣的余热回收及破碎处理不会中断，从而方便了对整个吸热组件的维护检修。
19.进一步，所述挡条呈弧形，挡条的两端所在平面与其中部所在平面不重合，各挡条的弧形凹面的朝向与辊筒转动方向相同。
20.有益效果：由于在吸热头工作时，辊筒靠近冷却介质输入一端的温度要低于冷却介质输出一端，因此附着在靠近输入一端的熔融炉渣冷却速度要稍微高于附着在另一端的，因此熔融炉渣在输入一端的辊筒外壁上具有更快的凝固速度，相同时间下凝固的炉渣
层厚度大于其它部位，如果凝固的厚度超出挡条的高度，则可能导致挡条起到的阻挡效果有限，因此采用本方案，熔融炉渣有向挡条中部流动的趋势，减缓其在辊筒的端部凝固成较厚的炉渣层倾向。
21.进一步，所述挡条上开设有刮缝，上下相邻挡条上的刮缝位于辊筒的同一圆周线上，接渣斗靠近渣缸一侧设有刮刀，刮刀的顶部靠近辊筒的外壁且能够从刮缝通过。
22.有益效果：这样设置当辊筒上凝固的条状炉渣层转动至靠近接渣斗一侧时，条状的炉渣层在刮刀作用在被切断，从而起到帮助条状炉渣层破碎的作用。
23.进一步，所述挡条上刮缝设有多个，且对应的刮刀也设有多个。
24.有益效果：这样使得刮刀对条状的炉渣层破碎得更细。
25.进一步，所述辊筒的外壁沿其周向开设有环形槽，环形槽连通上下相邻的刮缝。
26.有益效果：这样设置使得刮刀顶部能够在安装时，进入到环形槽内，从而更好将凝固的条状炉渣层进行破碎。
附图说明
27.图1为本发明实施例1的工艺流程图；
28.图2为本发明实施例1中吸热组件的俯视图；
29.图3为本发明实施例1中位于渣缸顶部凸起处吸热头的正视图；
30.图4为本发明实施例1中位于渣缸顶部凸起处吸热头的左视图；
31.图5为本发明实施例2中位于渣缸顶部凸起处吸热头的正视图；
32.图6为本发明实施例3中位于渣缸顶部凸起处吸热头的正视图；
33.图7为本发明实施例3中位于渣缸顶部凸起处吸热头的左视图；
34.图8为本发明实施例4中位于渣缸顶部凸起处吸热头的正视图。
35.说明书附图中的附图标记包括：导流槽1、电动气缸2、永磁体3、辊筒10、空心轴11、轴承座12、渣缸13、电机14、齿轮传动机构15、挡条16、接渣斗17、刮缝18、刮刀19。
具体实施方式
36.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
37.实施例1：
38.基本如附图1、图2、图3和图4所示：钢铁冶炼用余热回收系统，靠近熔炼炉设置，其中熔炼炉底部设有用于排料和排渣的出料口；本实施例中余热回收系统包括机架、导流槽1、吸热组件、渣缸13、造粒机、提升输送机、二次换热系统和皮带输送机，其中二次换热系统可以采用卧式的回转窑或竖冷窑，本实施例中采用竖冷窑。
39.导流槽1一端位于出料口下方，另一端位于渣缸13上方，且导流槽1靠近渣缸13一侧铰接在机架上，在机架上设有驱动导流槽1绕铰接点摆动的电动气缸2，本实施例中导流槽1为倾斜设置，且导流槽1靠近出料口一端位于靠近渣缸13一端的上方。
40.吸热组件包括三个吸热头，其中吸热头包括中空的辊筒10和两根空心轴11，两根空心轴11分别同轴固定在辊筒10的两端，使得空心轴11与辊筒10内部连通，空心轴11与辊筒10内部用于吸热介质的通过，在机架上固定设有轴承座12，轴承座12内设有滚珠轴承，空心轴11水平固定在滚珠轴承内，即空心轴11与辊筒10水平转动连接在机架上；在辊筒10上
设有若干挡条16，若干挡条16沿着辊筒10的外壁周向均匀分布。
41.渣缸13设置在辊筒10的下方，且渣缸13的横向截面呈凸字形，其中一个吸热头位于渣缸13的顶部凸起处，而另外两个吸热头则位于渣缸13的两侧凸起处，熔炼炉中排出的炉渣通过导流槽1进入渣缸13内，吸热头中辊筒10部分浸没在渣缸13内的熔融炉渣中。
42.机架上还设有电机14和齿轮传动机构15，其中电机14通过机座固定在机架上，齿轮传动机构15包括主动齿轮和从动齿轮，其中从动齿轮同轴固定在其中一个空心轴11上，而主动齿轮与电机14的输出轴固定，主动齿轮与从动齿轮啮合，主动齿轮的轮径小于从动齿轮的轮径，这样电机14通过齿轮传动机构15驱动空心轴11慢速转动。
43.在造粒机的顶部还设有三个接渣斗17，每个接渣斗17分别靠近吸热头的辊筒10设置，另外本实施例中，接渣斗17远离辊筒10一侧的侧壁要高于靠近辊筒10一侧的侧壁，且在接渣斗17远离辊筒10一侧的侧壁上固定有永磁体3，本实施例中每个辊筒10的转动方向如图1中箭头所指的方向。
44.本实施例中，当熔炼炉完成一炉冶炼后，先通过电动气缸2使得导流槽1离开出料口底部，待钢铁溶液排出后，再通过电动气缸2使得导流槽1摆动至出料口的底部，后熔融炉中的炉渣通过出料口排出，进入到导流槽1内，并沿着导流槽1进入渣缸13内，由于此时从熔炼炉排出的炉渣温度高达1000～1600℃，因此这个过程中，熔融的炉渣难以凝聚，会快速流入渣缸13内，被余热回收和破碎处理。
45.进入渣缸13的熔融炉渣，通过吸热组件进行余热回收，具体为：熔融的炉渣进入渣缸13内使得辊筒10部分浸没在溶液中，启动电机14，使得三个吸热头中的空心轴11与辊筒10同步转动，同时冷却介质通过外部循环系统在吸热头内从左至右或从右至左不断流动，辊筒10转动时，渣缸13内熔融的炉渣附在辊筒10的表面，并随着辊筒10的转动不断远离渣缸13，且在冷却介质换热的作用下逐渐凝固成条状炉渣层，而即使此时炉渣已经凝固结块，由于挡条16的阻挡，炉渣层不易从辊筒10的外壁剥离并再次掉落到渣缸13内，而当移动至靠近接渣斗17一侧时，条状炉渣层在自身重力、辊筒10离心力以及永磁体3的吸力作用下，掉入接渣斗17内，从而完成了对熔融炉渣的余热回收以及破碎处理。
46.本实施例中由于吸热头设有三个，且三个吸热头的排布形式，能够使得渣缸13中能够同时完成大量熔融炉渣的余热回收以及破碎处理，这样的方式能够减少渣缸13内炉渣滞留的问题，从而也减少熔融炉渣凝固形成的堆积，另外当其中一个吸热头需要检修时，另外两个吸热头不需要停机，即炉渣的余热回收及破碎处理不会中断，从而方便了对整个吸热组件的维护检修。
47.实施例2：
48.基本如附图5所示，与实施例1的区别在于：本实施例中挡条16呈弧形，即挡条16的两端所在平面与其中部所在平面不重合，且各挡条16的弧形凹面的朝向与辊筒10转动方向相同；这样设置的原因在于，在吸热头工作时，辊筒10靠近冷却介质输入一端的温度要低于冷却介质输出一端，因此附着在靠近输入一端的熔融炉渣冷却速度要稍微高于附着在另一端的，因此熔融炉渣在输入一端的辊筒10外壁上具有更快的凝固速度，相同时间下凝固的炉渣层厚度大于其它部位，如果凝固的厚度超出挡条16的高度，则可能导致挡条16起到的阻挡效果有限，因此采用本方案，熔融炉渣有向挡条16中部流动的趋势，减缓其在辊筒10的端部凝固成较厚的炉渣层倾向。
49.实施例3：
50.基本如附图6和图7所示，与实施例1的区别在于：本实施例中在每根挡条16上开设有一个或多个刮缝18，本实施例中刮缝18设有两个，刮缝18的宽度小于10mm，上下相邻挡条16上的相邻刮缝18位于辊筒10的同一圆周线上，另外在接渣斗17靠近渣缸13一侧固定有刮刀19，刮刀19的数量与挡条16上的刮缝18一致，即本实施例中刮刀19设有两个，刮刀19的顶部靠近辊筒10的外壁且能够从刮缝18通过，这样设置当辊筒10上凝固的条状炉渣层转动至靠近接渣斗17一侧时，条状的炉渣层在刮刀19作用在被切断，从而起到帮助条状炉渣层破碎的作用。
51.实施例4：
52.基本如附图8所示：与实施例3的区别在于，本实施例中在辊筒10的外壁沿其周向开设有环形槽，环形槽连通上下相邻的刮缝18，这样设置使得刮刀19顶部能够在安装时，进入到环形槽内，从而更好将凝固的条状炉渣层进行破碎。
53.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。