(57)【要約】  スラグ余熱利用装置および溶融スラグ造粒法であって、スラグ余熱利用装置は、余熱回収器（１）を備え、余熱回収器（１）には、外側から内側に向かって順に、外シェル（１１）、外シェルの内部ライニング（１２）、内シェル（１３）および内シェルの内部ライニング（１４）が設けられ、外シェル（１１）と外シェルの内部ライニング（１２）との間に抽気管（１５）が穿設され、内シェル（１３）と内シェルの内部ライニング（１４）の底部にスラグディスク（１６）が固設され、内シェルの内部ライニング（１４）と、前記スラグディスク（１６）と、を組み合わせて吸気チャンバー（１３０）を形成し、外シェルの内部ライニング（１２）と、内シェル（１３）と、スラグディスク（１６）と、を組み合せてスラグ貯蔵チャンバー（１００）を形成する。このスラグ余熱利用装置は、従来のスラグ余熱回収デバイスに対流伝熱の熱交換方式を増設することで、スラグ余熱利用装置の熱交換効率をさらに向上させる。【選択図】図１
2021508026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
余熱回収器（１）を備えるスラグ余熱利用装置であって、
前記余熱回収器（１）は、
外側から内側に向かって順に配置された外シェル（１１）、外シェルの内部ライニング（１２）、内シェル（１３）および内シェルの内部ライニング（１４）と、
前記外シェル（１１）と前記外シェルの内部ライニング（１２）との間に穿設される抽気管（１５）と、
前記内シェル（１３）および前記内シェルの内部ライニング（１４）の底部に固設されるスラグディスク（１６）であって、前記内シェル（１３）、前記内シェルの内部ライニング（１４）および前記スラグディスク（１６）は、いずれも前記外シェル（１１）と前記外シェルの内部ライニング（１２）に対して回転するように構成され、前記内シェルの内部ライニング（１４）と前記スラグディスク（１６）とを組み合わせて吸気チャンバー（１３０）を形成し、前記外シェルの内部ライニング（１２）と、前記内シェル（１３）と、前記スラグディスク（１６）と、を組み合せてスラグ貯蔵チャンバー（１００）を形成し、前記抽気管（１５）の吸気端が前記スラグ貯蔵チャンバー（１００）に向かう、スラグディスク（１６）と、
前記内シェル（１３）の外側に配置されるスラグ攪拌機と、
前記吸気チャンバー（１３０）に連通される通風管（２４）と、を備える、
スラグ余熱利用装置。
【請求項２】
余熱回収器（１）は、前記外シェル（１１）と前記外シェルの内部ライニング（１２）とを組み合せて形成されるように構成される第１の給水チャンバー（１１０）と、前記内シェル（１３）と前記内シェルの内部ライニング（１４）とを組み合せて形成されるように構成される第２の給水チャンバー（１２０）と、をさらに備え、前記第１の給水チャンバー（１１０）と前記第２の給水チャンバー（１２０）とが連通する、請求項１に記載のスラグ余熱利用装置。
【請求項３】
前記スラグ攪拌機は、第１のスラグ攪拌機（２１）と、前記第１のスラグ攪拌機（２１）の下方に位置する第２のスラグ攪拌機（２２）とを含み、前記第２のスラグ攪拌機（２２）に貫通孔が設けられ、前記通風管（２４）が前記第２のスラグ攪拌機（２２）内に配置される、請求項２に記載のスラグ余熱利用装置。
【請求項４】
前記第１のスラグ攪拌機（２１）と前記第２のスラグ攪拌機（２２）は、前記内シェル（１３）の外側に螺旋状に分布するように構成される、請求項３に記載のスラグ余熱利用装置。
【請求項５】
前記余熱回収器（１）は、前記外シェルの内部ライニング（１２）の内側に配置されるスラグブレーカー（２３）をさらに備え、前記スラグブレーカー（２３）の内部は前記第１の給水チャンバー（１１０）に連通する、請求項４に記載のスラグ余熱利用装置。
【請求項６】
前記外シェルの内部ライニング（１２）が一体構造であり、前記外シェルの内部ライニング（１２）および前記外シェル（１１）のそれぞれの頂部に供給口が設けられ、前記余熱回収器（１）は、前記供給口に配置される供給ホッパー（３１）および保温蓋（３２）をさらに備える、請求項５に記載のスラグ余熱利用装置。
【請求項７】
前記余熱回収器（１）は、前記外シェルの内部ライニング（１２）の内側に配置される輻射熱交換チューブ（３３）をさらに備え、前記輻射熱交換チューブ（３３）の両端は、それぞれ前記外シェルの内部ライニング（１２）に連通する、請求項５に記載のスラグ余熱利用装置。
【請求項８】
前記第１のスラグ攪拌機（２１）の内部は前記第２の給水チャンバー（１２０）に連通し、前記第１のスラグ攪拌機（２１）の体積が前記第２のスラグ攪拌機（２２）の体積よりも大きい、請求項５に記載のスラグ余熱利用装置。
【請求項９】
前記余熱回収器（１）は、循環水ポンプ（６３）と、前記余熱回収器（１）の内部に配置される３セットの管と、をさらに備え、前記３セットの管は、外側から内側へ順に、第１の管（４１）、第２の管（４２）および第３の管（４３）を含み、
前記第１の管（４１）の出口端は、前記吸気チャンバー（１３０）内に位置し、前記第１の管（４１）の入口端は、循環ファン（７３）に接続され、
前記余熱回収器（１）は、止水キャップをさらに備え、前記止水キャップは前記第２の管（４２）の出口端に配置され、前記第２の給水チャンバー（１２０）内に位置し、前記第２の管（４２）の入口端は前記循環水ポンプ（６３）に接続され、
前記第３の管（４３）の入口端は、前記内シェル（１３）の先端の前記第１のスラグ攪拌機（２１）の内部に位置し、前記第３の管（４３）の出口端は前記第１の給水チャンバー（１１０）に連通する、請求項８に記載のスラグ余熱利用装置。
【請求項１０】
熱交換デバイスをさらに備え、
前記熱交換デバイスは、上から下へ順に配置される過熱器（５１）と、蒸発器（５２）と、節炭器（５３）とを備える、請求項９に記載のスラグ余熱利用装置。
【請求項１１】
アキュムレータ（６１）と、ドラム（６２）と、蒸気タービン（５４）とをさらに備え、前記アキュムレータ（６１）と前記ドラム（６２）とが並列に接続され、前記アキュムレータ（６１）および前記ドラム（６２）がいずれも前記外シェル（１１）の頂部に連通し、前記アキュムレータ（６１）および前記ドラム（６２）の蒸気出口端が、それぞれ前記過熱器（５１）を介して前記蒸気タービン（５４）に接続され、前記ドラム（６２）の水出口端が前記循環水ポンプ（６３）を介して、前記第２の管（４２）の入口端及び前記蒸発器（５２）の第１端に連通し、前記蒸発器（５２）の第２端が前記ドラム（６２）に連通する、請求項１０に記載のスラグ余熱利用装置。
【請求項１２】
サイクロン除塵器（７１）と、重力式除塵器（７２）とをさらに備え、前記抽気管（１５）の出口端には、前記サイクロン除塵器（７１）および前記重力式除塵器（７２）が順次に接続され、前記重力式集塵フィルタ（７２）の空気吐出管は前記過熱器（５１）の先端に連通し、前記節炭器（５３）の下端は前記循環ファン（７３）に連通する、請求項１０に記載のスラグ余熱利用装置。
【請求項１３】
コントローラ（２００）と、油圧電磁弁（２２０）とをさらに備え、前記余熱回収器（１）は、支持スリーブ（８１）と、重量センサ（８２）とをさらに備え、前記スラグディスク（１６）は、軸受けを介して前記支持スリーブ（８１）に回転可能に配置され、前記重量センサ（８２）は前記支持スリーブ（８１）内に配置され、前記コントローラ（２００）は、前記油圧電磁弁（２２０）および前記重量センサ（８２）にそれぞれ電気的に接続されている、請求項５に記載のスラグ余熱利用装置。
【請求項１４】
前記余熱回収器（１）は、前記スラグディスク（１６）の周方向に配置されるスラグリング（１７）をさらに備え、前記スラグリング（１７）と、前記外シェル（１１）とを組み合せてスラグ出口を形成し、前記スラグ出口は前記スラグを冷却するための水で満たされるように構成される、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のスラグ余熱利用装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載のスラグ余熱利用装置によって実施される、溶融スラグ造粒法であって、
溶融スラグと、冷却固化された固体塊材とを一緒に前記余熱回収器内に投入し、前記固体塊材間の隙間に前記溶融スラグを充填して、前記溶融スラグを降温させ、前記溶融スラグはスラグ塊を形成させることと、
前記余熱回収器に上から下へ空気を導入して熱を吸収し、前記スラグ塊を徐々に破砕して粒状スラグとすること、を含む、
溶融スラグ造粒法。
【請求項１６】
前記余熱回収器に空気を導入して熱を吸収する前に、前記余熱回収器を水冷して、前記溶融スラグを間接的に水冷することをさらに含む、請求項１５に記載の溶融スラグ造粒法。
【請求項１７】
前記スラグ貯蔵チャンバーは、前記溶融スラグと前記固体塊材とを収容するように構成され、前記第１の給水チャンバーおよび前記第２の給水チャンバーは、前記溶融スラグと前記固体塊材とが前記スラグ貯蔵チャンバー中に投入されると、且つ、前記第１の給水チャンバーと前記第２の給水チャンバーのそれぞれに水が導入された後、前記スラグ貯蔵チャンバー中に投入された前記溶融スラグを間接的に水冷するように構成される、請求項１６に記載の溶融スラグ造粒法。
【請求項１８】
溶融スラグと前記固体塊材とを一緒に前記余熱回収器内に投入する前に、前記余熱回収器内に固体スラグ塊を投入することをさらに含み、前記固体スラグ塊は、前記溶融スラグが前記余熱回収器の底部に直接に流入することを防止し、且つ、前記溶融スラグと、前記固体塊材、前記冷気、前記第１の給水チャンバーおよび前記第２の給水チャンバーとの間の熱交換時間をそれぞれ延長するために使用される、請求項１７に記載の溶融スラグ造粒法。
【請求項１９】
前記余熱回収器に空気を導入して熱を吸収し、前記スラグ塊を徐々に破砕して粒状スラグとすることは、前記余熱回収器内の前記溶融スラグ、前記固体塊材、前記スラグ塊および前記固体スラグ塊を、前記溶融スラグがスラグ塊になって、さらに前記スラグ塊がすべて粒状スラグになるまで連続的に撹拌することを含む、請求項１８に記載の溶融スラグ造粒法。
【請求項２０】
前記余熱回収器に空気を導入して熱を吸収し、前記スラグ塊を徐々に破砕して粒状スラグとすることは、余熱回収器の底部の温度を監視し、前記余熱回収器の底部の温度が所定の温度まで低下すると、前記余熱回収器の底部に落下する前記粒状スラグおよび前記固体塊材を前記余熱回収器から排出するとともに、前記余熱回収器から排出された前記粒状スラグおよび前記固体塊材と同量の溶融スラグおよび固体塊材を前記余熱回収器に継続的に添加すること、をさらに含む、請求項１９に記載の溶融スラグ造粒法。
【請求項２１】
前記余熱回収器の底部に落下する前記粒状スラグおよび前記固体塊材を前記余熱回収器から排出した後で、前記余熱回収器から排出された前記粒状スラグと前記固体塊材とを篩い分けることと、篩い分ける後、粒径が予め設定する粒径より大きい前記粒状スラグと前記固体塊材とを分離することと、分離した前記粒状スラグおよび前記固体塊材を続けて前記余熱回収器内に投入され、連続造粒を行うことと、を含む、請求項２０に記載の溶融スラグ造粒法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１８年３月１６日に中国特許局に出願された中国特許出願番号２０１８１０２２０４６２．２、名称「スラグ余熱利用装置」の中国特許出願と、２０１８年０９月１３日に中国特許局に出願された中国特許出願番号２０１８１１０６６３９８．３、名称「溶融スラグ造粒法」の中国特許出願に基づいて優先権を主張するものであり、それらの出願における全ての内容を引用により本出願に組み込まれる。
【０００２】
本出願は、余熱利用の技術分野に関し、例えば、スラグ余熱利用装置および溶融スラグ造粒法に関する。
【背景技術】
【０００３】
スラグは、製鋼中の必然的な副産物であり、スラグの排出量は粗鋼の生産量の約１２％〜１５％である。スラグの形成温度は１５００℃〜１７００℃であり、高い顕熱を持っているため、スラグは鉄鋼生産中の主要な副産物の１つであり、高品位の余熱資源に属し、高い回収利用価値を持っている。スラグの合理的な利用と有効な回収は、鉄鋼業の持続可能な発展を実現し、生産コストを下げ、企業の経済効果を高めると同時に、汚染を減らし、廃棄物を役立つ物に変えることができる。
【０００４】
関連技術が実際に適用している溶融スラグ造粒技術は、次の通りである。
一、ホットスプラッシュ法であって、溶融液体スラグをスラグ床に散布し、溶融液体スラグに適量の水をスプレーして、高温スラグを急速に冷却して破砕し、そして、ローダーで掘削して積み込んで、スラグ捨て場またはスラグ処理工場に運び、粉砕、篩分け、磁選などの処理を行う、ホットスプラッシュ法である。この方法は、プロセスデバイスが簡単で、技術が成熟しているが、敷地面積が大きく、汚染がひどくて、処理後のスラグの安定性が悪い。二、スラグピット（缶）造粒法であって、スラグピット（缶）に溶融スラグを注ぎ、スラグの表面に水をかけて冷却し、蓋を閉め、冷却水からなる蒸気でスラグを蒸らし、スラグにおける少量の遊離酸化カルシウムと反応して水酸化カルシウムを生成し、水酸化カルシウムの体積を膨張させ、これによって、スラグを膨張させて砕く、造粒法である。この造粒法のプロセスの工程が長く、投資が大きく、処理コストも高く、特に、蒸気が高温スラグにおける遊離酸化カルシウムと反応すると同時に、高温で水素と酸素に分解され、水素爆発の恐れがある。
【０００５】
ＣＮ２０１５１０７５４７５０．２には、主にアーク炉の製鋼スラグに対して、余熱を回収し、蒸気を生成し、確かに先進性、新規性が有する、アーク炉の製鋼スラグ余熱の回収デバイスと方法が開示されている。しかし、この特許には、１）応用分野が狭すぎて、アーク炉製鋼スラグの余熱の回収に限定され、２）飽和蒸気のみが生成でき、発電の安定運転に役立たなく、３）デバイスの運転に対する制御手段が少なく、工業状況の千変万化に対応しにくく、４）熱交換のメカニズムは対流熱伝達が不足し、熱交換効率が相対的に低い、という欠点がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本出願は、従来の技術におけるスラグ余熱の回収デバイスの熱交換効率が低い及びスラグ回収効率が低いという課題を解決できるスラグ余熱利用装置及び溶融スラグ造粒法を提供する。
【０００７】
一実施例は、余熱回収器を備えるスラグ余熱利用装置であって、前記余熱回収器は、外側から内側に向かって順に配置された外シェル、外シェルの内部ライニング、内シェルおよび内シェルの内部ライニングと、前記外シェルと前記外シェルの内部ライニングとの間に穿設される抽気管と、前記内シェルおよび前記内シェルの内部ライニングの底部に固設されるスラグディスクであって、前記内シェル、前記内シェルの内部ライニングおよび前記スラグディスクは、いずれも前記外シェルと前記外シェルの内部ライニングに対して回転するように構成され、前記内シェルの内部ライニングと前記スラグディスクとを組み合わせて吸気チャンバーを形成し、前記外シェルの内部ライニングと、前記内シェルと、前記スラグディスクと、を組み合せてスラグ貯蔵チャンバーを形成し、前記抽気管の吸気端が前記スラグ貯蔵チャンバーに向かう、スラグディスクと、前記内シェルの外側に配置されるスラグ攪拌機と、前記吸気チャンバーに連通される通風管と、を備える、スラグ余熱利用装置を提供する。
【０００８】
一実施例は、上記のスラグ余熱利用装置によって実施される、溶融スラグ造粒法であって、溶融スラグと、冷却固化された固体塊材とを一緒に前記余熱回収器内に投入し、前記固体塊材間の隙間に前記溶融スラグを充填して、前記溶融スラグを降温させ、前記溶融スラグはスラグ塊を形成させることと、前記余熱回収器に上から下へ空気を導入して熱を吸収し、前記スラグ塊を徐々に破砕して粒状スラグとすること、を含む、溶融スラグ造粒法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１に係るスラグ余熱利用装置の余熱回収器の構造模式図である。
【図２】実施例１に係るスラグ余熱利用装置の構造模式図である。
【図３】実施例１に係るスラグ余熱利用装置の蒸気タービン発電部分の構造模式図である。
【図４】実施例１に係るスラグ余熱利用装置のコントローラの接続構造模式図である。
【図５】実施例２に係る溶融スラグ造粒法の方法フローチャートである。
【符号の説明】
【００１０】
１  余熱回収器
１１  外シェル
１２  外シェルの内部ライニング
１３  内シェル
１４  内シェルの内部ライニング
１５  抽気管
１６  スラグディスク
１７  スラグリング、
２１  第１のスラグ攪拌機
２２  第２のスラグ攪拌機
２３  スラグブレーカー
２４  通風管
３１  供給ホッパー
３２  保温蓋
３３  輻射熱交換チューブ
４１  第１の管
４２  第２の管
４３  第３の管
５１  過熱器
５２  蒸発器
５３  節炭器
５４  蒸気タービン
５５  発電機
５６  復水器
５７  冷却塔
５８  冷却水プール
６１  アキュムレータ
６２  ドラム
６３  循環水ポンプ
７１  サイクロン除塵器
７２  重力式除塵器
７３  循環ファン
８１  支持スリーブ
８２  重量センサ
９１  排出シュート
９２  搬送ベルト機
９３  リフトアップホッパ
９４  巻上機
９５  磁選ベルト機
９６  フィードビン
９７  スクラップビン
９８  輸送トラック
１００  スラグ貯蔵チャンバー
１１０  第１の給水チャンバー
１２０  第２の給水チャンバー
１３０  吸気チャンバー
２００  コントローラ
２１０  位置センサ
２２０  油圧電磁弁
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施例１
図１に示すように、本実施例は、余熱回収器１を備えるスラグ余熱利用装置を提供し、該余熱回収器１は、外側から内側に向かって順に、外シェル１１、外シェルの内部ライニング１２、内シェル１３、内シェルの内部ライニング１４が配置され、内シェル１３および内シェルの内部ライニング１４が略円錐台の構造を構成し、内シェル１３および内シェルの内部ライニング１４の底部がスラグディスク１６に固設され、内シェル１３、内シェルの内部ライニング１４およびスラグディスク１６は、いずれも外シェル１１と外シェルの内部ライニング１２に対して回転することができる。外シェルの内部ライニング１２と、内シェル１３と、スラグディスク１６と、を組み合せてスラグ貯蔵チャンバー１００を形成し、内シェルの内部ライニング１４と、スラグディスク１６とを組み合せて吸気チャンバー１３０を形成し、内シェル１３の外側に攪拌機が配置され、外シェル１１と外シェルの内部ライニング１２の間に抽気管１５が穿設され、抽気管１５の吸気端がスラグ貯蔵チャンバー１００に向かい、スラグ攪拌機は内シェル１３を通して通水冷却する。
【００１２】
一実施例において、外シェル１１と外シェルの内部ライニング１２とを組み合わせて第１の給水チャンバー１１０を形成し、内シェル１３と内シェルの内部ライニング１４とを組み合わせて第２の給水チャンバー１２０を形成し、第１の給水チャンバー１１０と第２の給水チャンバー１２０が配管を介して連通し、余熱回収器１は第１の給水チャンバー１１０と第２の給水チャンバー１２０を利用してスラグとの伝導伝熱を行う。
【００１３】
一実施例において、攪拌機は、第１のスラグ攪拌機２１と第２のスラグ攪拌機２２を含み、第１のスラグ攪拌機２１と第２のスラグ攪拌機２２は、いずれも第２のスラグ攪拌機２２の内シェル１３の外側に螺旋状に分布され、第２のスラグ攪拌機２２は第１のスラグ攪拌機２１の下方に位置し、外シェルの内部ライニング１２の内側には、スラグブレーカー２３が配置され、スラグブレーカー２３の内部は第１の給水チャンバー１１０に連通し、第２のスラグ攪拌機２２には、貫通孔（図示せず）が設けられ、第２のスラグ攪拌機２２内に、吸気チャンバー１３０に連通する通風管２４が設けられ、余熱回収器１は、第２のスラグ攪拌機２２の貫通孔と、吸気チャンバー１３０、通風管２４および抽気管１５とを利用して、空気通路を形成しスラグに対する対流伝熱を行う。
【００１４】
外シェルの内部ライニング１２の内側に輻射熱交換チューブ３３が配置され、輻射熱交換チューブ３３の両端は外シェルの内部ライニング１２に連通し、余熱回収器１は、輻射熱交換チューブ３３を利用してスラグに対する輻射伝熱を行う。本実施例は、新たに増設した対流伝熱と輻射伝熱により、従来のスラグ余熱利用装置よりも熱交換効率が高い。
【００１５】
一実施例において、第１のスラグ攪拌機２１と第２のスラグ攪拌機２２は、内シェル１３の外側に所定の方向に沿って下向きに螺旋状に分布して、内シェル１３、内シェルの内部ライニング１４、スラグディスク１６が回転する時、回転方向が常に所定の方向と逆になるようにすることで、第１のスラグ攪拌機２１と第２のスラグ攪拌機２２がスラグ貯蔵チャンバー１００のスラグに対してより良い破砕効果を発揮することができるとともに、スラグに下向きの圧力を与えることができ、スラグがスラグ貯蔵チャンバー１００からより簡単に押し出されることができる。
【００１６】
一実施例において、第１のスラグ攪拌機２１の体積は第２のスラグ攪拌機２２の体積よりも大きく、第１のスラグ攪拌機２１は主にスラグを攪拌する役割を果たし、第２のスラグ攪拌機２２とスラグブレーカー２３は主に溶融状態のスラグを裂く役割を果たし、スラグの体積が裂かれて小さくなり、十分な熱交換が容易になる。
【００１７】
一実施例において、外シェルの内部ライニング１２が一体構造であり、外シェルの内部ライニング１２および外シェル１１のそれぞれの頂部に供給口が設けられ、供給口に供給ホッパー３１と保温蓋３２が配置され、保温蓋３２はＴボルト（図示せず）で締め付けらたる。従来技術の余熱利用装置（例えば、出願番号ＣＮ２０１５１０７５４７５０．２の中国特許出願）の開放式の外シェルの内部ライニングと比べると、本実施例の供給口での熱交換面積（即ち、第１の給水チャンバー１１０の熱交換面積）が大きく、さらに、保温蓋３２を増やすことで熱損失をさらに防止し、熱交換効率を向上させた。一実施例において、図１および図４に示すように、供給口に位置する箇所には、位置センサ２１０と、コントローラ２００と、油圧シリンダ（図示せず）とがさらに配置され、スラグが入っているキャリアタンクが供給口に近づくと、キャリアタンクが位置センサ２１０をトリガーし、位置センサ２１０がコントローラ２００に信号を送信し、コントローラ２００は油圧シリンダを制御して走行し、Ｔボルトを押して回転させ、保温蓋３２を駆動して開き、キャリアタンクは全てのスラグをスラグ貯蔵チャンバー１００に注いで離れ、位置センサ２１０がキャリアタンクを検出しなくなって、コントローラ２００が、油圧シリンダが後退して、保温蓋３２を閉めるように制御する。
【００１８】
一実施例において、内シェル１３と内シェルの内部ライニング１４が略円錐台の構造を構成し、内シェル１３と内シェルの内部ライニング１４がスラグディスク１６に固設され、スラグディスク１６は、底部の軸受け（図示せず）を介して支持スリーブ８１に回転可能に支持し、支持スリーブ８１内には、重量センサ８２が設けられる。スラグ余熱利用装置は、油圧電磁弁２２０をさらに備え、コントローラ２００は、油圧電磁弁２２０および重量センサ８２にそれぞれ電気的に接続される。スラグ貯蔵チャンバー１００にスラグを注ぐと、重量センサ８２は重量が急増した信号をコントローラ２００に伝え、コントローラ２００は重量センサ８２からの信号を受けて、減量法の数学モデルを起動し、油圧電磁弁２２０を制御して給油量を増やし、スラグディスク１６の回転速度とスラグの排出速度を速くするようにするとともに、コントローラ２００はさらに循環水と風量の開度を制御して、熱交換と伝熱を速くするようにする。スラグが徐々にスラグ貯蔵チャンバー１００から押し出されてから、重量センサ８２が最低の所定の重量を検出すると、この信号をコントローラ２００に伝え、コントローラ２００は減量法の数学モデルを停止し、通常運転モードに戻り、油圧電磁弁２２０を制御して給油量を減らし、スラグディスク１６の回転速度とスラグの排出速度を減らすようにする。以上のように、コントローラ２００は減量法の数学モデルを使用し、パソコンで油圧電磁弁２２０を自動的に制御し、油圧シリンダの走行速度を制御し、即ち、スラグディスク１６の回転速度とスラグの排出速度を、さらに余熱回収と生産サイクルと合わせることを確認するように制御する。
【００１９】
一実施例において、スラグ余熱利用装置は、余熱回収器１の内部に配置される３セットの管をさらに備え、３セットの管は、外側から内側へ順に、第１の管４１と、第２の管４２と、第３の管４３とを含み、
第１の管４１の出口端は、吸気チャンバー１３０内に位置し、第１の管４１の入口端は、循環ファン７３（図１と図２に示すように）に接続され、
第２の管４２の出口端に止水キャップが配置され、この止水キャップが第２の給水チャンバー１２０内に位置し、第２の管４２の入口端は循環水ポンプ６３（図２参照）に接続され、
第３の管４３の入口端は、内シェル１３の最先端の第１のスラグ攪拌機２１の内部に位置し、第３の管４３の出口端は前記第１の給水チャンバー１１０に連通し、第１のスラグ攪拌機２１の内部は第２の給水チャンバー１２０に連通する。
【００２０】
図２を参照すると、スラグ余熱利用装置は、並列に接続され、外シェル１１の頂部に連通するアキュムレータ６１およびドラム６２を備え、アキュムレータ６１はドラム６２の上方に位置し、第１の給水チャンバー１１０からの気水混合物が最初にドラム６２に入るようにする。コントローラ２００は、減量法の数学モデルを起動すると、コントローラ２００はアキュムレータ６１の入口バルブを制御して開き、水出口バルブを閉じ、蒸気出口バルブを僅かに開き、この時、過剰な過熱水がアキュムレータ６１に溜め込まれる。コントローラ２００は、減量法の数学モデルの運転を停止した後、アキュムレータ６１の入口バルブが閉じて、アキュムレータ６１内にエネルギー蓄積水（即ち、過熱水）を補充しなくなるとともに、循環水ポンプ６３と循環ファン７３が周波数を変換して速度を低下し、水や蒸気の循環量を減らし、過熱水温度および熱風温度がシステム設定値の範囲を満たすように保証する。一実施例において、アキュムレータ６１とドラム６２の蒸気の出口端には、蒸気流量計（図示せず）が設けられ、アキュムレータ６１とドラム６２は過熱器５１を介して蒸気タービン５４に接続し、蒸気流量計が蒸気流量不足を検出すると、アキュムレータ６１の蒸気出口バルブの開度を自動的に大きくし、この時アキュムレータ６１に蓄えた過熱水がフラッシュ蒸発されて蒸気流量を補充するにより、蒸気流量を正常値に達し、蒸気タービン５４の正常な運転を確保する。
【００２１】
図３を参照すると、過熱蒸気は蒸気タービン５４に入り、発電機５５の発電を推進し、発電した電気は鋼工場に接続され（送電網に接続されない）。過熱蒸気がエネルギーを放出して発電すると、蒸気タービン５４の出口の低圧低温の蒸気は復水器５６内に入り、蒸気は冷却水ポンプ（図示せず）によって冷却水プール５８から送られてきた冷却水で蒸留水に冷却され、熱交換して昇温した冷却水は冷却塔５７を介して降温した後、冷却水プール５８にオーバーフローして流入する。蒸留水は凝縮水ポンプ（図示せず）を経由して、節炭器５３に送られ、熱空気と熱交換して昇温し、１０８℃に加熱して脱酸素した後、システム補給水として、加圧ポンプ（図示せず）によって循環水ポンプ６３の入口に送られる。
【００２２】
引き続き図２を参照すると、スラグ余熱利用装置は、熱交換デバイスをさらに備え、熱交換デバイスは、上から下へ順に配置される過熱器５１、蒸発器５２および節炭器５３を備える。アキュムレータ６１の水出口端は循環水ポンプ６３を介して第２の管４２の入口端に連通し、ドラム６２水出口端は循環水ポンプ６３を介して前記第２の管４２の入口端及び蒸発器５２の第１端に連通し、蒸発器５２の第２端はドラム６２に連通する。循環水ポンプ６３により増加した循環水は、３セットの管のうちの第２の管４２を通って、第２の給水チャンバー１２０と第１の給水チャンバー１１０に順次に流入し、そこで、循環水ポンプ６３は、循環水を第２の給水チャンバー１２０に注ぐと、水流は止水キャップを通って周囲に拡散し、第２の給水チャンバー１２０全体を充満し、水位は、内シェル１３上の最先端に位置する第１のスラグ攪拌機２１の内部に流入して、第３の管４３に逆流するまで次第に上昇して、第３の管４３は第１の給水チャンバー１１０に連通し、水流は第１の給水チャンバー１１０全体を徐々に充満し、第１の給水チャンバー１１０と第２の給水チャンバー１２０の水はスラグ貯蔵チャンバー１００のスラグと一緒に間接伝導伝熱を実現する。蒸発器５２の第１端を循環水ポンプ６３に連通して蒸発器５２の第２端をドラム６２に連通することにより、循環水ポンプ６３で分流した循環水は、過熱水に加熱された後、ドラム６２に逆流され、飽和蒸気に蒸発させることができる。
【００２３】
引き続き図２を参照すると、サイクロン除塵器７１と重力式除塵器７２は抽気管１５の出口端に順次に接続され、重力式集塵フィルタ７２の空気吐出管は過熱器５１の先端に連通し、節炭器５３の下端は循環ファン７３に連通する。循環ファン７３は、熱交換デバイスで熱交換されて形成された冷空気を第１の管４１中に送風し、冷空気は、吸気チャンバー１３０、通風管２４、第２のスラグ攪拌機２２の貫通孔、スラグ貯蔵チャンバー１００、抽気管１５を順次に通って、次第に昇温した空気は抽気管１５を介して排出し、熱空気は、サイクロン除塵器７１と重力式除塵器７２に入って、塵埃の大部分を除去した後、過熱器５１に入ってドラム６２で発生した飽和蒸気を過熱させ、そして、蒸発器５２と節炭器５３に入って、水を加熱し、熱空気の温度が下がった後、循環ファン７３の入口に入って、余熱回収器１に送風される。
【００２４】
引き続き図１を参照すると、スラグディスク１６の周方向にスラグリング１７が配置され、スラグリング１７と外シェル１１とを組み合わせてスラグ出口を形成し、スラグ出口は、スラグを冷却するための水で満たされるように構成される。余熱回収器１に投入されたスラグは、油圧シリンダがスラグディスク１６、内シェル１３、内シェルの内部ライニング１４を駆動することに伴って共に回転し、循環水と循環空気に伝熱しながら、第２のスラグ攪拌機２２とスラグブレーカー２３によって徐々に砕かれ、すべてのスラグがスラグ出口で貯留されていた水に落下するまで徐々に下降し、１００℃以上の余熱を貯留水に伝熱し、貯留水が加熱されて形成された水蒸気はより高温の砕塊の隙間に上昇し、さらに熱を吸収して昇温し、空気より熱を運ぶ能力の良い媒体になって（即ち、水分の含有量がより高い空気になって）、昇温された熱空気と混合して、抽気管１５から一緒に抽出され、載せられた熱を飽和蒸気、循環水および補給水に伝える。
【００２５】
引き続き図２を参照すると、スラグディスク１６から自動的に転がり落ちた冷たいスクラップ塊は、排出シュート９１に落下して排出シュート９１の下部の搬送ベルト機９２に落下し、最後にリフトアップホッパ９３に落下し、リフトアップホッパ９３の下には、電子重量センサ（図示せず）が組み付けされ、リフトアップホッパ９３が満杯になると、電子重量センサは巻上機９４を起動して、リフトアップホッパ９３をダンプ位置（即ち、巻上機９４の頂部の位置）まで上昇されて停止し、同時に、搬送ベルト機９２の運転を停止し、排出シュート９１に落下したスクラップ塊が一時的に排出シュート９１内に堆積し、リフトアップホッパ９３が元の位置に下がって、コントローラ２００は、巻上機９４の回転を停止し、搬送ベルト機９２の搬送を開始するように制御する。リフトアップホッパ９３上昇してスクラップ塊をダンプした後、磁選ベルト機９５が運転し、スクラップ塊の中の鉄分スクラップ塊を選出してスクラップビン９７に落とし、残りのスクラップ塊をフィードビン９６に落とし、フィードビン９６が満杯になった後、輸送トラック９８によって搬送する。
【００２６】
本実施例は、スラグを限定するものではなく、例えば、アーク炉製鋼スラグ、転炉製鋼スラグ、鉱石炉スラグ、合金炉スラグ、または乾式製錬スラグなどの液状の熱媒体でもよいし、流動床ボイラースラグ、沸騰ボイラースラグ、金属マグネシウム焙煎残渣、または焙煎硫酸スラグなどの固体の熱媒体でもよいし、そして、焼結鉱やペレット鉱などの固体の熱媒体でもよい。
【００２７】
本実施例に係るスラグ余熱利用装置は、下記の利点を有する。
１）空気循環熱交換システム（即ち、対流熱交換の熱交換方式を追加し）を追加し、本実施例の余熱利用装置の熱交換効率を向上させるとともに、過熱蒸気を発生させることができる。
２）アキュムレータ６１を増設し、変化する余熱回収状況を効果的に調節でき、また、蒸気生成と安定した発電の間の矛盾をバランスさせることができる。
３）減量法の数学モデル制御モード、油圧電磁弁２２０、周波数変換器等を導入して、余熱回収発電システムは熱媒体の生産状況に合わせやすくなる。
４）全過程で人工知能によって制御して、余熱回収発電システムを安全、効率、簡単、精確、コンパクトにする。
５）供給口保温蓋３２と、その他の熱交換デバイスを増設し、配管を厚く保温することにより、保温、熱の散逸が少なく、余熱回収率が高くなる。
６）外シェルの内部ライニング１２の内側に設けられる輻射熱交換チューブ３３を増設し、高温輻射伝熱を十分に活用して、熱交換効率をさらに高める。
【００２８】
本実施例は、スラグ余熱回収デバイスに対流伝熱の熱交換方式を増設し、即ち第２のスラグ攪拌機２２とスラグブレーカー２３の貫通孔及び吸気チャンバー１３０と、通風管２４と、抽気管１５とを利用して空気通路を形成することによって、スラグ余熱利用装置の熱交換効率をさらに向上させ、そして、抽気管１５から抽出された熱風は、さらにサイクロン除塵器７１及び重力式除塵器７２で除塵を繰り返した後、過熱器５１を経てドラム６２からの飽和蒸気を過熱させ、過熱蒸気を蒸気タービンに送って発電のために使用し、抽気管１５から抽出された熱空気は過熱器５１を経てから、蒸発器５２と節炭器５３を経て、システム内の水を加熱し、過熱器５１、蒸発器５２、節炭器５３で熱交換した低温の熱風は節炭器５３の下端から流出して循環ファン７３の入口に入り、余熱回収器１に冷風を提供するによって、このスラグ余熱利用装置は閉式の循環吸熱、載熱および伝熱を形成する。
【００２９】
実施例２
図５は一実施例に係る溶融スラグ造粒法の方法フローチャートである。この溶融スラグ造粒法が実施例１におけるスラグ余熱利用装置を利用して実施され、該溶融スラグ造粒法は下記のステップを含む。
【００３０】
Ｓ１０において、溶融スラグと、冷却固化された固体塊材とを一緒に前記余熱回収器内に投入する。前記溶融スラグを降温させ、溶融スラグを前記固体塊材間の隙間と同じ体積のスラグ塊に形成させるように、前記固体塊材間の隙間に前記溶融スラグを充填することができる。
【００３１】
余熱回収器は、実施例１における余熱回収器１であってもよく、他の実施例において、余熱回収器は溶融スラグを収容する円筒型デバイスにしてもよく、例えば、縦筒型デバイスにしてもよい。
【００３２】
固体塊材の間に隙間があり、溶融スラグがこの隙間に浸透し、固体塊材と急速に熱を伝達することができ、固体塊材が昇温すると同時に、溶融スラグが凝固するまで降温し、固体塊材の隙間と同じ又は近い体積のスラグ塊を形成する。
【００３３】
Ｓ２０において、余熱回収器に空気を導入して熱を吸収し、前記スラグ塊を徐々に破砕して粒状スラグとする。一実施例において、余熱回収器に上から下へ空気を導入する。
【００３４】
一実施例において、冷空気を余熱回収器に導入し、空気が固体塊材の隙間に入ってスラグ塊とさらに対流熱交換を行い、スラグ塊の温度をさらに低下させ、スラグ塊を徐々に粒状スラグに膨張して砕裂させる。
【００３５】
一実施例において、余熱回収器内の温度が異なるスラグ塊（即ち、溶融スラグで形成された、固体塊材の隙間と同じ体積のスラグ塊と、予めに余熱回収器に投入された固体スラグ塊）の熱交換が十分であることを保証するため、余熱回収器に設けられる攪拌デバイスを利用して、溶融スラグ、固体塊材、スラグ塊、予めに余熱回収器に投入された固体スラグ塊を、溶融スラグがスラグ塊になった後にさらに全て粒状スラグになるまで連続的に撹拌する。
【００３６】
一実施例において、溶融スラグ造粒法は、余熱回収器を間接的に水冷し、溶融スラグの急速な凝縮と固化を促し、亀裂のあるスラグ塊を形成し、冷空気がスラグ塊の亀裂に入ることができることをさらに含む。溶融スラグと固体塊材をスラグ貯蔵チャンバー１００に投入し、水を第１の給水チャンバー１１０および第２の給水チャンバー１２０に流して、スラグ貯蔵チャンバー１００の中の溶融スラグを間接的に水冷して、溶融スラグを急冷凝固させ、冷却収縮させ、大量の凝固スラグが冷却してケイ酸二カルシウムを生成する結晶型転換過程で、凝固スラグ体積が膨張し、冷却時の収縮力に対抗する内部応力が形成され、冷却速度が速いほど内部応力が大きくなり、内部応力により、凝固後のスラグ塊が膨張して砕裂し、亀裂を形成し、さらに破砕粒を形成する。
【００３７】
一実施例において、Ｓ１０以前には、余熱回収器に一定量の冷却固化された固体スラグ塊を入れることをさらに含む。温度の高い溶融スラグが冷却固化された固体スラグ塊を収容した余熱回収器に投入すると、溶融スラグを固体スラグ塊の間の隙間に浸透し、固体スラグ塊と急速に熱を伝達することができ、それによって、固体スラグ塊が昇温し、溶融スラグが降温する。また、余熱回収器に事前投入された固体スラグ塊は、溶融スラグが余熱回収器の底部に直接流入するのを防ぐことができ、溶融スラグと、固体塊材、冷空気、第１の給水チャンバー１１０および第２の給水チャンバー１２０との間の熱交換時間をそれぞれ延長する役割も果たしている。
【００３８】
以上のように、本実施例は、冷却して固化された固体塊材を溶融スラグとともに余熱回収器内に倒すことで、溶融スラグを一回目の熱交換降温を行い、余熱回収器に入った後、予めに余熱回収器に投入された固体スラグ塊と接触し、二回目の熱交換降温を行い、余熱回収器の第１の給水チャンバー１１０と第２の給水チャンバー１２０の水を利用して、溶融スラグを三回目の熱交換降温を行い、余熱回収器内に冷空気を導入し、スラグ塊の亀裂及びスラグ粒の隙間に空気を入れて、スラグ塊を三回目の熱交換降温を行い、最後に、余熱回収器内の温度が異なるスラグ塊を、余熱回収器内のスラグ塊がすべて粒状スラグになるまで、連続的に撹拌し、余熱回収器内のスラグ塊の熱交換をより十分にする。
【００３９】
一実施例において、余熱回収器の底部に温度センサが配置され、温度センサが余熱回収器の底部の温度が所定の温度まで下がったことを監視すると（即ち、余熱回収器の底部のスラグ塊がすべて粒状スラグになったと考えられ）、余熱回収器の底部に落下した粒状スラグと固体塊材が余熱回収器から排出され、余熱回収器の底部の固体粒子が排出されることに伴って、余熱回収器の頂部の空きスペースは必然的に徐々に増大し、連続的な溶融スラグ造粒を実現するために、同時に、余熱回収器に余熱回収器から排出された粒状スラグおよび固体塊材の体積と同じ体積の溶融スラグおよび固体塊材を連続的に追加する。
【００４０】
一実施例において、余熱回収器から排出された粒状スラグと固体塊材とを篩い分け、篩い分ける後、粒径が予め設定する粒径より大きい粒状スラグと固体塊材とを分離し、分離した粒状スラグおよび固体塊材を続けて余熱回収器内に投入され、連続造粒を行い、そして、粒径が予め設定された粒径より小さいスラグは、顧客市場に搬送されて、工事の応用に用いられる。ここで、予め設定された粒径が３ｃｍである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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