一种带有流量温度监测及控制功能的二级液态熔渣缓存系统的制作方法

本发明涉及液态熔渣余热回收技术领域，特别涉及带有流量温度监测及控制功能的二级液态熔渣缓存系统。

背景技术：

中国目前是全球最大的钢铁生产国，钢铁产量已连续17年保持世界第一。2014年中国生铁产量达到7.11亿吨，约占世界总产量的60％，在冶炼生铁的过程中同时会产生蕴含巨大热量的液态熔渣。液态熔渣的出炉温度一般在1400～1550℃之间，每吨渣含(1260～1880)×10³kj的显热，相当于60kg标准煤。在我国现有的炼铁技术下，每生产1吨生铁副产0.3吨液态熔渣，以目前我国生铁产量7.11亿吨进行计算，可折合产生2.13亿吨以上的液态熔渣，其显热量相当于1278万吨标准煤。

水渣法是目前我国最常见的高炉渣处理方法。水渣法对渣降温时放出大量水蒸气，未回收高炉渣所含有的高品质余热资源；同时释放出大量的h2s和so2气体，随着蒸汽排入到环境中，引起酸雨等环境问题；浪费大量水资源，且额外的能源消耗。这些处理方式已不能适应目前钢铁行业节能减排的迫切需求。必须寻求一种高效、无污染的新技术对高炉渣余热资源进行有效回收。

高温熔渣转杯粒化回收系统是一种系统对熔渣的高温显热进行回收的系统，然熔渣的流量控制是系统关键的一环，熔渣的流量控制不好，会影响后续粒化过程连续稳定进行。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种带有流量温度监测及控制功能的二级液态熔渣缓存系统，能够实现液态熔渣缓存、流量控制、补热功能，使液态熔渣连续稳定进行后续粒化过程，可广泛应用于液态熔渣粒化余热回收系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种带有流量温度监测及控制功能的二级液态熔渣缓存系统，包括渣包外壳、塞棒、落渣管和密封罩；渣包外壳的上部有进渣口，底部侧面设有若干出渣口，出渣口由座砖与定径水口组成；一个出渣口对应设置一个塞棒，塞棒包括塞棒头、塞棒杆和塞棒控制装置，座砖上设有相互连通的座砖流道和定径水口容置腔，定径水口安装于定径水口容置腔内；座砖流道一端连通渣包外壳内部容置熔渣的内腔，另一端连通定径水口的定径水口内流道的入口；塞棒杆一端连接塞棒头，另一端连接塞棒控制装置；塞棒控制装置用于控制塞棒头与定径水口之间的通流面积；定径水口外设置密封罩，密封罩底部设置落渣管。

进一步的，渣包外壳的顶部设置有非接触式液位监测装置和燃烧器，用于监测渣包内的液态熔渣液位和液态熔渣的补热。

进一步的，密封罩外壳的顶部设置有非接触式温度监测装置和非接触式液位监测装置，密封罩侧面与顶面能够开启，密封罩与渣包外壳法兰密封连接。

进一步的，定径水口、塞棒头为抗腐蚀磨蚀的耐火材料制成，塞棒杆为耐高温金属材料制成，塞棒杆与塞棒头螺纹连接。

进一步的，落渣管外包覆保温材料。

进一步的，塞棒设置在渣包外部，塞棒与水平方向呈10°-30°夹角，定径水口内流道为先渐缩后渐扩的非等截面流道；定径水口内流道入口渐缩段上部与水平方向夹角为100°-110°，径水口内流道入口渐缩段下部与水平方向夹角为15°-25°，径水口内流道出口渐扩段为倒圆锥形结构，渐扩段上部与水平方向夹角为15°-25°，渐扩段下部与水平方向夹角为5°-15°。

进一步的，流量超过设定值时，塞棒控制装置向前给进，减小塞棒头与定径水口流道间的流通面积，进而减小熔渣流量；流量低于设定值时，塞棒控制装置向后给出，扩大塞棒头与定径水口流道间的流通面积，进而增加熔渣流量。

进一步的，落渣管设置在渣包外壳侧部。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明中渣包外壳可满足液态熔渣缓存、流量控制、补热功能，保证液态熔渣物性在要求范围内，实现液态熔渣粒化连续长期运行，实现液态熔渣粒化工业化。

本发明中塞棒设置在渣包侧面，棒头与液态熔渣直接接触，避免了液态熔渣对塞棒杆的侵蚀，可大大延长塞棒使用寿命。当塞棒头受液态熔渣侵蚀磨蚀后，可通过塞棒执行机构调节，向定径水口内推进塞棒头，继续保持对液态熔渣流量的控制，进一步提高塞棒的使用寿命。

本发明所述液态熔渣流量控制，通过塞棒控制装置改变塞棒头与定径水口间通流面积，调节落渣管内的熔渣液位，可大大消除因渣包内熔渣液位的改变而导致流量的大幅波动，使整个缓存过程流量稳定，满足后续粒化阶段的流量要求。

本发明所述密封罩上部液位监测装置对落渣管内液位测量，可通过流量计算仪计算落渣管内熔渣的瞬时流量，关联粒化系统电机转速，达到最优粒化效果。

本发明所述密封罩上部温度监测装置，可关联粒化系统电机转速和渣包上部燃烧器。根据熔渣温度调节燃烧器的补热功率，以保证液态熔渣温度满足系统要求，并减小补热的能耗；根据液态熔渣温度可调节电机转速，达到最优粒化效果。

本发明所述渣包盖上方液位监测装置，可在液态熔渣液位达到警戒液位时报警及时关闭上方进渣口，保证渣包里有足够的安全高度防止溢渣等事故发生，提高运行的安全性。

本发明所述包盖上方燃烧器，可对渣包进行烘烤，在液态熔渣温度低于警戒温度时及时开启，对液态熔渣进行补热，保证渣包内的液态熔渣粘度防止凝渣等事故发生，提高运行的稳定性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

图1为本发明一种带有流量温度监测控制功能的二级液态熔渣缓存系统的结构示意图；

图2为图1的右视图；

图3为定径水口处局部放大图。

示意图中的标号说明：

1、渣包外壳；2、渣包液位监测装置；3、燃烧器；4、落渣管液位监测装置；5、温度监测装置；6、定径水口；7、塞棒头；8、塞棒控制装置；9、塞棒杆；10、密封罩；11、落渣管；12、进渣口。

具体实施方式

请参阅图1至图3所示，本发明一种带有流量温度监测及控制功能的二级液态熔渣缓存系统，包括渣包外壳1、定径水口6、塞棒头7、塞棒控制机构8、落渣管11和密封罩10。

渣包外壳1上部有进渣口12，底部有一个或多个出渣口，出渣口由座砖100与定径水口6组成；一个出渣口对应设置一个塞棒，塞棒包括塞棒头7、塞棒杆9和塞棒控制装置8，座砖上设有相互连通的座砖流道101和定径水口容置腔102，定径水口安装于定径水口容置腔内；座砖流道一端连通渣包外壳内部容置熔渣的内腔，另一端连通定径水口的定径水口内流道的入口；塞棒杆一端连接塞棒头，另一端连接塞棒控制装置；塞棒控制装置用于控制塞棒头与定径水口之间的通流面积。定径水口6外侧设置有对应的密封罩10，密封罩的底部安装有落渣管11；渣包外壳1由高温耐火材料与钢壳制成。液态熔渣从渣包上方进渣口12流入，并暂存于渣包中，液态熔渣从渣包外壳1底部侧面通过定径水口6经密封罩10流入落渣管11，再流至下方粒化系统。

塞棒设置在渣包外部，塞棒与水平方向呈10°-30°夹角，定径水口6内流道为先渐缩后渐扩的非等截面流道。径水口内流道入口渐缩段上部与水平方向夹角为100°-110°，定径水口内流道入口渐缩段下部与水平方向夹角为15°-25°，径水口内流道出口渐扩段为倒圆锥形结构，渐扩段上部与水平方向夹角为15°-25°，渐扩段下部与水平方向夹角为5°-15°。流量过大时，塞棒控制装置8向前给进，减小塞棒头7与定径水口流道间的流通面积，进而减小熔渣流量。流量过小时，塞棒控制装置8向后给出，扩大塞棒头7与定径水口流道间的流通面积，进而增加熔渣流量。座砖、定径水口、塞棒头材料为高温抗腐蚀磨蚀的耐火材料，塞棒杆由耐高温金属材料制成。

当塞棒头7受熔渣侵蚀磨蚀后，可通过塞棒控制装置8调节，向定径水口6内给进塞棒头7，继续保持塞棒对熔渣流量的控制，延长塞棒使用寿命。当定径水口6与塞棒头7腐蚀较严重无法使用时，可用炮泥堵住出渣口座砖100的通道，快速更换定径水口6及塞棒头7，对系统运行的影响较小。

密封罩10顶部安装落渣管液位检测装置4，检测落渣管11内的液态熔渣液位，通过流量计算仪得到液态熔渣瞬时流量反馈给塞棒控制装置8。液位过高时，塞棒控制装置8向前给进，减小塞棒头7与定径水口6间的流通面积，进而减小液态熔渣流量。塞棒头7为高温抗腐蚀磨蚀的特种耐火材料，塞棒杆9由耐高温金属材料制成。

渣包外壳1上部的非接触式液位监测装置2实时监测渣包里液位高度，可通过液位计算得到渣包内的瞬时液态熔渣缓存量，从而对液态熔渣流量进行调整分配，并在液态熔渣液位达到警戒液位时报警及时关闭上方进渣口，保证渣包里有足够的安全高度防止溢渣等事故发生。

密封罩10顶部安装非接触式温度监测装置5，渣包外壳顶部安装燃烧器3，通过对落渣管11内液态熔渣温度的监测，反馈至燃烧器3，并关联燃烧器3的开启及补热功率；同时将液态熔渣瞬时温度反馈给粒化系统，及时调整电机转速。密封罩10及落渣管11外包覆保温材料，以减小散热，保证液态熔渣温度。

本熔渣缓存系统采用从渣包侧面而非底部的出渣方式，在侧面出渣口处采用了定径水口6与塞棒头7配合的方式控制出渣流量，将落渣管11设置在渣包外壳1侧部而非底部，并通过密封罩10连接渣包外壳1与落渣管11。此结构便于控制流量并易于维护更换定径水口及落渣管，避免了现有技术中熔渣从渣包底部出渣导致落渣管不易更换维护的缺点，增强了系统的连续性稳定性。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本发明而非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施方式对本发明已进行了详细说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。