高炉冲渣水换热器在线清洗装置专利目的

《高炉冲渣水换热器在线清洗装置》旨在提供一种高炉冲渣水换热器在线清洗装置，以达到换热器边工作边清洗、不影响换热器工作效率的目的 。

高炉冲渣水换热器在线清洗装置技术方案

为达到上述目的，《高炉冲渣水换热器在线清洗装置》主要是通过下述技术方案来实现。

高炉冲渣水换热器在线清洗装置，由储球罐、胶球泵及配套的管道、阀门组成。储球罐中有一块挡板，该挡板通过挡板手柄进行控制，用于控制小球的收发；换热器的冲渣水入水管通过分支管道连接发球阀门，发球阀门另一端依次连接胶球泵和储球罐，储球罐另一端的管道产生分支，分别连接正向收球阀门和反向收球阀门，正向收球阀门和反向收球阀门都通过分支管道连接换热器的冲渣水出水管，冲渣水出水管中有一收球网，用于回收小球，该收球网通过收球网手柄控制正反向 。

图1为《高炉冲渣水换热器在线清洗装置》正向收球工作的示意图。

图2为《高炉冲渣水换热器在线清洗装置》反向收球工作的示意图。

图中所示：1、换热器；2、冲渣水出水管；3、收球网；4、收球网手柄；51、正向收球阀门；52、反向收球阀门；6、储球罐；7、小球；8、挡板手柄；9、挡板；10、胶球泵；11、发球阀门；12、冲渣水入水管 。

《高炉冲渣水换热器在线清洗装置》提供的高炉冲渣水换热器在线清洗装置，针对冲渣水对换热器的堵塞及停机清洗换热器的问题，利用小球同冲渣水一起进入换热器的换热管，通过小球来回碰撞换热管及冲渣水对换热管的冲刷作用对换热器进行在线清洗，解决了换热器停机清洗的问题，提高了换热器工作效率和冲渣水余热回收效率，并且《高炉冲渣水换热器在线清洗装置》的清洗装置的收球网在收球网手柄的控制下能够来回翻转，通过小球与收球网的正反面来回碰撞，减少收球网的堵塞，增加了自清洗功能，增强了清洗装置的使用寿命和工作效率 。

随着能源短缺越来越严重，二次能源的利用越来越重要，钢铁厂的高炉冲渣水余热回收越来越广泛，但是冲渣水中还有大量的渣滓，用于换热的换热器长时间工作后会结垢堵塞，目前的清洗方法及装置大多需要对换热器进行停机操作，严重影响换热器的工作效率 。

《高炉冲渣水换热器在线清洗装置》涉及清洗装置，尤其涉及高炉冲渣水换热器在线清洗装置 。

下面结合附图和实施例对《高炉冲渣水换热器在线清洗装置》进行详细的描述。

如图1所示，高炉冲渣水换热器在线清洗装置，由储球罐6、胶球泵10及配套的管道、阀门组成。储球罐6中有一块挡板9，该挡板9通过挡板手柄8进行控制，用于控制小球7的收发；换热器的冲渣水入水管12通过分支管道连接发球阀门11，发球阀门11另一端依次连接胶球泵10和储球罐6，储球罐6另一端的管道产生分支，分别连接正向收球阀门51和反向收球阀门52，正向收球阀门51和反向收球阀门52都通过分支管道连接换热器的冲渣水出水管2，冲渣水出水管2中有一收球网3，用于回收小球7，该收球网3通过收球网手柄4控制正反向。

高炉冲渣水换热器在线清洗装置的清洗过程：储球罐6中的挡板手柄8进行旋转，挡板9由横向转为纵向，储球罐6中的小球7流出，并通过管道进入胶球泵10加压，发球阀门11打开，加压后小球7经过发球阀门11和分支管道进入冲渣水入水管12，随着冲渣水进入换热器的换热管，小球7在换热器的换热管中来回碰撞，换热管再经过冲渣水的冲刷，附着在换热管中的污垢被清洗干净；清洗工作过后的小球7跟随换热之后的冲渣水进入冲渣水出水管2，如图1所示，当收球网手柄4正向控制收球网3时，正向收球阀门51打开、反向收球阀门52关闭，小球7通过正向收球阀门51和管道，回到储球罐6；如图2所示，当收球网手柄4反向控制收球网3时，反向收球阀门52打开、正向收球阀门51关闭，小球7通过反向收球阀门52和管道，回到储球罐6；储球罐6中的挡板手柄8进行旋转，挡板9由纵向转为横向，小球7留在储球罐6中。

高炉冲渣水换热器在线清洗装置在清洗过程中，收球网3在收球网手柄4的控制下来回翻转，通过小球7与收球网3的正反面来回碰撞，减少收球网3的堵塞 。

1.高炉冲渣水换热器在线清洗装置，由储球罐、胶球泵及配套的管道、阀门组成，其特征在于：储球罐中有一块挡板，该挡板通过挡板手柄进行控制，用于控制小球的收发；换热器的冲渣水入水管通过分支管道连接发球阀门，发球阀门另一端依次连接胶球泵和储球罐，储球罐另一端的管道产生分支，分别连接正向收球阀门和反向收球阀门，正向收球阀门和反向收球阀门都通过分支管道连接换热器的冲渣水出水管，冲渣水出水管中有一收球网，用于回收小球，该收球网通过收球网手柄控制正反向，收球网在收球网手柄的控制下能够来回正反向翻转，利用小球同冲渣水一起进入换热器的换热管，通过小球来回碰撞换热管及冲渣水对换热管的冲刷作用对换热器进行在线清洗，高炉冲渣水换热器在线清洗装置的清洗过程：储球罐中的挡板手柄进行旋转，挡板由横向转为纵向，储球罐中的小球流出，并通过管道进入胶球泵加压，发球阀门打开，加压后小球经过发球阀门和分支管道进入冲渣水入水管，随着冲渣水进入换热器的换热管，小球在换热器的换热管中来回碰撞，换热管再经过冲渣水的冲刷，附着在换热管中的污垢被清洗干净；清洗工作过后的小球跟随换热之后的冲渣水进入冲渣水出水管，当收球网手柄正向控制收球网时，正向收球阀门打开、反向收球阀门关闭，小球通过正向收球阀门和管道，回到储球罐；当收球网手柄反向控制收球网时，反向收球阀门打开、正向收球阀门关闭，小球通过反向收球阀门和管道，回到储球罐；储球罐中的挡板手柄进行旋转，挡板由纵向转为横向，小球留在储球罐中 。

2020年7月14日，《高炉冲渣水换热器在线清洗装置》获得第二十一届中国专利优秀奖 。

高炉冲渣水作为一种低温废热源，具有温度稳定、流量大的特点，如何让冲渣水发挥余热利用的效益，也逐渐成为一个研究课题。我国高炉炉渣处理工艺主要是水淬渣工艺方式。高炉内1400℃-1500℃的高温炉渣，经渣口流出，在经渣沟进入冲渣流槽时，以一定的水量、水压及流槽坡度，使水与熔渣流成一定的交角，冲击淬化成合格的水渣。在炼铁工序中，冲渣消耗的新水占新水总耗的50%以上。冲制1吨水渣大约消耗新水11.2吨，循环用水量约为10吨左右。按照我国钢铁生产产量5亿吨，按350千克渣比计算，仅用于冲渣的新水消耗就超过1.5亿吨，占钢铁工业新水消耗的4%。由冲渣水带走的高炉渣的物理热量占炼铁能耗的8%左右，大约相当于21千克，标煤（按350千克/吨铁计算）。循环水池的水温范围60-85℃，属于工业低温废热源，如果不加以利用，这部分能量就会被浪费。

对于高炉冲渣水的余热利用，主要还是直接利用显热提供冬季采暖，这种利用方式技术简单、改造成本很低，但存在一些问题：

（1）冲渣水水量大，蕴含的热量很大，而一般厂区办公楼的采暖负荷较小，不能够将冲渣水的余热能力完全发挥出来；

（2）采暖只适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，因此这种方式存在局限性；

（3）冲渣水含有大量的杂质，进入管网后易造成堵塞，且供热管网系统庞大，清洗难度很高。因此，研究高炉冲渣水余热利用的新技术，最大程度是回收高炉冲渣水的余热。

冲渣水成分复杂，诸多原因造就冲渣水换热器在冲渣水余热回收应用必须具备防堵塞，防腐蚀，低压损和换热系数高等特点。

高炉冲渣水排出时温度大约85℃，将热量传递给工质，温度降到50℃左右，再送到高炉供冲渣之用，从而回收了一定量的余热。工质在换热器内吸收热量后变成80℃的过热蒸气，然后进入气轮机膨胀做功，带动发电机转动，对外输出电能。做功后的工质变成低压过热蒸气，低压过热蒸气进入冷凝器放出热量，变成低温低压的液体工质，然后由工质泵送到热交换器中吸热，再次变成过热蒸气去推动气轮机做功。如此连续循环，将热水中的热量源源不断的提取出来，生成高品位的电能。

目前常用在低温发电系统中的工质有：低沸点有机物（如：氯乙烷、正戊烷、异戊烷等）、氟利昂工质（如：R134a、R123、R142b、R600等）。冲渣水利用双工质发电的经济性估算。以2000m3的高炉为例，各项基本参数均按常规考虑，采用双工质发电技术将其冲渣水的余热回收发电。采用双循环工质进行发电，其发电效率在3%左右，且系统复杂，可以考虑采用温差发电技术。目前最普通、最便宜的温差发电模块，其发电效率可达到4%左右，而且温差发电模块的发电效率随着纳米技术的应用以及使用温度的提高存逐步增加。