一种内旋沉淀装置及其应用的制作方法

本发明属于水质处理和水量平衡领域，涉及一种内旋沉淀装置及其应用。

背景技术：

随着钢铁厂高炉单元管理水平的提升和技术的改进，水渣系统耗水量逐步降低。目前，钢铁厂的耗水量主要为水池必要的补充水和转鼓清洗泵用水，转鼓清洗泵用水是系统主要补充水。由于整个水渣系统水量平衡，补充水与内部消耗和排污水量相等。

从节水和环保的角度出发，减少水渣系统污水排放是行业发展的趋势，而减少水渣系统污水排放，要求降低水渣系统的补充水。

现有转鼓清洗泵水源来自于厂区生产水或串级水，因此有必要设计一种利用水渣系统循环水来代替生产水或串级水，为转鼓清洗泵或系统其它用水提供水源。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种内旋沉淀装置及其应用，通过设置内旋沉淀装置将高炉水渣的粒化循环水系统中的粒化循环水进行净化处理，用于系统补充水，降低了进入系统的外部水量，解决了现有技术中的系统用水量大的问题。

为达到上述目的，本发明提供了一种内旋沉淀装置，包括封闭的外筒和设置在其内侧的内筒，所述内筒与外筒间通过位于内筒底部的开孔与外筒连通；所述内筒的底部设有外伸的挡板，所述挡板与外筒下部的侧板围成沉渣区域，所述沉渣区域的底部设有排渣管；所述内筒的上部设有进水管，所述外筒的上部设有出水管，所述出水管的进水口位于其出水口之上；沿外筒的轴线方向，所述进水管的出水口位于出水管的进水口和出水口之间；所述外筒的顶部设置有与大气连通的排气管。

可选地，所述出水管的进水口为漏斗状。

可选地，所述进水管的出水口低于外筒的顶部1.3m～2.0m

可选地，所述进水管与内筒的内壁相切。

可选地，所述沉渣区域呈倒锥形，所述沉渣区域的侧板与沉渣区域底部的夹角α≥60°。

可选地，所述挡板上开有若干通孔。

可选地，所述挡板与沉渣区域的侧板夹角β＝80°。

可选地，所述挡板的下边缘与沉渣区域的侧板间留有100mm-150mm的间隙。

本发明还提供了一种高炉水渣的粒化循环水系统，包括冷却塔、粒化冷水池、粒化回水池、储水罐和电控箱，其特征在于：还包括如权利要求1～8任一所述的内旋沉淀装置；所述内旋沉淀装置的进水管与粒化冷水池连通，所述内旋沉淀装置的顶部低于粒化冷水池的溢流水位，所述内旋沉淀装置的出水管接入用户；粒化冷水池位于冷却塔下方，高炉水渣的粒化循环水先经冷却塔进入粒化冷水池，然后自流进入内旋沉淀装置进行处理回用，经用户使用后排至粒化回水池，再进入冷却塔冷却，冷却后进入粒化冷水池；所述内旋沉淀装置的出水管上设有第一电动阀门；所述内旋沉淀装置的外筒内设有液位检测装置；所述内旋沉淀装置的排渣管中设有第二电动阀门；所述第一电动阀门、第二电动阀门和渣位检测装置均与电控箱电连接；所述内旋沉淀装置通过电控箱对液位检测装置和第一电动阀门连锁控制实现自动排水调节，通过对渣位检测装置和第二电动阀门连锁控制实现自动排渣。

本发明还提供了一种适用于上述高炉水渣的粒化循环水系统中的粒化循环水的处理工艺，包括以下步骤：

s1通过设置在内筒上部的进水管接口粒化冷水池中的水自流入内筒，通过水位压差使得流体充满进水管；通过控制进水管的管径使得流速在预定范围内，水流相切进入内筒旋流；

s2通过旋流加速沉淀和沉渣区域沉淀，使得水中炉渣颗粒沉淀于沉渣区，通过沉渣区域的渣位检测装置与排渣管中的电动阀门连锁，实现自动排渣；

s3通过设置在外筒上部的出水管将外筒中的上清液排至储水罐，通过水位压差使得流体充满出水管，通过控制出水管的管径使得流速在预定范围内，通过外筒中的液位检测装置与出水管中的电动阀门连锁，实现自动排水调节。

可选地，所述内筒的进水流速为2.5m/s～4.0m/s。

可选地，所述外筒的出水流速为1.0m/s～2.0m/s。

本发明的有益效果在于：

1.通过将高炉水渣的粒化循环水系统的粒化循环水进行净化处理，用于系统补充水，降低了进入系统的外部水量，不仅节约了系统用水，而且减少了系统的污水排放。

2.本发明将出水管设计为l型，不仅提高了出水管的水质，而且利于出水管出水。

3.本发明通过将进水管的出水口与内筒的内壁相切，使得水流沿切线方向流入中心圆筒，进而使水流旋流下降，使得较小的炉渣颗粒因旋流作用而加速沉淀，提高了粒化循环水的净化效率。

4.本发明通过在内筒的周向设置挡板，减少沉淀区域的炉渣颗粒进入挡板的上部区域，提高了粒化循环水的净化效率。

5.本发明通过将沉渣区域的侧板设计成与底部夹角不小于60°的倾斜状，利于挡板上部粒化循环水中的炉渣沿侧板下沉，利于提高粒化循环水的纯度。

6.本发明通过在进水管、出水管和排渣管中设置自动阀门和常开的手动阀门，不仅提高了系统的安全性，而且利于系统的断电维护。

7.本发明通过在出水管上设置第一电动阀门和在外筒内设有与第一电动阀门连锁的液位计，实现了出水管的自动控制排放；通过在沉渣区域设置渣位计和在排渣管中设有与渣位计连锁的第二电动阀门，实现了沉渣的自动排放。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明的高炉水渣的粒化循环水系统的结构示意图；

图2为本发明的内旋沉淀装置的结构示意图一；

图3为本发明的内旋沉淀装置的结构示意图二。

附图标记：冷却塔1、粒化冷水池2、粒化回水池3、进水管4、排气管5、内旋沉淀装置6、出水管7、电控箱8、排渣管9、储水罐10、转鼓11、第三手动阀门12、第三电动阀门13、水温检测装置14、外筒15、液位检测装置16、内筒17、第一手动阀门18、第一电动阀门19、挡板20、通孔21、侧板22、渣位检测装置23、沉渣区域24、第二电动阀门25、第二手动阀门26。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，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发明的其他优点与功效。本发明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，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1～图3，一种高炉水渣的粒化循环水系统，是一种成套设备，包括内旋沉淀装置6及其配套的设备、仪表；内旋沉淀装置6为钢制封闭圆筒，包括同轴的内筒17和外筒15，内筒17位于外筒15的内部，内筒17和外筒15通过底部开孔连通，内筒17的底部外侧设有挡板20，挡板20与外筒17的底部围成沉渣区域24，沉渣区域24的底部设有排渣管9；内筒17通过进水管4进水，外筒15通过出水管7出水，内筒17的进水流速为2.5m/s～4.0m/s，进水管4的进水口高于进水管4的出水口，进水管的坡度i为0.02～0.03(管道两端的高度差与管道长度的比值)，外筒15的出水流速为1.0m/s～2.0m/s，无坡度；进水管4的出水口与内筒17相切的标高低于装置的顶板(1.3～2.0)m，出水管7的进水管口标高高于进水管4与内筒17相切标高(0.5～1.0)m，进水来自设在冷却塔1下部的粒化冷水池2中的上部水，装置顶部标高低于粒化冷水池2的溢流水位。进水管的出水口与内筒17的内壁相切，使得水流沿切线方向流入内筒17，水流旋流下降，通过底部开孔，内通17与外筒15连通，较小的炉渣颗粒因旋流而起到加速沉淀的作用，沉入池底，清液在外筒15的上层区域，出水管设于外筒15，沉渣区域24呈倒锥形，沉渣区域的侧板22与沉渣区域底部的夹角α不小于60°，设在内筒17底部的挡板20与沉渣区域24的侧板22的夹角为80°，内筒17底部的挡板20上开有通孔21，通孔21的直径为40mm，均布在挡板20上，相邻通孔21之间的间距为100mm，内筒底部的挡板20与沉渣区域24的侧板22的距离为100mm～150mm，在沉渣区域24的底部设置排渣管9，在外筒15的顶部设置排气管5，与大气连通，排气管5的出口高度高于粒化冷水池2的最高水位(200～300)mm。

内旋沉淀装置为钢制装置，采用钢板包括但不限于普通碳素钢板、不锈钢板、复合钢板，钢板厚度为6mm～40mm。焊缝无特别要求，执行现行规范、标准。

进水管4中设有第三手动阀门12和第三电动阀门13，出水管7中设有第一手动阀门18和第一电动阀门19，排渣管9中设有第二电动阀门25和第二手动阀门26，阀门型式包括但不限于蝶阀门、球阀门、闸阀门，其中手动阀门为常开阀门。

配套仪表为外筒15中设有液位检测装置16，其数值于装置配备的电控箱8的液晶显示屏显示，且与出水管电动阀门连锁，当液位低于某一设定液位时，出水管7中的第一电动阀门19关闭；沉渣区域24设有渣位检测装置23，其数值于装置配备的电控箱8的液晶显示屏显示，且与排渣管9中的第二电动阀门26连锁，当沉渣区域24的渣位低于某一设定液位时，排渣管9中的第二电动阀门26关闭，当渣位高于某一设定液位时，排渣管9中的第二电动阀门26开启；进水管4中设有水温检测装置14，其数值于装置配备的电控箱8的液晶显示屏显示，作为装置进水指标的监测。其中，渣位检测装置23为液位计，渣位检测装置23为渣位计，水温检测装置14为热电阻。

本发明通过在出水管7上设置第一电动阀门19和在外筒15内设有与第一电动阀门19连锁的液位计，实现了出水管7的自动控制排放；通过在沉渣区域24设置渣位计和在排渣管中设有与渣位计连锁的第二电动阀门25，实现在沉渣的自动排放；通过在各管上设置常开的手动阀门，不仅增加了设备的安全性，还利于设备的断电维护。

本发明中的粒化循环水经内旋沉淀装置6净化后由供水泵送至用户，用户使用后温度升高，进入粒化回水池3，经粒化回水泵提升进入冷却塔1冷却后，回到粒化冷水池2，粒化冷水池2中的上部水自流进入内旋沉淀装置6进行处理回用。粒化冷水池2中的水达到溢流水位后，还可流入粒化回水池3。

本发明的高炉水渣的粒化循环水系统中的粒化循环水的处理工艺为：

粒化冷水池2中的上部水通过进水管4与内旋沉淀装置6中内筒17的内壁相切进入内筒17中，通过旋流以及设在外筒15底部的沉渣区域24沉淀，使得水中炉渣沉于沉渣区域24，再通过内筒17上设置的挡板20的通孔21以及挡板与20与侧板22的间隙进入外筒15，外筒15中的上清液通过出水管7进入储水罐10，储水罐10中的水可以作为转鼓11的清扫泵水源水，也可以作为系统的其它用水。通过设在外筒15中的液位检测装置16与设在出水管7中的第一电动阀门19连锁，设在沉渣区域24中的渣位检测装置23与设在排渣管9的第二电动阀门25的连锁，设在进水管4中的水温检测装置14的数值作为装置进水指标的监测等实现远程监控、无人化值守。本装置的沉淀处理率可达80％以上。

本发明的高炉水渣的粒化循环水系统除必要的水池补水外，无需按照传统做法补充外部水源作为转鼓11的清洗泵用水，可降低排污水量，甚至实现零排放，实现系统的内部水量平衡，达到节水、环保的目的。

本发明经内旋沉淀装置6处理得到的净化水，可用于但不仅限于转鼓清洗泵用水。

与现有技术相比，本发明形成了一套完整的高炉水渣的粒化循环水系统，通过内旋沉淀装置6、配套设备和仪表的有机组合，实现了高炉水渣的粒化循环水系统内部的水量平衡，达到节水、环保的目的。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。