一种高炉冲渣水余热回收设备的制作方法

1.本实用新型涉及高炉余热回收技术领域，具体为一种高炉冲渣水余热回收设备。


背景技术：

2.推动节能新技术的发展创新是实现碳达峰碳中和的必然路径。低碳、零碳能源转型和现代能源体系重塑是实现联合国可持续发展目标、应对全球气候变化、推动后疫情时代全球经济“绿色复苏”的必然选择。从宏观发展来看，在“2030年前达峰，2060年前碳中和”的气候行动目标下，我国势必加大低碳转型力度，深入推进工业、建筑、公共机构等重点领域节能。而我国热电联产及工业余热潜力巨大，无论从经济、能源利用效率还是环保排放方面，低品位余热都是节能减排的重要抓手。低品位余热是指浓度小、能量少，一般不被重视的废弃能源。
3.对于钢铁行业，我国高炉炉渣处理工艺主要是水淬渣工艺方式，高炉内1400℃-1500℃的高温炉渣，经渣口流出，在经渣沟进入冲渣流槽时，以一定的水量、水压及流槽坡度，使水与熔渣流成一定的交角，冲击淬化。高炉冲渣水是高炉炼铁产生的一种副产品，作为一种低温废热源，具有温度稳定、流量大的特点。在炼铁工序中，冲渣消耗的新水占新水总耗的50％以上。冲制1吨水渣大约消耗新水11.2吨，循环用水量约为10吨左右。按照我国钢铁生产产量5亿吨，按350千克渣比计算，仅用于冲渣的新水消耗就超过1.5亿吨，占钢铁工业新水消耗的4％。由冲渣水带走的高炉渣的物理热量占炼铁能耗的8％左右，大约相当于21千克，标煤按350千克/吨铁计算。高炉冲渣水排出时温度大约85℃，属于工业低温废热源，如果不加以利用，这部分能量就会被浪费。
4.目前绝大多数对高炉冲渣水余热利用的设备多数是以各种传统过滤设备对高炉冲渣水进行过滤，经过滤后的冲渣水进入换热器对热量进行回收。因高炉冲渣水水质中含有大量絮状悬浮物和大颗粒杂质，流经过滤设备时，即便经常排污也会堵塞滤网；而且经过过滤的冲渣水并不能完全去除杂质，利用普通换热器余热回收时，冲渣水流经换热器管程时阻塞换热管，致使余热回收系统不能连续运行，余热回收效率低下。
5.高炉冲渣水组成随炼铁原料、燃料成分以及供水中的化学成分不同而异，其中可通过物理过滤去除的杂质主要包括絮状悬浮物、颗粒状炉渣等。普通过滤器因结构及排污问题经常导致滤网堵塞，检修耗时耗力，影响冲渣水余热回收的效率；现有部分专利产品仅考虑了过滤和传热两部分的集成式组合，要么改进致使换热器效率低下，过滤设备经常堵塞需要停机拆解清理，要么控制过程复杂，导致投资成本和运行成本偏高。且冲渣水余热回收利用的换热器多采用管壳式换热器，如冲渣水换热器流经管壳式换热器管程时，因换热管流通截面积小经常堵塞，且清理困难；如冲渣水换热器流经管壳式换热器壳程时，因常规布管方式的问题导致，换热管外壁及换热管直接经常有杂质堵塞，降低传热效率，当堵塞严重时，应换热器结构问题无法清理。


技术实现要素：

6.本实用新型提供的一种高炉冲渣水余热回收设备，有助于回收利用效率高，可避免产生因冲渣水内的杂质将设备中的部件阻塞导致停机维护，与此同时，降低了冲渣水中新水消耗，并减少冲渣水废水治理的水量。
7.本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：一种高炉冲渣水余热回收设备，其特征为：包括冲渣水循环泵、冲渣水过滤器、冲渣水换热器；
8.所述的冲渣水循环泵的输入端连接至高炉冲渣水池，输出端连接至冲渣水过滤器的冲渣水进口；冲渣水过滤器的冲渣水出口连接至所述冲渣水换热器的冲渣水进口，冲渣水换热器的冲渣水出口连接至高炉冲渣水池；
9.冲渣水过滤器包括壳体及设置在壳体内的筒状滤网，滤网内设置有用于清理滤网的刷辊，刷辊包括主轴及沿主轴排列设置的多个滤网刷，在壳体外的一端设置驱动主轴转动的刷辊电机；冲渣水过滤器上设有排污口，该排污口安装有全通径球阀；
10.包括一含有压差传感器的压差变送器，压差变送器的一个介质输入口与冲渣水过滤器的冲渣水进口连通、另一个介质输入口与冲渣水出口连通；所述压差变送器的压差电信号输出端连接一控制器的输入端，该控制器输出控制信号分别至刷辊电机的控制单元、全通径球阀的控制单元。
11.进一步的：所述冲渣水换热器为方形管壳式换热器，设置有冲渣水进口、冲渣水出口、循环水进口、循环水出口；换热器壳体顶部、底部均设有检查孔，检查孔通过法兰安装有排污球阀；换热器壳体内设置多个折流板，折流板与检查孔中心一一对应的共面设置。
12.作为本实用新型的进一步的技术方案：冲渣水换热器壳体顶部设置有五个检查孔，底部设置有六个检查孔。
13.进一步的：冲渣水换热器的冲渣水进口设置在顶部；在冲渣水换热器内，沿冲渣水的整体流向，第奇数块的折流板的缺口设置在底部，第偶数块的折流板的缺口设置在顶部。
14.进一步的：所述冲渣水循环泵、冲渣水过滤器、冲渣水换热器分别设置有两套为一用一备。
15.有益效果：本实用新型将高炉冲渣水的余热进行换热，可用于热风炉进气初步余热、冬季供暖等，以此降低钢铁行业的能源消耗，大大提高能源综合利用率。最重要的是，回收利用效率高，大大减少了过滤器停机拆解清理的频率，不仅提高了余热回收的效率，且不会增加运行成本，与此同时，降低了冲渣水中新水消耗，并减少冲渣水废水治理的水量。
附图说明
16.图1为本实用新型实施例的整体结构示意图；
17.图2为图1所示实施例中冲渣水过滤器的结构示意图；
18.图3为图1所示实施例中冲渣水过滤器的控制原理示意图；
19.图4为图1所示实施例中冲渣水换热器的结构示意图；
20.图5为图4的左视图；
21.图6为图1所示实施例中冲渣水换热器内折流板的设置方式及冲渣水流动示意图；
22.图示：
23.1冲渣水循环泵，
24.2冲渣水过滤器，21冲渣水进口，22冲渣水出口，23滤网，24刷辊，241主轴，242滤网刷，25刷辊电机，26排污口，27全通径球阀，
25.3冲渣水换热器，31冲渣水进口，32冲渣水出口，33循环水进口，34循环水出口，35冲渣水排污口，36折流板，37循环水放气口，38循环水排污口，
26.4高炉冲渣水池。
具体实施方式
27.如图1所示的该高炉冲渣水余热回收设备，包括冲渣水循环泵1、冲渣水过滤器2、冲渣水换热器3。
28.所述的冲渣水循环泵1的输入端连接至高炉冲渣水池4，输出端连接至冲渣水过滤器2的冲渣水进口21；冲渣水过滤器的冲渣水出口22连接至冲渣水换热器3的冲渣水进口31，冲渣水换热器的冲渣水出口32连接至高炉冲渣水池4。
29.如图1所示的所述冲渣水循环泵1、冲渣水过滤器2、冲渣水换热器3分别设置有两套为一用一备。
30.该实施例中，冲渣水过滤器2如图2所示，包括壳体及设置在壳体内的筒状滤网23，滤网23内设置有用于清理滤网的刷辊24，刷辊24包括主轴241及沿主轴排列设置的多个滤网刷242，在壳体外的一端设置驱动主轴241转动的刷辊电机25；冲渣水过滤器2上设有排污口26，该排污口26安装有全通径球阀27。
31.该设备包括一含有压差传感器的压差变送器，如图3所示，压差变送器的一个介质输入口与冲渣水过滤器的冲渣水进口21连通、另一个介质输入口与冲渣水出口22连通；所述压差变送器中压差传感器检测两个介质输入口的压力差形成一模拟电信号，并传输至变送器，变送器对该模拟信号进行处理后，通过其压差电信号输出端连接一控制器的输入端，该控制器输出控制信号分别至刷辊电机25的控制单元、全通径球阀27的控制单元。所述的控制器领域内比较常用的可以是plc，也可以是dcs。
32.当冲渣水从冲渣水进口21进入进入筒状的滤网23内部，杂质被拦截在过滤网23内壁，过滤后的干净水从冲渣水出口22流出，当滤网23内壁的杂质越积越多时，冲渣水进口21与冲渣水出口22的压差达到控制器内的第一预设值时，控制器对刷辊电机输出控制信号控制其启动，开始自清洗过程，冲渣水过滤器上的全通径球阀27即自动排污阀保持50％开度常开，实现工作过程中连续排污；
33.刷辊电机25带动刷辊连续工作，将留在滤网内部的过滤下来的絮状悬浮物，随水流排污并经排污口即全通径球阀27排出，保证滤网23不堵塞，可以连续运行。
34.系统运行过程中不断流，当冲渣水进口21与冲渣水出口22的压差达到控制器内的第二预设值时，全通径球阀27即自动排污阀保持100％开度连续排污，以大流量对滤网23进行冲洗。自动排污阀采用全通径球阀27可以保证排污顺畅。
35.该实施例中，所述冲渣水换热器3如图4、5、6所示，为方形管壳式换热器，设置有冲渣水进口31、冲渣水出口32、循环水进口33、循环水出口34、循环水放气口37、循环水排污口38。换热器壳体顶部、底部均设有检查孔，检查孔通过法兰安装有排污球阀从而形成冲渣水排污口35；换热器壳体内设置多个折流板36，折流板36与检查孔中心一一对应的共面设置，图4中可以看出。此外该实施例中，冲渣水换热器壳体顶部设置有五个检查孔，底部设置有
六个检查孔。
36.作为进一步的实施方式：冲渣水换热器3的冲渣水进口31设置在顶部；在冲渣水换热器内，沿冲渣水的整体流向，第奇数块的折流板的缺口设置在底部，第偶数块的折流板的缺口设置在顶部。
37.系统工作时，冲渣水流经换热器壳程，循环水流经管程。换热器壳体内部设置的折流板36，使得冲渣水横向流经换热管过程中上下折流，如图6所示，冲渣水排污口上也安装全通径球阀作为排污阀，其保持50％开度常开；每隔一段时间冲渣水排污口35的排污球阀保持100％开度连续排污，为了避免冲渣水换热器堵塞通过增设连续排污孔以及设置合适的折流板利用离心原理进行排污。其折流板增加了冲渣水参与换热时的流程，提高冲渣水和循环水传热效率；检查孔接管即冲渣水排污口处与换热器壳体形成了一个集污区域，当冲渣水流经折流板36的缺口处时流向发生改变，此时因冲渣水中杂质和水密度不一致会形成一个离心力，且检查孔上的排污阀门(即全通径球阀)50％开度常开，冲渣水流经集污区域时，会有小股水流进入集污区域，最终排出换热器，与此同时密度大于水的杂质会在离心力和水流方向共同影响下进入换热器壳体底部集污区域并经底部的冲渣水排污口35排出，同理密度小于水的杂质会在离心力和水流方向共同影响下进入换热器壳体顶部集污区域并经顶部的冲渣水排污口35排出；通过换热器的连续排污避免换热器堵塞，减少换热器停机清理的频率，提高了系统余热回收的效率。
38.该冲渣水余热回收设备的工作原理：冲渣水循环水泵1抽取冲渣水，冲渣水先进入冲渣水过滤器2，再流经冲渣水换热器3进行换热后排回高炉冲渣水池4或直接供至炉渣处进行降温。流经冲渣水过滤器2时，除去冲渣水中含有的大颗粒杂质及絮状悬浮物。进入冲渣水换热器3后，在壳体内部折流时，流向发生180
°
改变。在壳体顶部折流时可通过离心作用将密度小于冲渣水的杂质聚集至检查孔接管处即顶部的冲渣水排污口排出；在流经壳体底部折流时通过离心作用将密度大于冲渣水的杂质离心聚集至底部检查孔接管处即底部的冲渣水排污口排出。冲渣水循环泵、过滤器及换热器均采用一用一备，当冲渣水过滤器需要清洗时，两台冲渣水循环泵同时工作，增大循环水量，系统正常工作的同时保证有足够的水量冲洗过滤器；过滤器和换热器均设有备用，避免需要拆解清理是系统停运。
39.需要说明的是，说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
40.上述实施方式仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。本实用新型还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。