液态钢渣的雾化处理装置及处理方法与流程

1.本发明涉及钢渣处理技术领域，尤其涉及一种液态钢渣的雾化处理装置及处理方法。


背景技术：

2.钢渣是炼钢过程中各种化学反应的产物以及各种造渣材料等物料共同形成的一种复杂物质。主要由硅酸盐类矿物、金属铁和铁氧化物等化学物质组成。
3.钢渣约为钢产量的12％。目前，钢渣处理工艺主要有热泼法、盘泼法、热焖法、水淬法、滚筒法和粒化轮法等。雾化气淬法相比其他工艺来说，工艺简单、投资比较少；从渣的物理状态来说，雾化气淬法可以获得更小的渣粒粒径，同时粒径分布范围较广，处理的渣具有冷凝速度最快，自由氧化钙消解也最为彻底，各晶相分布均匀，晶粒非常细小等优势，成为行业重要研究方向之一。
4.但是现有的的钢渣处理装置中钢渣粒化效果较差，影响处理效果；并且在钢渣处理过程中产生的余热回收效果差，导致很大一部分热能资源浪费。


技术实现要素：

5.本发明提供一种液态钢渣的雾化处理装置及处理方法，用以解决现有技术中钢渣处理效果差、热能资源浪费的缺陷，实现钢渣处理效果好，能够达到余热回收的目的，以及能够将灰尘进行收集处理。
6.为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种液态钢渣的雾化处理装置，包括：
7.钢渣雾化气淬室；
8.余热回收设备，位于所述钢渣雾化气淬室的内部，并且置于所述钢渣雾化气淬室的上部，用于收集所述钢渣雾化气淬室内的余热；
9.除尘装置，所述除尘装置与所述钢渣雾化气淬室连通，用于收集并处理所述钢渣雾化气淬室的烟尘；
10.钢渣布料机构，所述钢渣布料机构连接在所述钢渣雾化气淬室一侧，用于为所述钢渣雾化气淬室喂料；
11.气流机构，所述气流机构与所述钢渣布料机构连通，用于为所述钢渣布料机构提供高速气流。
12.根据本发明提供的液态钢渣的雾化处理装置，还包括渣罐和渣罐倾翻机构；
13.其中，所述渣罐安装在所述渣罐倾翻机构上，所述渣罐倾翻机构靠近所述钢渣布料机构设置，能够使所述渣罐向所述钢渣布料机构倾倒。
14.根据本发明提供的液态钢渣的雾化处理装置，所述钢渣布料机构包括机体，设置在所述机体上的出口，所述出口的形状为带状结构。
15.根据本发明提供的液态钢渣的雾化处理装置，所述钢渣布料机构通过调节机构能够调节所述出口的宽度，以使钢渣从所述出口流出的厚度根据需要进行改变。
16.根据本发明提供的液态钢渣的雾化处理装置，所述气流机构包括压缩空气系统、管路和矩形喷嘴，所述矩形喷嘴通过所述管路连接在所述压缩空气系统上；
17.并且，所述矩形喷嘴沿横向布置，其横向宽度与所述出口的宽度相等。
18.根据本发明提供的液态钢渣的雾化处理装置，所述喷嘴安装在升降平台上，能够通过所述升降平台调节所述喷嘴的喷射角度。
19.根据本发明提供的液态钢渣的雾化处理装置，所述除尘装置从上至下依次包括处理装置和沉淀装置；
20.其中，所述沉淀装置通过若干管道与所述钢渣雾化气淬室连通，并且在所述管道上设置有引风机。
21.根据本发明提供的液态钢渣的雾化处理装置，所述处理装置包括塔体，以及位于所述塔体内且从所述塔体的底部至顶部依次设置的积液盘、洗涤层和高效除尘结构；
22.其中，在所述积液盘和洗涤层之间设置有风道入口，所述管道连接在所述风道入口内。
23.根据本发明提供的液态钢渣的雾化处理装置，所述沉淀装置设置在所述塔体下部，且与所述塔体底部连通；所述沉淀装置包括进水管，所述进水管与所述积液盘连通；
24.其中，所述进水管连接有布水板。
25.为了实现上述目的，本发明的第二方面提供一种液态钢渣的雾化处理方法，包括如下步骤：
26.步骤s10：根据需要粒化钢渣的直径和钢渣的性质来确定钢渣布料机构的喂料厚度；
27.步骤s20：将连续的1到2兆帕的压缩空气接入到气流机构，使得气流机构能够喷出1到2马赫的与上述喂料厚度相同宽度的带状高速气流，并开启高压水蒸气管道；
28.步骤s30：将液态钢渣倒入渣罐，并通过渣罐倾翻机构将液态钢渣匀速倒入钢渣布料机构内，液态钢渣从钢渣布料机构排出后被高速气流吹入钢渣雾化气淬室，钢渣在空中雾化之后形成成品落下收集；
29.步骤s40：停止渣罐倾翻机构和钢渣布料机构工作，关闭高压水蒸气管道，等待1小时～2小时之后，进行成品收集。
30.本发明提供的液态钢渣的雾化处理装置与传统液态钢渣处理装置相比，本发明提供的液态钢渣的雾化处理装置将钢渣雾化气淬室作为核心处理区域，其他的余热回收设备、除尘装置、钢渣布料机构和气流机构分别围绕钢渣雾化气淬室布置，结构设计紧凑，处理装置的占地面积较小，投资较少。
31.另外，高速气流的角度可以通过设置在气流机构下方的自由伸缩的升降平台进行上下调节，因此可以根据钢渣雾化气淬室的实际大小来调节一个最合适的气碎角度，既能保证钢渣的冷却速度又能保证钢渣粒度的大小；而且钢渣雾化气淬室上部的换热设备能够快速的对热量进行回收利用。
32.最后，钢渣在气碎过程中产生的粉尘通过除尘装置进行收集并集中处理，能够有效改善钢渣雾化气淬室的工作环境，以及节约资源，使收集处理产生的资源能够循环使用，符合节能环保的经济理念。
33.进而，本发明提供的一种液态钢渣的雾化处理方法，处理步骤简单，处理效率高。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1是本发明提供的液态钢渣的雾化处理装置的结构示意图；
36.图2是本发明提供的液态钢渣的雾化处理装置中除尘装置的结构示意图；
37.图3是本发明提供的液态钢渣的雾化处理方法的流程示意图；
38.附图标记：
39.10：钢渣雾化气淬室； 20：余热回收设备；
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30：除尘装置；
40.31：处理装置；
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311：塔体；
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312：积液盘；
41.313：洗涤层；
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314：风道入口；
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315：除雾器；
42.32：沉淀装置；
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321：进水管；
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322：布水板；
43.323：集泥斗；
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324：集水槽；
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33：引风机；
44.34：管道；
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40：钢渣布料机构；
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50：气流机构；
45.60：渣罐；
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70：渣罐倾翻机构。
具体实施方式
46.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
47.在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。“第一”“第二”“第三”“第四”不代表任何的序列关系，仅是为了方便描述进行的区分。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。
48.下面结合图1至图3，对本发明的实施例进行描述。应当理解的是，以下描述仅是本发明的示意性实施方式，并未对本发明构成任何限定。
49.请详细参阅图1，本发明的第一方面提供一种液态钢渣的雾化处理装置，包括钢渣雾化气淬室10、余热回收设备20、除尘装置30、钢渣布料机构40和气流机构50，其中，除尘装置30和钢渣布料机构40分别与钢渣雾化气淬室10连通，除尘装置30用于收集并处理所述钢渣雾化气淬室的烟尘，钢渣布料机构40用于为所述钢渣雾化气淬室喂料；气流机构50与钢渣布料机构40连通，用于为钢渣布料机构40提供高速气流，使液态钢渣的表面张力在高速气流的作用下被迅速分裂成细小的颗粒；余热回收设备20位于钢渣雾化气淬室10内，用于收集液态钢渣冷却过程中的余热。
50.可以理解的是，本发明提供的液态钢渣的雾化处理装置将钢渣雾化气淬室10作为核心处理区域，其他的余热回收设备20、除尘装置30、钢渣布料机构40和气流机构50分别围
绕钢渣雾化气淬室10布置，结构设计紧凑，处理装置的占地面积较小，生产成本较低。
51.进一步的，本发明提供一种液态钢渣的雾化处理装置还包括渣罐60和渣罐倾翻机构70。其中，在一些实施例中，渣罐60位于渣罐倾翻机构70上，渣罐倾翻机构70不仅能够将渣罐60倾倒，使钢渣流入钢渣布料机构40中，而且还能够加热渣罐60，使钢渣的流动性增强，更便于流入钢渣布料机构40。
52.具体的，渣罐倾翻机构70包括机架，活动连接在机架上的限位卡槽(图中未示出)，在限位卡槽一侧或两侧通过支耳(图中未示出)铰接有液压推杆。
53.当渣罐60盛放着液态钢渣放置在渣罐倾翻机构70上的限位卡槽上后，然后启动液压推杆，将液态钢渣倾倒进钢渣布料机构40中
54.除了该渣罐倾翻机构70，还可以为其他的结构，比如渣罐60活动连接在机架上，在渣罐60倾倒的一端固定连接钢丝绳，钢丝绳通过固定在机架上的绳轮传动，在钢丝绳远离渣罐60的一端连接卷扬机，通过卷扬机收放钢丝绳从而使渣罐60在机架上摆动倾倒。
55.进而，为了使渣罐60能够自动复位在水平状态或者初始状态，可以在机架与渣罐60之间连接复位弹簧，当渣罐60倾倒完液态钢渣之后能自动复位到原始位置。
56.具体的，钢渣雾化气淬室10的结构为易于收集含尘气体的锥顶模式，具体的，钢渣雾化气淬室10是一种圆形的锥顶设备，采用该种类型的设备不仅可以大幅度的节约材料，而且能够增加承压的能力。
57.具体的，余热回收设备20是一种管式的换热设备，该设备可以进行气气或者是气水换热。
58.当余热回收设备20进行气气换热时，余热回收设备20可以构造为：四周管箱，中间隔板将两侧通道隔开，热管为全翅片管，单根热管可更换。工作时，高温烟气从左侧通道向上流动冲刷热管，此时热管吸热，烟气放热温度下降。热管将吸收的热量导致右端，冷空气从右侧通道向下逆向冲刷热管，此时热管放热，空气吸热温度升高。
59.当余热回收设备20进行气水换热时，余热回收设备20可以构造为：下部是烟道，上部为水箱，中间有隔板，顶部有安全阀、压力表、温度表接口，水箱有进出水和排污口。工作时，烟气流经热管余热回器烟道冲刷热管下端，热管吸热后将热量导至上端，热管上端放热将水加热。
60.本实施例中，余热回收设备20布置在钢渣雾化气淬室10的上端，能够收集冷却过程中产生的热量。
61.具体的，除尘装置30包括处理装置31、沉淀装置32、引风机33和若干管道34，其中，处理装置31用于处理排放的气体，沉淀装置32用于沉淀较大的颗粒污染物；管道连接在理装置31和钢渣雾化气淬室10上，引风机33安装在管道34上，用于将钢渣雾化气淬室10产生的气体引到处理装置31中。
62.如图2所示，处理装置31包括塔体311，以及位于塔体311内且从塔体311底部至顶部依次设置的积液盘312、洗涤层313和高效除尘结构。
63.其中，在塔体311上且位于积液盘312和洗涤层313之间设置有风道入口314，钢渣雾化气淬室10的烟气可经风道入口314进入塔体311内，塔体311顶部设有开口，经过净化除尘处理的烟气可通过该开口直接排放至大气中。
64.其中，积液盘312为倒锥形结构，便于聚集洗涤层313落下的液体，且积液盘312与
塔体311的内壁固定连接。在积液盘312设置有多个用于防止液体从积液盘312穿过的气罩3121，气罩3121只能允许气体穿过。
65.其中，洗涤层313上设有多个喷头131，喷头131向下喷射洗涤液(也即喷头131从塔体311上方向下方喷射)，使得洗涤液与经过风道入口314进入塔体311内的烟气逆向接触，从而对烟气中的粉尘进行洗涤。
66.其中，高效除尘结构包括除雾器315，除雾器315沿塔体311的高度方向可以间隔设有多层，经过洗涤层313的烟气通过除雾器315去除粉尘颗粒和液滴，从而使排放出的烟气更干净。
67.如图2所示，沉淀装置32设置在塔体311靠近下端的位置，且与塔体311的底部连通，沉淀装置32内竖直设有进水管321，进水管321的顶端与积液盘312的最低端连通，积液盘312上聚积的洗涤液以及其它液体可经进水管321落入沉淀装置32内进行收集沉淀。
68.其中，进水管321的底端固定连接有布水板322，布水板322呈伞状结构，经进水管321流出的液体先冲击到布水板322上，通过布水板322引流到沉淀装置32内；布水板322的形状可以延长液体的流动路径和流动时间，使液体内的粉尘等杂质能够充分沉淀。
69.其中，沉淀装置32内底面设有集泥斗323，集泥斗323呈倒锥形结构，便于粉尘等杂质沉降，集泥斗323上设有用于排污的排污口，沉降的粉尘等杂物由该排污口排出。
70.其中，在沉淀装置32内沿塔体311内壁的圆周方向设置有集水槽324，随着沉淀装置32内液体的增多，当沉淀装置32内液体的水位超过集水槽324的边沿时，液体会溢满集水槽324，并从集水槽324的开口中排出，排出的液体可循环使用。
71.具体的，钢渣布料机构40是一种能够将熔融状态下的钢渣按一定厚度和一定长度从钢渣布料机构40的下端流出的机构，并且流出钢渣的厚度可以进行调节。
72.具体的，钢渣布料机构40上部是喇叭口形式，下部是一个类似于长方形或矩形的出口，该矩形出口的短边可以根据需求进行调节。
73.钢渣布料机构40由手柄、舌板和固定板等组成，通过手柄可以调节舌板的角度从而调节开口的大小，相当于舌板位于开口内，在舌板的两侧活动连接有螺纹杆，螺纹杆的一端连接有手柄，通过转动手柄，可以调节舌板的倾斜角度，进而调节开口的大小。
74.钢渣布料机构40流出的具体厚度可以按下式(1
‑
1)进行计算：
[0075][0076]
其中：δ为液态钢渣的厚度；
[0077]
d为需要雾化粒化的钢渣直径；
[0078]
we为液态钢渣的韦伯数；
[0079]
re为空气雷诺数；
[0080]
k，n为不同钢渣的根据实验确定的常数。
[0081]
在液态渣导入布料装置前，首先调节布料装置上的手柄，布料装置的出口调节到合适的大小，然后再将液态钢渣倒入。
[0082]
本发明在使用过程中，将连续的1到2兆帕的压缩空气接入到气流机构50中，高速气流机构50的矩形喷口能够喷出1到2马赫的高速气流，高速气流直接作用在带状的液态钢渣上并喷向钢渣雾化气淬室10，高速气流机构50能产生与带状液态钢渣同宽的高速气流，
同时上下角度可以根据实际情况进行调整，液态钢渣在表面的张力和高速气流的作用下会被迅速的分裂成细小的颗粒，然后在钢渣雾化气淬室10中进行粒化和冷却，在冷却风的作用下颗粒会迅速收缩成球状的细小颗粒。
[0083]
具体的，气流机构50可以包括压缩空气系统、管路和矩形喷嘴，压缩空气系统通过管路与矩形喷嘴连通，矩形喷嘴设置在钢渣布料机构40的出口内侧。
[0084]
更进一步的，矩形喷嘴可以是由三个矩形高速雾化喷嘴组成，且三个矩形喷嘴横向布置，喷嘴的横向宽度与钢渣布料机构40出口的横向长度相同，确保从钢渣布料机构40出口流出的液态钢渣均能够被高速气流喷吹，喷嘴的下方安装有可以上下自由伸缩的升降平台，用于调节喷嘴的喷射角度和喷射高度，使得喷嘴能够跟随钢渣布料机构40的出口位置进行调节。
[0085]
当液态钢渣从钢渣布料机构40流出时，压缩空气系统提供的高压气流经喷嘴可直接喷吹在液态钢渣上，高压气流将液态钢渣打散粒化并实现一次冷却。
[0086]
另外，还可以在管路内设置空气阻尼器，空气阻尼器设置在压缩空气系统与喷嘴之间，为管路减震。
[0087]
钢渣雾化气淬室10中采用雾化气淬法进行液态钢渣的处理，将液态钢渣在气流机构50释放的强大气流冲击力和冷却作用下，熔融状态的液态钢渣击碎并冷却，实现液态钢渣的粒化，气流机构50可以提供持续速度达到1到2马赫的高速气流，钢渣在高速气流的作用下迅速被冷却，并在钢渣表面的张力作用下迅速被击碎而粒化。
[0088]
同时，熔融状态的钢渣与高速气流进行换热，在热交换设备(即余热回收设备20)的作用下进行余热回收，从而达到将钢渣气碎粒化并且将余热进行回收的目的。
[0089]
另外，钢渣在气碎过程中产生的粉尘通过除尘装置30进行收集并集中处理，能够有效改善钢渣雾化气淬室10的工作环境，以及节约资源，使收集处理产生的资源能够循环使用，符合节能环保的经济理念。
[0090]
传统的钢渣风淬处理时由于钢渣的流动厚度不能被调节，所以最终导致钢渣的粒化直径较大，同时风淬系统的对钢渣适用性也较差，所以为了解决传动风淬法处理钢渣过程中的不足，如图3所示，本发明的另外一方面提供一种液态钢渣的雾化处理方法，包括如下步骤：
[0091]
步骤s10：根据需要粒化钢渣的直径和钢渣的性质(种类)通过计算来确定钢渣布料机构40的喂料厚度；
[0092]
步骤s20：将连续的1到2兆帕的压缩空气接入到气流机构50，使得气流机构50能够喷出1到2马赫的与上述喂料厚度相同宽度的带状高速气流，并开启高压水蒸气管道；
[0093]
步骤s30：将液态钢渣倒入渣罐60，并通过渣罐倾翻机构70将液态钢渣匀速倒入钢渣布料机构40内，液态钢渣从钢渣布料机构40排出后被高速气流吹入钢渣雾化气淬室10，钢渣在空中雾化之后形成成品落下收集；
[0094]
步骤s40：停止渣罐倾翻机构70和钢渣布料机构40工作，关闭高压水蒸气管道，等待1小时～2小时之后，进行成品收集。
[0095]
本发明的创新点主要体现在：
[0096]
本发明与传统液态钢渣处理装置相比，本发明提供的液态钢渣的雾化处理装置将钢渣雾化气淬室10作为核心处理区域，其他的余热回收设备20、除尘装置30、钢渣布料机构
40和气流机构50分别围绕钢渣雾化气淬室10布置，结构设计紧凑，处理装置的占地面积较小，投资较少。
[0097]
另外，高速气流的角度可以通过设置在气流机构50下方的自由伸缩的升降平台进行上下调节，因此可以根据钢渣雾化气淬室10的实际大小来调节一个最合适的气碎角度，既能保证钢渣的冷却速度又能保证钢渣粒度的大小，钢渣雾化气淬室10上部的换热设备能够快速的对热量进行回收利用。
[0098]
最后，钢渣在气碎过程中产生的粉尘通过除尘装置30进行收集并集中处理，能够有效改善钢渣雾化气淬室10的工作环境，以及节约资源，使收集处理产生的资源能够循环使用，符合节能环保的经济理念。
[0099]
另外，本发明提供液态钢渣的雾化处理方法，有效解决了传统的钢渣风淬处理时由于钢渣的流动厚度不能被调节，所以最终导致钢渣的粒化直径较大，同时风淬系统的对钢渣适用性也较差的问题。
[0100]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。