高爐沖渣水換熱器在線清洗裝置附圖說(shuō)明

圖1為《高爐沖渣水換熱器在線清洗裝置》正向收球工作的示意圖。

圖2為《高爐沖渣水換熱器在線清洗裝置》反向收球工作的示意圖。

圖中所示：1、換熱器；2、沖渣水出水管；3、收球網(wǎng)；4、收球網(wǎng)手柄；51、正向收球閥門；52、反向收球閥門；6、儲(chǔ)球罐；7、小球；8、擋板手柄；9、擋板；10、膠球泵；11、發(fā)球閥門；12、沖渣水入水管 。

《高爐沖渣水換熱器在線清洗裝置》提供的高爐沖渣水換熱器在線清洗裝置，針對(duì)沖渣水對(duì)換熱器的堵塞及停機(jī)清洗換熱器的問(wèn)題，利用小球同沖渣水一起進(jìn)入換熱器的換熱管，通過(guò)小球來(lái)回碰撞換熱管及沖渣水對(duì)換熱管的沖刷作用對(duì)換熱器進(jìn)行在線清洗，解決了換熱器停機(jī)清洗的問(wèn)題，提高了換熱器工作效率和沖渣水余熱回收效率，并且《高爐沖渣水換熱器在線清洗裝置》的清洗裝置的收球網(wǎng)在收球網(wǎng)手柄的控制下能夠來(lái)回翻轉(zhuǎn)，通過(guò)小球與收球網(wǎng)的正反面來(lái)回碰撞，減少收球網(wǎng)的堵塞，增加了自清洗功能，增強(qiáng)了清洗裝置的使用壽命和工作效率 。

高爐沖渣水換熱器在線清洗裝置專利目的

《高爐沖渣水換熱器在線清洗裝置》旨在提供一種高爐沖渣水換熱器在線清洗裝置，以達(dá)到換熱器邊工作邊清洗、不影響換熱器工作效率的目的 。

高爐沖渣水換熱器在線清洗裝置技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，《高爐沖渣水換熱器在線清洗裝置》主要是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。

高爐沖渣水換熱器在線清洗裝置，由儲(chǔ)球罐、膠球泵及配套的管道、閥門組成。儲(chǔ)球罐中有一塊擋板，該擋板通過(guò)擋板手柄進(jìn)行控制，用于控制小球的收發(fā)；換熱器的沖渣水入水管通過(guò)分支管道連接發(fā)球閥門，發(fā)球閥門另一端依次連接膠球泵和儲(chǔ)球罐，儲(chǔ)球罐另一端的管道產(chǎn)生分支，分別連接正向收球閥門和反向收球閥門，正向收球閥門和反向收球閥門都通過(guò)分支管道連接換熱器的沖渣水出水管，沖渣水出水管中有一收球網(wǎng)，用于回收小球，該收球網(wǎng)通過(guò)收球網(wǎng)手柄控制正反向 。

隨著能源短缺越來(lái)越嚴(yán)重，二次能源的利用越來(lái)越重要，鋼鐵廠的高爐沖渣水余熱回收越來(lái)越廣泛，但是沖渣水中還有大量的渣滓，用于換熱的換熱器長(zhǎng)時(shí)間工作后會(huì)結(jié)垢堵塞，目前的清洗方法及裝置大多需要對(duì)換熱器進(jìn)行停機(jī)操作，嚴(yán)重影響換熱器的工作效率 。

《高爐沖渣水換熱器在線清洗裝置》涉及清洗裝置，尤其涉及高爐沖渣水換熱器在線清洗裝置 。

1.高爐沖渣水換熱器在線清洗裝置，由儲(chǔ)球罐、膠球泵及配套的管道、閥門組成，其特征在于：儲(chǔ)球罐中有一塊擋板，該擋板通過(guò)擋板手柄進(jìn)行控制，用于控制小球的收發(fā)；換熱器的沖渣水入水管通過(guò)分支管道連接發(fā)球閥門，發(fā)球閥門另一端依次連接膠球泵和儲(chǔ)球罐，儲(chǔ)球罐另一端的管道產(chǎn)生分支，分別連接正向收球閥門和反向收球閥門，正向收球閥門和反向收球閥門都通過(guò)分支管道連接換熱器的沖渣水出水管，沖渣水出水管中有一收球網(wǎng)，用于回收小球，該收球網(wǎng)通過(guò)收球網(wǎng)手柄控制正反向，收球網(wǎng)在收球網(wǎng)手柄的控制下能夠來(lái)回正反向翻轉(zhuǎn)，利用小球同沖渣水一起進(jìn)入換熱器的換熱管，通過(guò)小球來(lái)回碰撞換熱管及沖渣水對(duì)換熱管的沖刷作用對(duì)換熱器進(jìn)行在線清洗，高爐沖渣水換熱器在線清洗裝置的清洗過(guò)程：儲(chǔ)球罐中的擋板手柄進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，擋板由橫向轉(zhuǎn)為縱向，儲(chǔ)球罐中的小球流出，并通過(guò)管道進(jìn)入膠球泵加壓，發(fā)球閥門打開，加壓后小球經(jīng)過(guò)發(fā)球閥門和分支管道進(jìn)入沖渣水入水管，隨著沖渣水進(jìn)入換熱器的換熱管，小球在換熱器的換熱管中來(lái)回碰撞，換熱管再經(jīng)過(guò)沖渣水的沖刷，附著在換熱管中的污垢被清洗干凈；清洗工作過(guò)后的小球跟隨換熱之后的沖渣水進(jìn)入沖渣水出水管，當(dāng)收球網(wǎng)手柄正向控制收球網(wǎng)時(shí)，正向收球閥門打開、反向收球閥門關(guān)閉，小球通過(guò)正向收球閥門和管道，回到儲(chǔ)球罐；當(dāng)收球網(wǎng)手柄反向控制收球網(wǎng)時(shí)，反向收球閥門打開、正向收球閥門關(guān)閉，小球通過(guò)反向收球閥門和管道，回到儲(chǔ)球罐；儲(chǔ)球罐中的擋板手柄進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，擋板由縱向轉(zhuǎn)為橫向，小球留在儲(chǔ)球罐中 。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)《高爐沖渣水換熱器在線清洗裝置》進(jìn)行詳細(xì)的描述。

如圖1所示，高爐沖渣水換熱器在線清洗裝置，由儲(chǔ)球罐6、膠球泵10及配套的管道、閥門組成。儲(chǔ)球罐6中有一塊擋板9，該擋板9通過(guò)擋板手柄8進(jìn)行控制，用于控制小球7的收發(fā)；換熱器的沖渣水入水管12通過(guò)分支管道連接發(fā)球閥門11，發(fā)球閥門11另一端依次連接膠球泵10和儲(chǔ)球罐6，儲(chǔ)球罐6另一端的管道產(chǎn)生分支，分別連接正向收球閥門51和反向收球閥門52，正向收球閥門51和反向收球閥門52都通過(guò)分支管道連接換熱器的沖渣水出水管2，沖渣水出水管2中有一收球網(wǎng)3，用于回收小球7，該收球網(wǎng)3通過(guò)收球網(wǎng)手柄4控制正反向。

高爐沖渣水換熱器在線清洗裝置的清洗過(guò)程：儲(chǔ)球罐6中的擋板手柄8進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，擋板9由橫向轉(zhuǎn)為縱向，儲(chǔ)球罐6中的小球7流出，并通過(guò)管道進(jìn)入膠球泵10加壓，發(fā)球閥門11打開，加壓后小球7經(jīng)過(guò)發(fā)球閥門11和分支管道進(jìn)入沖渣水入水管12，隨著沖渣水進(jìn)入換熱器的換熱管，小球7在換熱器的換熱管中來(lái)回碰撞，換熱管再經(jīng)過(guò)沖渣水的沖刷，附著在換熱管中的污垢被清洗干凈；清洗工作過(guò)后的小球7跟隨換熱之后的沖渣水進(jìn)入沖渣水出水管2，如圖1所示，當(dāng)收球網(wǎng)手柄4正向控制收球網(wǎng)3時(shí)，正向收球閥門51打開、反向收球閥門52關(guān)閉，小球7通過(guò)正向收球閥門51和管道，回到儲(chǔ)球罐6；如圖2所示，當(dāng)收球網(wǎng)手柄4反向控制收球網(wǎng)3時(shí)，反向收球閥門52打開、正向收球閥門51關(guān)閉，小球7通過(guò)反向收球閥門52和管道，回到儲(chǔ)球罐6；儲(chǔ)球罐6中的擋板手柄8進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，擋板9由縱向轉(zhuǎn)為橫向，小球7留在儲(chǔ)球罐6中。

高爐沖渣水換熱器在線清洗裝置在清洗過(guò)程中，收球網(wǎng)3在收球網(wǎng)手柄4的控制下來(lái)回翻轉(zhuǎn)，通過(guò)小球7與收球網(wǎng)3的正反面來(lái)回碰撞，減少收球網(wǎng)3的堵塞 。

2020年7月14日，《高爐沖渣水換熱器在線清洗裝置》獲得第二十一屆中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng) 。

高爐沖渣水作為一種低溫廢熱源，具有溫度穩(wěn)定、流量大的特點(diǎn)，如何讓沖渣水發(fā)揮余熱利用的效益，也逐漸成為一個(gè)研究課題。我國(guó)高爐爐渣處理工藝主要是水淬渣工藝方式。高爐內(nèi)1400℃-1500℃的高溫爐渣，經(jīng)渣口流出，在經(jīng)渣溝進(jìn)入沖渣流槽時(shí)，以一定的水量、水壓及流槽坡度，使水與熔渣流成一定的交角，沖擊淬化成合格的水渣。在煉鐵工序中，沖渣消耗的新水占新水總耗的50%以上。沖制1噸水渣大約消耗新水11.2噸，循環(huán)用水量約為10噸左右。按照我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)產(chǎn)量5億噸，按350千克渣比計(jì)算，僅用于沖渣的新水消耗就超過(guò)1.5億噸，占鋼鐵工業(yè)新水消耗的4%。由沖渣水帶走的高爐渣的物理熱量占煉鐵能耗的8%左右，大約相當(dāng)于21千克，標(biāo)煤（按350千克/噸鐵計(jì)算）。循環(huán)水池的水溫范圍60-85℃，屬于工業(yè)低溫廢熱源，如果不加以利用，這部分能量就會(huì)被浪費(fèi)。

對(duì)于高爐沖渣水的余熱利用，主要還是直接利用顯熱提供冬季采暖，這種利用方式技術(shù)簡(jiǎn)單、改造成本很低，但存在一些問(wèn)題：

（1）沖渣水水量大，蘊(yùn)含的熱量很大，而一般廠區(qū)辦公樓的采暖負(fù)荷較小，不能夠?qū)_渣水的余熱能力完全發(fā)揮出來(lái)；

（2）采暖只適用于北方的城市冬季使用，夏季不需要，而南方城市一年四季都不需要采暖，因此這種方式存在局限性；

（3）沖渣水含有大量的雜質(zhì)，進(jìn)入管網(wǎng)后易造成堵塞，且供熱管網(wǎng)系統(tǒng)龐大，清洗難度很高。因此，研究高爐沖渣水余熱利用的新技術(shù)，最大程度是回收高爐沖渣水的余熱。

沖渣水成分復(fù)雜，諸多原因造就沖渣水換熱器在沖渣水余熱回收應(yīng)用必須具備防堵塞，防腐蝕，低壓損和換熱系數(shù)高等特點(diǎn)。

高爐沖渣水排出時(shí)溫度大約85℃，將熱量傳遞給工質(zhì)，溫度降到50℃左右，再送到高爐供沖渣之用，從而回收了一定量的余熱。工質(zhì)在換熱器內(nèi)吸收熱量后變成80℃的過(guò)熱蒸氣，然后進(jìn)入氣輪機(jī)膨脹做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)外輸出電能。做功后的工質(zhì)變成低壓過(guò)熱蒸氣，低壓過(guò)熱蒸氣進(jìn)入冷凝器放出熱量，變成低溫低壓的液體工質(zhì)，然后由工質(zhì)泵送到熱交換器中吸熱，再次變成過(guò)熱蒸氣去推動(dòng)氣輪機(jī)做功。如此連續(xù)循環(huán)，將熱水中的熱量源源不斷的提取出來(lái)，生成高品位的電能。

目前常用在低溫發(fā)電系統(tǒng)中的工質(zhì)有：低沸點(diǎn)有機(jī)物（如：氯乙烷、正戊烷、異戊烷等）、氟利昂工質(zhì)（如：R134a、R123、R142b、R600等）。沖渣水利用雙工質(zhì)發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性估算。以2000m3的高爐為例，各項(xiàng)基本參數(shù)均按常規(guī)考慮，采用雙工質(zhì)發(fā)電技術(shù)將其沖渣水的余熱回收發(fā)電。采用雙循環(huán)工質(zhì)進(jìn)行發(fā)電，其發(fā)電效率在3%左右，且系統(tǒng)復(fù)雜，可以考慮采用溫差發(fā)電技術(shù)。目前最普通、最便宜的溫差發(fā)電模塊，其發(fā)電效率可達(dá)到4%左右，而且溫差發(fā)電模塊的發(fā)電效率隨著納米技術(shù)的應(yīng)用以及使用溫度的提高存逐步增加。