一种增强热防护与粒化破碎作用的粒化器系统

技术领域

本发明属于高温液态熔渣余热回收技术领域，具体涉及一种增强热防护与粒化破碎作用的粒化器系统。

背景技术

占钢铁行业余热资源总量35％的高温液态熔渣(1450～1550℃高炉渣、钢渣等)的处理几乎都在采用水淬法处理，造成了大量高品质余热资源浪费、宝贵水资源消耗及SO

目前，干式离心粒化技术在液态熔渣粒化过程中，存在以下问题。首先，受限于冶炼炉前场地规模，设备尺寸不宜过大，有限的换热空间影响力余热回收效率。粒化器系统普遍存在安装位置过高以至于粒化器下部所需要的拆卸检修空间较大的问题。其大量占用了粒化换热及后续换热空间，且处于粒化仓中部的检修通道分隔本身完整颗粒飞行换热空间，影响了颗粒的飞行轨迹及余热回收效率。为了更高效地回收液态熔渣余热资源，则需要增大换热空间，这也对粒化器系统的安装提出了相应的要求。首先，需要粒化器系统灵活布置，占用空间较小。其次，在工业应用时，冶炼出炉的熔渣流量大温度高，与粒化器表面进行接触易对粒化器表面造成氧化侵蚀等问题，使粒化器寿命短，不能适应长期的连续粒化过程。且流量过大时，在粒化器边缘易形成较厚的液膜，易产生较大且不均匀的液滴，需要增加扰动破碎液膜。目前研究结果发现，粒化器中心安装导流锥可对熔渣进行导流缓冲，同时增大粒化器表面的流动面积，对液态熔渣进行摊薄，有利于粒化出较小的颗粒，增强粒化破碎作用，便于后续的换热及尾渣产品资源化利用。然而，由于冶炼过程中排渣的复杂多样性，其出渣温度，成分，流量很难做到稳定统一，需要随时调整粒化设备的运行参数及粒化器的材质，以避免设备损耗获，保障人员安全，高效回收热源的同是实现尾渣综合利用价值。因此迫切需要一种新型的粒化器系统，做到体积小强度高，增大换热空间提高换热效率，同时兼顾粒化器快速安装更换，针对不同排渣参数选用合适的粒化器，实现系统高效安全运行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种增强热防护与粒化破碎作用的粒化器系统，用于解决粒化器系统过高占据换热空间以至于余热回收效率低、粒化器寿命短、离心粒化过程对于大流量熔渣的适应性低及导流锥难以更换拆卸的技术问题。

本发明采用以下技术方案：

一种增强热防护与粒化破碎作用的粒化器系统，包括对称分块结构的粒化器装置，粒化器装置通过转轴与粒化器传动系统连接，转轴上设置有转轴冷却系统，粒化器装置的内部设置有粒化器内部流道，粒化器内部流道连接粒化器旋转通风系统，粒化器旋转通风系统采用侧面进风或中部进风方式对粒化器装置进行冷却。

具体的，粒化器装置包括粒化器主体，粒化器主体设置在粒化器支撑架内，粒化器主体和粒化器支撑架通过第一紧固装置固定连接，粒化器内部流道设置在粒化器支撑架内，粒化器内部流道的一端设置有粒化器内部流道出风口。

进一步的，粒化器主体上设置有导流锥，粒化器支撑架上对应设置有分块预埋件。

进一步的，粒化器支撑架通过第二紧固装置与转轴一端的支撑架连接，粒化器支撑架与转轴之间设置有空气绝热层。

更进一步的，粒化器旋转通风系统包括旋转通风装置，旋转通风装置设置在转轴上，旋转通风装置上设置有旋转测温装置和旋转通风装置冷却风入口，旋转通风装置通过旋转流道经粒化器内部冷却风入口与粒化器内部流道连接。

进一步的，粒化器支撑架与转轴的一端通过螺纹连接，并通过第三紧固装置固定。

更进一步的，粒化器旋转通风系统包括外置旋转装置，外置旋转装置通过外置旋转装置出风道与转轴内部设置的转轴中部流道的一端连接，转轴中部流道的另一端经转轴中部出风口或转轴中部侧壁出风口与粒化器内部流道连接。

具体的，转轴冷却系统包括转轴冷却风道，转轴设置在转轴冷却风道内，转轴冷却风道上靠近齿轮箱的一端设置有冷却风入口，转轴上靠近粒化器装置的一端与转轴冷却风道之间设置有轴承，轴承上设置有转轴冷却风出口。

具体的，粒化器传动系统包括电机，电机经齿轮箱与转轴的一端连接，齿轮箱内啮合连接有水平齿轮和竖直齿轮，水平齿轮通过水平转轴与电机连接，竖直齿轮与转轴的一端连接。

具体的，粒化器传动系统设置在检修空间内，检修空间设置在离心粒化系统的内部。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种增强热防护与粒化破碎作用的粒化器系统，将连接粒化器的转轴缩短，并且通过横向传动装置将其驱动轴及电机横置，大大缩短了粒化系统的高度，并且便于驱动系统及电机的检修；在驱动轴内增加粒化器旋转通风系统，并且通过连接装置与转杯底部的冷却流道相连接，使得冷却风可以通过驱动轴进入粒化器支撑架对粒化器进行冷却，从而防止粒化器、粒化器支撑架及转轴的过热，提升系统稳定性。

进一步的，粒化器主体设置在粒化器支撑架内，可以防止粒化器主体由于冲击、热应力导致的破碎；粒化器主体和粒化器支撑架通过第一紧固装置进行固定连接，可以将粒化器主体和支撑架贴合，从而便于热量从粒化器主体传递到粒化器支撑架上，并且可以防止粒化器在转动过程中产生晃动；粒化器内部流道设置在粒化器支撑架内，粒化器内部流道的一端设置有粒化器内部流道出风口设置，可以使得冷却流体从粒化器支撑架内部流过，并且流场呈中心对称分布，从而有效降低圆周方向的热应力，使得粒化装置受力更加均匀。。

进一步的，导流锥可以减少渣流落下时对转盘的直接冲击，但传统的成型方案导流锥根部容易产生较强的热应力导致脱落，而采用分块预埋件之后，可以在有热应力的情况下，防止导流锥脱落，在转杯上加装预埋金属构件的导流锥，导流锥通过金属底座与粒化器相连，在工作时导流锥上的热量被粒化器支撑架底部的空腔内的风冷却，从而加强了导流锥的固定效果，延长其工作寿命，而金属底座的导流锥也便于和转杯底部连接，大大提升了导流锥安装的便利性。

进一步的，粒化器支撑架通过第二紧固装置与转轴一端的支撑架连接，粒化器支撑架与转轴之间设置有空气绝热层，因此粒化器装置的热量会传递到转轴上，而转轴与支撑架之间传递的热量可以通过空气绝热层内流动的空气进行高效冷却，从而可以降低转轴的温度。

进一步的，旋转通风装置、旋转测温装置，以及旋转通风装置通过旋转流道经粒化器内部冷却风入口与粒化器内部流道连接；通过旋转送风的方式可以实现粒化器内部均匀冷却，降低粒化器运行温度，减少热应力，旋转测温装置可以有效控制粒化器内部温度，比便于及时调整冷却风量，保障装置安全运行；通过在粒化器内部的冷却流道与冷却转轴的流道相连接，使得粒化器可以得到有效的冷却，并且对称分块布置的粒化装置便于拆卸更换，从而可以更好的维修。

进一步的，粒化器支撑架与转轴的一端通过螺纹连接，并通过第三紧固装置固定可以有效地增加粒化器的强度，防止粒化过程中转轴弯曲脱落或摇晃能不安全因素，保障设备运行的稳定性。

进一步的，外置旋转装置通过外置旋转装置出风道与转轴内部设置的转轴中部流道的一端连接，转轴中部流道的另一端经转轴中部出风口或转轴中部侧壁出风口与粒化器内部流道连接可以实现多种送风方式，保障冷却风起到冷却轴承降低装置热应力的作用。

进一步的，转轴设置在转轴冷却风道内，转轴冷却风道上靠近齿轮箱的一端设置有冷却风入口，转轴上靠近粒化器装置的一端与转轴冷却风道之间设置有轴承，轴承上设置有转轴冷却风出口，此风道布置方式可以高效冷却轴承，从下方送风可以有效冷却粒化器整个转轴，并且便于送风装置的安装。

进一步的，电机经齿轮箱与转轴的一端连接，齿轮箱内啮合连接有水平齿轮和竖直齿轮，水平齿轮通过水平转轴与电机连接，竖直齿轮与转轴的一端连接可以实现电机水平布置，降低粒化器高度，同是电机设置于粒化装置外部，便于电机维修。

进一步的，检修空间设置在离心粒化系统的内部可以实现传动装置和粒化器的快速检修，及时更换。

综上所述，本发明可以有效解决粒化器系统过高占据换热空间以至于余热回收效率低、粒化器寿命短、离心粒化过程对于大流量熔渣的适应性低及导流锥难以更换拆卸的技术问题。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明粒化器系统的结构示意图；

图2为本发明粒化器装置的放大示意图；

图3为本发明粒化器系统的补充结构示意图；

图4为本发明粒化器装置补充结构的放大示意图；

图5为本发明粒化器系统所在的干式离心粒化系统示意图。

其中：1.粒化器装置；2.旋转测温装置；3.旋转通风装置；4.轴承；5.转轴冷却风道；6.转轴；7.转轴冷却风入口；8.电机；9.粒化器内部冷却风入口；10.旋转流道；11.旋转通风装置冷却风入口；12.转轴冷却风出口；13.竖直齿轮；14.齿轮箱；15.水平齿轮；16.粒化器内部流道出风口；17.第一紧固装置；18.导流锥；19.粒化器主体；20.粒化器支撑架；21.分块预埋件；22.第二紧固装置；23.支撑架；24.第一流道；25.第二流道；26.水平转轴；27.粒化器检修空间；28.离心粒化系统；29.外置旋转装置；30.转轴中部出风口；31.转轴中部流道；32.转轴中部侧壁出风口；33.空气绝热层；34.外置旋转装置出风道；35.螺纹；36.第三紧固装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

本发明提供了一种增强热防护与粒化破碎作用的粒化器系统，可灵活布置粒化器系统，增强粒化器热防护，增强粒化过程破碎作用，便于拆卸粒化器及导流锥，提高余热回收效率，延长粒化器使用寿命，提高粒化效果，满足熔渣的资源化利用。

请参阅图1和图2，本发明一种增强热防护与粒化破碎作用的粒化器系统，包括：粒化器传动系统、转轴冷却系统、粒化器旋转通风系统及粒化器装置1；粒化器传动系统通过转轴6与粒化器装置1连接，转轴冷却系统与转轴6连接，粒化器旋转通风系统设置在粒化器装置1上。

粒化器传动系统包括电机8、齿轮箱13、转轴6、轴承4及粒化器与转轴连接部分；电机8经水平转轴26与齿轮箱13的输入端连接，齿轮箱13的输出端与转轴6的一端连接，转轴6的另一端经粒化器与转轴连接部分与粒化器装置1连接。

其中，齿轮箱13内设置有水平齿轮15及竖直齿轮13，平转轴26的一端与水平齿轮15连接，水平齿轮15与竖直齿轮13呈90°啮合连接，经竖直齿轮13与转轴6的一端连接，用于实现转轴变向以布置合理传动系统，适应不同空间。

粒化器与转轴连接部分包括支撑架23，支撑架23与粒化器支撑架20连接，并通过第二紧固装置22紧固连接。

请参阅图5，齿轮箱13和电机8设置在检修空间27内，检修空间27设置在离心粒化系统28的内部，水平齿轮15所在的水平转轴26及电机8放置位置具有灵活性，包括但不限于离心粒化系统的检修空间27内、离心粒化系统28外部等，并可在上部设置合理的装置，包括但不限于轴承、转轴套等，用于适应不同的粒化空间。

粒化器装置1包括粒化器主体19和粒化器支撑架20，粒化器主体19设置在粒化器支撑架20内，粒化器主体19和粒化器支撑架20通过第一紧固装置17进行固定连接，第一紧固装置17包括但不限于卡箍等，粒化器主体19上设置有导流锥18，用于缓冲熔渣、摊薄液面；粒化器支撑架20的内部设置有粒化器内部流道(第一流道24或第二流道25)，粒化器内部流道的端部设置有流道出风口16，流道出风口16用于控制出风流速、出风方向以及出风形式；粒化器支撑架20上部设置有分块预埋件21，分块预埋件21向上设置有凸起部分，凸起部分与导流锥18的底部固定连接，易安装拆卸导流锥。

粒化器装置1为对称分块结构，分块预埋件21与其相匹配。

其中，粒化器主体19选取韧性高、耐高温、抗氧化性强、耐高炉渣侵蚀的材料，用于增长粒化器使用寿命，包括但不限于陶瓷、刚玉等材料；

转轴冷却系统用于对转轴6进行冷却，包括冷却风入口7、转轴冷却风道5及转轴冷却风出口12，转轴6设置在转轴冷却风道5内，转轴6上靠近粒化器装置1的一端与转轴冷却风道5之间设置有轴承4，转轴冷却风出口12设置在轴承4上，冷却风入口7设置在转轴冷却风道5上靠近齿轮箱14的一端。

粒化器旋转通风系统包括旋转通风装置3、粒化器内部流道及粒化器内部流道出风口16；旋转通风装置3设置在转轴6上靠近轴承4处，旋转通风装置3上设置有旋转通风装置冷却风入口11，旋转通风装置3套装在转轴6上，内部通过旋转流道10经粒化器内部冷却风入口9与粒化器内部流道的第一流道24连接。

其中，旋转通风装置3与转轴6同速旋转，向粒化器装置1的内部流道通风；旋转通风装置3耐高温，安装位置包括但不限于转轴上部或外部，通过旋转流道10向粒化器内部流道进风。

高速旋转下的粒化器装置1与转轴6的固定连接方式包括以下两种：

连接方式一：粒化器支撑架20的内部设置有第一流道24，第一流道24的端部设置有粒化器内部流道出风口16，粒化器支撑架20下部向左右两侧延长，通过第二紧固装置22与转轴6一端两侧的支撑架23垂直固定连接，粒化器支撑架20的下部设置有空气绝热层33，减少向转轴的热量传导，第一流道24的另一端分别连接粒化器内部冷却风入口9和转轴中部侧壁出风口32连接，如图1和图2所示。

连接方式二：粒化器支撑架20与转轴6采用螺纹35固定，并采用第三紧固装置36对心固定相配合，粒化器支撑架20下部与转轴6的连接处设置有第二流道25，如图3和图4所示。

旋转通风方式包括但不限于以下三种：

旋转通风方式一：旋转通风装置3安装在转轴6的上部，转轴冷却风道5内的冷却风从转轴冷却风出口12经旋转通风装置冷却风入口11进入旋转通风装置3内，再由旋转流道10经粒化器内部冷却风入口9进入粒化器装置1的内部流道，如图1所示。

旋转通风方式二：旋转通风装置3安装在转轴6的上部，转轴冷却风道5内的冷却风从转轴冷却风出口12经旋转通风装置冷却风入口11进入旋转通风装置3内，再由旋转流道10经转轴中部侧壁出风口32进入粒化器内部流道，如图2所示。

旋转通风方式三：转轴6的内部设置有转轴中部流道31，转轴中部流道31的一端经外置旋转装置出风道34与外置旋转装置29连接，外置旋转装置29设置在齿轮箱14的外部，转轴中部流道31的另一端经转轴中部出风口30与粒化器内部流道的第二流道25连接，如图3和图4所示。

粒化器内部流道的进风型式包括但不限于粒化器支撑架20侧面进风或中部进风。

粒化器内部流道出风口16的出风形式包括但不限于可改变方向的缝隙及不同孔径、不同小孔数目的喷嘴。

旋转通风装置3上部设置有旋转测温装置2，旋转测温装置2设置在旋转通风装置3与支撑架23之间，与转轴6同步旋转，用于测量不同旋转位置温度。

本发明的粒化器系统中，增强粒化器装置1的热防护包括粒化器选材及粒化器内部通风；在离心粒化过程中，高温熔渣从落渣口落入粒化器装置1的表面，通过导流锥18摊薄缓冲，在离心力作用下从粒化器装置1的边缘粒化，向四周飞出细小液滴；在这个过程中，粒化器装置1与高温熔渣进行换热，粒化器装置1选取耐高温抗氧化抗侵蚀材料保护粒化器。同时，粒化器装置1内部通风，进一步降低粒化器表面温度。

采用齿轮箱14改变转轴的方向，同时水平齿轮15与竖直齿轮13相互配合，可适应不同功率的电机，便于调节竖直方向的转轴高度，使粒化器系统灵活布置，减小粒化器安装空间，增大换热空间，提高余热回收效率。

采用旋转通风装置3对粒化器装置1内部流道通风，一方面对粒化器装置1本身进行冷却，增强热防护，延长使用寿命；另一方面，对于工业应用的大流量熔渣的离心粒化，设置粒化器边缘环形风，对液膜或液丝增加风淬扰动，增强粒化破碎作用。

本发明的粒化器中心安装有导流锥18，可对熔渣进行缓冲，同时增大粒化器装置1表面的流动面积，对液态熔渣进行摊薄，有利于粒化出较小的颗粒，增强粒化破碎作用，便于后续的换热及资源化利用。在粒化器装置1的支撑部分设置有分块预埋件21，与导流锥18进行配合，分块预埋件21通过螺纹方式连接在粒化器支撑架20上，便于更换拆卸导流锥。

即，本发明的粒化器系统可以增强热防护与粒化破碎作用，同时对于不同的粒化空间，可以灵活布置整个粒化器系统。

综上所述，本发明一种增强热防护与粒化破碎作用的粒化器系统，有效解决粒化器系统过高占据换热空间以至于余热回收效率低、粒化器寿命短、离心粒化过程对于大流量熔渣的适应性低及导流锥难以更换拆卸的技术难题。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。