[发明专利]电弧炉阶梯扰动函道废钢预热装置及预热方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种电弧炉的阶梯扰动函道废钢预热装置和预热方法。

背景技术

电炉炼钢中，节能、环保和降耗一直是全球电炉炼钢技术发展的核心技术之一。二十年来国内外有过多种设计方案，但由于其技术难度很大，目前仅有少量的技术投入实际使用，其典型代表如：公开号为DE4025249A1的德国专利申请公开的手指竖炉；公开号为US2007/0013112A1的美国专利申请公开的侧推竖井加料技术和公开号为US5400358的美国专利公开的一种振动连续加料的CONSTEEL技术。

其中，竖井加料预热采用烟气穿透废钢层，预热节能效果好，可以达到吨钢60～100kw.h的节能效果，但其设备容易被废钢砸坏，维护量大影响生产。而CONSTEEL是一种水平连续给料技术，可实现电炉稳弧冶炼，环保且电极消耗降低，可大大降低电炉的生产过程费用，但该技术中，废钢只有上层物料被加热，故废钢预热效果不佳，据国内外报道，其平均节能效果只有吨钢25kw.h；此外，由于要提高与原料（废钢）的换热效率，输送槽内的废钢在输送带上堆高比较薄，这必然加大预热段的长度，导致设备全长可达90～100m，这对车间的布置是非常不利的；且该技术中的还存在动态密封漏气较严重，对风机等的容量要求较大的缺陷。

为改善连续输送过程中的换热效率，本申请人提出的且专利号为ZL201010270535.2的中国专利公开了一种短流程废钢预热输送装置，并在其中提出了阶梯槽换热输送的构思，通过阶梯间的缝隙弥散烟气来增大烟气与物料（废钢）的接触面积，提高烟气余热的利用效率，这种构思理论上可以获得较好的换热效率，但实际设计过程中发现：该短流程废钢预热输送装置存在阶梯结构复杂，热负荷强度非常大（双面直接和烟气接触），阶梯的可靠性差、工作寿命短和可维护性差的缺陷，在短时间内难以克服，此外，热区的密封门也是一个危险点，在某种意义上，装备的可靠性是一票否决的。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电弧炉阶梯扰动函道废钢预热装置及预热方法，该电弧炉阶梯扰动函道废钢预热装置不仅能够有效提高烟气与废钢之间的换热效率，而且结构简单，制造维护简便，设备的可靠性更高。

为达到上述目的，本发明首先提出了一种电弧炉阶梯扰动函道废钢预热装置，包括呈倾斜安装并用于输送废钢物料的热交换函道，所述热交换函道的低侧端与电炉相连，高侧端分别与集烟除尘管和加料密封装置相连，所述热交换函道包括用于向电炉输送废钢物料的输料槽和盖装在输料槽上并用于烟气导流的导流罩，且所述热交换函道在其长度延伸方向上设有至少一个用于扰乱废钢物料流态和烟气流态的截面突变结构。

进一步，所述截面突变结构包括设置在所述输料槽上用于扰乱废钢物料流态的阶梯结构，且所述阶梯结构的两阶梯面之间设有密封板。

进一步，所述截面突变结构还包括设置在所述导流罩上用于扰乱烟气流态的鼓凸结构，所述鼓凸结构上设有朝向所述输料槽槽底凸起的凸出部。

进一步，所述输料槽设置为采用刚性连接并同步水平振动送料的一体式结构。

进一步，所述阶梯结构与所述鼓凸结构一一对应设置，且所述鼓凸结构对应设置在所述阶梯结构朝向电炉的一侧。

进一步，所述输料槽上设有至少两级阶梯结构，且每一级所述阶梯结构的高度差为废钢平均尺度的1/3～4倍，相邻两级阶梯结构之间的间隔距离为废钢平均尺度的2～20倍，所述废钢平均尺度=总体被输送的废钢中各块废钢最大长度之和/总体被输送废钢的废钢总块数。

进一步，相邻两级阶梯结构之间的输料槽的槽底呈水平设置或倾斜设置；所述阶梯结构与输料槽的槽底之间的折弯处倒圆或倒角或设有过渡倾斜面。

进一步，所述导流罩和鼓凸结构内均设有用于余热回收的气化冷却系统。

进一步，所述导流罩上与所述阶梯结构对应设有至少两个鼓凸结构，相邻两鼓凸结构之间设有空气导管或烧嘴。

本发明还提出了一种采用如上所述电弧炉阶梯扰动函道废钢预热装置的电弧炉阶梯扰动函道废钢预热方法，利用加料密封装置向所述输料槽添加废钢物料，在所述热交换函道上的截面突变结构和水平振动的共同作用下，扰乱废钢物料的流态，使废钢物料在局部区域具有透气性，且在所述截面突变结构的作用下，扰乱烟气在所述导流罩内的流态，使烟气与废钢物料充分换热。

本发明的有益效果在于：