本發明涉及鋼渣綜合利用技術領域，尤其是一種高效節能穩定型鋼渣裂解爐。

背景技術：

我國粗鋼產量已經超過8億噸/年，每生產一噸粗鋼會產生120kg左右的鋼渣，自煉鋼爐排出的熾熱鋼渣溫度在1300℃～1500℃之間而呈現液態，熾熱鋼渣中不僅包裹有約10%的金屬鐵，而且每噸熾熱鋼渣的顯熱不少于60kg標煤的發熱量，年產粗鋼8億噸就意味著有約1億噸鋼渣產生，其中有約1000萬噸/年金屬鐵需要回收，相當于600萬噸/年標煤的鋼渣顯熱有待于回收利用。

目前，我國熾熱鋼渣的處理方法主要有熱燜法（燜罐法）、熱潑法、淺盤法、水淬法、風淬法、滾筒法及?；喎ǖ龋渲袩釥F法和熱潑法在大中型鋼鐵企業中的占比超過了80%，其他處理方法的占比不足20%。

以上鋼渣處理方法均以回收利用其中的金屬鐵為主，熾熱鋼渣的顯熱回收利用率均為零，且各種處理方法都存在有重大缺陷，有的投資大，自動化程度低，運行費用高，安全可靠性差；有的環境污染嚴重，資源利用率低。

發明專利“一種熾熱鋼渣裂解方法”（專利號：ZL200910037022.4），是對熾熱鋼渣處理方法的顛覆性改進，這種方法不僅能夠有效回收利用鋼渣顯熱，而且具有投資少、自動化程度高、運行費用低、處理過程安全可靠、資源利用率高，處理環境好等諸多優勢，為了應用上述方法進行鋼渣處理，發明人也申請了實用新型專利“一種鋼渣裂解爐”（專利號：ZL200920050893.5），該實用新型專利提供的一種鋼渣裂解爐，包括爐體，在爐體頂部或上部設有引氣裝置和加料門，在爐體中部設有導氣梁和噴霧裝置，在爐體底部設有錐形斗和出料裝置。但是采用上述鋼渣裂解爐進行鋼渣處理的效果并不十分理想，究其原因，是因為上述鋼渣裂解爐的結構過于簡單，可實施性較差，因此，研發一種新的鋼渣裂解爐，成為目前熾熱鋼渣處理亟待解決的問題。

技術實現要素：

本發明的目的就是針對目前現有的鋼渣裂解爐結構過于簡單，在進行熾熱鋼渣處理時，處理效果不理想的問題，提供一種高效節能穩定型鋼渣裂解爐。

本發明的技術方案是：一種高效節能穩定型鋼渣裂解爐，具有爐體，爐體由內向外依次設有工作襯、隔熱層及爐殼，爐體的頂部裝有爐蓋，爐蓋中心設有進料管，爐體底部設有爐體支撐臺，爐體支撐臺下方裝有爐底出料裝置，特別是：

A.所述爐蓋上方還裝有爐頂加料裝置，所述爐頂加料裝置是由加料斗及其下方的出料管組成，出料管伸入進料管內80～150mm，并與進料管之間留有10～100mm的間隙，進料管上位于出料管的下方裝有插板閥，所述加料斗是由加料斗支架支撐固定，加料斗支架固定安裝在爐體的爐殼上；這樣的結構可以防止渣罐中的熾熱鋼渣傾倒入爐時產生的振動和沖擊對爐蓋造成損壞；

B.所述爐蓋為中空的箱體結構，箱體內裝有井字型承重梁，爐蓋中心的進料管穿過箱體內部井字型承重梁中心的口字并與箱體焊接一體，在進料管的插板閥下方與箱體之間還焊裝有一環形鋼板環繞進料管一周與進料管形成一環形水道，所述環形鋼板上設有進水管外接水循環系統，在環形鋼板與進料管之間的箱體上開有若干進水孔，箱體的側面設有2～8個出水管；

C.所述爐體內部自上而下依次為蒸氣浴冷帶、噴霧速冷帶、熱燜裂解帶，上述三帶所對應的工作襯分別由上、下兩個托梁圈分隔開，所述托梁圈的徑向尺寸與工作襯徑向尺寸相同，上托梁圈位于蒸氣浴冷帶工作襯和噴霧速冷帶工作襯之間，下托梁圈位于噴霧速冷帶工作襯和熱燜裂解帶工作襯之間，上托梁圈和下托梁圈上分別安裝有上、下兩層十字型承重梁，所述上層十字型承重梁的十字交點上方安裝有分料錐，下層十字型承重梁的十字交點處為空心圓環，上、下兩層十字型承重梁相互錯位布置；所述上、下兩層十字型承重梁內部為中空的連通結構，在十字型承重梁的底面上均勻安裝有8～24個霧化噴頭，上、下兩層十字型承重梁分別通過各自1～4個端頭與爐蓋箱體側面的出水管對應連接；在爐體內部蒸氣浴冷帶工作襯上端設有蒸汽出口，鋼渣裂解爐外部的凈化水經由環形水道進入爐蓋箱體，并通過爐蓋箱體側面的出水管供給上、下兩層承重梁的霧化噴頭進行噴水，霧化噴頭噴出的水與熾熱鋼渣進行換熱后變成蒸汽經由爐體上部的蒸汽出口引出，進入出爐蒸汽保溫除塵裝置；

D.所述爐底出料裝置是由一個過渡料斗和過渡料斗下方的出料機組成，過渡料斗固定安裝在鋼渣裂解爐的爐體支撐臺上，過渡料斗下方設有出料口，出料口上方的過渡料斗上設有事故處理孔。

本發明中所述箱體包括頂板、底板和側板，所述頂板、底板及側板均是采用耐熱鋼材質并焊接成一個整體結構，箱體側面的出水管裝在側板上，所述箱體側面的出水管為八根，與爐體內部上、下兩層十字型承重梁的八個端頭一一對應連接。

本發明中所述井字型承重梁是由工字鋼或槽鋼焊接而成，井字型承重梁的上、下翼板分別與箱體的頂板和底板焊接一體，并在井字型承重梁的腹板上均勻開設有4～16個通水孔，通水孔的直徑為10～60mm。

本發明中所述上、下兩層十字型承重梁均由耐熱鋼焊接或整體鑄造而成，上、下兩層十字型承重梁的間距為1～5m，上、下兩層十字型承重梁相互錯位30～60°布置，優選為45°布置。

本發明中所述十字型承重梁的底部對應每個霧化噴頭開設有螺孔，霧化噴頭螺裝在螺孔中。

本發明中所述爐體的橫斷面為圓形或矩形，其內徑或短邊的長度≥1m。

本發明中所述爐體的橫斷面為圓筒形結構，所述工作襯是采用高鋁質或粘土質耐火澆注料預制成型，預制塊高度為200～500mm等高，徑向尺寸為350～500mm等長，弧度按預制件大小，每環20～50塊等分360°，預制件采用吊裝砌筑，使爐內各橫斷面的同心度高度一致，窯內工作面光滑無錯臺形成直筒型結構。這樣的結構有利于物料均勻下沉，并減少對工作襯的損壞。

本發明中所述蒸汽浴冷帶、噴霧速冷帶和熱燜裂解帶的高度均為1～8m。

本發明中所述分料錐是由耐熱鋼或鑄鐵整體鑄造而成，并通過焊接或螺桿固定在上層十字型承重梁十字交點上方，分料錐底部直徑為600～1200mm，高度為600～1200mm。

本發明中所述空心圓環的直徑為600～1200mm。

本發明中所述上、下兩層十字型承重梁上的分料錐及空心圓環同處于鋼渣裂解爐的軸心線上。

本發明中所述加料斗為一上大下小的圓臺形或棱臺形結構，其材質為耐熱鋼或鑄鐵中的任意一種，所述加料斗支架為鋼結構或鋼筋混凝土結構。

本發明中所述過渡料斗下方的出料口為圓形或矩形結構，圓形的直徑≥1200mm，矩形的短邊長度≥1200mm，所述事故處理孔為圓形或矩形結構，圓形的直徑≥800mm，矩形的短邊長度≥800mm；所述出料機為往復式出料機或振動式出料機或鏈板式出料機或皮帶式出料機或圓盤式出料機中的任意一種。

本發明的鋼渣裂解爐，可以采用兩臺以上配合使用，以達到鋼渣的連續交替裝料及卸料工作，提高生產效率。

本發明的工作過程是：

（1）首先打開鋼渣裂解爐的爐底出料裝置，使爐內物料卸出1～3m，露出上層十字型承重梁上的分料錐；然后打開進料管上的插板閥，關閉蒸汽出口上的閥門，來自煉鋼廠的裝有熾熱鋼渣的渣罐由天車吊起后，將熾熱鋼渣緩慢傾倒入裝料漏斗中，在重力作用下熾熱鋼渣經進料管自動落入鋼渣裂解爐的蒸汽浴冷帶，鋼渣傾倒完成后，關閉進料管上的插板閥，打開蒸汽出口上的閥門；

（2）落入蒸汽浴冷帶的1000℃以上的熾熱鋼渣被分料錐打散后分布到分料錐周邊的上層承重梁上方，并在上層承重梁下方和分料錐下方分別形成V型和倒錐形料面，在出料時窯內鋼渣在重力作用下向下移動被下層十字型承重梁翻轉，并在下層十字型承重梁下方形成新的V型料面；在向上下兩層承重梁的V型和倒錐形料面霧化噴水的過程中，熾熱鋼渣被來自熱燜裂解帶和噴霧速冷帶的低溫蒸汽冷卻至800℃以下，低溫蒸汽則被熾熱鋼渣加熱升溫至300℃以上，經蒸汽出口引出后進行熱能回收利用；

（3）上層十字型承重梁和分料錐上方800℃以下的中溫鋼渣進入噴霧速冷帶，與來自上層十字型承重梁的噴霧進行換熱，鋼渣溫度急速冷卻至500℃左右，同時噴霧速冷帶的噴霧被中溫鋼渣加熱汽化、蒸汽上升進入蒸汽浴冷帶與剛進爐的熾熱鋼渣進行熱交換；

（4）在出料時窯內鋼渣在重力作用下繼續墜落被下層十字型承重梁攪動、翻轉、破碎后進入熱燜裂解帶，并在下層承重梁下方形成新的V型料面，鋼渣與下層十字型承重梁的噴霧進行換熱，使鋼渣溫度繼續下降至200℃以下，噴霧則與鋼渣換熱后升溫變成蒸汽上升參與上層鋼渣換熱冷卻；經過一定時間的熱燜裂解后，重復上述步驟（1）。

在上述周期性的裝料出料過程中，熾熱鋼渣在自身重力作用下，從鋼渣裂解爐內自上而下先后通過蒸汽浴冷帶、噴霧速冷帶、熱燜裂解帶，依次被冷卻至80℃以下，并完成鋼渣降溫裂解過程，經由爐底出料裝置卸出后送到鋼渣粒度分級、磁選系統；爐內上、下兩層十字型承重梁的霧化噴頭噴出的水與鋼渣換熱后變成蒸汽上升，依次被升溫至爐頂達到300℃以上，經由蒸汽出口引入余熱回收系統進行熱能回收利用。

在上述過程中，來自水循環系統的凈化水連續不斷地進入環形水道，經水冷爐蓋上方的進水孔進入水冷爐蓋中，再經爐蓋側面的八根出水管分別通過上、下兩層十字型承重梁各自的四個端頭進入上、下層十字型承重梁中，經由上下兩層十字型承重梁下方的霧化噴頭對承重梁下方的倒錐形料面和V型料面進行霧化噴水，實現對鋼渣由上至下的均勻噴霧冷卻，同時承重梁內流動的水可對爐蓋和承重梁進行降溫冷卻，使爐蓋和承重梁可長期安全運行。

本發明相對于現有技術，其發明點在于：

（1）在爐頂加設爐頂加料裝置，使渣罐中的熾熱鋼渣能夠快速、安全地傾倒入鋼渣裂解爐中，同時保證爐頂的密封性；

（2）將爐蓋設計為水冷爐蓋，使熾熱鋼渣對爐蓋的熱輻射被循環水流吸收，從而使水冷爐蓋可在較低溫度下長期安全運行，同時也使鋼渣顯熱得以充分轉化、回收；

（3）在爐體內部設計兩層十字型承重梁，并且兩層十字型承重梁錯位布置，梁底加裝有霧化噴頭，使熾熱鋼渣在落入爐內后自上而下經歷兩次攪動、翻轉、破碎，有助于鋼渣裂解完全和均勻降溫；十字型承重梁內部為中空結構，流動的水可以對梁體起到降溫作用，增長承重梁的壽命；

（4）爐體內部的工作襯由上、兩個托梁圈分隔開，使鋼渣裂解爐三帶相對獨立，并滿足均衡工作襯負荷和下沉的需要；

（5）在爐體下部設計爐底出料裝置和事故處理孔，有利于大塊鋼渣的順利卸出及事故處理。

本發明的有益效果是：熾熱鋼渣在鋼渣裂解爐內經歷蒸氣浴冷、噴霧速冷、熱燜裂解后，其中的游離氧化鈣和游離氧化鎂可完全水化膨脹而使鋼渣得到完全裂解，與此同時，鋼渣溫度由1000℃以上緩慢降低至80℃以下，霧化噴入的凈化水則被逐漸加熱升溫形成過熱蒸汽，并源源不斷地從爐頂排出，而進入蒸汽熱能回收系統，從而可穩定、高效地回收鋼渣顯熱；本發明鋼渣裂解爐是一個保溫密封結構，且爐內呈正壓，沒有空氣進入爐內與蒸汽混合，可使鋼渣裂解爐和蒸汽熱能回收系統在安全可靠的條件下長期穩定運行，并實現安全事故為零，鋼渣顯熱回收率由30%提高到60%，即一條年處理量50萬噸熾熱鋼渣的熱燜裂解線年可回收的鋼渣顯熱由一萬噸標煤提高到2萬噸標煤的發熱量；本發明鋼渣裂解爐內的重要組件均采用水冷結構，加上爐襯的特殊設計，很有利于熱能回收和鋼渣裂解爐的長壽命運行，使其一次性爐齡達到10年以上。

本發明鋼渣裂解爐具有很強的可實施性，來自煉鋼廠的熾熱鋼渣從傾倒入爐到出爐的全過程都可實現自動化控制，且不論煉鋼爐的數量、產能有多大，只要按熾熱鋼渣產生量量身定制出兩個以上的鋼渣裂解爐，就可以對其進行高效安全的熱燜裂解與余熱回收。

附圖說明

圖1是本發明的主剖示意圖；

圖2是圖1的俯視圖；

圖3是圖1的A-A剖面圖；

圖4是圖1的B-B剖面圖；

圖5是圖1的C-C剖面圖。

圖中，1—爐體，2—工作襯，3—隔熱層，4—爐殼，5—爐蓋，6—進料管，7—爐體支撐臺，8—爐底出料裝置，9—爐頂加料裝置，10—加料斗，11—出料管，12—插板閥，13—加料斗支架，14—井字型承重梁，15—環形鋼板，16—環形水道，17—進水管，18—進水孔，19—出水管，20—蒸汽浴冷帶，21—噴霧速冷帶，22—熱燜裂解帶，23—上托梁圈，24—下托梁圈，25—上層十字型承重梁，26—下層十字型承重梁，27—分料錐，28—空心圓環，29—霧化噴頭，30—蒸汽出口，31—過渡料斗，32—出料機，33—出料口，34—事故處理孔，35—通水孔。

具體實施方式

實施例1

本實施例以200m³，即日處理900噸/爐的鋼渣裂解爐為例，來詳細解釋本發明的技術方案，但是本實施例不以任何形式限制本發明。

參見圖1～5，本發明的技術方案是：一種高效節能穩定型鋼渣裂解爐，具有爐體1，爐體1由內向外依次設有工作襯2、隔熱層3及爐殼4，爐體1的頂部裝有爐蓋5，爐蓋5中心設有進料管6，爐體1底部設有爐體支撐臺7，爐體支撐臺7下方裝有爐底出料裝置8，特別是：

A.所述爐蓋5上方還裝有爐頂加料裝置9，所述爐頂加料裝置9是由加料斗10及其下方的出料管11組成，出料管11伸入進料管6內80～150mm，并與進料管6之間留有10～100mm的間隙，進料管6上位于出料管11的下方裝有插板閥12，所述加料斗10是由加料斗支架13支撐固定，加料斗支架13固定安裝在爐體1的爐殼4上；本實施例中具體所述出料管11伸入進料管6內100mm，出料管與進料管之間的間隙為60mm；

B.所述爐蓋5為中空的箱體結構，箱體內裝有井字型承重梁14，爐蓋中心的進料管6穿過箱體內部井字型承重梁14中心的口字并與箱體焊接一體，在進料管6的插板閥12下方與箱體之間還焊裝有一環形鋼板環15繞進料管6一周與進料管形成一環形水道16，所述環形鋼板15上設有進水管17外接水循環系統，在環形鋼板15與進料管6之間的箱體上開有若干進水孔18，箱體的側面設有2～8個出水管19；本實施例中具體箱體側面的出水管為8個；

C.所述爐體1內部自上而下依次為蒸氣浴冷帶20、噴霧速冷帶21、熱燜裂解帶22，上述三帶所對應的工作襯分別由上、下兩個托梁圈23和24分隔開，所述托梁圈的徑向尺寸與工作襯徑2向尺寸相同，上托梁圈23位于蒸氣浴冷帶20工作襯和噴霧速冷帶21工作襯之間，下托梁圈24位于噴霧速冷帶21工作襯和熱燜裂解帶22工作襯之間，上托梁圈23和下托梁圈24上分別安裝有上、下兩層十字型承重梁25和26，所述上層十字型承重梁25的十字交點上方安裝有分料錐27，下層十字型承重梁26的十字交點處為空心圓環28，上層十字型承重梁25和下層十字型承重梁26相互錯位布置；所述上、下兩層十字型承重梁內部為中空的連通結構，在十字型承重梁的底面上均勻安裝有8～24個霧化噴頭29（本實施例中具體為16個霧化噴頭），上、下兩層十字型承重梁分別通過各自1～4個端頭與爐蓋5箱體側面的出水管19對應連接（本實施例中上下兩層十字型承重梁的八個端頭均分別與爐蓋箱體側面的八根出水管對應連接）；在爐體1內部蒸氣浴冷帶20工作襯上端設有蒸汽出口，鋼渣裂解爐外部的凈化水經由環形水道16進入爐蓋5箱體，并通過爐蓋5箱體側面的出水管19供給上、下兩層承重梁25和26的霧化噴頭29進行噴水，霧化噴頭29噴出的水與熾熱鋼渣進行換熱后變成蒸汽經由爐體1上部的蒸汽出口30引出，進入出爐蒸汽保溫除塵裝置；

D.所述爐底出料裝置8是由一個過渡料斗31和過渡料斗下方的出料機32組成，過渡料斗31固定安裝在鋼渣裂解爐的爐體支撐臺7上，過渡料斗31下方設有出料口33，出料口33上方的過渡料斗32上設有事故處理孔34。

本實施例中所述箱體包括頂板、底板和側板，所述頂板、底板及側板均是采用耐熱鋼材質并焊接成一個整體結構，箱體側面的出水管裝在側板上，與爐體內部上、下兩層十字型承重梁的八個端頭一一對應連接。

本發明中所述井字型承重梁14是由工字鋼或槽鋼焊接而成（本實施例中是采用工字鋼），井字型承重梁14的上、下翼板分別與箱體的頂板和底板焊接一體，并在井字型承重梁的腹板上均勻開設有8個通水孔35，通水孔35的直徑為30mm。

本發明中所述上、下兩層十字型承重梁25和26均由耐熱鋼焊接或整體鑄造而成，上、下兩層十字型承重梁的間距為1～5m（本實施例中具體為4m），上、下兩層十字型承重梁相互錯位30～60°布置，本實施例中具體是選擇45°布置。

本實施例中所述十字型承重梁25和25內部為封閉的中空三角形結構，三角形的底部對應每個霧化噴頭29均開設有直徑為16mm的螺孔，霧化噴頭29是螺裝在螺孔中的。

本發明中所述爐體1的橫斷面為圓形或矩形，其內徑或短邊的長度≥1m，本實施例中所述爐體的橫斷面為圓筒形，其內徑為4m，所述爐殼4是用18mm厚的鋼板卷制而成。

本發明中所述工作襯2是采用高鋁質或粘土質耐火澆注料預制成型，預制塊高度為200～500mm等高，徑向尺寸為350～500mm等長，弧度按預制件大小，每環20～50塊等分360°，預制件采用吊裝砌筑，使爐內各橫斷面的同心度高度一致，窯內工作面光滑無錯臺形成直筒型結構。本實施例中具體所述預制塊高度為350mm，徑向尺寸為400mm，弧度按每環30塊等分360°,爐內呈直筒型縱斷面，爐內工作襯光滑無錯臺，以利于物料均勻下沉，并減少對工作襯的損壞。

本發明中所述蒸汽浴冷帶20、噴霧速冷帶21和熱燜裂解帶22的高度均為1～8m。本實施例中具體蒸汽浴冷帶和噴霧速冷帶高度均為4m，熱燜裂解帶高度為6m。

本發明中所述分料錐27是由耐熱鋼或鑄鐵整體鑄造而成，并通過焊接或螺桿固定在上層十字型承重梁25十字交點上方，分料錐27底部直徑為600～1200mm，高度為600～1200mm。本實施例中具體分料錐底部直徑為800mm，高度為1200mm。

本發明中所述空心圓環28的直徑為600～1200mm。本實施例中具體空心圓環的直徑為800mm。

本實施例中所述上、下兩層十字型承重梁25和26上的分料錐27及空心圓環28同處于鋼渣裂解爐的軸心線上。

本實施例中所述加料斗10為一上大下小的圓臺形或棱臺形結構，其材質為耐熱鋼或鑄鐵的任意一種，所述加料斗支架13為鋼結構或鋼筋混凝土結構。本實施例中加料斗是采用耐熱鋼制成的棱臺形結構，加料斗支架為鋼結構。

本發明中所述過渡料斗31下方的出料口為圓形或矩形結構，圓形的直徑≥1200mm，矩形的短邊長度≥1200mm，所述事故處理孔34為圓形或矩形結構，圓形的直徑≥800mm，矩形的短邊長度≥800mm；所述出料機32為往復式出料機或振動式出料機或鏈板式出料機或皮帶式出料機或圓盤式出料機中的任意一種。本實施例中具體出料口具體為矩形，其長度為1500mm，寬度為1250mm，過渡料斗上方為圓形，與鋼渣裂解爐的內徑相同，為4000mm，所述事故處理孔為矩形，寬度為800mm，高度為1000mm，所述過渡料斗下方的出料機為K4型往復式出料機。

本實施例不以任何形式限制本發明，任何人在依照本發明權利要求原理的基礎上所做的變形，結構的等同變化等均應視為落入本發明的權利要求保護范圍，本實施例中的爐體1，工作襯2，隔熱層3，爐殼4，爐蓋5，進料管6，爐體支撐臺7，爐底出料裝置8，爐頂加料裝置9，加料斗10，出料管11，插板閥12，加料斗支架13，井字型承重梁14，環形鋼板15，環形水道16，進水管17，進水孔18，出水管19，蒸汽浴冷帶20，噴霧速冷帶21，熱燜裂解帶22，上托梁圈23，下托梁圈24，上層十字型承重梁25，下層十字型承重梁26，分料錐27，空心圓環28，霧化噴頭29，蒸汽出口30，過渡料斗31，出料機32，出料口33，事故處理孔34和通水孔35的大小、規格以及材料的選擇根據實際需要可進行調整，這些調整并無實質性原理的改變，都屬于本發明的保護范圍。