阅读说明：本技术 一种应用于高炉渣干法离心粒化的风冷装置及方法 (Air cooling device and method applied to dry centrifugal granulation of blast furnace slag ) 是由 王凯 胡凤超 仪垂杰 孙广彤 纪慧敏 黄友亮 战胜 于 2019-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明属于熔渣处理技术领域,涉及高炉渣干法粒化的装置及方法。一种应用于高炉渣干法离心粒化的风冷装置,包括：粒化仓；粒化盘,设置在所述粒化仓的中上部；电机,与所述粒化盘连接,驱动粒化盘旋转；风冷组件,用于在所述粒化仓内形成风场,冷却粒化的熔渣。本发明的应用于高炉渣干法离心粒化的风冷装置及方法,在粒化仓内形成合适的风场,一方面使高温液态熔渣经粒化后能够充分冷却得到获得足够的玻璃体含量；另一方面能够对粒化仓壁进行冷却,防止粒化仓壁与熔渣的粘结,提高设备的使用寿命。(The invention belongs to the technical field of slag treatment, and relates to a device and a method for blast furnace slag dry granulation. An air cooling device applied to dry centrifugal granulation of blast furnace slag comprises: a granulation bin; the granulating disc is arranged at the middle upper part of the granulating bin; the motor is connected with the granulating disc and drives the granulating disc to rotate; and the air cooling assembly is used for forming an air field in the granulating bin and cooling the granulated slag. According to the air cooling device and the air cooling method applied to the dry centrifugal granulation of the blast furnace slag, a proper wind field is formed in the granulation bin, so that on one hand, the high-temperature liquid slag can be fully cooled after being granulated to obtain enough vitreous body content; on the other hand, the wall of the granulating bin can be cooled, so that the adhesion between the wall of the granulating bin and the molten slag is prevented, and the service life of the equipment is prolonged.)

一种应用于高炉渣干法离心粒化的风冷装置及方法

技术领域

本发明属于熔渣处理技术领域，涉及高炉渣干法粒化的装置及方法。

背景技术

钢铁行业是我国国民经济的支柱性行业，炼铁过程中，烧结的铁矿石会产生大量的高炉渣副产品，根据研究，每产生一吨的生铁约产生0.3～0.4吨的高炉渣，其温度大约在1500℃，具有产量大，热量高的特点。同时，高炉渣的主要成分为SiO2，CaO，MgO，Al2O3，是水泥制作的原材料。

传统的高炉渣处理工艺是用水淬法进行处理，在液态熔渣和铁水分离后，使用大量的自来水对高炉渣进行水冲处理，此工艺不仅浪费了大量的水资源，也造成了高炉渣中的热量资源的大量流失，同时产生了大量SO₂、H₂S污染性气体，给环境治理带来了很大的影响。

液态熔渣和铁水分离后，通过离心装置，液态熔渣在离心粒化后需要一定的冷却速率，使其玻璃体含量达到92％以上，才能获得最大的掺杂比，与水泥相互掺杂作为建筑材料。由于采用的是干法离心粒化，只能使用风冷的方式对液态熔渣进行冷却，因此设计一种能够有效冷却渣粒的风冷装置必不可少。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种高炉渣干法粒化的风冷装置，旨在粒化仓内形成适合的风场，一方面使高温液态熔渣经粒化后能够充分冷却得到获得足够的玻璃体含量；另一方面能够对粒化仓壁进行冷却，提高设备的使用寿命。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种应用于高炉渣干法离心粒化的风冷装置，包括：

粒化仓；

粒化盘，设置在所述粒化仓的中上部；

电机，与所述粒化盘连接，驱动粒化盘旋转；

风冷组件，用于在所述粒化仓内形成风场，冷却粒化的熔渣。

作为本发明的进一步改进，所述的风冷组件由风机、管道、布风管组成，所述风机通过管道与布风管连接，所述布风管设置在所述粒化仓的底部；布风管上开设有若干进风口；所述进风口朝向所述的粒化仓仓壁。

作为本发明的进一步改进，所述的布风管为圆环形管道，沿粒化仓底部一周设置。

作为本发明的进一步改进，所述的粒化仓上部设有顶盖，顶盖上开设有出风口。

作为本发明的进一步改进，还包风速调节控制组件；所述的风速调节控制组件包括温度传感器、变频器、PLC，所述变频器与所述风机连接，所述温度传感器、变频器与PLC连接。

作为本发明的进一步改进，本发明的风冷装置还包括坩埚，所述坩埚的中部设有熔渣流出口；所述熔渣流出口与所述的粒化盘相对。

作为本发明的进一步改进，所述的熔渣流出口的上段为漏斗状；所述熔渣流出口设有塞棒，所述塞棒的下段为锥形，所述塞棒与所述熔渣流出口锥面配合。

本发明解决其技术问题，采用的另一种技术方案是：一种高炉渣干法离心粒化的方法，包括：

启动风机，冷风进入粒化仓内形成风场；

液态高温熔渣在粒化盘的作用下粒化成颗粒状，并高速飞出；

飞出的熔渣颗粒在风场中冷却，形成熔渣颗粒。

作为本发明的进一步改进，所述的风场的风速根据粒化仓内的温度进行自适应调节，使粒化仓内的温度与风机转速相匹配。

作为本发明的进一步改进，风速调节的方法为：通过PLC内编写的离散PID调节算法，控制变频器，进一步控制风机的转速，对进风量实时控制。

作为本发明的进一步改进，所述的离散PID调节算法公式为：

k_p,k_i,k_d分别为三个调节系数，由测量的出风口温度，计算误差，带入上述公式中，以调节相应进风量，以达到自适应控制风量的目的。

本发明的应用于高炉渣干法离心粒化的风冷装置及方法，在粒化仓内形成合适的风场，一方面使高温液态熔渣经粒化后能够充分冷却得到获得足够的玻璃体含量；另一方面能够对粒化仓壁进行冷却，防止粒化仓壁与熔渣的粘结，提高设备的使用寿命。

本发明的应用于高炉渣干法离心粒化的风冷装置及方法，与现有技术相比，有益效果为：

1.有效对飞行中的高温颗粒进行冷却，达到95％以上的玻璃体含量；

2.通过对进风口的结构和出风口的设计并仿真模拟，在粒化仓内形成了特定的风场，实现了高温颗粒飞行过程中全程较好的冷却效果；

3.能根据流量变化实时调节进风量，达到最佳冷却效果；

4.能够对粒化仓壁进行冷却，防止粒化仓壁与高温熔渣液滴碰撞时发生粘结，保护粒化仓壁，延长其使用寿命。

5.此系统只需要远程设置参数即可运行，无需人为干涉，一方面保护工作人员，另一方面减少人为操作带来的误差。

附图说明

图1是本发明实施例的应用于高炉渣干法离心粒化的风冷装置结构连接示意图；

图2是粒化仓的俯视图；

图3是粒化仓的外部视图；

图4是布风管设置20个朝向粒化仓仓壁的进风口形成的风场示意图；

图5是布风管设置30个朝向粒化仓仓壁的进风口形成的风场示意图；

图6是布风管设置20个竖直进风口形成的风场示意图；

图7是布风管设置30个竖直进风口形成的风场示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。

实施例1本实施例提供一种应用于高炉渣干法离心粒化的风冷装置，如图1所示，主要包括坩埚3、粒化仓6、粒化盘7、电机10、风机12、变频器13、PLC15。坩埚3通过支架架设在粒化仓6的上方，粒化盘7设置在粒化仓6的中上部。粒化盘7的中心位于粒化仓6的中轴线上。粒化盘7与电机10的轴连接，在电机10的驱动下高速旋转。

如图1所示，本实施例的坩埚3用来加热和存储高温液态熔渣2。高温液态熔渣2通过坩埚3中部的熔渣流出口向下流到粒化盘7上。为了调节熔渣的流量，熔渣流出口内设有塞棒1。熔渣流出口的上段为漏斗状，塞棒1的下段为锥形，塞棒1与熔渣流出口通过锥面配合连接，可以通过提拉、下插塞棒来控制熔渣的通过量，调节熔渣的流量大小。

如图1所示，本实施例中，粒化仓6的上部为圆柱形，下部为圆锥形，在粒化仓6的顶部设有顶盖18，顶盖18的中部开设有出风口4。出风口4与坩埚3的熔渣流出口相对，高温液态熔渣通过该出风口4落到粒化盘7上。

如图2所示，在粒化仓6的底部设有一周布风管9。布风管9上开设有若干进风口19，进风口19朝向粒化仓6的内壁。布风管9通过进风管道11与风机12连接。风机12与变频器13连接，变频器13进一步与PLC15连接。PLC15与PC14连接，PC14用于接收、控制和监测来自PLC15和控制柜16的数据。控制柜16为整个装置配电。

如图1所示，在粒化仓6的上部安装有温度传感器8，温度传感器8与PLC15连接。将测得的粒化仓6内的温度数据传给PLC15，PLC15根据粒化仓内的温度，通过变频器13，实时调整风机12的转速，控制粒化仓内的进风量，从而使粒化仓内的温度与风机转速相匹配，以适应熔渣流量变化导致的粒化仓温度变化。

本实施例的应用于高炉渣干法离心粒化的风冷装置，工作原理描述如下：系统运行时，高温液态熔渣2在塞棒1的控制下，由坩埚3流入到高速旋转的粒化盘7上，在离心力和表面张力作用下离心粒化为熔渣液滴5，此时，风机12产生的冷却风由进风管道11进入粒化仓内的布风管9，并由进风口19沿着粒化仓6内壁进入到粒化仓内部，然后经出风口4离开粒化仓，形成特定的风场，如图4或5所示，使熔渣液滴5在飞行中获得最佳的冷却效果，得到95％以上含量的玻璃体，可用作水泥的原材料。

其中，温度传感器8、变频器12及PLC15构成一套基于温度的PID自适应风速调节系统，温度传感器8用来检测粒化仓内的温度，获得的数据实时传输到PLC15中，根据PLC内编写的程序，控制变频器13，进一步控制风机12的转速，使粒化仓内的温度与风机转速相匹配，以适应流量变化导致的粒化仓温度升高。

其中，PLC内编写的程序采用离散PID控制算法公式，对进风量实时控制；

k_p,k_i,k_d分别为三个调节系数，由温度传感器测量的出风口温度，与PLC中设定的温度值的差值计算出误差，带入上述公式中，以调节相应进风量，以达到自适应控制风量的目的。

通过实验发现，大量渣粒在碰壁后会沿着粒化仓壁或者在近壁面处向下滑落。通过Fluent软件，对进风口方向和进风口数量进行了数值模拟，图6、7分别为当进风口方向竖直向上时，20进个风口与30个进风口所对应的粒化仓内的风场，由风速的矢量图可看出粒化仓内风场方向几乎无变化，风速变化不大。冷却风主要由粒化仓下部沿着粒化盘向着中间出风口方向，粒化仓壁附近处风速很低。图4、5主要模拟了进风口方向沿着粒化仓壁时，进风口数量的变化对粒化仓内风场的影响；可以看出进风口数量的变化并未对粒化仓内整体风场产生较大影响，且当增加进风口时粒化仓内的整体风速获得了提高。

本发明的装置，为了达到理想的冷却效果，设计的进风口19朝向粒化仓内壁，并且，由于粒化仓下部为圆锥形结构，使粒化仓壁具有一定的倾斜面，减小进风口与仓壁斜面的夹角(当进风口与仓壁斜面平行时，效果最好)，能够使更多风量的风向沿着粒化仓壁向上，形成特定的风场。且进风口数量越多，整体风速越大，如图4和5所示。此种结构不仅能够使粒化后的渣粒在撞击粒化仓壁和下落过程中充分冷却，获得较高的玻璃体含量，还能够加速粒化仓内壁的对流换热，保护粒化仓壁，延长装置的使用寿命。