一种废钢预热方法及系统
本发明公开了一种废钢预热方法及系统，该系统包括依次串联的加料料槽、加热料槽、均热料槽以及卸料机构。在加热料槽和均热料槽的上方罩设有加热罩和均热罩，并在加热罩和均热罩内设有烧嘴，在加热料槽的底部设置有加热侧抽风道，在均热料槽的底部设置有均热侧抽风道。通过设置具有不同侧抽深度的加热侧抽风道和均热侧抽风道，增强了高温烟气自上而下的流动性，在提高了废钢的预热效率和效果的同时，提高了能源利用效率，降低了能耗并提高了废钢预热的均匀性；具有结构简单，投入成本低，能耗低，生产效率高等优点。
发明专利
CN202311657654.7
2023-12-05
CN117663797A
2024-03-08
F27D13/00(2006.01)
中冶长天国际工程有限责任公司
王业峰;乐文毅;周浩宇;姚聪林;张震
410205 湖南省长沙市高新区麓松路480号
北京卓恒知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
徐楼%龙世和
湖南;43
1.一种废钢预热系统，其特征在于：该系统包括依次串联的加料料槽(1)、加热料槽(2)、均热料槽(3)以及卸料机构(4)；加料料槽(1)、加热料槽(2)、均热料槽(3)均为上端敞口式的U型槽结构；在加热料槽(2)的上方罩设有加热罩(201)，并在加热罩(201)内设有加热烧嘴(202)，在加热料槽(2)的底部设置有加热侧抽风道(203)；在均热料槽(3)的上方罩设有均热罩(301)，并在均热罩(301)内设有均热烧嘴(302)，在均热料槽(3)的底部设置有均热侧抽风道(303)；在加料料槽(1)的前端还设置有振动水平给料驱动装置(5)，通过振动水平给料驱动装置(5)驱动物料依次流经加料料槽(1)、加热料槽(2)、均热料槽(3)后从卸料机构(4)排出； 作为优选，加热烧嘴(202)和均热烧嘴(302)上均连接有燃气管道(6)和助燃风管(7)，助燃风管(7)上设置有助燃风机(8)；均热罩(301)的出风口通过烟气主排放管道(9)与主抽风机(10)相连接。 2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：在加热料槽(2)底壁表面宽度方向的两侧各设置有一条沿其宽度方向延伸的加热侧抽风道(203)；两条加热侧抽风道(203)的进风端均沿加热料槽(2)的底面相向延伸并靠近至加热料槽(2)的底面中部处，它们的另一端分别贯穿加热料槽(2)的两侧侧壁后延伸至外界；两条加热侧抽风道(203)的进风端之间留有第一水平间距； 作为优选，位于加热料槽(2)底部任意一侧的加热侧抽风道(203)均包括多个沿加热料槽(2)的长度方向并列分布的独立抽风管道或者位于加热料槽(2)底部任意一侧的加热侧抽风道(203)为一个沿加热料槽(2)的长度方向延伸的扁平状抽风夹腔；加热侧抽风道(203)的出风口均通过侧抽送风管(16)和侧抽风机(17)与烟气主排放管道(9)的进风端相连接；优选，侧抽送风管(16)与加热侧抽风道(203)的出风口之间通过动静连接软管相连接，并且在该动静连接软管内设置有加热烟气温度检测计。 3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述加热罩(201)为圆弧形结构，并且在位于加热罩(201)弧顶两侧的罩体上设置有一对加热烧嘴(202)；优选，在加热料槽(2)的长度方向上，加热罩(201)上设置有多对呈对称设置的加热烧嘴(202)；和/或 所述均热罩(301)为圆弧形结构，并且在位于均热罩(301)弧顶的罩体上设置有均热烧嘴(302)；优选，在均热料槽(3)的长度方向上，均热罩(301)上设置有多个均热烧嘴(302)；均热罩(301)向后延伸罩设在卸料机构(4)的进料口上。 4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述加热烧嘴(202)的轴线与水平面之间形成的夹角为α，其中10°≤α≤80°，优选30°≤α≤60°； 作为优选，所述第一水平间距为D1，并且有：k·D1＜2(R1-L1)cosα；其中：R1为加热罩(201)的弧半径，m；L1为加热烧嘴(202)的火焰长度，m；k为修正系数且1.5≤k≤2。 5.根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其特征在于：在均热料槽(3)底壁表面宽度方向的两侧各设置有一条沿其宽度方向延伸的均热侧抽风道(303)；两条均热侧抽风道(303)的进风端均沿均热料槽(3)的底面相向延伸并靠近至均热料槽(3)的底面中部处，它们的另一端分别贯穿均热料槽(3)的两侧侧壁后延伸至外界；两条均热侧抽风道(303)的进风端之间留有第二水平间距； 作为优选，位于均热料槽(3)底部任意一侧的均热侧抽风道(303)均包括多个沿均热料槽(3)的长度方向并列分布的独立抽风管道或者位于均热料槽(3)底部任意一侧的均热侧抽风道(303)为一个沿均热料槽(3)的长度方向延伸的扁平状抽风夹腔；均热侧抽风道(303)的出风口均通过侧抽送风管(16)和侧抽风机(17)与烟气主排放管道(9)的进风端相连接；优选，侧抽送风管(16)与均热侧抽风道(303)的出风口之间通过动静连接软管相连接，并且在该动静连接软管内设置有均热烟气温度检测计。 6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述第二水平间距为D2，并且有：0.75＜D2/D3＜0.9；其中：D3为均热料槽(3)的宽度；和/或 在烟气主排放管道(9)与助燃风管(7)之间还设置有间接换热器(11)。 7.根据权利要求1-6中任一项所述的系统，其特征在于：在加热料槽(2)的槽壁内部开设有加热风冷通道(204)；所述加热风冷通道(204)的进风口和出风口均设置在加热料槽(2)的侧壁上； 作为优选，所述加热风冷通道(204)的进风口和出风口分别开设在加热料槽(2)的左侧壁和右侧壁上；即所述加热风冷通道(204)为依次途径加热料槽(2)左侧壁内部、加热料槽(2)底壁内部以及加热料槽(2)右侧壁内部的单程式通道； 或者，所述加热风冷通道(204)的进风口和出风口均开设在加热料槽(2)的左侧壁上；所述加热风冷通道(204)为依次途径加热料槽(2)左侧壁内部、加热料槽(2)底壁内部、加热料槽(2)右侧壁内部、加热料槽(2)底壁内部以及加热料槽(2)左侧壁内部的往返双程式通道； 作为优选，加热风冷通道(204)的出风口通过循环风管与助燃风机(8)的进风端相连接；优选，所述循环风管上设置有放散支管和放散阀。 8.根据权利要求1-6中任一项所述的系统，其特征在于：在均热料槽(3)的槽壁内部开设有均热风冷通道(304)；所述均热风冷通道(304)的进风口和出风口均设置在均热料槽(3)的侧壁上； 作为优选，所述均热风冷通道(304)的进风口和出风口分别开设在均热料槽(3)的左侧壁和右侧壁上；即所述均热风冷通道(304)为依次途径均热料槽(3)左侧壁内部、均热料槽(3)底壁内部以及均热料槽(3)右侧壁内部的单程式通道； 或者，所述均热风冷通道(304)的进风口和出风口均开设在均热料槽(3)的左侧壁上；所述均热风冷通道(304)为依次途径均热料槽(3)左侧壁内部、均热料槽(3)底壁内部、均热料槽(3)右侧壁内部、均热料槽(3)底壁内部以及均热料槽(3)左侧壁内部的往返双程式通道； 作为优选，均热风冷通道(304)的出风口通过循环风管与助燃风机(8)的进风端相连接；优选，所述循环风管上设置有放散支管和放散阀。 9.根据权利要求1-8中任一项所述的系统，其特征在于：所述卸料机构(4)包括除尘风罩(401)和缓存料仓(402)；缓存料仓(402)设置在均热料槽(3)的排料端下方，并且缓存料仓(402)的进料口与均热料槽(3)的排料端相连接，除尘风罩(401)设置在缓存料仓(402)的进料口与均热料槽(3)的排料端之间；除尘风罩(401)上的出风口通过管道与主抽风机(10)相连接；在缓存料仓(402)的侧壁下部设置有卸料阀(403)； 作为优选，所述缓存料仓(402)为上宽下窄的锥斗型结构；优选，所述缓存料仓(402)的其中一侧侧壁为竖直侧壁，其余侧壁整体为弧形侧壁；优选，所述缓存料仓(402)上还设置有称重计。 10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于：所述出料阀卸料阀(403)包括出料闸门(4031)和密封闸门(4032)；出料闸门(4031)和密封闸门(4032)均设在竖直侧壁上，其中密封闸门(4032)位于出料闸门(4031)的出料侧外部并完全覆盖出料闸门(4031)；和/或 所述弧形侧壁为最速降曲线结构，具体为：以缓存料仓(402)竖直侧壁的底端为原点，弧形侧壁所成曲线满足： 在γ∈(π,2π)时，y＝D4·(γ-sinγ-π)，z＝H·[(cosγ-1)+2]； 其中，γ为中间变量；y为缓存料仓(402)长度方向的坐标；z为缓存料仓(402)高度方向的坐标；D4为缓存料仓(402)顶端的开口长度；H为缓存料仓(402)竖直侧壁的高度；优选，D4＝H。 11.根据权利要求1-10中任一项所述的系统，其特征在于：该系统还包括负压罩(12)；所述负压罩(12)设置在加料料槽(1)与加热料槽(2)之间，并与加热罩(201)相连通；在负压罩(12)内设置有轴流风机(1201)；在负压罩(12)与加热罩(201)内均独立设置有压力传感器(13)，并且压力传感器(13)与轴流风机(1201)之间进行联动； 作为优选，在负压罩(12)的进料端还设置有平料器(1202)；和/或 在加料料槽(1)的上方还设置有加料机构；优选，所述加料机构为具有磁吸盘(14)的加料天车(15)。 12.一种废钢预热方法或采用如权利要求1-11中任一项所述废钢预热系统对废钢进行预热的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤： 1)根据物料的走向，在振动水平给料驱动装置(5)的作用下，被送至加料料槽(1)内的废钢依次流经加热料槽(2)、均热料槽(3)后从卸料机构(4)排出； 2)根据废钢的加入量，调节加热烧嘴(202)和均热烧嘴(302)的燃气和助燃风供应量，以满足废钢的整体预热要求； 3)调节加热料槽(2)和均热料槽(3)的侧抽烟气量，使得废钢的预热效果满足目标需求； 作为优选，该方法还包括以下步骤： 4)采用冷风对加热料槽(2)和均热料槽(3)的槽壁进行换热冷却，将换热后获得的热风再与烟气主排放管道(9)内的热烟气进行间接换热后循环作为加热烧嘴(202)和均热烧嘴(302)的助燃风使用；或者，将换热后获得的热风直接循环作为加热烧嘴(202)和均热烧嘴(302)的助燃风使用。 13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于：步骤2)具体为：设单位时间内废钢的加入量为m，kg；废钢的平均加热温度为△T，℃；燃气的热值为△H，kJ/m3；加热效率为η；则有： Qfuel＝Cp·m(△T-T∞)/(ηΔH)； 其中，Qfuel为单位时间内燃气的满负荷输送量，m3；Cp为废钢比热容，kJ/(kg℃)；T∞为外界环境温度，℃； 作为优选，当单位时间内燃气输送量为Qfuel时，所需助燃空气量为Qfuel-air，则： Qair＝β·Qfuel-air； 其中，Qair为单位时间内助燃空气的实际输送量，m3；β为空气过剩系数，取值为1.05-1.15。 14.根据权利要求12或13所述方法，其特征在于：步骤3)具体为：设单位时间内加热料槽(2)和均热料槽(3)的侧抽烟气总量为Qce，m3；单位时间内经由均热罩(301)的出风口排出的烟气总量为Qzh，m3；则： Qzh＝A·(Qzh+Qce)，Qce＝B·(Qzh+Qce)； 其中，A、B均为权重系数，A取值为0.65-0.85，B取值为0.15-0.35，且A+B＝1。 15.根据权利要求14所述方法，其特征在于：在步骤4)中，采用冷风对加热料槽(2)和均热料槽(3)的槽壁进行换热冷却后，加热料槽(2)和均热料槽(3)的槽壁外表面温度不高于150℃，优选为100-130℃；冷风换热后的温度不高于180℃，优选为150-180℃。