一种高炉炉渣处理系统和方法与流程

1.本发明涉及冶铁炼钢技术领域，尤其涉及一种高炉炉渣处理系统和方法。


背景技术：

2.高炉冶炼产生的炉渣，绝大部分是通过水渣工艺来实现对炉渣的处理。水渣工艺类型多样，不管是任何水淬工艺，都是利用高速、高压流动的冲渣水对高温液态炉渣进行水淬，渣水混合物再经过分离，得到可以再利用的水渣产品。
3.高炉出渣铁工艺，是铁口流出的渣铁混合物，经过高炉主沟进行渣铁分离，上层液态炉渣因密度小于铁水，从主沟上沿设置的渣口流出，进入渣沟与高压高速冲渣水混合。
4.现有水渣工艺多，比如：嘉恒法、明特法、底滤法、沉淀池法等等。从渣水混合物汇集点来看，大部分工艺渣水混合都在冲制箱内部，通过冲制箱汇集水萃时产生的蒸汽，然后经上方的排气管排除至高空，这种工艺主要是避免蒸汽在距离地面很近的区域扩散对地面作业人员健康带来危害。
5.现有条件下，少部分高炉水渣工艺采用沉淀池法，炉渣从渣沟流过，在某个位置与高压、高速冲渣水混合，实现水淬功能，该工艺必须设置在炉台相对比地面要低的位置(保证炉渣能够自由流动)，水淬过程中产生大量蒸汽直接扩散在地面附近区域，蒸汽中含氢气等其他有毒气体成分，对区域设备及人员健康危害较大。
6.现有水渣工艺，高炉炉温偏低时，炉渣中极易带铁水，铁水随炉渣进入冲渣水，与水接触会产生氢气，体积膨胀会产生爆震现象。铁口异常，渣铁流量过大时，渣铁来不及在主沟实现有效分流，铁水进入渣沟，与冲渣水接触，瞬间产生氢气体积膨胀会产生爆震现象。从铁口流出的渣铁流量过大，流速过快，渣铁来不及分流，渣中必然夹带铁水，进入冲渣水瞬间产生氢气体积膨胀会产生爆震现象。不管什么原因，当铁水接触冲渣水，必然会引发爆震现象，若铁水进入渣沟的量较多，爆震就特别突出，形成爆炸。
7.在敞开式(沉淀池法)水渣冲制过程中，爆炸必然会导致高温冲渣水夹带水渣四处飞溅，极易损坏区域设备及人员伤害。在冲制箱内，如果大量的铁水进入在冲制箱内与冲渣水混合，产生大量氢气汇集，当氢气含量达到爆炸极限时，就会发生爆炸事故，极易损坏冲制箱内部阀门、管道、设备等，也会对区域巡检人员造成伤害。
8.在现有技术条件下，渣沟一般处于封闭状态，渣沟的运行状态无法在出渣过程中监控，渣中是否夹带铁水很难精确判断，只能是渣水混合是产生能够听到的爆震声音后，才能初步判断渣中带铁。
9.在现有技术条件下，渣水混合时产生大量氢气，体积膨胀直至爆震，只要不危及设备与人员伤害，都没有很好的办法去处理。如果铁水进入冲渣水量加大，发展为爆炸现象，通常是采取紧急堵铁口的方法，切断炉渣来源，逐步消除爆炸。这个操作过程耗时长，从开始操作堵口到渣留停止流动，至少需要5分钟以上时间，紧急堵口会严重影响高炉顺利运行及能耗升高。
10.现有技术条件下，只要渣中带铁，不管是否发生爆震现象，都会导致铁水回收减
少，部分铁进入炉渣，必然导致高炉产量降低，冶炼成本升高。


技术实现要素：

11.本发明提供了一种高炉炉渣处理系统和方法，可以极大减少铁水流入冲制箱内造成的浪费，改善冲制箱内的爆震现象，提高铁水收得率，也可以提高水渣的水淬效果，改善水渣质量。
12.根据本发明的一方面，提供了一种高炉冲渣处理系统，该高炉冲渣处理系统包括：水平沟、氢气含量检测模块、温度检测模块、流速检测模块、控制模块、第一耐火挡板和第二耐火挡板；
13.所述水平沟连接在主沟与渣沟之间；所述主沟与高炉连接；所述渣沟与冲制箱连接；
14.所述氢气含量检测模块用于检测所述冲制箱内的氢气含量；
15.所述温度检测模块用于检测炉渣的第一温度以及冲渣水的第二温度；
16.所述流速检测模块用于检测所述水平沟中炉渣的第一流速和冲渣水的第二流速；
17.所述控制模块与所述氢气含量检测模块、所述温度检测模块以及所述流速检测模块连接，所述控制模块用于根据所述第一温度、所述第二温度、所述第一流速和所述第二流速确定能量损失系数，并在所述能量损失系数小于基准值时根据所述冲制箱内的氢气含量控制所述第一耐火挡板和/或所述第二耐火挡板位于所述水平沟中；其中，位于所述水平沟中的所述第一耐火挡板和所述第二耐火挡板用于阻挡所述水平沟内的炉渣流向所述渣沟。
18.可选的，所述控制模块具体用于在所述能量损失系数小于基准值且所述冲制箱内的氢气含量大于第一设定值时，控制所述第一耐火挡板位于所述水平沟中，在所述能量损失系数小于基准值且所述冲制箱内的氢气含量大于第二设定值时，控制所述第一耐火挡板退出所述水平沟中，并控制所述第二耐火挡板位于所述水平沟中；在所述能量损失系数小于基准值且所述冲制箱内的氢气含量大于第三设定值时，控制所述第一耐火挡板和所述第二耐火挡板均位于所述水平沟中；其中，所述第一耐火挡板位于所述水平沟中的位置相比于所述第二耐火挡板位于所述水平沟中的位置更靠近所述水平沟与所述主沟的连接处；所述第一设定值小于所述第二设定值，所述第二设定值小于所述第三设定值；所述控制模块还用于在所述第一耐火挡板和所述第二耐火挡板均位于所述水平沟中以及所述能量损失系数小于所述基准值且所述能量损失系数逐渐上升时，控制所述第二耐火挡板退出所述水平沟中，在所述能量损失系数等于所述基准值且所述第一耐火挡板位于所述水平沟中时，控制所述第一耐火挡板退出所述水平沟中。
19.可选的，本实施例提供的高炉冲渣处理系统还包括：气压检测模块和排气模块；
20.所述气压检测模块用于检测所述冲制箱内的气体压力；
21.所述排气模块用于释放所述冲制箱内的气体压力；
22.所述控制模块与所述气压检测模块和所述排气模块连接，所述控制模块还用于在所述能量损失系数大于所述基准值且所述冲制箱内的气体压力大于第四设定值时，控制所述冲制箱内的排气模块打开，在所述能量损失系数高于所述基准值且所述冲制箱内的气体压力大于第五设定值时，控制所述第一耐火挡板位于所述水平沟中，所述能量损失系数高于所述基准值且所述冲制箱内的气体压力大于第六设定值时，控制所述第一耐火挡板和所
述第二耐火挡板均位于所述水平沟中，其中，所述第四设定值小于所述第五设定值，所述第五设定值小于所述第六设定值。
23.可选的，所述控制模块还用于根据所述第一流速确定所述炉渣的流量，并在所述炉渣的流量超过第七设定值时，控制所述第一耐火挡板位于所述水平沟中。
24.可选的，所述能量损失系数根据如下公式确定：
[0025][0026]
其中，为所述能量损失系数，c1为水的比热熔，m1为所述冲渣水流量，t2为所述冲渣水与所述炉渣混合后所述冲渣水的第二温度，t1为所述冲渣水与所述炉渣混合前所述冲渣水的第二温度，m3为所述冲制箱内水蒸气量，c2为炉渣的比热熔，m3为所述炉渣流量，t3为所述炉渣的第一温度。
[0027]
可选的，所述第一耐火挡板的厚度范围为10mm～50mm，所述第一耐火挡板的高度范围为20mm～40mm；
[0028]
所述第二耐火挡板的厚度范围为10mm～50mm，所述第二耐火挡板的高度范围为30mm～60mm；
[0029]
所述第一耐火挡板距渣口的距离范围为10mm～20mm；
[0030]
所述第二耐火挡板距渣口的距离范围为80mm～100mm。
[0031]
可选的，所述水平沟的长度范围为300mm～500mm，所述水平沟的宽度范围为300mm～400mm；
[0032]
所述水平沟的宽度比渣口的宽度宽100mm～200mm。
[0033]
可选的，所述水平沟包括第一凹槽和第二凹槽；
[0034]
所述第一凹槽用于容纳所述第一耐火挡板，所述第二凹槽容纳固定所述第二耐火挡板；
[0035]
所述第一凹槽的深度小于所述第一耐火挡板的高度；所述第二凹槽的深度小于所述第二耐火挡板的高度。
[0036]
可选的，所述第一凹槽的深度范围包括8mm～10mm；所述第二凹槽的深度范围包括8mm～10mm；
[0037]
所述第一凹槽的宽度比所述第一耐火挡板的厚度大3mm～10mm；
[0038]
所述第二凹槽的宽度比所述第二耐火挡板的厚度大3mm～10mm。
[0039]
根据本发明的另一方面，提供了一种高炉炉渣处理方法，该高炉炉渣处理方法应用于本发明任意实施例提供的高炉炉渣处理系统中；
[0040]
所述高炉炉渣处理方法包括：
[0041]
所述氢气含量检测模块检测所述冲制箱内的氢气含量；所述温度检测模块检测炉渣的第一温度以及冲渣水的第二温度；所述流速检测模块检测所述水平沟中炉渣的第一流速和冲渣水的第二流速；
[0042]
所述控制模块根据所述第一温度、所述第二温度、所述第一流速和所述第二流速确定能量损失系数，并在所述能量损失系数小于基准值时根据所述冲制箱内的氢气含量控制所述第一耐火挡板和/或所述第二耐火挡板位于所述水平沟中；其中，位于所述水平沟中的所述第一耐火挡板和所述第二耐火挡板用于阻挡所述水平沟内的炉渣流向所述渣沟。
[0043]
本实施例提供了一种高炉炉渣处理系统，该高炉炉渣处理系统中设置有水平沟，水平沟连接在主沟和渣沟之间，水平沟的设置可方便温度检测模块检测炉渣的第一温度，也方便流速检测模块检测炉渣的第一流速。温度检测模块还用于检测冲渣水的第二温度，流速检测模块还用于检测冲渣水的第二流速。氢气含量检测模块可以检测冲制箱内的氢气含量。控制模块可以根据第一温度、第二温度、第一流速和第二流速确定能量损失系数，在能量损失系数小于基准值时，控制模块可确定冲制箱内流入铁水，铁水与冲制箱内的冲渣水反应后产生氢气。控制模块可以根据冲制箱内的氢气含量控制第一耐火挡板和/或第二耐火挡板位于水平沟内，以减少带有铁水的炉渣流入冲制箱内的量，从而提高水渣的水淬效果。综上，本实施例提供的高炉炉渣处理系统，可以极大减少铁水流入冲制箱内造成的浪费，改善冲制箱内的爆震现象，提高铁水收得率，也可以提高水渣的水淬效果，改善水渣质量。
[0044]
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
[0045]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0046]
图1是根据本发明实施例提供的一种高炉冲渣处理系统的机械结构示意图；
[0047]
图2是根据本发明实施例提供的一种高炉冲渣处理系统的功能结构示意图；
[0048]
图3是根据本发明实施例提供的一种高炉炉渣处理方法的流程示意图。
具体实施方式
[0049]
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0050]
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0051]
图1是根据本发明实施例提供的一种高炉冲渣处理系统的机械结构示意图，参考图1，本实施例提供的高炉冲渣处理系统包括：水平沟110、第一耐火挡板120和第二耐火挡板130；水平沟110连接在主沟310与渣沟320之间；主沟310与高炉330连接；渣沟320与冲制
箱340连接。图2是根据本发明实施例提供的一种高炉冲渣处理系统的功能结构示意图，参考图1和图2，本实施例提供的高炉冲渣处理系统还包括：氢气含量检测模块140、温度检测模块150、流速检测模块160和控制模块170。
[0052]
氢气含量检测模块140用于检测冲制箱340内的氢气含量；温度检测模块150用于检测炉渣的第一温度以及冲渣水的第二温度；流速检测模块160用于检测水平沟110中炉渣的第一流速和冲渣水的第二流速；控制模块170与氢气含量检测模块140、温度检测模块150以及流速检测模块160连接，控制模块170用于根据第一温度、第二温度、第一流速和第二流速确定能量损失系数，并在能量损失系数小于基准值时根据冲制箱340内的氢气含量控制第一耐火挡板120和/或第二耐火挡板130位于水平沟110中；其中，位于水平沟110中的第一耐火挡板120和第二耐火挡板130用于阻挡水平沟110内的炉渣流向渣沟320。
[0053]
具体的，继续参考图1，本实施例提供的高炉冲渣处理系统还可以包括主沟310、渣沟320、高炉330、冲制箱340、撇渣器360、气缸推动杆370、阀门380和抽风管道390。高炉330的铁口打开后，铁水和炉渣混合物从高炉330流入主沟310中，炉渣从渣口350流入水平沟110中，与炉渣分离的铁水流向撇渣器360。渣口350的两侧填充有河沙351，河沙351的填充可以使炉渣聚集性的流入水平沟110中，改善炉渣流向水平沟110的两侧边而造成炉渣溢流的问题。
[0054]
本实施例中的水平沟110呈水平放置，更加有利于封闭式渣沟(环保需求)日常取渣样，观察炉渣的流动性，也方便测量水平沟110内炉渣的液面高度、炉渣的第一流速以及炉渣的第一温度。渣沟320可以倾斜放置，以便炉渣可以快速流入冲制箱340内。水平沟110的宽度比渣沟320的宽度宽100mm～200mm，渣沟320的中心线到水平沟110两侧的距离相等。
[0055]
第一耐火挡板120的宽度和第二耐火挡板130的宽度与水平沟110的宽度可以相等。第一耐火挡板120和第二耐火挡板130均用耐火料浇注而成，且第一耐火挡板120和第二耐火挡板130的中间均为铸铁材质钢板支撑。第一耐火挡板120和第二耐火挡板130可以采用气缸推动杆370推动。控制模块170可以控制气缸推动杆370的工作状态以控制第一耐火挡板120和第二耐火挡板130位于水平沟110中，也可控制第一耐火挡板120和第二耐火挡板130从水平沟110中撤离。第一耐火挡板120或第二耐火挡板130位于水平沟110中时，均可以减少水平沟110内的炉渣流入冲制箱340内的量。第一耐火挡板120和第二耐火挡板130同时位于水平沟110中时，可以阻挡更多的炉渣流入冲制箱340内，提高阻挡效果。
[0056]
氢气含量检测模块140可以位于冲制箱340的内部，用于实时动态检测冲渣过程中冲制箱340内部氢气含量。在冲制箱340内部加装抽风管道390，抽风管道390的直径可以为800mm～1000mm，与抽风管道390连接的阀门380可以采用气动控制。
[0057]
温度检测模块150可以包括第一温度检测单元和第二温度检测单元，第一温度检测单元可以设置于水平沟110中，用于实时检测水平沟110中炉渣的第一温度，第二温度检测单元可以位于冲制箱340内部，用于实时检测冲制箱340内冲渣水的第二温度。
[0058]
在打开高炉330的铁口前，先启动冲渣泵，高压、高速冲渣水进入冲制箱340。高炉330的铁口打开后，高炉330出渣铁，炉渣与冲渣水反应后，高温的炉渣会提升冲渣水的温度并使冲制箱340内的部分冲渣水蒸发为蒸气。能量损失系数代表炉渣在水淬过程中将其热量转换为水蒸汽与加热冲渣水过程中损失热能部分。能量损失系数表示炉渣与冲渣水水淬过程中的能量转换水平大小。能量损失系数的具体计算方法可以是：
其中，为能量损失系数，c1为水的比热熔，m1为冲渣水流量，t2为冲渣水与炉渣混合后冲渣水的温度，t1为冲渣水与炉渣混合前后冲渣水的温度，m3为冲制箱340内水蒸气量，c2为炉渣的比热熔，m2为炉渣流量，t3为炉渣的温度，也就是第一温度。t1和t2为冲渣水的温度，均为第二温度，只是不同时刻下的第二温度。m1可以通过第二流速计算得到，m2可以通过水平沟110内炉渣的液面高度和炉渣的第一流速计算得到。m3为产生蒸汽的冲渣水量，与冲制箱340内补水量基本相等。
[0059]
炉渣中带铁水，液态高温铁水与水反应生成氢气，需要吸收大量热能，热能转换为氢气能，因为氢气的比热熔远大于铁及炉渣中金属元素，导致冲渣过程中热能转换变少。当能量损失系数变小且小于基准值时，控制模块170可确定炉渣中存在部分铁水，其中，基准值表示无铁水的炉渣与冲渣水反应后的能量损失系数。
[0060]
炉渣中的铁水进入冲制箱340内与冲制箱340内的冲渣水反应产生氢气，为避免更多的铁水流入冲制箱340与冲制箱340内的冲渣水反生反应产生较多的氢气，控制模块170在检测出炉渣中包括铁水后，根据冲制箱340内的氢气含量控制第一耐火挡板120和/或第二耐火挡板130位于水平沟110中。示例性的，当氢气含量较少时，控制模块170可以控制第一耐火挡板120或第二耐火挡板130位于水平沟110中，当氢气含量较多时，控制模块170可以控制第一耐火挡板120和第二耐火挡板130同时位于水平沟110中。第一耐火挡板120和/或第二耐火挡板130位于水平沟110中后，会使水平沟110内的炉渣流量减少。当水平沟110内的炉渣流量减少时，主沟310内炉渣液面将升高，主沟310内上层炉渣流速变慢，从而使主沟310内渣铁分离效果提高，减少铁水流向水平沟110，使得冲制箱340内的氢气含量变小，提高铁水的收得率。此外，流向渣沟320的铁水减少后，水渣的水淬效果将提高，可改善水渣质量。
[0061]
本实施例提供了一种高炉炉渣处理系统，该高炉炉渣处理系统中设置有水平沟，水平沟连接在主沟和渣沟之间，水平沟的设置可方便温度检测模块检测炉渣的第一温度，也方便流速检测模块检测炉渣的第一流速。温度检测模块还用于检测冲渣水的第二温度，流速检测模块还用于检测冲渣水的第二流速。氢气含量检测模块可以检测冲制箱内的氢气含量。控制模块可以根据第一温度、第二温度、第一流速和第二流速确定能量损失系数，在能量损失系数小于基准值时，控制模块可确定冲制箱内流入铁水，铁水与冲制箱内的冲渣水反应后产生氢气。控制模块可以根据冲制箱内的氢气含量控制第一耐火挡板和/或第二耐火挡板位于水平沟内，以减少带有铁水的炉渣流入冲制箱内的量，从而提高水渣的水淬效果。综上，本实施例提供的高炉炉渣处理系统，可以极大减少铁水流入冲制箱内造成的浪费，改善冲制箱内的爆震现象，提高铁水收得率，也可以提高水渣的水淬效果，改善水渣质量。
[0062]
可选的，继续参考图1和图2，控制模块170具体用于在能量损失系数小于基准值且冲制箱340内的氢气含量大于第一设定值时，控制第一耐火挡板120位于水平沟110中，在能量损失系数小于基准值且冲制箱340内的氢气含量大于第二设定值时，控制第一耐火挡板120退出水平沟110中，并控制第二耐火挡板130位于水平沟110中；在能量损失系数小于基准值且冲制箱340内的氢气含量大于第三设定值时，控制第一耐火挡板120和第二耐火挡板130均位于水平沟110中；其中，第一耐火挡板120位于水平沟110中的位置相比于第二耐火挡板130位于水平沟110中的位置更靠近水平沟110与主沟310的连接处；第一设定值小于第
二设定值，第二设定值小于第三设定值；控制模块170还用于在第一耐火挡板120和第二耐火挡板130均位于水平沟110中以及能量损失系数小于基准值且能量损失系数逐渐上升时，控制第二耐火挡板130退出水平沟110中，在能量损失系数等于基准值且第一耐火挡板120位于水平沟110中时，控制第一耐火挡板120退出水平沟110中。
[0063]
具体的，第一设定值可以为1％，第二设定值可以为2％，第三设定值可以为3％。冲制箱340内的氢气含量的上限值为3.5％，本实施设置第三设定值小于3.5％，可避免氢气含量达到3.5％时再控制第一耐火挡板120和第二耐火挡板130位于水平沟110中而造成冲制箱340内的爆震程度较大。
[0064]
相比于第二耐火挡板130距渣口350的距离，第一耐火挡板120距渣口350的距离更小。由于第二耐火挡板130距渣口350的距离较远，当仅第二耐火挡板130位于水平沟110中时，可使部分炉渣停留在水平沟110内，可改善炉渣含量过多时而造成炉渣从渣口350处外溢的问题。
[0065]
氢气含量、第一温度、第二温度、第一流速以及第二流速会实时动态变化，因此，能量损失系数也会实时动态变化。控制模块170会实时根据能量损失系数和氢气含量控制第一耐火挡板120和第二耐火挡板130的位置，以控制流入冲制箱340内的铁水含量，最终减少混入炉渣的铁水的量。
[0066]
在能量损失系数小于基准值且冲制箱340内的氢气含量大于第三设定值时，控制模块在控制第一耐火挡板和第二耐火挡板位于水平沟中的同时，还可以控制阀门380打开，以快速释放冲制箱340内的氢气。
[0067]
当第一耐火挡板120和/或第二耐火挡板130位于水平沟110中一段时间后，可使主沟310中的液位上升，可使更多的铁水从主沟310流向撇渣器360，从而减少炉渣中铁水含量。因此，当控制模块170在第一耐火挡板120和第二耐火挡板130同时位于水平沟110中时检测到能量损失系数上升且能量损失系数小于基准值时控制第一耐火挡板120和第二耐火挡板130逐渐从水平沟110中撤离，以使炉渣可正常流入冲制箱340内。
[0068]
可选的，继续参考图1和图2，本实施例提供的高炉炉渣处理系统还包括气压检测模块180和排气模块190；气压检测模块180用于检测冲制箱340内的气体压力；排气模块190用于释放冲制箱340内的气体压力；控制模块170与气压检测模块180和排气模块190连接，控制模块170还用于在能量损失系数大于基准值且冲制箱340内的气体压力大于第四设定值时，控制排气模块190打开，在能量损失系数高于基准值且冲制箱340内的气体压力大于第五设定值时，控制第一耐火挡板120位于水平沟110中，在能量损失系数高于基准值且冲制箱340内的气体压力大于第六设定值时，控制第一耐火挡板120和第二耐火挡板130均位于水平沟110中，其中，第四设定值小于第五设定值，第五设定值小于第六设定值。
[0069]
具体的，排气模块190包括阀门380和抽风管道390。控制模块170控制排气模块190打开即控制排气模块190中的阀门打开，以减少冲制箱340内气体压力。冲制箱340内的气体包括氢气。当排气模块190打开后，冲制箱340内的氢气含量降低，从而改善因冲制箱340内氢气含量过高而发生爆炸问题。
[0070]
第四设定值可以为5kpa，第五设定值可以为10kpa，第六设定值可以为50kpa。当冲制箱340内的气体压力大于第四设定值而不大于第五设定值时，控制模块170可以仅控制排气模块190打开，可不使水平沟110中不放置第一耐火挡板120和第二耐火挡板130。在冲制
箱340内的气体压力大于第五设定值而不大于第六设定值时，控制模块170可以控制第一耐火挡板120位于水平沟110中，并控制排气模块190打开，从而减少流入冲制箱340内炉渣(炉渣中带有铁水)的量，进而减少流入冲制箱340内铁水的量，最终减少冲制箱340内氢气含量以及气体压力。在冲制箱340内的气体压力大于第六设定值时，控制模块170控制第一耐火挡板120和第二耐火挡板130均位于水平沟110中，并控制排气模块190打开，可进一步减少流入冲制箱340内铁水的量，最终减少冲制箱340内更多的氢气含量以及气体压力。
[0071]
可选的，控制模块还用于根据第一流速确定炉渣的流量，并在炉渣的流量超过第七设定值时，控制第一耐火挡板位于水平沟中。
[0072]
具体的，第七设定值可以为炉渣正常流量。在炉渣流量过大时，控制模块通过控制第一耐火挡板位于水平沟中以降低炉渣流量，从而降低炉渣中带有的铁水。
[0073]
可选的，能量损失系数根据如下公式确定：
[0074][0075]
其中，为能量损失系数，c1为水的比热熔，m1为冲渣水流量，t2为冲渣水与炉渣混合后冲渣水的第二温度，t1为冲渣水与炉渣混合前冲渣水的第二温度，m3为冲制箱内水蒸气量，c2为炉渣的比热熔，m3为炉渣流量，t3为炉渣的第一温度。
[0076]
具体的，一般情况下，冲渣水压力固定，冲渣水的流量基本稳定。高炉内部冶炼生成的炉渣在冶炼过程中生成与排出处于相对平衡状态。出渣时间越长，与冲渣水反应水淬的炉渣量越大，反应产生的热量越多，冲渣水温度升高越多，产生蒸汽越多，冲渣水消耗越大。t2与t3都是实时动态变化的，从而使能量损失系数动态变化。
[0077]
可选的，继续参考图1，第一耐火挡板120的厚度范围为10mm～50mm，第一耐火挡板120的高度范围为20mm～40mm；第二耐火挡板130的厚度范围为10mm～50mm，第二耐火挡板130的高度范围为30mm～60mm；第一耐火挡板120距渣口350的距离范围为10mm～20mm；第二耐火挡板130距渣口350的距离范围为80mm～100mm，这样设使可以提高第一耐火挡板120和第二耐火挡板130阻挡炉渣的效果。
[0078]
具体的，第一耐火挡板120的厚度可以为50mm，高度为20mm，第二耐火挡板130的厚度可以为50mm，高度为40mm。
[0079]
需要说明的是，第一耐火挡板120距渣口350的距离表示第一耐火挡板120位于水平沟110时第一耐火挡板120距渣口350的距离，第二耐火挡板130距渣口350的距离表示第二耐火挡板130位于水平沟110时第二耐火挡板130距渣口350的距离。
[0080]
可选的，水平沟的长度范围为300mm～500mm，水平沟的宽度范围为300mm～400mm；这样设置，有利于炉渣的采样及炉渣流速的监测，也可避免因炉渣长度过长而造成炉渣不易流入冲制箱内的问题。水平沟的宽度比渣口的宽度宽100mm～200mm，这样设置，可使经过渣口的炉渣汇聚到水平沟中。
[0081]
可选的，水平沟包括第一凹槽和第二凹槽；第一凹槽用于容纳第一耐火挡板，第二凹槽容纳固定第二耐火挡板；第一凹槽的深度小于第一耐火挡板的高度；第二凹槽的深度小于第二耐火挡板的高度。
[0082]
具体的，控制模块控制第一耐火挡板位于水平沟中时，是将第一耐火挡板放置在第一凹槽中，控制模块控制第二耐火挡板位于水平沟中时，是将第二耐火挡板放置在第二
凹槽中。第一凹槽和第二凹槽的设置，可使第一耐火挡板和第二耐火挡板更稳固的位于水平沟中。
[0083]
在上述任意实施例的基础上，可选的，第一凹槽的深度范围包括8mm～10mm；第二凹槽的深度范围包括8mm～10mm；第一凹槽的宽度比第一耐火挡板的厚度大3mm～10mm；第二凹槽的宽度比第二耐火挡板的厚度大3mm～10mm。
[0084]
具体的，第一凹槽的深度可以与第二凹槽的深度可以相等。本实施例设置第一凹槽的宽度比第一耐火挡板的厚度大3mm～10mm，可使第一耐火挡板更容易放置在第一凹槽中。设置第二凹槽的宽度比第二耐火挡板的厚度大3mm～10mm，可使第二耐火挡板更容易放置在第二凹槽中。
[0085]
需要说明的是，第一凹槽的宽度方向与第一耐火挡板的厚度方向相同，第二凹槽的宽度方向与第二耐火挡板的厚度方向相同。
[0086]
根据不完全统计，采用本实施例提供的高炉炉渣处理系统，就单座3000m3级别的高炉，每年可以有效回收铁500吨以上，可见，本实施例提供的高炉炉渣处理系统，极大减少了铁水进入渣沟造成的浪费，增加铁水收得率。
[0087]
本实施例还提供了一种高炉炉渣处理方法，高炉炉渣处理方法应用于本发明任意实施例提供的高炉炉渣处理系统中；
[0088]
图3是根据本发明实施例提供的一种高炉炉渣处理方法的流程示意图，参考图3，本实施例提供的高炉炉渣处理方法包括：
[0089]
s110、氢气含量检测模块检测冲制箱内的氢气含量；温度检测模块检测炉渣的第一温度以及冲渣水的第二温度；流速检测模块检测水平沟中炉渣的第一流速和冲渣水的第二流速。
[0090]
s120、控制模块根据第一温度、第二温度、第一流速和第二流速确定能量损失系数，并在能量损失系数小于基准值时根据冲制箱内的氢气含量控制第一耐火挡板和/或第二耐火挡板位于水平沟中；其中，位于水平沟中的第一耐火挡板和第二耐火挡板用于阻挡水平沟内的炉渣流向渣沟。
[0091]
本实施例提供的高炉炉渣处理方法与本发明任意实施例提供的高炉炉渣处理系统具有相应的有益效果，未在本实施例详尽的技术细节，详见本发明任意实施例提供的高炉炉渣处理系统。
[0092]
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
[0093]
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

技术特征：
1.一种高炉冲渣处理系统，其特征在于，包括：水平沟、氢气含量检测模块、温度检测模块、流速检测模块、控制模块、第一耐火挡板和第二耐火挡板；所述水平沟连接在主沟与渣沟之间；所述主沟与高炉连接；所述渣沟与冲制箱连接；所述氢气含量检测模块用于检测所述冲制箱内的氢气含量；所述温度检测模块用于检测炉渣的第一温度以及冲渣水的第二温度；所述流速检测模块用于检测所述水平沟中炉渣的第一流速和冲渣水的第二流速；所述控制模块与所述氢气含量检测模块、所述温度检测模块以及所述流速检测模块连接，所述控制模块用于根据所述第一温度、所述第二温度、所述第一流速和所述第二流速确定能量损失系数，并在所述能量损失系数小于基准值时根据所述冲制箱内的氢气含量控制所述第一耐火挡板和/或所述第二耐火挡板位于所述水平沟中；其中，位于所述水平沟中的所述第一耐火挡板和所述第二耐火挡板用于阻挡所述水平沟内的炉渣流向所述渣沟。2.根据权利要求1所述的高炉冲渣处理系统，其特征在于，所述控制模块具体用于在所述能量损失系数小于基准值且所述冲制箱内的氢气含量大于第一设定值时，控制所述第一耐火挡板位于所述水平沟中，在所述能量损失系数小于基准值且所述冲制箱内的氢气含量大于第二设定值时，控制所述第一耐火挡板退出所述水平沟中，并控制所述第二耐火挡板位于所述水平沟中；在所述能量损失系数小于基准值且所述冲制箱内的氢气含量大于第三设定值时，控制所述第一耐火挡板和所述第二耐火挡板均位于所述水平沟中；其中，所述第一耐火挡板位于所述水平沟中的位置相比于所述第二耐火挡板位于所述水平沟中的位置更靠近所述水平沟与所述主沟的连接处；所述第一设定值小于所述第二设定值，所述第二设定值小于所述第三设定值；所述控制模块还用于在所述第一耐火挡板和所述第二耐火挡板均位于所述水平沟中以及所述能量损失系数小于所述基准值且所述能量损失系数逐渐上升时，控制所述第二耐火挡板退出所述水平沟中，在所述能量损失系数等于所述基准值且所述第一耐火挡板位于所述水平沟中时，控制所述第一耐火挡板退出所述水平沟中。3.根据权利要求1所述的高炉冲渣处理系统，其特征在于，还包括：气压检测模块和排气模块；所述气压检测模块用于检测所述冲制箱内的气体压力；所述排气模块用于释放所述冲制箱内的气体压力；所述控制模块与所述气压检测模块和所述排气模块连接，所述控制模块还用于在所述能量损失系数大于所述基准值且所述冲制箱内的气体压力大于第四设定值时，控制所述冲制箱内的排气模块打开，在所述能量损失系数高于所述基准值且所述冲制箱内的气体压力大于第五设定值时，控制所述第一耐火挡板位于所述水平沟中，所述能量损失系数高于所述基准值且所述冲制箱内的气体压力大于第六设定值时，控制所述第一耐火挡板和所述第二耐火挡板均位于所述水平沟中，其中，所述第四设定值小于所述第五设定值，所述第五设定值小于所述第六设定值。4.根据权利要求1所述的高炉冲渣处理系统，其特征在于，所述控制模块还用于根据所述第一流速确定所述炉渣的流量，并在所述炉渣的流量超过第七设定值时，控制所述第一耐火挡板位于所述水平沟中。5.根据权利要求1所述的高炉冲渣处理系统，其特征在于，所述能量损失系数根据如下公式确定：
其中，为所述能量损失系数，c1为水的比热熔，m1为所述冲渣水流量，t2为所述冲渣水与所述炉渣混合后所述冲渣水的第二温度，t1为所述冲渣水与所述炉渣混合前所述冲渣水的第二温度，m3为所述冲制箱内水蒸气量，c2为炉渣的比热熔，m3为所述炉渣流量，t3为所述炉渣的第一温度。6.根据权利要求1所述的高炉冲渣处理系统，其特征在于，所述第一耐火挡板的厚度范围为10mm～50mm，所述第一耐火挡板的高度范围为20mm～40mm；所述第二耐火挡板的厚度范围为10mm～50mm，所述第二耐火挡板的高度范围为30mm～60mm；所述第一耐火挡板距渣口的距离范围为10mm～20mm；所述第二耐火挡板距渣口的距离范围为80mm～100mm。7.根据权利要求1所述的高炉冲渣处理系统，其特征在于，所述水平沟的长度范围为300mm～500mm，所述水平沟的宽度范围为300mm～400mm；所述水平沟的宽度比渣口的宽度宽100mm～200mm。8.根据权利要求1-7任一项所述的高炉冲渣处理系统，其特征在于，所述水平沟包括第一凹槽和第二凹槽；所述第一凹槽用于容纳所述第一耐火挡板，所述第二凹槽容纳固定所述第二耐火挡板；所述第一凹槽的深度小于所述第一耐火挡板的高度；所述第二凹槽的深度小于所述第二耐火挡板的高度。9.根据权利要求8所述的高炉冲渣处理系统，其特征在于，所述第一凹槽的深度范围包括8mm～10mm；所述第二凹槽的深度范围包括8mm～10mm；所述第一凹槽的宽度比所述第一耐火挡板的厚度大3mm～10mm；所述第二凹槽的宽度比所述第二耐火挡板的厚度大3mm～10mm。10.一种高炉炉渣处理方法，其特征在于，应用于权利要求1-9任一项所述的高炉炉渣处理系统中；所述高炉炉渣处理方法包括：所述氢气含量检测模块检测所述冲制箱内的氢气含量；所述温度检测模块检测炉渣的第一温度以及冲渣水的第二温度；所述流速检测模块检测所述水平沟中炉渣的第一流速和冲渣水的第二流速；所述控制模块根据所述第一温度、所述第二温度、所述第一流速和所述第二流速确定能量损失系数，并在所述能量损失系数小于基准值时根据所述冲制箱内的氢气含量控制所述第一耐火挡板和/或所述第二耐火挡板位于所述水平沟中；其中，位于所述水平沟中的所述第一耐火挡板和所述第二耐火挡板用于阻挡所述水平沟内的炉渣流向所述渣沟。

技术总结
本发明公开了一种高炉炉渣处理系统和方法，该高炉冲渣处理系统包括：水平沟、氢气含量检测模块、温度检测模块、流速检测模块、控制模块、第一耐火挡板和第二耐火挡板；氢气含量检测模块用于检测冲制箱内的氢气含量；温度检测模块用于检测炉渣的第一温度以及冲渣水的第二温度；控制模块用于根据第一温度、第二温度、第一流速和第二流速确定能量损失系数，并在能量损失系数小于基准值时根据冲制箱内的氢气含量控制第一耐火挡板和/或第二耐火挡板位于水平沟中。本发明可以极大减少铁水流入冲制箱内造成的浪费，改善冲制箱内的爆震现象，提高铁水收得率，也可以提高水渣的水淬效果，改善水渣质量。水渣质量。水渣质量。


技术研发人员：陈生利 陈炯 彭厅 陈胜 马钦田 邱平 蓝兴升 何新 张志坚 陈雪光 赵海平 张全新 谢紫峰 卓阿诚 罗思波 吴美胜 徐军辉 张志功
受保护的技术使用者：广东中南钢铁股份有限公司
技术研发日：2023.07.28
技术公布日：2023/10/15