一种烧结原料蒸汽预热系统的制作方法

本申请涉及烧结技术领域，尤其涉及一种烧结原料蒸汽预热系统。

背景技术：

烧结是钢铁工业的基础环节，是将粉状原料在高温下烧制形成聚结体。通常情况下，小矿槽内的原料在向台车布料之前需先进行蒸汽预热，以降低烧制能耗。目前，烧结原料的预热需要由第三方供给蒸汽，增加了钢铁冶炼的成本。同时，在烧结过程中，烧结机点火器产生的热量除一部分用于烧制外，其余热量均自然散失，燃料经济性不佳。

针对上述中的相关技术，发明人认为烧结工序存在成本高的缺陷。

技术实现要素：

为了改善相关技术中烧结工序成本高的问题，本申请提供一种烧结原料蒸汽预热系统。

本申请提供的烧结原料蒸汽预热系统采用如下的技术方案：

一种烧结原料蒸汽预热系统，包括：

软化水供给装置，用于向蒸汽包供给软化水；

蒸汽包，所述蒸汽包上部设置有软化水入水口、供汽口及回水口，所述蒸汽包下部设置有供水口；

蒸汽预热器，用于对小矿槽内的原料进行蒸汽加热；

水冷却点火器，设置于烧结机台车上方，水冷却点火器包括水冷箱体和燃烧嘴，所述水冷箱体具有由上表面向下表面贯穿的第一通孔，燃烧嘴头部可插入设置于所述第一通孔内，所述水冷箱体侧壁设置有冷水入口，所述水冷箱体上部设置有热水出口；

所述软化水入水口通过管路与软化水供给装置相连；所述供汽口通过管路与蒸汽预热器相连，用于向蒸汽预热器供给蒸汽；供水口通过管路与水冷箱体的冷水入口相连，用于向水冷箱体供水；回水口通过管路与水冷箱体的热水出口相连，用于接收回水。

通过采用上述技术方案，水冷却点火器在烧结过程中能够收集火焰余热对软化水进行加热，软化水流回蒸汽包后在蒸汽包内产生蒸汽对小矿槽内的原料进行预热。

进一步的，所述水冷箱体下表面设置有耐高温耐腐蚀材料层，所述水冷箱体上表面设置有保温层。

通过采用上述技术方案，耐高温耐腐蚀材料层能够提高水冷箱体的使用周期，保温层不仅能够对水冷箱体进行保温，而且能够防止工作人员烫伤。

进一步的，所述蒸汽包上部还设置有手动放散阀和自动放散阀，所述手动放散阀用于对蒸汽进行手动放散，所述自动放散阀用于当蒸汽包内的蒸汽压力大于等于第一限定压力时进行自动放散。

通过采用上述技术方案，能够对蒸汽包内的蒸汽进行放散，提高安全性。

进一步的，所述第一限定压力为0.8mpa。

进一步的，所述蒸汽包上设置有温度传感器、压力传感器和报警器，所述温度传感器和压力传感器分别用于检测蒸汽包内的温度和压力，压力传感器与报警器相连，当蒸汽包内的蒸汽压力超过第二限定压力时，报警器发出报警信号。

通过采用上述技术方案，当蒸汽包内的蒸汽压力超过第二限定压力时报警，工作人员可及时排查处理，保证系统运行安全。

进一步的，所述供汽口与蒸汽预热器之间设置有自力式压力调节阀，当蒸汽包内的蒸汽压力达到预定压力时，自力式压力调节阀打开并向蒸汽预热器供给蒸汽。

通过采用上述技术方案，能够使供给至蒸汽预热器的蒸汽的压力和温度满足原料预热要求。

进一步的，所述预定工作压力为0.5mpa。

进一步的，所述软化水供给装置包括依次相连的制备设备、储水箱、上水泵，所述上水泵的出水口与蒸汽包的软化水入水口之间的管路上设置有逆止阀；

所述蒸汽包上设置有液位控制模块，当蒸汽包内液位低于最低限定液位时，液位控制模块控制上水泵自动向蒸汽包内补水。

通过采用上述技术方案，当蒸汽包内水位低时软化水供给装置可自动向蒸汽包内补水，保证蒸汽连续稳定产生。

进一步的，所述蒸汽预热器包括套设于小矿槽外部的环形管，环形管的一端设置有进汽口，进汽口经管路与蒸汽包的供汽口连接，所述环形管内环面设置有若干朝向环形管内侧的支管，所述若干支管贯穿小矿槽的侧壁插入小矿槽内部，若干支管与环形管连通。

通过采用上述技术方案，能够对小矿槽内的原料进行预热。

进一步的，烧结原料蒸汽预热系统还包括：备用水箱和备用水泵，所述备用水箱和备用水泵用于当软化水供给装置故障时向蒸汽包内供水。

通过采用上述技术方案，在软化水供给装置故障的情况下可以向蒸汽包内供水，保证系统安全。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.采用水冷却点火器代替耐火材料点火器，在烧结过程中收集火焰的余热并产生蒸汽，提高了燃料经济性，降低了烧结成本；

2.通过自力式压力调节阀能够保证通入蒸汽预热器内的蒸汽的压力和温度，保证小矿槽内原料的预热效果。

附图说明

图1是烧结原料蒸汽预热系统的结构示意图；

图2是蒸汽预热器的结构示意图。

附图标记说明：1、软化水供给装置；11、制备设备；12、储水箱；13、上水泵；14、逆止阀；2、蒸汽包；21、软化水入水口；22、供汽口；23、回水口；24、供水口；3、蒸汽预热器；31、环形管；32、进汽口；33、支管；4、水冷却点火器；41、水冷箱体；411、冷水入口；412、热水出口；413、第一通孔；414、保温层；415、凸出部；42、燃烧嘴；5、小矿槽；6、台车；7、圆辊布料器。

具体实施方式

以下结合附图1-2对本申请作进一步详细说明。

参照图1，本申请实施例公开一种烧结原料蒸汽预热系统，包括软化水供给装置1、蒸汽包2、蒸汽预热器3和水冷却点火器4，水冷却点火器4包括水冷箱体41和燃烧嘴42。其中软化水供给装置1向蒸汽包2内供给软化水，蒸汽包2内的软化水在水冷却点火器4的水冷箱体41内吸收热量后流回蒸汽包2并产生蒸汽，蒸汽包2内的蒸汽输送至蒸汽预热器3对小矿槽5内的原料进行预热。

参照图1，软化水供给装置1包括依次相连的制备设备11、储水箱12和上水泵13。制备设备11为基于钠离子互换方法进行软化水制备的设备。制备完成的软化水储存于储水箱12内，当需要向蒸汽包2补水时，由上水泵13将软化水泵入蒸汽包2内。上水泵13的数量可以是并联的两个，其中一个为备份。上水泵13的出水口经逆止阀14与蒸汽包2的软化水入水口21相连，通过设置逆止阀14，可以防止蒸汽包2内的软化水和蒸汽逆流。使用软化水能够减缓蒸汽包2和水冷箱体41内水垢积聚，延长蒸汽包2和水冷却点火器4的使用周期。

蒸汽包2上设置有液位控制模块，液位控制模块包括液位检测元件和控制器，液位检测元件实时检测蒸汽包2内的液位情况，控制器与液位检测元件和上水泵13相连。液位检测元件可以是浮球式液位计、超声波液位计等用于检测液位的器件，本领域技术人员可以根据需要进行选择。当蒸汽包2内液位低于最低限定液位时，液位检测元件将液位信号输送至控制器，控制器控制上水泵13向蒸汽包2内补水，当蒸汽包2内液位达到最高限定液位时，控制器控制上水泵13停止运转。例如，将最低限定液位设置为蒸汽包2容量的1/3，将最高限定液位限定为蒸汽包2容量的2/3，当蒸汽包2内液位低于最低限定液位时，上水泵13自动运转向蒸汽包2内补水；当蒸汽包2内液位达到最高限定液位时，上水泵13自动停止运转。本领域技术人员也可以根据需要设定最低限定液位和最高限定液位，此处不作具体限定。

参照图1，蒸汽包2包括壳体，壳体内部形成容纳空间，壳体可由耐高温耐高压材料制成，例如，壳体可以由锅炉钢焊接制成。蒸汽包2上部设置有软化水入水口21、供汽口22及回水口23，蒸汽包2下部设置有供水口24；软化水入水口21通过管路与软化水供给装置1相连；供汽口22通过管路与蒸汽预热器3相连，用于向蒸汽预热器3供给蒸汽；供水口24通过管路与水冷箱体41的冷水入口411相连，用于向水冷箱体41供水；回水口23通过管路与水冷箱体41的热水出口412相连，用于接收回水。蒸汽包2内容积为3m³，蒸汽量为3t/h，蒸汽包2最高耐压为1mpa。蒸汽包2外表面可包覆保温材料，保温层材料可以采用相关技术中已有的耐高温保温材料。

为了保证蒸汽包2的安全性，在蒸汽包2上部还设置有手动放散阀和自动放散阀。手动放散阀用于对蒸汽包2内的蒸汽进行手动放散，自动放散阀用于当蒸汽包2内的蒸汽压力大于等于第一限定压力时进行自动放散。

在系统运行过程中，当蒸汽生成量大于蒸汽消耗量时，蒸汽在蒸汽包2内积累会导致蒸汽包2内压力不断升高，通过设置自动放散阀，当蒸汽包2内的蒸汽压力大于等于第一限定压力时进行自动放散能够保证蒸汽包2内压力处于安全范围之内。第一限定压力可以设置为0.8mpa。

手动放散阀为自动放散阀的备份，当自动放散阀发生故障无法进行蒸汽放散，或者在突发情况下需要对蒸汽包2内的蒸汽进行紧急放散时，可直接将手动放散阀打开进行蒸汽放散。

在蒸汽包2上可以设置有温度传感器、压力传感器和报警器。其中，温度传感器用于检测蒸汽包2内的蒸汽温度，压力传感器用于检测蒸汽包2内的蒸汽压力，压力传感器与报警器相连，报警器内设置有第二限定压力，当蒸汽包2内的蒸汽压力大于等于第二限定压力时，报警器发出报警信号。报警器可以为能够进行声光报警的器件，第二限定压力可以设置为大于等于第一限定压力。例如，当第一限定压力为0.8mpa时，可以将第二限定压力设置为0.9mpa，当蒸汽包2内的蒸汽压力达到0.9mpa时，说明自动放散阀发生故障，此时报警器进行声光报警，工作人员可进行现场问题排查并通过手动放散阀进行蒸汽放散。

参照图1，水冷却点火器4设置于烧结机台车6上方，包括水冷箱体41和燃烧嘴42。水冷箱体41呈箱体结构，水冷箱体41由耐高温耐高压材料制成，例如，水冷箱体41可以由锅炉钢焊接制成。水冷箱体41设置于烧结机台车6上方，水冷箱体41具有由上表面向下表面贯穿的第一通孔413，第一通孔413的数量与燃烧嘴42的数量相同。燃烧嘴42头部可插入设置于第一通孔413内，燃烧嘴42可以通过螺栓或卡接部件与水冷箱体41紧固连接。水冷箱体41侧壁上设置有冷水入口411，水冷箱体41上部设置有热水出口412，冷水入口411通过管路与蒸汽包2的供水口24相连，热水出口412通过管路与蒸汽包2的回水口23相连。水冷箱体41下表面边缘可设置有向下延伸的凸出部415，凸出部415下表面高度高于台车6，起到热量聚拢的作用。当高炉煤气和空气混合在燃烧嘴42头部燃烧时，火焰可由第一通孔413向下喷出对位于水冷却点火器4下方的台车6上的物料进行烧结，火焰余热可对水冷箱体41内的软化水进行加热。

为了提高水冷箱体41的寿命，在水冷箱体41与台车6相对的表面可以设置耐高温耐腐蚀材料层，耐高温耐腐蚀材料层可以采用耐高温耐腐蚀涂料经喷涂或刷涂形成。水冷箱体41上表面可设置有保温层414，保温层414不仅能够提高水冷箱体41的集热效果，而且能够防止人员烫伤。保温层414可以采用硅酸铝保温材料。

参照图2，蒸汽预热器3包括环设于小矿槽5外部的环形管31，环形管31的一端设置有进汽口32，进汽口32通过管路与蒸汽包2的供汽口22连接。环形管31内环面设置有若干朝向环形管31内侧的支管33，若干支管33贯穿小矿槽5的侧壁插入小矿槽5内部，若干支管33与环形管31连通。当蒸汽经管路进入环形管31后可通过若干支管33输送到小矿槽5内部对原料进行预热。

在蒸汽包2的供汽口22与环形管31的进汽口32之间的管路上还可以设置有自力式压力调节阀。自力式压力调节阀用于控制向小矿槽5内供给的蒸汽的压力，当蒸汽包2内的蒸汽压力达到预定压力时自力式压力调节阀自动打开并向蒸汽预热器3供给蒸汽，以保证所供给的蒸汽压力和温度稳定。通过自力式压力调节阀可将通入蒸汽预热器3的蒸汽压力限定为0.5mpa，此时蒸汽温度可达150℃，能够将小矿槽5内的原料从60℃加热至90℃。

在生产过程中，若软化水供给装置1发生供水故障，将导致蒸汽包2和水冷箱体41内缺水，高温灼烧水冷箱体41存在较大的安全隐患。因此，本申请提供的烧结原料蒸汽预热系统还包括备用水箱及备用水泵，当软化水供给装置1无法供水时，由备用水泵将备用水箱内的水经蒸汽包2的软化水入水口21供给至蒸汽包2内。由于备用水箱无法进行长时稳定供水，不足以保证对小矿槽5内的原料的预热效果，因此蒸汽可通过蒸汽包2上的手动放散阀直接放散。

本申请公开的烧结原料蒸汽预热系统的工作原理为：

首先，在水冷却点火器4点火之前，由软化水供给装置1制备软化水并供给至蒸汽包2内。蒸汽包2内的软化水经蒸汽包2的供水口24和水冷箱体41的冷水入口411进入水冷箱体41内，软化水将水冷箱体41内部空间完全填充。燃烧嘴42点火，水冷箱体41吸收火焰余热对水冷箱体41内的软化水加热，软化水受热产生对流并由水冷箱体41上部的热水出口412及蒸汽包2上的回水口23流入蒸汽包2。

加热后的软化水由于自身温度较高并且进入蒸汽包2后压力降低，从而部分汽化产生蒸汽。当蒸汽包2内的蒸汽压力达到预定压力时，自力式压力调节阀自动打开，蒸汽经蒸汽包2的供汽口22流出并输送至蒸汽预热器3对小矿槽5内的原料进行预热。所供给的蒸汽的温度取决于蒸汽的压力，由于自力式压力调节阀可以保证蒸汽压力稳定，因此也保证了蒸汽温度的稳定。

在系统运行过程中，当蒸汽包2内的水位低于最低限定液位时，液位控制模块控制上水泵13自动向蒸汽包2内补水至最高限定液位。

小矿槽5内的原料经蒸汽预热后由设置于小矿槽5下方的圆辊布料器7布设于台车6内并在燃烧嘴42喷射的火焰下完成烧结。

本申请公开的烧结原料蒸汽预热系统，采用水冷却点火器4代替耐火材料点火器，在烧结过程中收集火焰的余热并产生蒸汽，不仅提高了燃料的经济性，而且无需由第三方供给蒸汽对小矿槽5内的原料进行预热，降低了成本。

以上为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。