CN116179783B - 具有铁水kr脱硫剂逸散抑制的搅拌器及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有铁水KR脱硫剂逸散抑制的搅拌器及使用方法，包括搅拌器本体和安装在搅拌器本体上的抑制装置，抑制装置包括轮毂、绕轮毂外侧壁表面周向均匀分布的若干个旋转叶片及涂覆在旋转叶片和轮毂表面的耐火隔热涂层；每个旋转叶片包括叶根和扇叶，扇叶与叶根外侧面连接固定，扇叶呈倾斜安装布置，且倾斜方向与搅拌器本体旋转方向相同；轮毂轴向高度与叶根轴向高度相同或比叶根轴向高度高50～100mm。通过在现有铁水KR搅拌器的搅拌轴上增设逸散抑制装置，新增了现有搅拌器对脱硫剂逸散的抑制功能，达到抑制脱硫剂投加过程粉尘逸散与逃逸损失、提高脱硫剂反应利用率、改善铁水脱硫技术经济指标等综合目的。
Description
技术领域
本发明涉及铁水预处理技术领域，具体涉及一种具有铁水KR脱硫剂逸散抑制的搅拌器及使用方法。
背景技术
铁水KR机械搅拌脱硫工艺通过浸入铁水中的矩形或倒直角梯形叶片单层十字交叉布置搅拌器的旋转搅拌，下降倾斜布置的伸缩投料溜管穿过除尘烟罩开孔伸入到铁水罐搅拌旋涡液面上方，通过脱硫剂重力或喷吹载气喷射驱动，将脱硫剂投加到铁水搅拌旋涡液面，通过铁水液面脱硫剂的搅拌卷吸混合，实现脱硫剂与铁水界面接触脱硫反应，因而，具有优良的脱硫反应动力学条件，并成为铁水深脱硫的首选工艺。
在铁水KR搅拌脱硫过程中，由于铁水温度高，最高达近1500℃，导致铁水液面上部空间强烈的空气自然对流，在脱硫剂投加过程中，液面上部强烈的自然对流上升流场携带大量的脱硫剂颗粒上升漂浮逸散，尤其是粒度细小的脱硫剂细粉，虽然防溅罩除尘抽风口强劲抽吸负压，抑制了脱硫剂扬尘逸散到操作平台带来的环境污染，但脱硫剂逸散的除尘抽吸逃逸增大，不仅降低了脱硫剂的有效利用率，加大了脱硫剂的消耗量，而且还增加了除尘系统的除尘负荷和运行成本。虽然增大脱硫剂颗粒尺寸、减少脱硫剂细粉含量，降低了脱硫剂气流裹挟逸散逃逸量、提高脱硫剂铁水搅拌卷吸率，达到了降低脱硫剂消耗与粉尘环境污染的目的，但对于铁水KR脱硫的石灰颗粒表面接触的界面反应形式，脱硫剂颗粒的增大将导致石灰颗粒比表面积急剧减少，脱硫剂有效利用率降低，脱硫剂消耗升高，这也是不同企业铁水KR脱硫剂粒度范围与脱硫剂消耗差异显著的主要原因之一。此外，脱硫剂的伸缩投料溜管重力投加方式存在投料管易堵塞、投料速度不稳定的问题，不仅影响了铁水KR搅拌脱硫工艺操作的稳定性，而且伸缩投料溜管中堆积的脱硫剂瞬间集中下落，还加剧了脱硫剂的逸散和除尘抽吸逃逸以及在搅拌旋涡中心液面的聚集，恶化了操作环境的粉尘污染，增大了脱硫剂的损耗，减小了脱硫剂反应界面面积，这也是众多钢铁企业采用喷吹载气进行脱硫剂喷射投加改造的主要原因，通过脱硫剂的高压载气加速，提高脱硫剂喷射速度与动能，抑制脱硫剂聚集，增强抵御气流裹挟逸散能力，达到减小脱硫剂粒度、提高脱硫剂反应界面面积的目的，但活性石灰易受潮粉化，且强度低，搅拌混合与输送过程易粉化，脱硫剂细粉扬尘逸散与除尘抽吸逃逸仍十分明显，同时也限制了脱硫剂粒度的减小程度。由此可见，如何降低铁水KR脱硫剂投加过程的的粉尘逸散与除尘抽吸逃逸成为降低脱硫剂消耗、改善脱硫技术经济指标与铁水稳定深脱硫的重要技术途径之一。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种具有铁水KR脱硫剂逸散抑制的搅拌器及使用方法，达到抑制脱硫剂投加过程粉尘逸散与逃逸损失、提高脱硫剂反应利用率、改善铁水脱硫技术经济指标等综合目的。
为实现上述目的，本发明提供一种具有铁水KR脱硫剂逸散抑制的搅拌器，包括搅拌器本体和安装在搅拌器本体上的抑制装置，抑制装置包括轮毂、绕轮毂外侧壁表面周向均匀分布的若干个旋转叶片及涂覆在旋转叶片和轮毂表面的耐火隔热涂层；每个旋转叶片包括叶根和扇叶，扇叶与叶根外侧面连接固定，扇叶呈倾斜安装布置，且倾斜方向与搅拌器本体旋转方向相同；轮毂轴向高度与叶根轴向高度相同或比叶根轴向高度高50～100mm。
进一步地，所述叶根为圆弧形钢板，扇叶为弧形扇叶或平直扇叶，弧形扇叶或平直扇叶均呈倾斜安装布置，倾斜方向与搅拌器本体旋转方向相同，倾斜角度α为5～25°。
进一步地，所述圆弧形钢板轴向高度为150～200mm，厚度为8～16mm。
进一步地，所述旋转叶片的数量为3～5片。
进一步地，所述耐火隔热涂层的涂层厚度2～5mm。
进一步地，所述轮毂的内壁通过多根连接钢筋与搅拌器金属搅拌轴同轴焊接固定。
进一步地，所述轮毂上端面与搅拌器连接法兰下端面间的距离L为500～1000mm。
进一步地，所述连接钢筋数量为6～12根。
进一步地，所述耐火隔热涂层的原材料按重量百分比包括：粉煤灰漂珠10～15％、热固性酚醛树脂5～10％、热塑性酚醛树脂2～3％、烧结莫来石细粉35～50％、低熔点玻璃粉5～10％、烧结镁砂细粉5～8％、α-Al2O3微粉5～8％、二氧化硅微粉3～5％、防爆纤维0.1～0.2％及硝酸铁0.05～0.15％，余量为乙二醇。
还提供一种如上述所述铁水KR脱硫剂逸散抑制的搅拌器的使用方法，包括如下步骤：
1)按照设计的结构尺寸要求，制备圆形钢筒的轮毂、多根连接钢筋和搅拌器本体金属芯，采用连接钢筋将轮毂与搅拌器金属芯轴同轴焊接连接固定；
2)将搅拌器本体运抵现场，吊运至搅拌器更换小车上，再在轮毂外侧面按照要求进行多片旋转叶片的焊接固定；
3)采用连接螺栓将更换小车上的搅拌器进行上线安装；
4)将制备的耐火隔热涂料按照涂层厚度要求，对旋转叶片和轮毂外表面进行涂覆；并利用新上线搅拌器铁水罐铁水液面悬停与浸没烘烤时机，完成旋转叶片和轮毂外表面耐火隔热涂层的烘烤处理；
5)按照铁水KR搅拌脱硫工艺，进行铁水KR搅拌脱硫生产。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过在现有铁水KR搅拌器的搅拌轴上增设逸散抑制装置，新增了现有搅拌器对脱硫剂逸散的抑制功能，达到抑制脱硫剂投加过程粉尘逸散与逃逸损失、提高脱硫剂反应利用率、改善铁水脱硫技术经济指标等综合目的。
图1为本发明具有铁水KR脱硫剂逸散抑制的搅拌器的立体示意图；
图2为图1中抑制装置俯视示意图；
图3为图2中弧形扇叶的A-A剖面图；
图4为图2中倾斜平直扇叶的A-A剖面图；
图5为图1的主视示意图；
图6为图5的B-B剖面图；
图7为本发明服役状态示意图。
图中各部件标号如下：
旋转叶片1、叶根1.1、扇叶1.2、轮毂2、耐火隔热涂层3、连接钢筋4、搅拌器本体5、搅拌器金属芯轴5.1、抑制装置6。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1、4所示具有铁水KR脱硫剂逸散抑制的搅拌器，包括搅拌器本体5和安装在搅拌器本体5上的抑制装置6，抑制装置6包括轮毂2、绕轮毂2外侧壁表面周向均匀分布的若干个旋转叶片1及涂覆在旋转叶片1和轮毂2表面的耐火隔热涂层3，本实施例中，旋转叶片1的数量为3～5片。每个旋转叶片1包括叶根1.1和扇叶1.2；叶根1.1为圆弧形钢板，圆弧形钢板轴向高度为150～200mm，厚度为8～16mm；如图2、3所示，扇叶1.2为弧形扇叶或平直扇叶，弧形扇叶或平直扇叶均呈倾斜安装布置，且倾斜方向与搅拌器本体5旋转方向相同，倾斜角度α为5～25°；扇叶1.2与圆弧形钢板外侧面焊接连接固定，扇叶1.2采用钢板机械加工制备，钢板厚度为5～8mm。轮毂2为圆形钢筒，轴向高度与叶根1.1轴向高度相同或比叶根1.1轴向高度高50～100mm，本实施例中，轮毂2的壁厚为10～20mm。耐火隔热涂层3涂覆在旋转叶片1和轮毂2表面，涂层厚度2～5mm。
如图5、6所示，轮毂2的内壁通过多根连接钢筋4与搅拌器金属搅拌轴5.1同轴焊接固定，轮毂2上端面与搅拌器连接法兰下端面间的距离L为500～1000mm，本实施例中，连接钢筋4数量为6～12根。
本发明的具有铁水KR脱硫剂逸散抑制的搅拌器通过抑制装置与搅拌器本体搅拌轴的同轴刚性固定连接，保证了抑制装置与搅拌器本体的结构整体性，实现了现有搅拌器的逸散抑制装置增设；通过铁水KR搅拌脱硫过程中搅拌器带动抑制装置扇叶同轴同速旋转，形成铁水液面搅拌旋涡和液面上部空间的轴流型风扇气流；通过吹向铁水旋涡液面中心区域的轴向型风扇气流，抑制旋涡液面上部空间中心区域自然对流上升气流的形成，促进铁水旋涡液面对中心轴向流中脱硫剂捕获与卷吸混合接触反应，进一步地，通过抑制装置扇叶旋转对铁水旋涡液面上部外侧空间区域气体与颗粒细粉的卷吸，抑制脱硫剂的逸散与除尘抽吸逃逸，并通过中心区域吹向铁水旋涡液面轴向风扇气流，实现铁水旋涡液面对外侧区域脱硫剂颗粒细粉的捕获与接触混合；通过搅拌器的持续旋转，实现铁水旋涡液面上方空间气流与脱硫剂颗粒细粉的循环卷入和铁水旋涡液面对脱硫剂颗粒细粉的持续捕获卷吸；通过抑制装置扇叶多片旋转叶片结构设计，提高抑制装置旋转轴向风扇流场强度，增大对铁水旋涡液面上部空间自然对流上升气流的抑制能力，提高脱硫剂颗粒细粉的捕获与混合分散效果；通过旋转叶片的弧形扇叶或平直扇叶倾斜安装结构设计以及扇叶倾斜方向与搅拌器旋转方向相同的布置方式，保证了抑制装置扇叶旋转吹响铁水旋涡液面轴向风扇气流的稳定实现，驱动脱硫剂颗粒细粉向铁水旋涡液面运动，提高铁水旋涡液面对脱硫剂的捕获率与卷吸量，抑制脱硫剂的扬尘逸散，降低除尘抽吸逃逸损失。
另外，耐火隔热涂层3采用耐火隔热涂料进行涂覆、烘干处理获得。耐火隔热涂料的原材料按重量百分比包括：粉煤灰漂珠10～15％、热固性酚醛树脂5～10％、热塑性酚醛树脂2～3％、烧结莫来石细粉35～50％、低熔点玻璃粉5～10％、烧结镁砂细粉5～8％、α-Al2O3微粉5～8％、二氧化硅微粉3～5％、防爆纤维0.1～0.2％及硝酸铁0.05～0.15％，余量为乙二醇。上述原材料通过立式搅拌机强制搅拌混合，获得所需的耐火隔热涂料。
通过在抑制装置的旋转叶片和轮毂外表面涂覆耐火隔热涂层及其低导热性能，降低服役条件下抑制装置的加热升温速度，防止高温氧化与高温变形，保证抑制装置服役过程的结构稳定性与综合强度；通过耐火隔热涂料中热固性与热塑性酚醛树脂的复配，提高涂料烘烤结合强度与烘烤过程涂层结构的完整性；通过低熔点玻璃粉(熔点400℃)的添加，促进了涂层的低温烧结性能与涂层的二次成膜，弥补服役过程有机结合剂碳化收缩气孔，提高涂层结合强度与结构完整性，防止中温氧化，稳定逸散抑制功能，延长抑制装置服役寿命。便宜，结合强度高。
如图7所示，采用上述具有铁水KR脱硫剂逸散抑制的搅拌器的使用方法包括如下步骤：
1)按照设计的结构尺寸要求，制备圆形钢筒的轮毂2、多根连接钢筋4和搅拌器本体5金属芯，采用连接钢筋4将轮毂2与搅拌器金属芯轴5.1同轴焊接连接固定；
2)将搅拌器本体5运抵现场，吊运至搅拌器更换小车上，再在轮毂2外侧面按照要求进行多片旋转叶片1的焊接固定；
3)采用连接螺栓将更换小车上的搅拌器进行上线安装；
4)将制备的耐火隔热涂料按照涂层厚度要求，对旋转叶片1和轮毂2外表面进行涂覆；并利用新上线搅拌器铁水罐铁水液面悬停与浸没烘烤时机，完成旋转叶片1和轮毂2外表面耐火隔热涂层3的烘烤处理。
5)按照铁水KR搅拌脱硫工艺，进行铁水KR搅拌脱硫生产，如图7所示。
通过在200吨、300吨铁水罐KR搅拌脱硫站工业性试验，吨铁脱硫剂消耗由7.5Kg降低至6.0Kg以下，取得了减少脱硫剂扬尘逸散和除尘抽吸逃逸损失、降低脱硫剂消耗的工业性试验效果。
上述使用方法为抑制装置的加工制备、安装固定以及跟随搅拌器上线使用提供了保障，保证了铁水KR脱硫剂逸散抑制功能的稳定可靠实现。
Claims (8)
1.一种具有铁水KR脱硫剂逸散抑制的搅拌器，其特征在于：包括搅拌器本体(5)和安装在搅拌器本体(5)上的抑制装置(6)，抑制装置(6)包括轮毂(2)、绕轮毂(2)外侧壁表面周向均匀分布的若干个旋转叶片(1)及涂覆在旋转叶片(1)和轮毂(2)表面的耐火隔热涂层(3)；每个旋转叶片(1)包括叶根(1.1)和扇叶(1.2)，扇叶(1.2)与叶根(1.1)外侧面连接固定，扇叶呈倾斜安装布置，且倾斜方向与搅拌器本体(5)旋转方向相同；轮毂(2)轴向高度与叶根(1.1)轴向高度相同或比叶根(1.1)轴向高度高50～100mm；
所述轮毂(2)的内壁通过多根连接钢筋(4)与搅拌器金属芯轴(5.1)同轴焊接固定；所述耐火隔热涂层的原材料按重量百分比包括：粉煤灰漂珠10～15％、热固性酚醛树脂5～10％、热塑性酚醛树脂2～3％、烧结莫来石细粉35～50％、低熔点玻璃粉5～10％、烧结镁砂细粉5～8％、α-Al2O3微粉5～8％、二氧化硅微粉3～5％、防爆纤维0.1～0.2％及硝酸铁0.05～0.15％，余量为乙二醇。
2.根据权利要求1所述具有铁水KR脱硫剂逸散抑制的搅拌器，其特征在于：所述叶根(1.1)为圆弧形钢板，扇叶(1.2)为弧形扇叶或平直扇叶，弧形扇叶或平直扇叶均呈倾斜安装布置，倾斜方向与搅拌器本体(5)旋转方向相同，倾斜角度α为5～25°。
3.根据权利要求2所述具有铁水KR脱硫剂逸散抑制的搅拌器，其特征在于：所述圆弧形钢板轴向高度为150～200mm，厚度为8～16mm。
4.根据权利要求1所述具有铁水KR脱硫剂逸散抑制的搅拌器，其特征在于：所述旋转叶片(1)的数量为3～5片。
5.根据权利要求1所述具有铁水KR脱硫剂逸散抑制的搅拌器，其特征在于：所述耐火隔热涂层(3)的涂层厚度2～5mm。
6.根据权利要求1所述具有铁水KR脱硫剂逸散抑制的搅拌器，其特征在于：所述轮毂(2)上端面与搅拌器连接法兰下端面间的距离L为500～1000mm。
7.根据权利要求1所述具有铁水KR脱硫剂逸散抑制的搅拌器，其特征在于：所述连接钢筋(4)数量为6～12根。
8.一种如权利要求1所述铁水KR脱硫剂逸散抑制的搅拌器的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)按照设计的结构尺寸要求，制备圆形钢筒的轮毂(2)、多根连接钢筋(4)和搅拌器本体(5)金属芯，采用连接钢筋(4)将轮毂(2)与搅拌器金属芯轴(5.1)同轴焊接连接固定；
2)将搅拌器本体(5)运抵现场，吊运至搅拌器更换小车上，再在轮毂(2)外侧面按照要求进行多片旋转叶片(1)的焊接固定；
3)采用连接螺栓将更换小车上的搅拌器进行上线安装；
4)将制备的耐火隔热涂料按照涂层厚度要求，对旋转叶片(1)和轮毂(2)外表面进行涂覆；并利用新上线搅拌器铁水罐铁水液面悬停与浸没烘烤时机，完成旋转叶片(1)和轮毂(2)外表面耐火隔热涂层(3)的烘烤处理；
5)按照铁水KR搅拌脱硫工艺，进行铁水KR搅拌脱硫生产。
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