一种被动除垢式蒸发冷却器的制作方法

本实用新型涉及环保设备领域，特别是涉及一种被动除垢式蒸发冷却器，用于冶金行业转炉煤气净化回收系统中蒸发冷却器或易结垢筒体内壁的除垢。

背景技术：

在冶金行业转炉煤气净化回收系统(转炉煤气净化回收系统是采用LT法进行煤气净化回收，LT法也称干法)中，系统中采用一种具有筒体结构的蒸发冷却器。转炉煤气净化回收厂房内设备常规布置如下：在蒸发冷却器之前的余热锅炉末端装有喷枪，喷枪喷入水和蒸汽以降低高温(约900℃～1000℃)烟气，高含尘浓度的高温烟气与水雾、水蒸气进行热质交换后，调质后的烟气温度降低，粗颗粒的粉尘粘结在一起。大部分粉尘离开蒸发冷却器，由香蕉弯及配套设施进行收集处理；还有一部分粉尘粘结在蒸发冷却器上半部分内壁。

现有转炉煤气干法除尘设备主要存在的问题：蒸发冷却器内壁易结垢，而且所结的垢质地坚硬，需要消耗大量的人力、物力和时间进行清理，清理的同时直接影响转炉生产。例如：某厂结垢严重的设备中，原本5米直径的蒸发冷却器筒体内壁，最终上半部分只剩下1米直径的通道。蒸发冷却器内壁结垢后会部分脱落，香蕉弯内置刮板输灰机故障率高，易卡灰，影响转炉正常运行。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种被动除垢式蒸发冷却器，用于解决现有技术中蒸发冷却器内壁除垢困难、使用寿命短、影响生产效率、维修困难、成本高等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种被动除垢式蒸发冷却器，包括蒸发冷却筒体，还包括驱动机构、除垢装置和用于安装除垢装置的支撑机构，所述除垢装置设置在蒸发冷却筒体内，驱动机构通过支撑机构带动除垢装置沿蒸发冷却筒体轴向和/或周向运动对蒸发冷却筒体内壁除垢。

进一步，所述除垢装置包括刀支撑架和除垢刀，除垢刀通过刀支撑架安装在支撑机构上，所述除垢刀刃口长度与蒸发冷却筒体长度匹配，所述驱动机构带动除垢装置沿蒸发冷却筒体周向转动除垢。

进一步，所述除垢装置包括刀支撑架和除垢刀，除垢刀通过刀支撑架安装在支撑机构上，所述除垢刀沿蒸发冷却筒体内壁周向设置，并至少覆盖其内周圈，所述驱动机构带动除垢装置沿蒸发冷却筒体轴向运动除垢。

进一步，所述支撑机构为丝杆，刀支撑架螺套在支撑机构上，所述刀支撑架内侧设有用于限制刀支撑架转动的止转件，所述支撑机构外壁设有与止转件配合的导向槽，所述止转件沿导向槽长度方向移动。

进一步，所述支撑机构为丝杆，所述除垢装置包括刀支撑架和除垢刀，所述刀支撑架螺套在支撑机构上，所述驱动机构带动支撑机构转动，支撑机构带动除垢装置沿蒸发冷却筒体周向转动并沿轴向运动除垢。

进一步，所述刀支撑架外围上至少环设有两把除垢刀，且相邻除垢刀之间具有高度差，所述除垢刀为犁式除垢刀。

进一步，所述驱动机构为电机，所述驱动机构设置在蒸发冷却筒体的外侧，并与传动机构连接，所述传动机构为蜗轮蜗杆、锥齿轮副、齿轮齿条或链条链轮。

进一步，所述蒸发冷却筒体内侧下部设有用于支撑支撑机构的下支撑杆，所述蒸发冷却筒体内侧的上部设有用于支撑支撑机构的上支撑杆，所述支撑机构通过轴承与上支撑杆和下支撑杆连接。

进一步，所述蒸发冷却筒体内侧的上部竖直设有与上支撑杆端部配合的导向卡槽，所述支撑机构的上下端均设有限制除垢装置运动的限位装置。

进一步，所述蒸发冷却筒体外侧下部设有用于蒸发冷却筒体固定支撑的固定支座，所述蒸发冷却筒体外侧上部设有与蒸发冷却筒体活动套装的导向支座，所述蒸发冷却筒体外壁至少设有两个检修孔。

如上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、除垢操作安全、简单、方便，成本低。本实用新型通过除垢装置清除蒸发冷却器筒体内壁的沉积粉尘，在粉尘集结成高硬度尘垢之前被清除掉，消除了结垢对蒸发冷却器筒体通道缩小和对香蕉弯底部刮板输灰机造成卡灰的隐患。

2、安全可靠。驱动机构设于筒体外侧，使得蒸发冷却器筒体内部仅有机械传动部分，设计合理，除垢装置故障率低。除垢装置仅在出钢开始后运行，在吹氧开始前就已经结束，避免了机械运转部件可能产生的火花与煤气接触，采用风险回避措施避免爆炸危险。

3、节能减排，低碳环保。本实用新型所清除的尘垢通过蒸发冷却筒体香蕉弯底部刮板输灰机输送至粗灰仓后进行后续回收利用，降低了对环境的影响。

4、管理方便，维修简单。蒸发冷却器的筒体按需设有多个检修孔，检修时可以在多处观察除垢装置运行情况。

5、经济效益显著。本实用新型降低了蒸发冷却器内壁结垢对转炉生产带来的影响，提高了转炉有效作业时间，减少了对蒸发冷却器内壁尘垢的处理费用。

附图说明

图1显示为本实用新型实施例一的结构示意图；

图2显示为图1中A-A的剖面示意图；

图3显示为图1中B-B的剖面示意图；

图4显示为图1中C-C的剖面示意图；

图5显示为本实用新型实施例二的结构示意图；

图6显示为本实用新型实施例三的结构示意图；

图7显示为图6中D-D的剖面示意图。

零件标号说明

1 蒸发冷却筒体；

2 支撑机构；

3 刀支撑架；

4 除垢刀；

5 传动机构；

6 驱动机构；

7 电机支撑平台；

8a 轴承；

8b 轴承；

8c 轴承；

8d 轴承；

9 密封罩；

10 轴承帽；

11 限位装置；

12 限位装置；

13 上支撑杆；

14 下支撑杆；

15 导向卡槽；

16 检修孔；

17 固定支座；

18 导向支座；

19 止转件。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

在对本实用新型实施例进行详细叙述之前，先对本实用新型的应用环境进行描述。本实用新型用于转炉煤气净化回收系统，转炉煤气净化回收系统中的转炉定义为：脱碳转炉或脱磷转炉或熔岩均化炉或不锈钢转炉或提钒转炉。本实用新型的技术主要是应用于处理高粉尘浓度、内壁容易结垢的设备，特别是应用于有筒体结构的蒸发冷却器。本实用新型是解决蒸发冷却器的筒体内壁容易结垢、除垢困难、安全性差、设备寿命短、维护检修困难、成本高等技术问题。

如图1、图5和图6所示，本实用新型提供一种被动除垢式蒸发冷却器，包括蒸发冷却筒体1，还包括驱动机构6，除垢装置和用于安装除垢装置的支撑机构2。除垢装置设置在蒸发冷却筒体1内，驱动机构2带动除垢装置沿蒸发冷却筒体1轴向和/或周向运动对蒸发冷却筒体1内壁除垢。驱动机构6可以采用电机、液压缸、气缸等动力设备，驱动机构6可以设置在蒸发冷却筒体1的内部或者外部带动除垢装置运动除垢。在本实用新型中，驱动机构6采用电机，且驱动机构设置在蒸发冷却筒体1的外部，驱动机构6采用电机相比于其它动力设备运行稳定，体积小，便于安装、支撑固定简单，将电机设置在蒸发冷却筒体1的外部，使得蒸发冷却筒体1的内部仅有机械传动，运行稳定、安全，且驱动机构6设置在蒸发冷却筒体1外部更加安全、维修更加方便。驱动机构6可以安装在塔楼平台上或者在蒸发冷却筒体1的外部设置独立的电机支撑平台7支撑驱动机构6，设置独立电机支撑平台7便于安装驱动机构6。

如图1、图5和图6所示，驱动机构6通过传动机构5带动支撑机构2运动，传动机构5设置在蒸发冷却筒体1内，并与支撑机构2传动连接，驱动机构6与传动机构5连接带动传动机构5运动，传动机构5带动支撑机构2运动，支撑机构2转动带动除垢装置运动除垢。传动机构5为蜗轮蜗杆、锥齿轮副、齿轮齿条或链条链轮中的任意一种，但不局限于上述几种机构。在本实用新型中采用蜗轮蜗杆传动，结构简单，连接装配操作简单方便，耐高温、使用寿命长、传动运行灵活稳定。传动机构采用蜗轮蜗杆时，传动机构5与驱动机构6的输出端连接，传动机构5与支撑机构2输入端为传动机构传动。传动机构5的两端通过蒸发冷却筒体1支撑，传动机构5的一端通过轴承8b与驱动机构6连接，传动机构5的另一端通过轴承8a安装在蒸发冷却筒体1上，且蒸发冷却筒体1外部设有罩住轴承8a的密封罩9。设置轴承密封罩9避免轴承8a受到外界污染和干扰，避免影响传动机构5运行的灵活性，轴承8a和轴承8b为防尘防漏气耐高温轴承。

如图1、图2、图4、图5和图6所示，蒸发冷却筒体1外侧下部设有用于蒸发冷却筒体1固定支撑的固定支座17，蒸发冷却筒体1外侧上部设有与蒸发冷却筒体1活动安装的导向支座18。蒸发冷却筒体1的下部通过固定支座17稳固，蒸发冷却筒体1的上部设置与蒸发冷却筒体1活动装配的导向支座18，是为了在保证蒸发冷却筒体1稳定的同时使得蒸发冷却筒体1在受热时可以自然向上伸缩膨胀，避免蒸发冷却筒体1受热损坏，延长蒸发冷却筒体1的使用寿命，同时也提高了设备的稳定性。蒸发冷却筒体1内侧下部设有用于支撑支撑机构2的下支撑杆14，蒸发冷却筒体1内侧的上部设有用于支撑支撑机构2的上支撑杆13，下支撑杆14通过轴承8c与支撑机构2连接，上支撑杆13通过轴承8d与支撑机构2连接，在轴承8c和轴承8d上盖设有轴承帽10，轴承8c和轴承8d为防尘耐高温轴承。蒸发冷却筒体1内侧的上部竖直设有与上支撑杆13端部配合的导向卡槽15，导向卡槽15和上支撑杆13的数量根据需求配合设置。导向卡槽15设置在蒸发冷却筒体1的内壁上，支撑杆13的端部伸入导向卡槽15内，并可以沿着导向卡槽15在竖直方向上移动，设置导向卡槽15使得上支撑13可以在竖直方向一定范围内移动，使得蒸发冷却筒体1内高温时，蒸发冷却筒体1内部的部件受热膨胀向上自然浮动，降低部件受损程度，延长使用寿命，提高设备运行的稳定性。蒸发冷却筒体1外壁至少设有两个检修孔16，通过检修孔16便于在检修时可以从多处观察除垢装置的运行情况，设置检修孔16时尽量设置在塔楼平台便于检修处，设置数量根据需求设定。

为便于充分理解本实用新型的技术方案，列举以下实施例对本实用新型的除垢装置进行说明，但本实用新型的技术方案并非局限于以下实施列。

实施列一：

如图1和图3所示，除垢装置包括刀支撑架3和除垢刀4，支撑机构2为丝杆，刀支撑架3螺纹套设在支撑机构2上，驱动机构6带动支撑机构2转动，支撑机构2带动除垢装置沿蒸发冷却筒体1周向转动除垢，且同时支撑机构2带动除垢装置沿蒸发冷却筒体1轴向升降运动除垢。支撑机构2的上端设有用于限制除垢装置上行运动的限位装置11，支撑机构2的下端设有用于限制除垢装置下行运动的限位装置12。刀支撑架3为多边形框架结构，在框架上设有安装除垢刀4的支杆，除垢刀4安装在支杆远离安装部的一端，即除垢刀4安装在刀支撑架3外围的末端。刀支撑架3采用框架结构，使得除垢过程中产生的尘垢可以通过框架的空隙连续不断的下落，通过蒸发冷却筒体1连接的香蕉弯底部的刮板输灰机输送至粗灰仓后进行后续回收利用，而且结构稳定。刀支撑架3外围上至少环设有两把除垢刀4，本实施例中设有4把除垢刀，且相邻除垢刀4之间具有高度差。多个除垢刀4在安装时，多个除垢刀4可以采用螺旋环设，安装高度逐渐升高或者降低；或者多个除垢刀采用一高一低循环排布设置，或者根据需求仅相邻两个除垢刀4之间具有高度差设置。除垢刀4的数量可以根据需求均匀分布在刀支撑架3的外围，多个除垢刀4之间设置高度差，有利于除垢刀4除垢范围充分覆盖蒸发冷却筒体1的内壁，提高除垢效率和力度。刀支撑架3的支杆上设有条状安装孔，除垢刀4与条状安装孔通过螺栓固定，可以根据需求松动螺栓调整除垢刀4与蒸发冷却筒体1内壁的间隙，调整除垢刀4与蒸发冷却筒体1的间隙使得除垢刀4与蒸发冷却筒体1内壁上尘垢的摩擦力得以调整，从而调整除垢力度，操作简单方便、使用范围广、便于彻底除垢、更换除垢刀方便、成本低。在本实施例中，除垢刀4为犁式除垢刀，采用犁式除垢刀使得除垢刀4的刀尖先与尘垢接触，除垢时更加省力，减小了除垢的难度。

实施例二：

如图5所示，除垢装置包括刀支撑架3和除垢刀4，除垢刀4通过刀支撑架3安装在支撑机构2上，除垢刀4沿蒸发冷却筒体1的轴向设置，除垢刀4刃口长度与蒸发冷却筒体1长度匹配，驱动机构6带动除垢装置沿蒸发冷却筒体1周向转动除垢。刀支撑架3与支撑机构2固定连接，除垢刀4安装在刀支撑架3的外围端部，刀支撑架3采用框架结构，除垢刀4的数量根据需求沿着蒸发冷却筒体1的周向设置，支撑机构2带动刀支撑架3转动，刀支撑架3便带动除垢刀4转动，实现对蒸发冷却筒体1内壁整体进行除垢。采用该结构无需上下移动调整除垢刀4，除垢刀4只需转动便能实现整个蒸发冷却筒体1的内壁除垢，安装操作简单方便、运行稳定，维修简单。

实施例三：

如图6和图7所示，除垢装置包括刀支撑架3和除垢刀4，除垢刀4通过刀支撑架3安装在支撑机构2上，除垢刀4沿蒸发冷却筒体1内壁周向设置，并至少覆盖其内周圈，即刀支撑架3的周向一圈布满除垢刀，除垢刀的刃口环形一圈设置，使得除垢刀在周向上与蒸发冷却筒体1内壁充分接触，刀支撑架3上的除垢刀4至少环设有一圈，可以根据需求调整除垢刀4环设的圈数。驱动机构6带动除垢装置沿蒸发冷却筒体1轴向运动除垢，支撑机构2为丝杆，刀支撑架螺纹套设在支撑机构2上，刀支撑架3内侧设有用于限制刀支撑架3转动的止转件19，支撑机构2外壁设有与止转件19配合的导向槽，导向槽沿支撑机构2轴向设置，止转件19沿导向槽长度方向移动，止转件19可以采用固定在刀支撑架3的螺栓，或者在刀支撑架3的内侧固定设置凸出的杆状结构。驱动机构6带动支撑机构2转动，刀支撑架3在支撑机构2的作用下上下移动，除垢刀4对蒸发冷却筒体1内壁除垢。支撑机构2的上端设有用于限制除垢装置上行运动的限位装置11，支撑机构2的下端设有用于限制除垢装置下行运动的限位装置12。该结构设计使得除垢装置仅需上下移动便能实现蒸发冷却筒体1内壁除垢，运行稳定、结构简单、除垢充分彻底。

实施例一和实施例三的运行步骤为：

1)转炉吹氧开始前，刀支撑架3停止在支撑机构2下端的限位装置12处；

2)转炉开始出钢后，驱动机构6运行，支撑机构2通过螺杆传动带动刀支撑架3由下向上旋转，刀支撑架3末端的除垢刀4刮除蒸发冷却器蒸发冷却筒体1内壁粉尘，刀支撑架3上行运动直至支撑机构2上端限位装置11处。然后驱动机构6反转，带动刀支撑架3由上向下旋转。

3)转炉吹氧开始前，刀支撑架3旋转回到起始处，即停止在限位装置12处，完成一次除垢，每炉钢除垢1次即可，运行时间3～8分钟，驱动机构6可采用转速计算正、反转时间，也可以采用PLC进行限位控制。

蒸发冷却筒体1内的除垢装置均为纯机械运动，若出现除垢刀卡死、齿轮内积灰卡死等导致驱动机构6过载时。紧急停止驱动机构6，待该炉冶炼结束后，再开启检修孔16查找原因并对齿轮积灰进行清扫，对生产的影响程度低、安全性能高、管理维修简单方便，降低了成本。该被动除垢式蒸发冷却器的材质为不锈钢和锅炉钢，组合使用。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。