一种水渣成品动态脱水装置及方法与流程

1.本发明涉及冶金处理技术领域，尤其涉及一种水渣成品动态脱水装置及方法。


背景技术：

2.高炉炼铁完成后，高炉炉渣一般通过冷水冲渣方式进行炉渣处理，冲渣后为了回收渣料，还需要对渣料进行除水除湿。而冲渣区域的湿气较大，通过湿度传感器对渣料的干燥程度进行监测干扰程度较大，而且通过单位置点式的湿度传感器对进行脱水除湿处理的较大渣料区域进行监测，显然无法顾及到很多位置渣料的精准湿度信息。另外，冲渣料进行脱水除湿的主要目的就是将冲渣料与流动水分离，然后将附着在冲渣料上的水分除去，除去水分受到气体流动、温度的影响最为直接，当然现有技术手段中，可以直接提供高能耗方式提供高温，来对冲渣料进行加热处理，但无疑较大程度增加了设备成本和能耗成本，若是采用燃烧燃料方式来提供热量，还需要额外增加尾气处理环节。因此，如何通过控制冲渣料周围环境的气流、温度因素，来高效化、节能化的对冲渣料进行脱水除湿，成为高炉冲渣后续工艺处理过程中需要重视并解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是提供一种水渣成品动态脱水装置及方法，从而在高炉冲渣后续工艺处理过程中，高效化、节能化的对冲渣料进行脱水除湿。
4.为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
5.本发明提供一种水渣成品动态脱水装置：高炉排渣的冲渣槽道下游端配置有渣料池，渣料池内固定设有隔料板、位于隔料板下侧的滤液底板，隔料板一侧设有位于滤液底板上方区域的过滤区、另一侧设有位于滤液底板上方区域的抓料区，隔料板底部设有连通过滤区与抓料区的爬料口，隔料板朝向过滤区的一侧配置有用于传感监测过滤区冲渣料高度的第一位置传感器，隔料板朝向抓料区的一侧配置有用于传感器监测抓料区冲渣料高度的第二位置传感器。过滤区底部、爬料口、抓料区底部安装有螺旋叶，螺旋叶沿着过滤区、爬料口、抓料区倾斜向上设置，渣料池外围配置有用于驱动螺旋叶转动的伺服电机，滤液底板下方设有排液区。渣料池外围配置有与外界空气环境连通的干燥进气室、与排液区连通的供气室，干燥进气室下游与供气室连通，供气室配置出风机。高炉外围配置有吸收高炉散热的液体吸热箱，液体吸热箱连接有出液管、回液管，出液管配置有动力泵以及位于过滤区中的迂回管。隔料板朝向抓料区的一侧固定配置有隔层导热板，隔层导热板位于爬料口上方，隔层导热板位内部配置有与出液管、回液管连通的缓流管，隔层导热板内置有温度传感器，隔层导热板包括上导向倾斜面以及朝向螺旋叶的下导向斜面，隔层导热板上方形成加热区，隔层导热板未遮挡的抓料区竖直区域形成通风区。
6.作为本发明装置的一种优选技术方案：排液区底板上侧配置有刮料机构，排液区最低点位置配置有排液底管。
7.作为本发明装置的一种优选技术方案：渣料池外围配置有与排液区连通的备用
室，备用室位于供气室下方，备用室配置有备用管。
8.作为本发明装置的一种优选技术方案：缓流管的液体流通横截面面积大于出液管、回液管的液体流通横截面面积。
9.作为本发明装置的一种优选技术方案：滤液底板倾斜设置，滤液底板的倾斜角度与螺旋叶的倾斜角度相同，供气室的出风口朝向滤液底板处于抓料区正下方的结构区域。
10.本发明提供一种水渣成品动态脱水方法，包括以下环节内容：
11.环节一、过滤区渣料螺旋推进
12.当高炉中的炉渣经过冲渣槽道冲渣结束后，冲渣进入渣料池的过滤区，第一位置传感器对过滤区中的炉渣堆积高度h1进行监测。过滤区中的炉渣静置时间达到t1后，伺服电机开始带动螺旋叶转动，将过滤区底部的渣料朝向抓料区底部推进，其中，f(t1)
∝
f(h1)。动力泵启动，液体吸热箱将热量传导至隔层导热板。
13.环节二、抓料区渣料通风、加热控制
14.①
过滤区底部的渣料进入抓料区后，渣料开始堆积上升并沿着上导向斜面向上积累。
15.②
第二位置传感器传感监测到通风区的渣料时，干燥进气室的气体干燥设备、供气室的出风机启动。设单位时域ta内，第二位置传感器传感监测到抓料区的渣料积累高度变化为δha，δha＝h
a1-h
a2
，h
a1
为单位时域ta时间起点时的渣料高度，h
a2
为单位时域ta时间终点时的渣料高度。
16.设出风机在下一单位时域内的实时功率为p，若δha＞0，则f(p)
∝
[f1(h
a1
)，f(δha)]。
[0017]
其中，t
n1
＝n1·
ta，t
max1
＝m1·
ta，t
n1
为高度h
a1
的堆积渣料所通风的总时长，t
max1
即高度h
a1
的堆积渣料需要通风的最大时长，m1＞n1。
[0018]
③
设温度传感器传感监测到的温度为w，设动力泵进行供液的时长为td，则存在
[0019]
其中，t
n2
＝n2·
ta，t
max2
＝m2·
ta，t
n2
为高度h
a1
的堆积渣料所加热的总时长，t
max2
为高度h
a1
的堆积渣料需要加热的最大时长，m2＞n2。
[0020]
④
若在同一单位时域内，渣料抓斗对加热区渣料进行渣料抓取，第二位置传感器传感监测到渣料高度降低至h
a3
，则单位时域重新计时，h
a3-δha成为单位时域ta时间终点时的渣料高度，δha为上一单位时域内渣料堆积增加的高度。
[0021]
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
[0022]
本发明在渣料池中设置过滤区和抓料区，通过螺旋叶倾斜向上补给初步滤水后的渣料，并通过实时动态化的通风驱控方式，对通风区的渣料进一步通风除湿，同时通过回收利用高炉的外散热量，对隔层导热板进行热量补给，对通风除湿后的渣料进行动态化的加热处理，从而高效化、节能化的对冲渣料进行脱水除湿。
附图说明
[0023]
图1为本发明动态脱水装置的整体结构示意图。
[0024]
图2为图1中a处局部放大的结构示意图。
[0025]
图3为图2中b处局部放大的结构示意图。
[0026]
其中：1-高炉；2-冲渣槽道；3-渣料池，301-过滤区，302-抓料区；4-隔料板，401-第一位置传感器，402-第二位置传感器；5-滤液底板；6-隔层导热板，601-上导向斜面，602-下导向斜面，603-温度传感器；7-螺旋叶；8-伺服电机；9-刮料机构；10-干燥进气室；11-供气室；12-备用室；13-爬料口；14-出风机；15-备用管；16-排液区；17-排液底管；18-液体吸热箱；19-出液管，1901-迂回管，1902-动力泵；20-回液管；21-缓流管；22-龙门架；23-抓斗起重机；24-渣料抓斗；25-贮渣仓；26-冲渣料；f-通风区；j-加热区。
具体实施方式
[0027]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0028]
实施例一、本发明涉及一种水渣成品动态脱水装置，具体结构内容如下：
[0029]
请参阅图1，高炉1排渣的冲渣槽道2下游端配置有渣料池3，渣料池3内固定设有隔料板4、滤液底板5，滤液底板5位于隔料板4下侧位置，隔料板4一侧设有过滤区301、另一侧设有抓料区302，过滤区301位于滤液底板5上方区域，抓料区302位于滤液底板5上方区域。隔料板4底部设有爬料口13，爬料口13连通过滤区301与抓料区302。高炉外围配置有吸收高炉散热的液体吸热箱18，液体吸热箱18连接有出液管19、回液管20，出液管19配置有动力泵1902。
[0030]
本发明中，渣料池3上方配置龙门架22，龙门架22上配置能够水平移动的抓斗起重机23，渣料抓斗24抓取加热区j位置的“干渣料”后，抓斗起重机23通过牵引绳索带着渣料抓斗24升降，抓斗起重机23移动至贮渣仓25上方，渣料抓斗24抓取的“干渣料”下放到贮渣仓。
[0031]
请参阅图1、图2，隔料板4朝向过滤区301的一侧配置第一位置传感器401，第一位置传感器401用于传感监测过滤区301冲渣料高度。隔料板4朝向抓料区302的一侧配置第二位置传感器402，第二位置传感器402用于传感器监测抓料区302冲渣料高度。过滤区301底部、爬料口13、抓料区302底部安装有螺旋叶7，螺旋叶7沿着过滤区301、爬料口13、抓料区302倾斜向上设置，滤液底板5倾斜设置，滤液底板5的倾斜角度与螺旋叶7的倾斜角度相同，渣料池3外围配置伺服电机8，伺服电机8驱动螺旋叶7转动。渣料池3外围配置干燥进气室10、供气室11，干燥进气室10与外界空气环境连通，干燥进气室10内配置气体干燥设备，供气室11与上游的干燥进气室10连通，供气室11与排液区16连通，供气室11配置出风机14，出风机14朝向排液区16供气，通过滤液底板5向上通气，供气室11的出风口朝向滤液底板5处于抓料区302正下方的结构区域。
[0032]
请参阅图2，滤液底板5下方设有排液区16，隔料板4朝向抓料区302的一侧固定配置有隔层导热板6，隔层导热板6位于爬料口13上方，隔层导热板6上方形成加热区j，隔层导热板6未遮挡的抓料区302竖直区域形成通风区f。排液区16底板上侧配置有刮料机构9，排液底管17位于排液区16最低点位置。渣料池3外围配置备用室12，备用室12与排液区16连
通，备用室12位于供气室11下方，备用室12配置有备用管15，排液区16水流过大，或者排液底管17堵塞，无法及时排液排“微渣”等，可以通过备用管15排出。
[0033]
请参阅图3，出液管19配置有动力泵1902，出液管19上还设置了一段迂回管1901，迂回管1901位于过滤区301中，冲渣进入过滤区301时，冲渣温度也是较高的，可以通过温度较高的冲渣对迂回管1901的流体进行温度适当加热，对长距离的出液管19进行温度补偿。隔层导热板6位内部设有缓流管21，缓流管21上游端与出液管19连通，缓流管21下游端与回液管20连通，缓流管21的液体流通横截面面积大于出液管19、回液管20的液体流通横截面面积，热流在经过缓流管21时，速率减慢，将热量释放给隔层导热板6。隔层导热板6内置有温度传感器603，隔层导热板6包括上导向倾斜面601、下导向斜面602，下导向斜面602朝向螺旋叶7。
[0034]
实施例二、本发明涉及一种水渣成品动态脱水方法，包括以下冲渣料在过滤区的滤水、渣料的螺旋推进、渣料在通风区的通风除湿以及渣料在加热区的动态加热等内容。
[0035]
环节一、过滤区渣料螺旋推进
[0036]
当高炉1中的炉渣经过冲渣槽道2冲渣结束后，冲渣进入渣料池3的过滤区301，第一位置传感器401对过滤区301中的炉渣堆积高度h1进行监测。
[0037]
过滤区301中的炉渣静置时间达到t1后，伺服电机8开始带动螺旋叶7转动，将过滤区301底部的渣料朝向抓料区302底部推进，其中，f(t1)
∝
f(h1)，炉渣堆积的越多越高，过滤区301炉渣的流动水自然下沉“完全”排出过滤区301所要花费的时间越多。
[0038]
液体吸热箱18在高炉1进行炼铁过程中，就吸收高炉1外散的热量，并进行热量存储，等到冲渣料除湿需要热量时，开始向外提供热量，动力泵1902启动后，液体吸热箱18将热量传导至隔层导热板6。
[0039]
环节二、抓料区渣料通风控制
[0040]
1、过滤区301底部的渣料进入抓料区302后，渣料开始堆积上升并沿着上导向斜面601向上积累。
[0041]
2、第二位置传感器402传感监测到通风区f的渣料时，干燥进气室10的气体干燥设备、供气室11的出风机14启动。通风区f的渣料刚开始上升积累时，第二位置传感器402是监测不到的渣料高度变化的，这时，渣料量较少，而且通风区f的渣料不会上升积累到隔层导热板6的上导向斜面601，因此还不需要立刻进行通风。这里即使第二位置传感器402刚开始监测到的渣料积累高度也并不是零，要包括隔层导热板6以下的渣料高度，因此，出风机14刚开始启动时的功率也不是零。
[0042]
3、设单位时域ta内，第二位置传感器402传感监测到抓料区302的渣料积累高度变化为δha，δha＝h
a1-h
a2
，h
a1
为单位时域ta时间起点时的渣料高度，h
a2
为单位时域ta时间终点时的渣料高度。
[0043]
4、设出风机14在下一单位时域内的实时功率为p，若δha＞0，则f(p)
∝
[f1(h
a1
)，f(δha)]。
[0044]
其中，t
n1
＝n1·
ta，t
max1
＝m1·
ta，t
n1
为高度h
a1
的堆积渣料所通风的总时长，t
max1
即高度h
a1
的堆积渣料需要通风的最大时长，m1＞n1。渣料堆积变化的基础高度h
a1
保持的时间越长，其针对基础高度的堆积渣料的通风功率参数越小，基础高度
的变化。例如原本堆积高度是1m，一开始通风功率是750w，保持1m堆积高度一定时间，通风功率越来越低，降低到500w，但后来堆积高度增长到1.1m，除了按照原本功率衰减的500w之外，还要对新增加的0.1m新料进行新的通风，还需额外增加75w的功率，因为是新料，需要按照初始最大功率因素进行通风。如果后来高度增加到的1.3m，则最后增加的0.2m额外增加150w的功率参数，前面增加的0.1m按照通风时长对应衰减通风功率参数。
[0045]
5、设温度传感器603传感监测到的温度为w，设动力泵1902进行供液的时长为td，则存在
[0046]
其中，t
n2
＝n2·
ta，t
max2
＝m2·
ta，t
n2
为高度h
a1
的堆积渣料所加热的总时长，t
max2
为高度h
a1
的堆积渣料需要加热的最大时长，m2＞n2。f1(h
a1
)、f2(h
a1
)只是代表关于h
a1
的两个不同集合关系。当温度w一定时，h
a1
、δha越大，动力泵1902进行供液的时间长td越大，这也和上面通风时间类似，上导向斜面601上方堆积渣料原本高度为0.4m，在达到预定加热温度条件下，预计加热时间为8min，3min后，渣料高度增长到了0.5m，原本的0.4m渣料还剩下5min，后来增加的0.1m的渣料需要新的2min，那么加热时间总共还需要7min。而h
a1
、δha一定时，预定加热温度w越大，动力泵1902进行供液的时间长td越小。当然这些加热时间、通风时间的具体比例关系并不一定是最优的参数关系，仅是一种比例关系的大概关系，具体还需要根据实际冲渣池结构、通风参数、加热参数等配置，通过多次实验得到最优的参数比例关系。
[0047]
6、若在同一单位时域内，渣料抓斗对加热区j渣料进行渣料抓取，第二位置传感器402传感监测到渣料高度降低至h
a3
(其实这也是上面δha＜0的情况)，则单位时域重新计时，h
a3-δha成为单位时域ta时间终点时的渣料高度，δha为上一单位时域内渣料堆积增加的高度。上面被抓走的渣料已经是吹风或加热烘干一定时间，需要保证底部刚向上增加的“新”渣料通风或加热效，所以将h
a3-δha设定为单位时域ta时间终点时的渣料高度。
[0048]
实施例三、在本发明进行渣料抓取过程中：渣料抓斗24在进行抓料过程中，可以根据加热区j渣料堆积动态变化的高度，以及已经加热的时长，来进行抓料总量的控制。例如在时间点t1→
t2区间，加热区j渣料堆积的高度变化由1.2m成为1.4m，最上层的0.3m已经达到了最长的加热时间，只是最底层新增了0.2m。等到渣料抓斗24将最上层的0.3m堆积渣料抓取完后，时间点由t2→
t3，加热区j渣料堆积的高度变化由1.4m成为1.2m(这是由于后来最底层又新增了0.1m)，最上层的0.1m也已经达到了最长的加热时间，渣料抓斗24可以继续对此时最上层的0.1m堆积渣料继续抓取。
[0049]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种水渣成品动态脱水装置，其特征在于：高炉排渣的冲渣槽道下游端配置有渣料池(3)，所述渣料池(3)内固定设有隔料板(4)、位于隔料板(4)下侧的滤液底板(5)，所述隔料板(4)一侧设有位于滤液底板(5)上方区域的过滤区(301)、另一侧设有位于滤液底板(5)上方区域的抓料区(302)，所述隔料板(4)底部设有连通过滤区(301)与抓料区(302)的爬料口(13)，所述隔料板(4)朝向过滤区(301)的一侧配置有用于传感监测过滤区(301)冲渣料高度的第一位置传感器(401)，所述隔料板(4)朝向抓料区(302)的一侧配置有用于传感器监测抓料区(302)冲渣料高度的第二位置传感器(402)；所述过滤区(301)底部、爬料口(13)、抓料区(302)底部安装有螺旋叶(7)，所述螺旋叶(7)沿着过滤区(301)、爬料口(13)、抓料区(302)倾斜向上设置，所述渣料池(3)外围配置有用于驱动螺旋叶(7)转动的伺服电机(8)，所述滤液底板(5)下方设有排液区(16)；所述渣料池(3)外围配置有与外界空气环境连通的干燥进气室(10)、与排液区(16)连通的供气室(11)，所述干燥进气室(10)下游与供气室(11)连通，所述供气室(11)配置出风机(14)；高炉外围配置有吸收高炉散热的液体吸热箱(18)，所述液体吸热箱(18)连接有出液管(19)、回液管(20)，所述出液管(19)配置有动力泵(1902)以及位于过滤区(301)中的迂回管(1901)；所述隔料板(4)朝向抓料区(302)的一侧固定配置有隔层导热板(6)，所述隔层导热板(6)位于爬料口(13)上方，所述隔层导热板(6)位内部配置有与出液管(19)、回液管(20)连通的缓流管(21)，所述隔层导热板(6)内置有温度传感器(603)，所述隔层导热板(6)包括上导向倾斜面(601)以及朝向螺旋叶(7)的下导向斜面(602)，所述隔层导热板(6)上方形成加热区(j)，所述隔层导热板(6)未遮挡的抓料区(302)竖直区域形成通风区(f)。2.根据权利要求1所述的一种水渣成品动态脱水装置，其特征在于：所述排液区(16)底板上侧配置有刮料机构(9)，所述排液区(16)最低点位置配置有排液底管(17)。3.根据权利要求1所述的一种水渣成品动态脱水装置，其特征在于：所述渣料池(3)外围配置有与排液区(16)连通的备用室(12)，所述备用室(12)位于供气室(11)下方，所述备用室(12)配置有备用管(15)。4.根据权利要求1所述的一种水渣成品动态脱水装置，其特征在于：所述缓流管(21)的液体流通横截面面积大于出液管(19)、回液管(20)的液体流通横截面面积。5.根据权利要求1所述的一种水渣成品动态脱水装置，其特征在于：所述滤液底板(5)倾斜设置，所述滤液底板(5)的倾斜角度与螺旋叶(7)的倾斜角度相同，所述供气室(11)的出风口朝向滤液底板(5)处于抓料区(302)正下方的结构区域。6.一种水渣成品动态脱水方法，其特征在于，采用权利要求1至5中任一项所述的一种水渣成品动态脱水装置，包括以下环节内容：环节一、过滤区渣料螺旋推进
①
当高炉中的炉渣经过冲渣槽道冲渣结束后，冲渣进入渣料池的过滤区，第一位置传感器对过滤区中的炉渣堆积高度h1进行监测；
②
过滤区中的炉渣静置时间达到t1后，伺服电机开始带动螺旋叶转动，将过滤区底部的渣料朝向抓料区底部推进，其中，f(t1)
∝
f(h1)；
③
动力泵启动，液体吸热箱将热量传导至隔层导热板；环节二、抓料区渣料通风、加热控制
①
过滤区底部的渣料进入抓料区后，渣料开始堆积上升并沿着上导向斜面向上积累；
②
第二位置传感器传感监测到通风区的渣料时，干燥进气室的气体干燥设备、供气室的出风机启动，设单位时域t
a
内，第二位置传感器传感监测到抓料区的渣料积累高度变化为δh
a
，δh
a
＝h
a1-h
a2
，h
a1
为单位时域t
a
时间起点时的渣料高度，h
a2
为单位时域t
a
时间终点时的渣料高度；设出风机在下一单位时域内的实时功率为p，若δh
a
＞0，则f(p)
∝
[f1(h
a1
)，f(δh
a
)]；其中，t
n1
＝n1·
t
a
，t
max1
＝m1·
t
a
，t
n1
为高度h
a1
的堆积渣料所通风的总时长，t
max1
即高度h
a1
的堆积渣料需要通风的最大时长，m1＞n1；
③
设温度传感器传感监测到的温度为w，设动力泵进行供液的时长为t
d
，则存在其中，t
n2
＝n2·
t
a
，t
max2
＝m2·
t
a
，t
n2
为高度h
a1
的堆积渣料所加热的总时长，t
max2
为高度h
a1
的堆积渣料需要加热的最大时长，m2＞n2；
④
若在同一单位时域内，渣料抓斗对加热区渣料进行渣料抓取，第二位置传感器传感监测到渣料高度降低至h
a3
，则单位时域重新计时，h
a3-δh
a
成为单位时域t
a
时间终点时的渣料高度，δh
a
为上一单位时域内渣料堆积增加的高度。

技术总结
本发明公开了一种水渣成品动态脱水装置及方法，涉及冶金处理技术领域。本发明中：隔料板一侧设有位于滤液底板上方区域的过滤区、另一侧设有位于滤液底板上方区域的抓料区，干燥进气室下游与供气室连通，供气室配置出风机。液体吸热箱连接有出液管、回液管，出液管配置有动力泵以及位于过滤区中的迂回管。隔料板朝向抓料区的一侧固定配置有隔层导热板，隔层导热板位内部配置有与出液管、回液管连通的缓流管，隔层导热板内置有温度传感器，隔层导热板包括上导向倾斜面以及朝向螺旋叶的下导向斜面，隔层导热板上方形成加热区，隔层导热板未遮挡的抓料区竖直区域形成通风区。本发明实现了高效化、节能化的对冲渣料进行脱水除湿。节能化的对冲渣料进行脱水除湿。节能化的对冲渣料进行脱水除湿。


技术研发人员：刘华亮 刘宇 黄斌 罗建华 康艳平
受保护的技术使用者：衡阳市鸿德建材有限公司
技术研发日：2023.04.25
技术公布日：2023/7/21