一种高炉水渣防板结高效过滤系统的制作方法

1.本发明涉及高炉炼铁设备技术领域，具体的是一种高炉水渣防板结高效过滤系统。


背景技术：

2.高炉冶炼时会产生高温液态熔渣(1350℃-1500℃)，国内每年生产铁水产生高温液态熔渣约2.8亿吨。
3.国内外通常采用沉淀过滤法(常称底滤法)水渣工艺对熔渣进行处理。高炉炉前进行水力冲渣，用水淬将熔渣击碎后，变成松散的渣水混合物(常称水渣)，水渣经冲渣沟进入底滤池。液态水经过底滤池内的多层滤料过滤，在底滤池滤料顶部留下固态的湿润的渣粒，然后通过桥式抓斗起重机对渣粒进行抓取、装车外运。经水淬后得到的渣粒(粒径0.2mm-3mm)用途广泛，可以作为水泥用料、隔热填料等，使炉渣得到充分利用。
4.高炉冲渣水含有一定成分的渣棉，在实现渣水分离的过滤过程中渣棉容易堵塞滤层的过滤间隙，长期作用会使过滤层发生板结，板结后的过滤层失去了过滤功能，导致水渣系统的生产不能顺利进行。滤料板结问题已经成为底滤法工艺急需解决的难点问题，一旦滤料板结，更换难度增大，严重的会影响高炉生产的顺利进行。为了避免或减缓过滤层板结的难题，普遍采用冲渣水通过底滤池底部的过滤管对滤料进行反向冲洗。
5.底滤池底部的滤层通常是从上至下粒度逐渐变大的滤料，底滤池底部布置过滤管组件，过滤管组件一般有两个作用：一是在渣水分离的过程中排出过滤水；二是在滤料表层以上的渣粒清理后引入反冲洗水对滤料进行反冲洗，提高滤料活性、延长滤料使用寿命。
6.滤层能否对水渣完成快速过滤，高效实现液态水和渣粒的分离，对水渣工艺的生产至关重要。滤层太严密，会导致过滤效率低下，不能迅速完成渣水混合物的分离，抓渣时会出现带水抓渣的情况，不能充分实现水资源的循环利用；滤层太稀疏，会导致细小的渣粒不能得到隔离，细小渣粒和液态水一起进入循环水系统，对循环水系统的管道和阀门造成严重磨损，影响水渣工艺的顺利运行。
7.利用反冲水可以提高滤料活性，但因过滤管组件布置在底滤池底部，以排水为主要目的；当进行反冲洗操作时，反冲洗水要从下至上经过多层滤料最后才作用到易板结的顶层滤料，导致反冲洗效果并不理想，反冲洗操作对延缓滤料板结的作用会随着生产的进行不断减弱。


技术实现要素：

8.为了解决上述滤料板结的问题，本发明提供了一种高炉水渣防板结高效过滤系统，该高炉水渣防板结高效过滤系统既能够实现底滤池的高效作业，充分保证过滤效果实现过滤水和渣粒的高效分离，又能够延长滤料使用寿命起到防板结的效果，并在过滤介质出现板结现象后快速解决问题，大幅提高维护效率，避免影响水渣工艺的正常生产。
9.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
10.一种高炉水渣防板结高效过滤系统，包括底滤池，底滤池含有底板和侧壁，底滤池内设有过滤结构，过滤结构含有上下设置的过滤层和支架，过滤层和底板之间设有反冲洗装置，反冲洗装置能够向过滤层喷水，底滤池的底部设有排水结构。
11.底滤池内含有过滤空间，所述过滤空间为长方体结构，排水结构包括位于底板的上表面内的多个排水凹槽，所述排水凹槽的开口朝上。
12.所述多个排水凹槽沿所述长方体结构的宽度方向间隔排列，所述排水凹槽沿所述长方体结构的长度方向延伸，排水结构还包括位于侧壁下部的多个排水孔，所述多个排水凹槽与所述多个排水孔一一对应连通。
13.所述排水凹槽的上端铺设有格栅盖板，格栅盖板含有交叉设置的第一格栅条和第二格栅条，格栅盖板的上表面与底板的上表面齐平。
14.过滤层为模块化过滤结构，过滤层含有沿水平方向行列排布连接的多个过滤模块，支架含有与过滤模块对应连接的支撑杆，过滤层和底板之间的距离为0.5m-1m。
15.过滤模块含有过滤箱体和过滤介质，过滤箱体含有底部格栅板和侧面格栅板，过滤箱体的上端为开放状态，过滤箱体内含有滤料容纳空间，过滤介质位于所述滤料容纳空间内。
16.过滤模块呈矩形板状结构，过滤模块的厚度为0.2m-0.6m，过滤介质的上表面与过滤箱体的上表面平齐，沿从下向上的方向，过滤介质中的过滤体的直径逐渐变小。
17.底滤池内还设有过滤层保护结构，过滤层保护结构与过滤结构上下层叠连接，过滤层保护结构含有第一钢梁和第二钢梁，第一钢梁与第二钢梁交叉连接成网格结构，过滤层保护结构能够阻挡抓渣斗向下移动。
18.反冲洗装置含有沿水平方向行列排布的多个反冲洗模块，所述反冲洗模块含有上下连接的反冲洗管和管支架，所述反冲洗管含有依次连接的反冲洗主管和反冲洗支管，反冲洗主管和反冲洗支管均平行于水平面，一个所述反冲洗模块与一个过滤模块或多个过滤模块相对应，每个所述反冲洗模块的反冲洗管均能够独立控制开关。
19.过滤模块与所述反冲洗管上下连接，反冲洗主管和反冲洗支管均与管支架连接。
20.本发明的有益效果是：
21.1、格栅板组成的过滤箱体能够在不影响过滤速度的前提下有效支撑过滤介质。
22.2、过滤箱体内的过滤介质形成从下至上直径逐渐变小的梯度配置，过滤介质稳定性好，上层的小直径过滤介质不会被过滤水带走，充分保证过滤系统的高效运行。
23.3、使用过滤箱体盛装过滤介质，过滤箱体由支撑杆支撑，反冲洗装置设置于过滤箱体和底板之间，可以大幅减少支撑顶层滤料的过滤介质的层数即可对顶层滤料实现有效支撑，能够减少过滤介质的使用量，降低投资成本及后期的维护成本。
24.4、长方体形状的过滤模块布满底滤池底部，过滤介质出现板结问题后可以独立快速更换相应的过滤模块，避免耗费人力进入底滤池花费大量时间清理板结的过滤介质，大幅提高维护效率。
25.5、反冲洗装置靠近过滤层底部进行布置，有利于提高反冲洗的效率。
26.6、通过对不同区域反冲洗主管和反冲洗支管进行有针对性的操作，可以对过滤层实现特定区域针对性的反冲洗，即加强对过滤层易板结区域的反冲洗，提高易板结区域滤料的活性，延长其使用寿命。
27.7、取消常规设计中布置在底滤池底部的过滤管，用排水凹槽和排水孔进行排水，能大幅提高过滤效率、提高底滤池的处理能力。
附图说明
28.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
29.图1是本发明所述高炉水渣防板结高效过滤系统的立体示意图。
30.图2是本发明所述高炉水渣防板结高效过滤系统的剖视示意图。
31.图3是过滤层保护装置的示意图。
32.图4是过滤模块的剖视示意图。
33.图5是过滤箱体的示意图。
34.图6是格栅盖板的示意图。
35.图7是反冲洗模块的示意图。
36.图8是俯视底滤池的反冲洗分区的示意图。
37.1、底滤池；2、过滤层保护结构；3、过滤结构；4、格栅盖板；5、排水结构；6、反冲洗装置；
38.11、底板；12、侧壁；13、反冲洗分区；
39.21、第一钢梁；22、第二钢梁；
40.31、过滤层；32、支架；33、过滤模块；34、过滤箱体；35、过滤介质；36、支撑滤料；37、顶层滤料；
41.41、第一格栅条；42、第二格栅条；43、格栅板通孔；
42.61、反冲洗主管；62、反冲洗支管；63、管支架；
43.321、支撑杆；
44.341、底部格栅板；342、侧面格栅板。
具体实施方式
45.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
46.一种高炉水渣防板结高效过滤系统，包括底滤池1，底滤池1含有底板11和侧壁12，底滤池1内设有过滤结构3，过滤结构3含有上下设置的过滤层31和支架32，过滤层31和底板11之间设有反冲洗装置6，反冲洗装置6能够向过滤层31喷水，底滤池1的底部设有排水结构5，如图1和图2所示。
47.该高炉水渣防板结高效过滤系统既能够实现底滤池的高效作业，充分保证过滤效果实现过滤水和渣粒的高效分离，又能够延长滤料使用寿命起到防板结的效果，并在过滤介质出现板结现象后快速解决问题，大幅提高维护效率，避免影响水渣工艺的正常生产。
48.在以x、y、z轴为坐标轴的空间直角坐标系中，底滤池1内含有过滤空间，底板11和四周的侧壁12围成所述过滤空间，所述过滤空间为长方体结构，排水结构5包括位于底板11的上表面内的多个排水凹槽，所述排水凹槽的开口朝上。所述长方体结构的长度方向与x轴方向平行，所述长方体结构的宽度方向与y轴方向平行，所述长方体结构的高度方向与z轴
方向平行。
49.在本实施例中，所述多个排水凹槽沿所述长方体结构的宽度方向(即y轴方向)间隔排列，所述排水凹槽沿所述长方体结构的长度方向(即x轴方向)延伸，排水结构5还包括位于侧壁12下部的多个排水孔，所述多个排水凹槽与所述多个排水孔一一对应连通，如图1和图2所示。所述底板11和侧壁12均为钢筋混凝土结构，排水结构5为预制的排水孔和排水凹槽。
50.在本实施例中，所述排水凹槽的上端铺设有格栅盖板4，格栅盖板4含有交叉设置的第一格栅条41和第二格栅条42，格栅盖板4的上表面与底板11的上表面齐平。格栅盖板4的作用与井篦子的作用基本相同，第一格栅条41与第二格栅条42连接形成格子状结构，格栅盖板4含有格栅板通孔43，第一格栅条41平行于x轴，第二格栅条42平行于y轴，如图6所示。
51.在本实施例中，过滤层31为模块化过滤结构，过滤层31与底板11之间形成空腔，过滤层31含有沿水平方向行列排布连接的多个过滤模块33，相邻的两块过滤模块33之间的距离为零，支架32含有与过滤模块33对应连接的支撑杆321，过滤层31和底板11之间的距离为0.5m-1m。
52.自带支撑杆321的过滤层31平放于底滤池的底板11上，过滤层31的重量由支架32承担，以避免模块化的过滤层31与底滤池1的底板11直接接触，提高过滤效率。过滤层31与底滤池1匹配，格栅盖板4与所述排水凹槽匹配，过滤层31与格栅盖板4平行，格栅盖板4与过滤层31之间存在设定的间距(即所述支架32的高度)，如图1和图2所示。格栅盖板4采用不锈钢或其他耐腐蚀材料，也可采用普通钢板刷涂防锈漆。格栅盖板4过滤水最后经排水结构5排出底滤池1。
53.在本实施例中，过滤模块33布满整个过滤层31，过滤模块33含有过滤箱体34和过滤介质35，过滤箱体34含有底部格栅板341和四个侧面格栅板342，过滤箱体34的上端为开放状态，过滤箱体34内含有滤料容纳空间，过滤介质35位于所述滤料容纳空间内，如图4和图5所示。
54.每个过滤模块33的大小和构造均相同，过滤模块33大致呈矩形的板状结构，所述过滤介质35充满于过滤箱体34内，底部格栅板341和侧面格栅板342均由格栅板切割而成，底部格栅板341和侧面格栅板342均可以采用不锈钢板或其他耐腐蚀材料，也可采用普通钢板刷涂防锈漆，如图6所示。
55.在本实施例中，过滤模块33呈矩形板状结构，过滤模块33的厚度为0.2m-0.6m，过滤介质35的上表面与过滤箱体34的上表面平齐，沿从下向上的方向，过滤介质35中的过滤体的直径逐渐变小，如图4和图5所示。
56.所述过滤介质35含有沿z轴方向层叠设置的多个过滤分层，每个所述过滤分层内均含有颗粒状的过滤体。沿从下向上的方向，所述过滤分层内的过滤体的直径逐渐变小，最上层的所述过滤分层内的过滤体为与高炉熔渣粒化后的渣粒直径接近的石英砂或其他表面光滑的过滤介质。
57.在常规的底滤池多层滤料的布置中，真正起到过滤作用的只是顶层滤料37(采用与渣粒直径相当的鹅卵石)，下面粒度逐渐变大的支撑滤料36的作用只是通过自下而上的层层支撑对顶层滤料37起到支撑作用。本发明使用过滤箱体34盛装过滤介质，可以大幅减
少支撑顶层滤料37的过滤介质的层数和厚度，即可对顶层滤料37实现有效支撑，能够减少过滤介质的使用量，降低投资成本及后期的维护成本。
58.沿从下向上的方向，所述过滤分层内的过滤体的直径逐渐变小，过滤介质稳定性好，上层的小直径过滤介质不会被过滤水带走，充分保证过滤系统的高效运行。格栅板组成的过滤箱体34能够在不影响过滤速度的前提下有效支撑过滤介质，长方体板状的过滤模块33布满底滤池空间，过滤介质出现板结问题后便于独立快速更换，大幅提高维护效率。
59.在本实施例中，底滤池1内还设有过滤层保护结构2，过滤层保护结构2与过滤结构3上下层叠连接，过滤层保护结构2含有第一钢梁21和第二钢梁22，第一钢梁21与第二钢梁22交叉连接成网格结构，过滤层保护结构2能够阻挡抓渣斗向下移动，如图3所示。
60.第一钢梁21平行于x轴，第二钢梁22平行于y轴，相邻的两根第一钢梁21之间的距离小于抓斗起重机的抓渣斗的尺寸，相邻的两根第二钢梁22之间的距离小于抓斗起重机的抓渣斗尺寸。从而可以避免抓斗起重机在抓渣过程中抓渣斗破坏过滤层31，如图3所示。
61.在本实施例中，反冲洗装置6含有沿水平方向行列排布的多个反冲洗模块，所述反冲洗模块含有上下连接的反冲洗管和管支架63，所述反冲洗管含有依次连接的反冲洗主管61和反冲洗支管62，反冲洗主管61的中心线和反冲洗支管62的中心线均位于同一个水平面内，反冲洗主管61和反冲洗支管62均平行于水平面，一个所述反冲洗模块与一个过滤模块33或多个过滤模块33相对应，每个所述反冲洗模块的反冲洗管均能够独立控制开关。
62.过滤层31底部的支架32具有一定高度，使得过滤层31和底滤池的底板11之间有足够的空间用来布置反冲洗装置6。反冲洗主管61和反冲洗支管62在自带的管支架63的支撑作用下靠近过滤层31底部进行布置，即过滤层31与所述反冲洗管上下层叠连接。反冲洗主管61的管径尺寸大于反冲洗支管62的管径尺寸，反冲洗主管61和反冲洗支管62均设有朝上喷射的设置喷射孔用来引导反冲洗水对过滤层31进行反冲洗。过滤模块33与所述反冲洗管上下连接，反冲洗主管61和反冲洗支管62均与管支架63连接。反冲洗装置6靠近过滤层31的底部进行布置，使反冲洗水更接近容易板结的顶层滤料。
63.底滤池1底部划分为若干个反冲洗分区13(如9个反冲洗分区13)，反冲洗分区13与所述反冲洗模块一一对应，即每个反冲洗分区13均含有一个所述反冲洗模块，如图7和图8所示。每个反冲洗分区13都设置有独立控制的所述反冲洗模块开关的阀门，从而可以的控制每个所述反冲洗模块打开喷水或关闭不喷水。从而对不同区域反冲洗主管61和反冲洗支管62进行有针对性的操作，例如部分反冲洗分区13内的反冲洗模块打开、部分反冲洗分区13内反冲洗模块关闭，或者提高部分反冲洗分区13内反冲洗模块的反冲洗水的压力和流量，对过滤层31实现特定区域针对性的反冲洗，即加强对过滤层31中易板结区域的反冲洗，提高易板结区域滤料的活性，延长其使用寿命。
64.该高炉水渣防板结高效过滤系统的所有结构件都可以采用不锈钢或其他耐腐蚀材料，也可采用普通钢板刷涂防锈漆，包括过滤层保护结构2、过滤模块33的过滤箱体34、支架32以及反冲洗装置6的反冲洗主管61、反冲洗支管62、排水孔或排水凹槽上表面覆盖的格栅盖板4。
65.以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术
方案之间均可以自由组合使用。