基于行星齿轮的高温冶金钢渣粒化防拉丝同步回收余热系统

本发明涉及高温液态钢渣处理，具体涉及一种基于行星齿轮的高温冶金钢渣粒化防拉丝同步回收余热系统。

背景技术：

1、钢渣是冶炼过程中产生的一种副产物，在炼钢过程中每生产1吨钢将会产生120～150千克钢渣，这些钢渣的温度高达1400-1600℃。我国作为一个钢铁生产大国，不可避免的会产生大量的钢渣，仅2021年全国钢渣产生量就超过了1.2亿吨，若不恰当处置既浪费资源又会造成环境污染。近年来由于环境与能源问题越来越受到人们的关注，我国在2020年提出了“双碳”目标。而钢铁行业碳排放量占全国碳排放量的15％以上，因此推进钢铁工业智能化、绿色化是实现资源节约型和环境友好型社会的重要内涵之一。因此，如何处理大量的钢渣以及将高温钢渣中的余热资源进行高效回收和利用正逐渐成为世界各国冶金行业关注的焦点。

2、目前从生安全性的角度考虑，冶金钢渣常常采取水淬的方法处理。这不仅会消耗大量水资源，严重污染环境，而且水淬法处理的钢渣需要二次处理后才能利用。并且在当前的技术下，钢渣热能资源的利用率不足30％，这造成了大量资源的浪费。

3、为了绿色可持续发展，急需回收钢渣热量的方法。干式造粒法被提出，这种方法通过高速气流来将钢渣破碎为颗粒，实现钢渣与气流的换热。干式转盘粒化也被提出，这种方式得到的颗粒球度更好，粒径分布均匀。但是由于液体钢渣粘度大，这种方法在实际工作中会出现拉丝的情况，后续流化换热过程中会出现失流状况，且目前的处理方法将粒化与热回收分离，这使得在这两个过程中会损失一部分热量，导致热量回收率较低。因此，寻求更环保和高效的钢渣处理和资源回收方法至关重要。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于行星齿轮的高温冶金钢渣粒化防拉丝同步回收余热系统，用以解决现有技术中高温钢渣粒化效果差与余热回收难以工业化的缺陷。通过改善粒化装置，对粒化盘表面进行粗糙处理，结合粒化盘与粒化柱，可有效防止粒化过程中的拉丝现象，得到粒径更小、分布更均匀、球度更好的颗粒。使换热更充分，提高余热回收效率。

2、本发明的技术方案：

3、一种基于行星齿轮的高温冶金钢渣粒化防拉丝同步回收余热系统，包括：箱体1、粒化装置和渣粒收集装置。

4、所述箱体1是一个空心腔体；所述箱体1中间设有隔离室12，隔离室12内设置驱动粒化装置的机构；箱体壁2与隔离室12之间的空间设置流化挡板17。流化挡板17与箱体壁2之间呈一定倾斜角度。

5、进一步的，所述箱体1是下部为圆柱体、上部为圆台的空心腔体。所述箱体1的上部设有出气口5与进渣管3，底部侧面设有出渣口6与进气口4。所述进渣管3的出口处于隔离室12的中心上方位置。

6、进一步的，所述的隔离室12为空心圆柱体状。

7、进一步的，所述流化挡板17为一层以上，每一层为漏斗形布置，第一层为向下凹式，大直径开口的边缘固定在箱体壁2上，下方小直径开口的半径需要比隔离室12的半径大，确保钢渣颗粒进入第二层流化挡板17；第二层为向上凸式，小直径开口的边缘固定在隔离室壁13上，且距离第一层下方边缘具有一定距离，下方大直径开口的半径比箱体1半径小，确保钢渣颗粒进入下一层流化挡板17。连续布置流化挡板17，直至达到离箱体1底部一定距离。所述进气口4设置在流化挡板17最低层上方一定距离处。

8、更进一步的，除最下面的一层流化挡板17外，其他的流化挡板17的表面带有孔洞。所述孔洞的直径为2-6mm。所述流化挡板17相对于水平面的倾斜角度为30°-40°。

9、所述粒化装置位于箱体1的中心，包括粒化盘8和粒化柱9；粒化盘8和粒化柱9由驱动装置驱动，且粒化盘8与粒化柱9的旋转方向相反。

10、进一步的，所述的驱动装置包括驱动电机15、传动轴14、锥齿轮组16、行星齿轮组10；行星齿轮组10包括太阳轮24、行星轮25和齿圈26；所述驱动电机15的输出轴与锥齿轮组16中的一个齿轮固定连接，锥齿轮组16中的另一个齿轮固定连接传动轴14下端，传动轴14上端与行星齿轮组10的太阳轮24固定，且太阳轮24与粒化盘8固定，齿圈26则与粒化柱9固定；驱动电机15的转动能依次带动锥齿轮组、传动轴14、行星齿轮组10的太阳轮24转动，进而粒化盘8随太阳轮24转动而转动，粒化柱9随齿圈26的转动而转动，从而实现粒化盘8与粒化柱9的旋转方向相反。可通过调整齿轮的大小来调节转速比。

11、进一步的，所述粒化盘8的表面在边缘处是不光滑的，不光滑区域的宽度为粒化盘8半径的10-15％。粒化盘8的转速可设置为每分钟旋转5003000圈。

12、进一步的，所述粒化柱9是直径为2-5mm的圆柱，以间隔2-5cm均匀布置在齿圈26上，与粒化盘8边缘距离为3-6cm。

13、进一步的，所述行星齿轮组10位于隔离室12上方，并设有行星齿轮组齿圈支撑11，行星齿轮组齿圈支撑11下端固定在隔离室12上，行星齿轮组齿圈支撑11上端面与齿圈26下表面设置有相同规格的圆形凹槽，在凹槽中放入钢珠，行星齿轮组齿圈支撑11与齿圈26仅通过钢珠接触；所述行星轮25下方中心处固定一个轴承，轴承外圈与行星轮25固定，轴承内圈与钢管固定，钢管的另一端被固定在隔离室12上方隔离室壁13上。所述隔离室12上方隔离室壁13中心有一个圆形孔洞，在孔洞中固定一个轴承，然后在轴承中间穿过传动轴14。

14、所述渣粒收集装置位于箱体1的内壁的下方位置，用于承接从流化挡板17输送下来的粒化渣19。

15、进一步的，所述的渣粒收集装置为渣粒收集盒20，渣粒收集盒20是一个环形的敞口盒状结构，且其底部为倾斜的，可以让粒化后的粒化渣19靠重力集中到低处。

16、更进一步的，所述渣粒收集盒20包括分隔挡板22和倾斜底板23；倾斜底板23为3-6个相同的斜坡结构组成，单独的一个斜坡结构是一个从高到低渐变的斜坡，所有斜坡结构首尾相连呈环形，在相邻的两个斜坡结构相交处设置与渣粒收集盒20等高等宽的分隔挡板22，将斜坡结构之间隔开。

17、进一步的，所述渣粒收集盒20在斜坡最低处为出渣口6，出渣口6后端连接出渣管7，所述出渣口6设置有开关门21用于定期收集粒化渣19。

18、在上述技术方案中，本发明提供的基于行星齿轮的高温冶金钢渣粒化防拉丝同步回收余热系统，具有以下有益效果：

19、1、该发明在对高温钢渣进行处理时，高温钢渣由进渣管落入到粒化盘的中心处，该粒化盘与行星齿轮组太阳轮相连，行星齿轮组的齿圈上设置有与粒化盘盘面垂直的粒化柱。通过驱动装置驱动该行星齿轮组，实现粒化盘与粒化柱反向高速旋转，且可通过调节齿轮大小比例来调节粒化盘与粒化柱的转速比。粒化柱的设置可以防止粒化盘在粒化过程中出现的高温钢渣拉丝的情况，这可以借助高速的相对运动将拉丝切断，使钢渣被更好的粒化。通过该方法得到的粒化后的钢渣颗粒具有更好的粒径分布，以及更好的球度，方便后续对钢渣的利用。

20、2、该发明对粒化盘表面边缘进行了粗糙处理，这可以使钢渣在粒化盘表面更容易形成湍流，使钢渣流动更加无序，有利于钢渣被离心粒化为钢渣颗粒，从而减少拉丝状况的发生。

21、3、该发明在实际运用中，粒化与换热在同一个反应器内进行，且配备有渣粒自动收集装置，这使得连续处理可以得到实现。