一种具有快速更换及事故处理功能的液态熔渣流量控制装置的操作方法

摘要

本发明公开一种具有快速更换及事故处理功能的液态熔渣流量控制装置的操作方法，控制装置包括渣包；渣包底部安装有带转盘的落渣装置；渣包底部侧壁设有正常工作定径水口；正常工作定径水口外部罩有密封罩；密封罩中第一方向上设有塞棒推动装置外腔；密封罩中第二方向上设有事故导流槽装置内腔及事故出渣口；带转盘的落渣装置包括转盘和安装于转盘上的多备1用的若干落渣管直管段；本发明操作方法，除了满足切断渣、渣排净的事故处理功能之外，还具有安全性高、可行性高、操作简单的特点，可有效确保操作人员在操作时的安全性及便捷性，可以具体实现4种操作，分别为快速更换操作，事故排渣操作、快速紧急排渣操作及流量控制操作。

说明书

技术领域

本发明属于高炉渣余热回收技术领域，特别涉及一种具有快速更换及事故处理功能的液态熔渣流量控制装置的操作方法。

背景技术

历经近30年发展，我国钢铁产量大幅度提升。纵向来看，我国粗钢产量从1990年的0.66亿吨提升至2016年的8.1亿吨，产量的复合增长率达到10.1％。横向来看，2016年我国的粗钢产量达8.1亿吨，全球产量占比达50.5％。在钢铁冶炼过程中，将产生大量高温炉渣。据估计，高炉渣的出炉渣温可高达1400～1550℃，通过计算可知每吨高温高炉渣的显热值可高达1260～1880MJ/吨，相当于60kg标准煤/吨。据统计，基于我国现有的钢铁冶炼技术，每生产1吨生铁将产生0.3吨高炉渣，以2016年我国生铁产量7.0亿吨进行计算，可折合产生2.1亿吨以上的高炉渣，其显热量相当于0.13亿吨标准煤。

相比水渣法，干法处理技术不仅会节约大量的水资源，而且也几乎不释放H₂S和SO₂等有害气体，因此具有显著的经济、环保性能，受到了业内的高度重视。在干法离心粒化处理过程中，高温高黏度的炉渣由高速旋转的转盘甩离转盘表界面，在空中形成液滴，再与空间中的传热介质，进行强烈的直接换热，使液滴温度降低，使其液滴表面发生相变，形成凝固层，随着温度进一步降低，液滴逐渐转变成固体小颗粒。由于高炉的出渣方式多数为间歇出渣的方式，为保证干法离心粒化系统的稳定运行，需配备高温缓存装置。为保证系统的安全运行，因此需要一种具有事故处理功能的液态熔渣缓存装置及操作方法来确保整个系统具有事故应急处理的能力，确保操作人员的安全及场地其他配套系统的安全。

高温液态熔渣的结构是十分复杂的，由于受到研究方法和实验手段的限制，以至于难以从实验直接确定。高温液态熔渣的结构，大多是从间接的方法推断的。通过研究表明，高温液态熔渣存在大量硫酸盐、混合盐、碳酸盐、确酸盐、氯酸盐及硅酸盐，因此具有较高的腐蚀性。根据高炉实际运行情况来看，高炉的出渣方式多数为间歇出渣的方式，为保证干法离心粒化系统的稳定运行，需配备高温缓存装置。此时，高温熔渣会对液态熔渣的高温缓存装置及其附属管道进行高温腐蚀。对于高温缓存装置而言，壁材的腐蚀主要来源于静态的腐蚀，而对于其附属管道而言，除静态的腐蚀之外，由于内置液态熔渣的流速快，因此还有动态的磨蚀现象存在。因此，附属管道壁材的磨蚀现象更为常见，为此需要经常对附属管道进行更换。简化附属管道的更换流程，可以有效减少附属管道的更换时间，可有效提高系统的运行稳定性。为此，需要一种可以有效减少更换附属管道时间的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种具有快速更换及事故处理功能的液态熔渣流量控制装置的操作方法，该操作方法，除了满足切断渣、渣排净的事故处理功能之外，还具有安全性高、可行性高、操作简单的特点，可有效确保操作人员在操作时的安全性及便捷性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有快速更换及事故处理功能的液态熔渣流量控制装置的操作方法，所述一种具有快速更换及事故处理功能的液态熔渣流量控制装置包括：渣包；渣包内设有渣包内腔；渣包上部设有供液态熔渣流入的液态熔渣入口；渣包底部安装有带转盘的落渣装置，液态熔渣能够通过带转盘的落渣装置流出进入后续粒化单元；渣包底部侧壁设有渣包事故排渣定径水口和正常工作定径水口；正常工作定径水口外部罩有密封罩；密封罩中第一方向上设有塞棒推动装置外腔；密封罩中第二方向上设有事故导流槽装置内腔及事故出渣口；第一方向与第二方向垂直；带转盘的落渣装置包括转盘和安装于转盘上的多备1用的若干落渣管直管段；密封罩底部通过法兰连接有一个落渣管直管段，落渣管直管段中设有落渣管出口；还包括事故处理导流槽装置；事故处理导流槽装置具体包括相互连接的两部分：事故导流槽推动装置和事故导流槽；其中，事故导流槽推动装置设置于事故导流槽装置内腔中；塞棒推动装置外腔内部设有相互连接的塞棒推动装置和塞棒头，塞棒头用于和正常工作定径水口配合；

所述操作方法包括快速更换操作；快速更换操作包括：

当运行中的落渣管直管段需要进行更换时，通过塞棒推动装置塞紧塞棒头，阻止液态熔渣从定径水口进入落渣管直管段，同时通过事故导流槽推动装置，将事故导流槽推至落渣管直管段上方，进一步防止液态熔渣落入下方落渣管直管段内；待温度降低之后，拧开密封罩与落渣管直管段处落渣管直管段法兰盘上的密封罩螺栓，旋转转盘，将下端备用落渣管直管段推至密封罩下方，通过落渣管直管段法兰盘对中连接，此时再通过事故导流槽推动装置，将事故导流槽拉回事故导流槽装置内腔，然后抽出定径水口出的塞棒头、此时液态熔渣可由渣包内腔进入带转盘的落渣装置，最后流出落渣管出口，进入后续处理单元。

进一步的，所述操作方法还包括紧急快速排净操作，紧急快速排净操作包括：在正常运行情况下，渣包事故定径水口内打入填充物；若遇到紧急排渣的情况下，需要将渣包内腔内的液态熔渣紧急排净时，将渣包事故定径水口内的填充物打通，从而迅速将渣包内腔里面的高温液态熔渣排出渣包内腔，防止液态熔渣在渣包内腔内部降温凝结。

进一步的，所述操作方法还包括事故排渣操作，事故排渣操作包括：在正常运行情况下，通过事故导流槽推动装置将事故导流槽推至落渣管直管段出口处，将处于正常流出的液态熔渣切断，被切断后的液态熔渣顺着事故导流槽进入落渣管事故排渣口，最终流入事故渣坑；此时，操作人员可对后续处理单元进行检修，若后续处理单元可在有效时间的完成检修，待检修完成后，事故导流槽推动装置将事故导流槽拉回，液态熔渣重新从落渣管直管段出口处，流出落渣管直管段，后续处理单元正常运行；若后续处理单元无法在正常时间内完成检修时，需要紧急排净渣包内腔内的高温液态熔渣时，同时打开渣包事故定径水口，将高温液态熔渣迅速排出渣包内腔。

进一步的，密封罩顶部布有用于测量液态熔渣的红外测温仪及监控落渣管液位的液位计；所述操作方法还包括流量控制操作，流量控制操作包括：通过塞棒推动装置联动塞棒头从而控制液态熔渣的在正常工作定径水口处的流量，具体控制信号来源于密封罩上方的液位计，当液位计的液面高度高于警戒液位时，控制塞紧塞棒头减小落渣管装置内部的液态熔渣流量；当液位计的液面高度低于警戒液位时，开塞棒头增加落渣管装置内部的液态熔渣流量，从而实现液态熔渣流量的控制。

进一步的，渣包事故排渣定径水口前方设有渣包事故排渣挡板，渣包事故排渣挡板下部设有事故排渣汇集出口，事故排渣汇集出口下部设有事故渣坑，渣包事故排渣定径水口、渣包事故排渣挡板、事故排渣汇集出口和事故渣坑配合，用于在事故时排出渣包中的熔渣。

进一步的，落渣管直管段外部固定设置有上部密封盖，落渣管直管段外部均设有落渣管盘管；落渣管盘管缠绕在落渣管直管段上，用于防止落渣管直管段损坏断裂是掉入粒化单元中；落渣管盘管上部固定在上部密封盖上；上部密封盖通过螺栓固定在转盘上；转盘通过轴承安装在转盘定轴上。

进一步的，事故排渣定径水口下平面与渣包内腔底部水平。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明中渣包设有渣包事故排渣定径水口可在较短的时间内将渣包内腔的液态熔渣迅速排净，同时在渣包事故排渣定径水口前方设有挡板可有效防止高温液态熔渣的四处飞溅，恶化操作环境。

本发明中在正常的运行情况下，渣包事故定径水口内打入填充物；若遇到紧急排渣的情况下，需要将渣包内腔内的液态熔渣紧急排净时，可将渣包事故定径水口内的填充物打通，从而迅速将渣包内腔里面的高温液态熔渣排出渣包内腔，可有效防止液态熔渣在渣包内腔内部降温凝结；该处事故排渣定径水口的流通面积为特定计算之后的流通面积，可根据渣包内腔的实际体积进行计算，基本上需要满足将液态熔渣在一定时间内之内排出的渣包内腔的功能；该处事故排渣定径水口材料为高温耐磨耐蚀材料，同时该处事故排渣定径水口下平面与渣包内腔底部水平，确保排净。

本发明中带转盘的落渣装置内部设有事故导流装置，通过事故导流槽推动装置将事故导流槽推至落渣管入口处，将处于正常流出的液态熔渣切断，被切断后的液态熔渣顺着事故导流槽进入；落渣管事故排渣口，最终流入事故渣坑，进而操作人员可安全地对后续处理的单元进行检修，若后续处理单元可在有效时间的完成检修，待检修完成后，事故导流槽推动装置将事故导流槽拉回，液态熔渣重新从落渣管入口处，流出落渣管出口，后续处理单元正常运行；若后续处理单元无法在正常时间内完成检修时，需要紧急排净渣包内腔内的高温液态熔渣时，可同时打开渣包事故定径水口，将高温液态熔渣迅速排出渣包内腔；使系统的运行更加稳定、安全。

本发明中落渣管事故排渣口与渣包事故排渣定径水口可在事故排渣汇集出口处汇集，并最终流入事故渣坑。

本发明中落渣管出口处的直管段周边设有落渣管盘管，落渣管盘管不仅可以对落渣管出口处的直管段进行冷却，同时还可以对落渣管出口处的直管段进行固定，防止落渣管掉入后续处理单元。

本发明中带转盘的落渣装置具备流量控制功能，在渣包侧面的定径水口出设置了塞棒推动装置及塞棒头，通过塞棒推动装置联动塞棒头从而控制液态熔渣的在定径水口处的流量，具体控制信号来源于上方的液位计，当液位计的液面高度高于警戒液位时，可塞紧塞棒头减小落渣管装置内部的液态熔渣流量；当液位计的液面高度低于警戒液位时，可打开塞棒头增加落渣管装置内部的液态熔渣流量，从而实现液态熔渣流量的控制。

本发明中带转盘的落渣装置可以对受损落渣管直管段进行快速更换的功能，当运行中的落渣管直管段需要进行更换时，通过塞棒推动装置塞紧塞棒头，阻止液态熔渣从定径水口进入落渣管直管段，同时可以通过事故导流槽推动装置，将事故导流槽推至落渣管直管段上方，进一步防止液态熔渣落入下方落渣管直管段内；待温度降低之后，拧开密封罩与落渣管直管段处落渣管直管段法兰盘上的密封罩螺栓，旋转转盘，将下端备用落渣管推至密封罩下方，通过落渣管直管段法兰盘对中连接，此时再通过事故导流槽推动装置，将事故导流槽拉回事故导流槽装置内腔，然后抽出定径水口出的塞棒头、此时液态熔渣可由渣包内腔进入带转盘的落渣装置，最后流出落渣管出口，进入后续处理单元，迅速完成整个更换过程，然后将置换出来的损坏的落渣管直管段换成新的，继续保留多备1用的初始状态；使系统的运行稳定性大幅度增加。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

图1为一种具有快速更换及事故处理功能的液态熔渣流量控制装置的示意图；

图2为落渣管示意图；

图3为事故倒流槽示意图；

图4为定径水口局部放大图；

图5为旋转落渣管示意图；

图6为转盘示意图；

图7为带螺纹的轴承示意图。

示意图中的标号说明：

液态熔渣入口1、渣包内腔2、带转盘的落渣装置3、渣包事故排渣定径水口4、渣包事故排渣挡板5、事故排渣汇集出口6、事故渣坑7、塞棒推动装置外腔8、红外测温仪9、液位计10、事故导流槽装置11、事故出渣口12、落渣管出口13、落渣管盘管14、事故导流槽推动装置15、事故导流槽16、塞棒推动装置17、塞棒头18、定径水口19、转盘定轴20、密封罩21、落渣管直管段法兰盘22、落渣管直管段中上部螺栓23、备用落渣管直管段中上部螺栓24、转盘定轴上端螺栓25、转盘定轴上端密封盖26、定轴上端带螺纹轴承27、定轴下端带螺纹轴承28、落渣管直管段中上部密封盖29、左端备用落渣管30、上端备用落渣管31、下端备用落渣管32、转盘轴承外侧螺纹33、转盘轴承内侧钢珠34、密封罩螺栓35、事故导流槽装置内腔36、落渣管直管段37、转盘38。

具体实施方式

请参阅图1至图7所示，一种具有快速更换及事故处理功能的液态熔渣流量控制装置，包括渣包；渣包内设有渣包内腔2；渣包上部设有供液态熔渣流入的液态熔渣入口1；渣包底部安装有带转盘的落渣装置3，液态熔渣能够通过带转盘的落渣装置3流出进入后续处理单元。同时，渣包底部侧壁设有渣包事故排渣定径水口4和正常工作定径水口19；渣包事故排渣定径水口4前方设有渣包事故排渣挡板5，渣包事故排渣挡板5下部设有事故排渣汇集出口6，液态熔渣可由事故排渣汇集出口6进入下部的事故渣坑7，在事故时，用于排出渣包中的熔渣。

正常工作定径水口19外部罩有密封罩21；密封罩21中第一方向上设有塞棒推动装置外腔8，顶部设有红外测温仪9及液位计10；密封罩21中第二方向上设有事故导流槽装置11及事故出渣口12；第一方向与第二方向垂直；密封罩21底部通过法兰连接有落渣管直管段37，落渣管直管段37中设有落渣管出口13。

事故导流装置11置于事故导流槽装置内腔36内，其由事故导流槽推动装置15和事故导流槽16组成；塞棒推动装置外腔8内部设有塞棒推动装置17和塞棒头18，塞棒头18可插入正常工作定径水口19，进而控制流量。

带转盘的落渣装置3包括转盘38和安装于转盘38上的多备1用的落渣管直管段37，本实施例中为3备1用，3备落渣管直管段37分为左端备用落渣管30、上端备用落渣管31、下端备用落渣管32，右端落渣管为运行中的落渣管直管段37。

落渣管直管段外部固定设置有上部密封盖29，落渣管直管段外部均设有落渣管盘管14；落渣管盘管14缠绕在落渣管直管段上，防止落渣管直管段损坏断裂是掉入粒化器中，损坏粒化器。落渣管盘管14上部固定在上部密封盖29上；上部密封盖29通过螺栓23/24固定在转盘38上。同时落渣管直管段上方设有落渣管直管段法兰盘22，通过落渣管直管段法兰盘22可与密封罩21进行法兰连接；转盘38通过定轴上端带螺纹轴承27和定轴下端带螺纹轴承28进行固定，同时使转盘38可以围绕转盘定轴20进行旋转；轴承由转盘轴承外侧螺纹33和转盘轴承内侧钢珠34组成。

带转盘的落渣装置3包括置于带转盘的落渣装置3侧面的塞棒推动装置外腔8，落渣装置3顶部布有可以测量液态熔渣的红外测温仪9及监控落渣管液位的液位计10，带转盘的落渣装置3另一侧面布置有事故处理导流槽装置11。

事故处理导流槽装置11具体包括相互连接的两部分，事故导流槽推动装置15和事故导流槽16；其中，事故导流槽推动装置15设置于事故导流槽装置内腔36中；正常粒化过程中，事故导流槽16收回于事故导流槽装置内腔36中，熔渣通过落渣管直管段中的落渣管出口13进入粒化室进行粒化；短暂事故，需要更换落渣管直管段或者检修粒化单元时，塞棒塞住正常工作的定径水口，同时，事故导流槽推动装置15推动事故导流槽16封堵密封罩21的底部，防止熔渣流入到落渣管直管段中的落渣管出口13；松开落渣管直管段上部与密封罩连接的法兰螺栓，转动转盘38将另一个备用落渣管直管段与密封罩下部对接，通过螺栓紧固，便可以快速更换落渣管直管段，然后事故导流槽推动装置15推动事故导流槽16塞住事故处理导流槽装置11的落渣管事故排渣口12，熔渣通过落渣管直管段中的落渣管出口13进入粒化室进行粒化，进行正常粒化，实现了快速更换落渣管的工作。

渣包设有渣包事故排渣定径水口4可在短时间内将渣包内腔2的液态熔渣迅速排净，同时在渣包事故排渣定径水口4前方设有挡板5可有效防止高温液态熔渣的四处飞溅，恶化操作环境。

落渣管事故排渣口12与渣包事故排渣定径水口4可在事故排渣汇集出口6处汇集，并最终流入事故渣坑7。

落渣管出口13处的直管段周边设有落渣管盘管14，落渣管盘管14不仅可以对落渣管出口13处的直管段进行冷却，同时还可以对落渣管出口13处的直管段进行固定拖拽，防止落渣管装置3掉入后续处理单元。

事故排渣定径水口4用于将液态熔渣在短时间内快速排出；该处事故排渣定径水口4材料为高温耐磨耐蚀材料，同时该处事故排渣定径水口4下平面与渣包内腔2底部水平，确保排净。

本发明一种具有快速更换及事故处理功能的液态熔渣流量控制装置的操作方法可以具体实现4种操作，分别为快速更换操作，事故排渣操作、快速紧急排渣操作及流量控制操作。

当运行中的落渣管直管段37需要进行更换时，通过塞棒推动装置17推动塞棒头18塞紧正常工作定径水口19，阻止液态熔渣从正常工作定径水口19进入落渣管直管段37，同时通过事故导流槽推动装置15，将事故导流槽16推至落渣管直管段37上方，进一步防止液态熔渣落入下方落渣管直管段37内；待温度降低之后，拧开密封罩21与落渣管直管段37处落渣管直管段法兰盘22上的密封罩螺栓35，旋转转盘38，将下端备用落渣管直管段推至密封罩21下方，通过落渣管直管段法兰盘22对中连接，此时再通过事故导流槽推动装置15，将事故导流槽16拉回事故导流槽装置内腔36，然后抽出正常工作定径水口19处的塞棒头18、此时液态熔渣可由渣包内腔2进入带转盘的落渣装置3，最后流出落渣管出口13，进入后续处理单元，迅速完成整个更换过程，然后将置换出来的损坏的落渣管直管段37换成新的，继续保留多备1用的初始状态。

在正常运行情况下，渣包事故定径水口4内打入填充物；若遇到紧急排渣的情况下，需要将渣包内腔2内的液态熔渣紧急排净时，可将渣包事故定径水口4内的填充物打通，从而迅速将渣包内腔2里面的高温液态熔渣排出渣包内腔2，可有效防止液态熔渣在渣包内腔3内部降温凝结。

在正常运行情况下，通过事故导流槽推动装置15将事故导流槽16推至落渣管入13口处，将处于正常流出的液态熔渣切断，被切断后的液态熔渣顺着事故导流槽16进入落渣管事故排渣口12，最终流入事故渣坑7；此时，操作人员可对后续处理单元进行检修，若后续处理单元可在有效时间的完成检修，待检修完成后，事故导流槽推动装置15将事故导流槽16拉回，液态熔渣重新从落渣管入口13处，流出落渣管出口13，后续处理单元正常运行；若后续处理单元无法在正常时间内完成检修时，需要紧急排净渣包内腔2内的高温液态熔渣时，可同时打开渣包事故定径水口4，将高温液态熔渣迅速排出渣包内腔2。

本发明中带转盘的落渣装置3具备流量控制功能，在渣包侧面的定径水口19出设置了塞棒推动装置17及塞棒头18，通过塞棒推动装置17联动塞棒头从而控制液态熔渣的在定径水口19处的流量，具体控制信号来源于上方的液位计10，当液位计10的液面高度高于警戒液位时，可塞紧塞棒头19减小落渣管装置3内部的液态熔渣流量；当液位计10的液面高度低于警戒液位时，可打开塞棒头19增加落渣管装置3内部的液态熔渣流量，从而实现液态熔渣流量的控制。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本发明而非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施方式对本发明已进行了详细说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。