一种全封闭冶金炉热循环回收再利用装置及方法
本发明涉及冶金技术领域，具体为一种全封闭冶金炉热循环回收再利用装置，包括热交换组件、上清洁组件、下清洁组件和液压辅助组件，所述上清洁组件设于热交换组件的内部，用作清洁热交换机构表面粘附的烟尘，所述下清洁组件设于热交换组件的下方，用作清洁热交换组件下方内壁粘附的烟尘，所述液压辅助组件设于热交换组件的顶部，用作辅助上清洁组件的运行。通过螺旋形换热板的设计，加大冷热介质之间的接触面积，提高热交换效率，通过上清洁组件沿着螺旋环隙移动实现清洁，通过下清洁组件确保烟气进入的流畅程度，保障全封闭冶金炉热循环回收再利用装置工作的稳定性，相比于现有的列管式热交换机构，清洁作业更加便捷。
发明专利
CN202311385969.0
2023-10-24
CN117404926A
2024-01-16
F27D17/00(2006.01)
宜兴市宇友冶金设备有限公司
宗斌
214239 江苏省无锡市宜兴市新街镇潼渚村人民路
无锡市天宇知识产权代理事务所(普通合伙)
高坤明
江苏;32
1.一种全封闭冶金炉热循环回收再利用装置，包括热交换组件（1）、上清洁组件（2）、下清洁组件（3）和液压辅助组件（4），其特征在于：所述上清洁组件（2）设于热交换组件（1）的内部，用作清洁热交换机构表面粘附的烟尘，所述下清洁组件（3）设于热交换组件（1）的下方，用作清洁热交换组件（1）下方内壁粘附的烟尘，所述液压辅助组件（4）设于热交换组件（1）的顶部，用作辅助上清洁组件（2）的运行； 所述热交换组件（1）包括一对外套筒（101），以及在每个外套筒（101）内部均设有的热交换机构，所述外套筒（101）的底部均安装有锥底（108），所述外套筒（101）的顶部均安装有上密封板（105），所述上密封板（105）的顶部均安装有上密封盖（106），所述热交换机构包括螺旋形的换热板（102），所述换热板（102）的外端对应安装在外套筒（101）的内壁处，所述换热板（102）的内端均安装有连接板（103），所述连接板（103）的一端位于外套筒（101）的轴向中心线处均安装有第一连接管（104），其中，所述换热板（102）的内部均设有走水的内腔，所述连接板（103）的内部均设有贯通腔，所述贯通腔的一端与对应所述换热板（102）的内腔相连通，所述贯通腔的另一端与对应所述第一连接管（104）的内部相连通，所述第一连接管（104）的顶端依次对应贯穿上密封板（105）的中心以及上密封盖（106）的中心，所述上密封板（105）的内部沿换热板（102）的螺旋走势均设有螺旋形通槽； 所述上清洁组件（2）包括一对安装在外套筒（101）内壁上下方的第一滑轨（201），以及安装在外套筒（101）内壁中间的第一齿条（202），所述上清洁组件（2）还包括一对安装在换热板（102）面向其螺旋中心侧内壁上下方的第二滑轨（203），以及安装在该内壁中间的第二齿条（204），所述第一滑轨（201）的一端与第二滑轨（203）的一端在外套筒（101）与换热板（102）衔接处连接并平滑过度，所述第一齿条（202）的一端与第二齿条（204）的一端在外套筒（101）与换热板（102）衔接处连接并平滑过度； 所述上清洁组件（2）还包括移动基座（205），所述移动基座（205）的一边上下方对应适配于第一滑轨（201）的外部，所述移动基座（205）的中间顶部安装有第一液压马达（206），所述第一液压马达（206）的驱动端连接有与第一齿条（202）啮合的第一驱动齿轮（207），所述移动基座（205）的一侧设有第一刮板（208），所述移动基座（205）的另一侧设有第二刮板（209），其中，所述第一刮板（208）的外边缘紧贴配合于外套筒（101）的内壁，所述第二刮板（209）的内边缘紧贴配合于换热板（102）远离其螺旋中心的一侧壁，所述移动基座（205）的另一侧上下方均设有滑槽，所述滑槽的内部均滑动设有滑动座（210），所述滑槽的内部上下方均安装有导向杆（211），所述导向杆（211）的外部对应滑动连接在滑动座（210）的内部，所述导向杆（211）的外部位于滑动座（210）与外套筒（101）之间均套有弹簧（212），所述滑动座（210）的一侧分别对应安装在第二刮板（209）的一侧上下方； 所述下清洁组件（3）包括安装在锥底（108）内部上方的第一环形滑轨（301），所述第一环形滑轨（301）的外部滑动设有第一滑块（302），所述第一滑块（302）的一侧安装有第三刮板（304），所述第三刮板（304）的底边缘紧贴配合于锥底（108）的内壁，所述第一滑块（302）的外侧安装有第一磁条（303）； 所述下清洁组件（3）还包括安装在锥底（108）外部中间的第二环形滑轨（305），以及安装在其外部上方的齿轮环（309），所述第二环形滑轨（305）的外部滑动设有第二滑块（306），所述第二滑块（306）的中部安装有第二液压马达（307），所述第二液压马达（307）的驱动端连接有与齿轮环（309）啮合的第二驱动齿轮（308），所述第二滑块（306）的外侧安装有支架（310），所述支架（310）的上方安装有第二磁条（311），所述第二磁条（311）与第一磁条（303）之间能够相互磁性吸附； 所述液压辅助组件（4）包括安装在上密封盖（106）顶部内壁的第一内环槽（401），以及安装在其顶部内壁并位于第一内环槽（401）内圈中的第二内环槽（405），所述第一内环槽（401）的外部下方设有第一外环槽（403），所述第一外环槽（403）的底部一侧安装有第二对接管（404），所述第二内环槽（405）的外部下方设有第二外环槽（407），所述第二外环槽（407）的底部一侧安装有第四对接管（408）； 所述液压辅助组件（4）还包括分别安装在上密封盖（106）顶部两侧的第一对接管（402）和第三对接管（406），所述第一对接管（402）的底端口与第一内环槽（401）的内部相连通，所述第三对接管（406）的底端口与第二内环槽（405）的内部相连通，其中，所述第一对接管（402）和第三对接管（406）的顶端口分别与驱动所述第一液压马达（206）的液压站控制阀口相连通，所述第二对接管（404）与第四对接管（408）分别与第一液压马达（206）的进出油口相连通。 2.根据权利要求1所述的一种全封闭冶金炉热循环回收再利用装置，其特征在于：所述上密封盖（106）的侧面均连接有排出管（107），所述锥底（108）的底端口均连接有输入管（109），所述输入管（109）的底端口均连接有第一三通管（110），所述第一三通管（110）的底端管口均连接有用于排灰的第一阀门（111）。 3.根据权利要求1所述的一种全封闭冶金炉热循环回收再利用装置，其特征在于：所述热交换组件（1）还包括第二三通管（112），所述第二三通管（112）的两侧管口均连接有第二阀门（113），所述第二阀门（113）的外侧口通过导管分别连接在第一三通管（110）的侧管口处。 4.根据权利要求1所述的一种全封闭冶金炉热循环回收再利用装置，其特征在于：所述换热板（102）的外端底部均安装有第二连接管（114），所述第二连接管（114）的外端口分别对应贯穿外套筒（101）的侧壁下方，并分别延伸至其外部。 5.根据权利要求1所述的一种全封闭冶金炉热循环回收再利用装置，其特征在于：还包括蒸汽发电组件（5），所述蒸汽发电组件（5）包括锅炉（501）、循环泵（502）、第三三通管（503）、汽轮机（506）、发电机（507），所述锅炉（501）的蒸汽出口连接汽轮机（506）的蒸汽入口，所述汽轮机（506）的输出轴连接发电机（507）的输入轴，所述汽轮机（506）的废蒸汽出口连接循环泵（502）的进口，所述循环泵（502）的出口连接第三三通管（503）的一侧管口，所述第三三通管（503）的另一侧管口连接锅炉（501）的入口，所述蒸汽发电组件（5）还包括设于循环泵（502）与汽轮机（506）之间的冷凝器（508），所述冷凝器（508）用作将汽轮机（506）排出的废蒸汽冷却成液态水。 6.根据权利要求5所述的一种全封闭冶金炉热循环回收再利用装置，其特征在于：所述蒸汽发电组件（5）还包括第一单向阀（504），所述第一单向阀（504）的一侧阀口与第三三通管（503）的余下管口连接，所述第一单向阀（504）的另一侧阀口分别与第二连接管（114）连接。 7.根据权利要求6所述的一种全封闭冶金炉热循环回收再利用装置，其特征在于：所述第一单向阀（504）的允许流动方向为自第三三通管（503）指向第二连接管（114）的方向。 8.根据权利要求5所述的一种全封闭冶金炉热循环回收再利用装置，其特征在于：所述蒸汽发电组件（5）还包括第二单向阀（505），所述第二单向阀（505）的一侧阀口与锅炉（501）的入口连接，所述第二单向阀（505）的另一侧阀口分别与第一连接管（104）连接。 9.根据权利要求8所述的一种全封闭冶金炉热循环回收再利用装置，其特征在于：所述第二单向阀（505）的允许流动方向为自第一连接管（104）指向锅炉（501）的方向。 10.一种全封闭冶金炉热循环回收再利用装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤一、通过第三三通管（503）、第一单向阀（504）将部分冷却液化后的废蒸汽自第二连接管（114）泵入换热板（102）中； 步骤二、打开第二阀门（113），此时全封闭冶金炉排出的高热烟气将通过第二三通管（112）进入外套筒（101）的内部； 步骤三、在外套筒（101）内部，依据热力学高热烟气将热量传递给换热板（102）内部冷却液化后的废蒸汽，进而其在吸热升温后通过第一连接管（104）进入锅炉（501）中，而后锅炉（501）将其与另一部分直接自第三三通管（503）输送来的冷却液化后的废蒸汽，在一起加热后变成高温高压蒸汽，从而驱动汽轮机（506）旋转，进而带动发电机（507）工作发电，而后汽轮机（506）中排出的废蒸汽在冷凝器（508）的作用下再次冷却液化，并再次进入热交换组件（1）以及锅炉（501）中，实现热循环回收再利用目的； 步骤四、任意一侧外套筒（101）的内部，在其内壁以及换热板（102）的表面吸附大量烟气中的烟尘，而导致热交换效率降低时，控制该侧第二阀门（113）关闭，进入通过液压站驱动第一液压马达（206）以及第二液压马达（307）工作，其中，前者将带动移动基座（205）在外套筒（101）的内壁以及换热板（102）的螺旋间隙中移动，进而通过第一刮板（208）及第二刮板（209）对外套筒（101）的内壁及换热板（102）的表面进行烟尘刮除清洁作用，后者将带动第二磁条（311）围绕锥底（108）的外部旋转，进而通过磁力耦合作用，带动其内部的第三刮板（304）旋转，通过第三刮板（304）对锥底（108）的内壁表面进行烟尘刮除清洁作用，避免烟尘阻碍后续烟气的进入； 步骤五、开启该侧第一阀门（111），从而将刮下的烟尘排出干净； 步骤六、关闭该侧第一阀门（111），而后再开启该侧第二阀门（113），即可再次进入热循环回收再利用作业。