一种基于帕斯卡原理的渣池搅拌装置的制作方法

本技术属于钢铁冶炼炉渣利用领域，尤其涉及一种渣池搅拌装置。

背景技术：

1、高炉炼铁过程实现了脉石中有价组分和杂质元素的分离，获取了大量高温铁液和渣液。铁液作为有价产品，通过位于高炉下部的铁水沟流入铁水包内，经预处理后可作为下游的炼钢工序入炉金属料而直接使用，得到最终的钢铁产品。高炉渣是高炉炼铁过程的副产品，杂质元素含量多，其化学组成主要以cao、sio2、al2o3、mgo、mno等为主。因其主要化学组成与硅酸盐水泥相近，且出渣时渣液温度高达1500-1550℃，具有较高的二次资源利用价值和余热回收利用潜力。

2、现阶段关于炉渣的二次资源利用方面，主流工艺是水淬法和干式粒化法。水淬法中渣沟中流出的高温渣液经过水淬处时，采用高压水枪高速射流冲击，快速水冷处理，获得玻璃体含量较高的水淬渣产品。水淬渣产品内玻璃体含量较高，经过后续的转鼓脱水法、渣池过滤法、脱水槽法、提升脱水法等工序，获得最终可供使用的工业产品，实现炉渣的固废资源二次利用。干式粒化法则是采用布置在渣沟末端的鼓风机吹出的高速空气流与高温渣液进行强迫对流传热和辐射换热，同时将渣液吹入热交换器内。渣液在运动过程中快速散失热量，温度下降，快速凝固成固体，并储存在储渣槽中。水淬法处理量大，水淬效果好，产品质量高，设备布置简单，但存在不能回收利用高炉渣高位余热的弊端，且耗水量大，大量热量以高温水蒸气形式发散到空气中，局部区域空气湿度较高，环境中污染物难以散发，恶化空气质量和影响工作人员健康。干式粒化法也可得到玻璃化率较高的产品，同时可以捕捉和回收利用高温渣液的高位余热，用于供暖和发电，但存在处理量小，产品质量不稳定，设备粘结和腐蚀等弊端。

3、针对水淬法中高温余热难以利用的问题，现阶段也有向高温渣池中投加一定比例的危废焚烧灰渣和电镀污泥等进行协同熔化和处理的新工艺。此工艺中，投加物危废焚烧灰渣和电镀污泥等以合适粒度投加到高炉出渣口处的湍流器内，被高温液态高炉渣加热、流动、卷吸、裹挟、混合和熔化，最终一起汇入水淬处进行水淬急冷，最终得到水淬渣产品。该路线在不影响原有水淬渣产品质量的基础上，利用高炉渣的高位余热处理危废焚烧灰渣和电镀污泥等固废，具有较高的节能减排和可持续发展潜力。该工艺中，因投加物密度小，投加过程加料制度不稳定，导致高炉渣渣沟内局部区域投加物堆积，浮于渣液表面，熔化不完全，影响最终水淬渣产品质量和玻璃化率。因此渣沟内需要外力作用进行搅拌，强化混匀效果，保证投加物均匀受热，熔化完全。然而现阶段关于此类搅拌设备仍然缺乏，现场多采用人工搅拌，危险系数高，工作环境恶劣。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种基于帕斯卡原理的渣池搅拌装置，无需人工搅拌即可强化渣池内的搅拌和混匀效果。为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

2、一种基于帕斯卡原理的渣池搅拌装置，包括：

3、高炉渣渣池搅拌器：用于对高炉渣渣池进行搅拌；

4、蒸汽产生系统：用于提供蒸汽；

5、蒸汽压缩系统：包括一用于压缩所述蒸汽产生系统提供的蒸汽的蒸汽压缩器；所述蒸汽压缩器与所述蒸汽产生系统相连；

6、驱动系统：包括一用于接收所述蒸汽压缩系统的压缩蒸汽，并用于带动所述高炉渣渣池搅拌器转动的帕斯卡驱动组件；所述帕斯卡驱动组件的一端与所述蒸汽压缩系统相连，另一端与所述高炉渣渣池搅拌器相连。

7、上述渣池搅拌装置中，优选的，所述帕斯卡驱动组件包括封闭的帕斯卡液腔，所述帕斯卡液腔两端分别设有帕斯卡液腔推力输出端活塞和帕斯卡液腔受力端活塞，所述帕斯卡液腔推力输出端活塞通过连接杆与所述高炉渣渣池搅拌器相连，所述帕斯卡液腔受力端活塞通过连接管路与所述蒸汽压缩系统相连。

8、上述渣池搅拌装置中，优选的，所述连接杆包括搅拌桨水平固定杆件和帕斯卡液腔推力输出杆件，所述搅拌桨水平固定杆件和帕斯卡液腔推力输出杆件相连并整体呈“z”字型的摇把状，所述搅拌桨水平固定杆件与所述高炉渣渣池搅拌器固接，所述帕斯卡液腔推力输出杆件与所述帕斯卡液腔推力输出端活塞相连；

9、所述连接管路包括进气组件和出气组件；

10、所述进气组件包括帕斯卡液腔压气管、帕斯卡液腔进气管、帕斯卡液腔进气管滑动活塞和帕斯卡液腔进气管金属软管，所述帕斯卡液腔压气管与所述帕斯卡液腔受力端活塞相连，所述帕斯卡液腔压气管依次通过帕斯卡液腔进气管和帕斯卡液腔进气管金属软管与所述蒸汽压缩器的压缩蒸汽出口(即蒸汽压缩器压缩腔排气管阀门、蒸汽压缩器压缩腔排气管)相连；所述帕斯卡液腔进气管滑动活塞设于所述帕斯卡液腔进气管中；

11、所述出气组件包括帕斯卡液腔排气管阀门、帕斯卡液腔排气管金属软管和帕斯卡液腔排气管，所述帕斯卡液腔排气管金属软管一端通过所述帕斯卡液腔排气管阀门与所述帕斯卡液腔压气管相连，另一端通过帕斯卡液腔排气管与所述蒸汽压缩器的压缩蒸汽回气口(蒸汽压缩器压缩腔回气管阀门即)相连。

12、上述渣池搅拌装置中，优选的，所述高炉渣渣池搅拌器包括相互连接的渣池搅拌桨和渣池搅拌桨主轴，所述渣池搅拌桨和渣池搅拌桨主轴外设有搅拌桨冷却水回水管和搅拌桨冷却水进水管，所述搅拌桨冷却水回水管上通过搅拌桨冷却水回水管渐扩管道接口连接有冷却水回水干管，所述冷却水回水干管上设有冷却水回水干管金属软管，所述搅拌桨冷却水进水管上通过搅拌桨冷却水进水管渐缩管道接口连接有冷却水供水干管，所述冷却水供水干管上设有冷却水供水干管金属软管。

13、上述渣池搅拌装置中，优选的，所述渣池搅拌桨外设有搅拌桨外围耐火材料层，所述渣池搅拌桨主轴外设有搅拌桨外耐磨钢层。

14、上述渣池搅拌装置中，优选的，所述高炉渣渣池搅拌器处还设有用于调整所述高炉渣渣池搅拌器水平、竖直位置的位置调节组件；所述位置调节组件包括竖直调节组件和水平调节组件；

15、所述竖直调节组件包括顶部固定的可伸缩的搅拌桨吊挂杆；

16、所述水平调节组件包括渣池搅拌装置固定桩、固定桩垂直杆件、搅拌桨夹持器、搅拌桨夹持器固定螺栓、搅拌桨夹持器水平杆件和搅拌桨夹持器固接件；所述渣池搅拌装置固定桩固定设置，所述固定桩垂直杆件固设于所述渣池搅拌装置固定桩上；所述搅拌桨夹持器套设于所述高炉渣渣池搅拌器外，所述搅拌桨夹持器固定螺栓设于所述搅拌桨夹持器上，用于调整所述高炉渣渣池搅拌器在所述搅拌桨夹持器内的位置，所述搅拌桨夹持器依次通过搅拌桨夹持器水平杆件和搅拌桨夹持器固接件与所述固定桩垂直杆件相连。

17、上述渣池搅拌装置中，优选的，所述蒸汽压缩器的内腔通过一蒸汽压缩器滑动活塞分隔成蒸汽压缩器充气腔和蒸汽压缩器压缩腔，所述蒸汽压缩器充气腔通过一蒸汽压缩器充气腔进气管与所述蒸汽产生系统相连，所述蒸汽压缩器压缩腔通过蒸汽压缩器压缩腔排气管与所述帕斯卡驱动组件相连。

18、上述渣池搅拌装置中，优选的，所述蒸汽压缩器压缩腔上连接有蒸汽压缩器压缩腔补气管，所述蒸汽压缩器压缩腔补气管上设有蒸汽压缩器压缩腔补气管阀门；所述蒸汽压缩器压缩腔上设有蒸汽压缩器压缩腔泄气管，所述蒸汽压缩器压缩腔泄气管上设有连接有蒸汽压缩器压缩腔泄气管阀门；所述蒸汽压缩器压缩腔上设有蒸汽压缩器压缩腔压力表。

19、上述渣池搅拌装置中，优选的，所述蒸汽产生系统包括一个或多个用于吸收高炉渣的热量，并使水蒸发产生蒸汽的辐射腔，所述辐射腔上设有辐射腔供水管和辐射腔蒸汽输出管，所述辐射腔供水管上设有辐射腔供水管阀门，所述辐射腔蒸汽输出管上设有辐射腔蒸汽输出管阀门以及辐射腔出口蒸汽压力表，所述辐射腔蒸汽输出管通过一蒸汽供应干管与所述蒸汽压缩系统相连。本实用新型中，可采用多个辐射腔，比如采用3个辐射腔，每个辐射腔上配套设置辐射腔供水管和辐射腔蒸汽输出管。

20、上述渣池搅拌装置中，优选的，所述蒸汽供应干管上连接有富余蒸汽排出管，所述富余蒸汽排出管上设有紧急泄压管，所述紧急泄压管上设有紧急泄压阀，所述富余蒸汽排出管上还通过蒸汽管网入口管道阀门、蒸汽管网入口管道连接有蒸汽管网。

21、针对现有水淬法中高炉渣与投加物混熔处理过程投加物混匀和受热效果差，熔化不完全，热量利用效率低的难题，本实用新型提出了高炉渣与投加物的混熔过程中的一种基于帕斯卡原理的近零能耗渣池搅拌装置，通过冷却水的液-气相变来实现对高炉渣高温物理显热的回收利用，同时将热能部分转换为动能，借助帕斯卡原理实现对动能的局部放大来推动出渣口处的湍流器内搅拌桨的转动，强化湍流器内的搅拌和混匀效果，从而达到加快投加物熔化和协同处理固废的目的。

22、本实用新型的基于帕斯卡原理的近零能耗渣池搅拌装置，利用高炉渣的高位物理热驱动活塞式蒸汽压缩器产生高温高压水蒸气并使其达到一定压力后进行释放，推动基于帕斯卡原理的动力放大装置的螺杆做功，进而推动位于湍流器上部的搅拌桨转动，加速投加物的传热、流动、卷吸、裹挟、混合和熔化。在保证最终水淬产物质量合格的基础上，提高对高炉渣高位显热的回收利用效率，降低能源消耗。其基于的主要原理有：

23、1、冷却水的气-液相变能量回收、储存与转化。辐射腔吸收来自高炉渣的高位物理热，并对其进行回收利用。其内部的冷却水受热蒸发，获得高温高压水蒸气，将热能转换为压力势能，并通过帕斯卡液腔将压力势能转换为推动力并进行放大，满足渣池搅拌装置所需的外力。整个系统是闭式循环系统，只是存在水的相态的改变而带来的一系列换热和能量转换过程。

24、2、基于帕斯卡原理的作用力转化、放大和利用。帕斯卡液腔的入口段的小面积活塞受到力的作用，其所受的压强大小不变的传向帕斯卡液腔出口段的活塞。通过活塞不同的受力面积大小，便可以对外输出不同的作用力。

25、与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

26、本实用新型提出了高炉渣与投加物的混熔过程中的一种基于帕斯卡原理的近零能耗渣池搅拌装置，包括高炉渣渣池搅拌器、蒸汽产生系统、蒸汽压缩系统和帕斯卡驱动组件，通过蒸汽产生系统、蒸汽压缩系统产生压缩蒸汽，将热能部分转换为动能，借助帕斯卡原理实现对动能的局部放大来推动出渣口处的湍流器内搅拌桨的转动，强化湍流器内的搅拌和混匀效果，从而达到加快投加物熔化和协同处理固废的目的，现场无需人工搅拌。