CN106802088B - 一种热态直接还原铁炉外冷却装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热态直接还原铁炉外冷却装置及方法，所述装置由自缓存室、分配室、冷却室和排料室组成；分配室中设有圆柱形筒体和锥形筒体，圆柱形筒体的外侧依次形成3个环形物料通道；圆柱形筒体和锥形筒体的底部与冷却室外壳及3个环形隔板的顶部一一对应连接，环形隔板将冷却室沿径向分隔为内层环形冷却空间、中心环形冷却空间和外层环形冷却空间；冷却室中沿周向均匀地设有多个冷却壁，各环形隔板及各冷却壁将冷却室沿径向及周向分隔为具有竖直物料下降通道的多个冷却格室。本发明实现了直接还原铁混合物炉外冷却装置的集中化和大型化，可保证冷却后排出的还原铁混合物冷却效果均匀一致，同时还具有储存直接还原铁的功能。

Description

一种热态直接还原铁炉外冷却装置及方法

技术领域

本发明涉及煤基直接还原铁生产技术领域，，尤其涉及一种热态直接还原铁炉外冷却装置及方法。

背景技术

在煤基直立炉生产直接还原铁工艺中，经炉内冷却后，直立炉排出的直接还原铁混合物(直接还原铁、残炭及灰分)温度约为300～400℃。考虑到直接还原铁具有很高的化学活性，在此温度下，极易发生自燃甚至***和火灾，因此直接还原铁必须冷却到一定温度后才能被安全的运输和储存。

目前直接还原铁炉外冷却方法主要采用直接水冷或间接水冷的方式进行冷却，其中直接水冷虽然冷却效率高，但是物料容易爆裂，而且铁被水氧化生产四氧化三铁的量比较多从而降低了铁的金属化率；间接水冷主要通过以下方式进行冷却：在直立炉排料口下方设置水冷膜式壁或水冷套管对直接还原铁混合物进行间接冷却，但该种冷却方式有以下不足：(1)水冷膜式壁或水冷套管占据一定的空间高度，使得直立炉空间高度增加，从而增加了建设成本和难度；(2)在工程化条件下，由于需要在直立炉每门排料口下方都设置水冷膜式壁或水冷套管，这意味着整个工程会设置很多水冷膜式壁或水冷套管，冷却装置无法实现集中化。

传统的水冷膜式壁或水冷套管整体呈圆形或方形，由内向外换热。靠近冷却壁的物料由于冷却壁的阻力下移速度小于中心位置的物料下移速度，因此中心位置的物料在冷却器中的停留时间小于靠近冷却壁物料的停留时间。另外中心位置的物料与水冷膜式壁或水冷套管的传热效率要比靠近冷却壁的物料小得多。基于以上两点原因，传统的水冷膜式壁或水冷套管装置大型化后由于其中心位置的物料距离冷却壁距离加大，冷却效果不佳。

因此，目前的冷却装置无法实现集中化和大型化，无法满足直接还原铁生产规模不断扩大的要求。

发明内容

本发明提供了一种热态直接还原铁炉外冷却装置及方法，实现了直接还原铁混合物炉外冷却装置的集中化和大型化，并可保证冷却后排出的还原铁混合物冷却效果均匀一致，同时还具有储存直接还原铁的功能。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种热态直接还原铁炉外冷却装置，包括冷却装置；所述冷却装置由自上而下依次设置缓存室、分配室、冷却室和排料室组成；缓存室的顶部设进料口；分配室中自内向外同轴地设有1个圆柱形筒体和3个锥形筒体，其中圆柱形筒体顶部封闭，圆柱形筒体的外侧依次形成3个具有向下展开的喇叭口状的环形物料通道；圆柱形筒体和锥形筒体的底部与冷却室外壳及3个环形隔板的顶部一一对应连接，环形隔板将冷却室沿径向分隔为内层环形冷却空间、中心环形冷却空间和外层环形冷却空间；冷却室中沿周向均匀地设有多个冷却壁，各环形隔板及各冷却壁将冷却室沿径向及周向分隔为具有竖直物料下降通道的多个冷却格室；排料室底部设排料口。

所述冷却壁由依次间隔且循环设置的长冷却壁、中冷却壁和短冷却壁组成，其中长冷却壁通长地设置在内层环形冷却空间至外层环形冷却空间中，中冷却壁通长地设置在中心环形冷却空间至外层环形冷却空间中，短冷却壁通长地设置在外层环形冷却空间中。

所述长冷却壁、中冷却壁及短冷却壁的设置间隔距离为300～600mm。

所述缓存室的进料口通过耐热链板输送机连接直立炉的出料口。

所述缓存室内设有料位计，排料室内沿同一水平截面的中心及周向设有多个在线测温装置，料位计与在线测温装置分别连接控制***。

所述在线测温装置下方的排料室内沿同一水平截面均匀设有多个挡料棒插口。

所述冷却壁由多个耐磨无缝钢管并列组成，相邻耐磨无缝钢管之间通过耐磨钢板固定连接；耐磨无缝钢管的底部通过冷却水进水矩形管道连接冷却装置外的冷却水进水圆形管道；耐磨无缝钢管的顶部通过冷却水出水矩形管道连接冷却装置外的冷却水出水圆形管道。

基于所述装置的一种热态直接还原铁炉外冷却方法，包括如下步骤：

1)直立炉排出的热态直接还原铁混合物，经耐热链板输送机送至冷却装置上方，由进料口进入缓存室；

2)料位计将缓存室中的料位信息实时上传给控制***；控制***中预设料位上限值和料位下限值，当缓存室中的料位高于料位上限值时,耐热链板输送机停止向缓存室内布料；当缓存室内的料位低于料位下限值时，排料室停止向外排料；并保证冷却装置中的分配室、冷却室和排料室始终充满物料；

3)分配室用于将缓存室中的物料均匀分配到冷却室中；由圆柱形筒体和锥形筒体组成的3个环形物料通道将物料对应分配到冷却室中由3个环形隔板分隔形成的3层冷却空间中，并进一步沿各冷却格室的竖直物料下降通道向下移动；

4)在各冷却格室内，冷却水从冷却壁下方进入，从冷却壁上方流出，通过各冷却壁的间接冷却作用，使物料达到能够安全运输及储存的温度；

5)排料室用于将冷却后的物料均匀的排出冷却装置；排料室同一水平截面上设有多个在线测温装置，在线测温装置将所测得的物料温度数据实时上传给控制***；在线测温装置下方沿同一水平截面设有多个挡料棒插口；如果某在线测温装置测得的物料温度偏高，表明该测温点附近的物料下降速度偏快，冷却停留时间不足，则将该在线测温装置下方的挡料棒加密，使对应物料通道中的物料下降速度滞缓；反之，如果某在线测温装置测得的物料温度偏低，表明该测温点附近的物料下降速度偏慢，冷却停留时间过长，则将该在线测温装置下方的挡料棒减少，使对应物料通道中的物料下降速度加快；从而使排料室排出的物料温度趋于一致；排料室排料口设变频调速的电动格式阀，将冷却到设定温度后的物料排出冷却装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)结构简单合理，制造成本低，实现了直接还原铁混合物冷却装置的集中化和大型化要求；

2)通过冷却室分格冷却，及排料室在线测温与挡料棒的组合调整，保证了冷却装置排出的直接还原铁混合物的冷却效果均匀一致；

3)实现了热态直接还原铁的炉外冷却与储运一体化，节省了工程投资成本。

附图说明

图1是本发明所述冷却装置的主视图。

图2是图1中的A-A剖视图。

图3是图1中的B-B剖视图。

图4是图1中的C-C剖视图。

图5是图2中的D-D剖视图。

图6是图2中的E-E剖视图。

图7是图2中的F-F剖视图。

图8是图5中的G-G剖视图。

图中：1.耐热链板输送机 2.缓存室 3.分配室 4.冷却室 5.排料室 6.料位计7.1#锥形筒体 8.2#锥形筒体 9.3#锥形筒体 10.圆柱形筒体 11.分配室加强筋板 12.冷却室外壳 13.冷却室加强筋板 14.1#环形隔板 15.2#环形隔板 16.3#环形隔板 17.短冷却壁 18.中冷却壁 19.长冷却壁 20.1#冷却格室 21.2#冷却格室 22.3#冷却格室 23.耐磨无缝钢管 24.耐磨钢板 25.冷却水进水圆形管道 26.冷却水进水矩形管道 27.冷却水出水矩形管道 28.冷却水出水圆形管道 29.电动格式阀 30.在线测温装置 31.挡料棒

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

本发明所述一种热态直接还原铁炉外冷却装置，包括冷却装置；所述冷却装置由自上而下依次设置缓存室2、分配室3、冷却室4和排料室5组成；缓存室2的顶部设进料口；分配室3中自内向外同轴地设有1个圆柱形筒体10和3个锥形筒体7～9，其中圆柱形筒体10顶部封闭，圆柱形筒体10的外侧依次形成3个具有向下展开的喇叭口状的环形物料通道；圆柱形筒体10和锥形筒体7～9的底部与冷却室4的外壳12及3个环形隔板14～ 16的顶部一一对应连接，环形隔板14～16将冷却室4沿径向分隔为内层环形冷却空间、中心环形冷却空间和外层环形冷却空间；冷却室4中沿周向均匀地设有多个冷却壁17～ 19，各环形隔板14～16及各冷却壁17～19将冷却室4沿径向及周向分隔为具有竖直物料下降通道的多个冷却格室20～22；排料室5底部设排料口。

所述冷却壁17～19由依次间隔且循环设置的长冷却壁19、中冷却壁18和短冷却壁17组成，其中长冷却壁19通长地设置在内层环形冷却空间至外层环形冷却空间中，中冷却壁18通长地设置在中心环形冷却空间至外层环形冷却空间中，短冷却壁17通长地设置在外层环形冷却空间中。

所述长冷却壁19、中冷却壁18及短冷却壁17的设置间隔距离为300～600mm。

所述缓存室2的进料口通过耐热链板输送机1连接直立炉的出料口。

所述缓存室2内设有料位计6，排料室5内同一水平截面的中心及周向设有多个在线测温装置30，料位计6与在线测温装置30分别连接控制***。

所述在线测温装置30下方的排料室5内沿同一水平截面均匀设有多个挡料棒插口。

所述冷却壁17～19由多个耐磨无缝钢管23并列组成，相邻耐磨无缝钢管23之间通过耐磨钢板24固定连接；耐磨无缝钢管23的底部通过冷却水进水矩形管道26连接冷却装置外的冷却水进水圆形管道25；耐磨无缝钢管23的顶部通过冷却水出水矩形管道27 连接冷却装置外的冷却水出水圆形管道28。

基于所述装置的一种热态直接还原铁炉外冷却方法，包括如下步骤：

1)直立炉排出的热态直接还原铁混合物，经耐热链板输送机1送至冷却装置上方，由进料口进入缓存室2；

2)料位计6将缓存室2中的料位信息实时上传给控制***；控制***中预设料位上限值和料位下限值，当缓存室2中的料位高于料位上限值时,耐热链板输送机1停止向缓存室2内布料；当缓存室2内的料位低于料位下限值时，排料室5停止向外排料；并保证冷却装置中的分配室3、冷却室4和排料室5始终充满物料；

3)分配室3用于将缓存室2中的物料均匀分配到冷却室4中；由圆柱形筒体10和锥形筒体7～9组成的3个环形物料通道将物料对应分配到冷却室4中由3个环形隔板14～ 16分隔形成的3层冷却空间中，并进一步沿各冷却格室20～22的竖直物料下降通道向下移动；

4)在各冷却格室20～22内，冷却水从冷却壁17～19下方进入，从冷却壁17～19上方流出，通过各冷却壁17～19的间接冷却作用，使物料达到能够安全运输及储存的温度；

5)排料室5用于将冷却后的物料均匀的排出冷却装置；排料室5同一水平截面上设有多个在线测温装置30，在线测温装置30将所测得的物料温度数据实时上传给控制***；在线测温装置30下方沿同一水平截面设有多个挡料棒插口；如果某在线测温装置30测得的物料温度偏高，表明该测温点附近的物料下降速度偏快，冷却停留时间不足，则将该在线测温装置30下方的挡料棒31加密，使对应物料通道中的物料下降速度滞缓；反之，如果某在线测温装置30测得的物料温度偏低，表明该测温点附近的物料下降速度偏慢，冷却停留时间过长，则将该在线测温装置30下方的挡料棒31减少，使对应物料通道中的物料下降速度加快；从而使排料室5排出的物料温度趋于一致；排料室5排料口设变频调速的电动格式阀29，将冷却到设定温度后的物料排出冷却装置。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例】

本实施例采用一种热态直接还原铁炉外冷却装置将直立炉排出的直接还原铁混合物冷却至能够运输及存贮的温度(通常为100℃以下)，直立炉排出的直接还原铁混合物经耐热链板输送机送至该冷却装置，整个运输过程可实现全程密封，最大程度减少粉尘外逸。

冷却装置的缓存室2顶部布置有料位计6，料位计6将缓存室2的料位信息实时上传给控制***。控制***中预先设定一个最高料位上限值和一个最低料位下限值，当所测料位高于料位上限值时,停止耐热链板输送机1向缓存室2内布料。当料位低于料位下限值时，电动格式阀29停止向外排料。而缓存室2料位即使处于最低料位时，也应该保证分配室3、冷却室4和排料室5内充满物料；

分配室3的主要作用是将缓存室2内的物料均匀分配给冷却室4。见图1，分配室由同心设置的1～3#锥形筒体7～9和圆柱形筒体10组成，其中外层的1#锥形筒体同时作为分配室的外壳。物料流经区域的筒体表面衬设耐磨衬板，圆柱形筒体10的顶部封闭。为了保证分配室3具有足够的工作强度，1～3#锥形筒体7～9和圆柱形筒体10之间设加强筋板11连接固定。

冷却室5的主要作用是用冷却水间接冷却流经冷却室5的物料，使物料冷却到能够被安全运输和储存的温度。如图2所示，1～3#环形隔板14～16、冷却室外壳12、1～3#冷却壁17～19将冷却室5分隔成多个独立的冷却格室，分为1～3#三种类型的冷却格室20～ 22；冷却格室20～22形成竖直的物料通道，两侧冷却壁17、18、19的间距在300～600mm 范围之内，保证了冷却格室20～22内中心位置物料的冷却效果。由于1#冷却格20的长度较大，为了保证其工作强度，在径向的中间位置设环形的加强筋板13进行固定连接。见图5～图8，冷却水进水管25～26从各冷却壁的下方进入耐磨无缝钢管23，冷却水出水管27～28从冷却壁的上方流出耐磨无缝钢管23。

排料室5 的主要作用是将冷却室4 冷却的物料均匀的排出冷却装置。见图3，在排料室5 的同一水平截面上共布置了9个在线测温装置30，该水平截面的中心点处布置1个，其余8个在中心点的外侧等半径均布，间隔角度为45°；在线测温装置30将所测得的温度参数实时上传给控制***。见图4，在线测温装置30下方的同一水平截面上沿同向均匀布置24个挡料棒插孔，通过调节挡料棒31的数量，使最终通过电动格式阀29排出的物料温度趋于一致。

所述1～3#冷却壁17～19由耐磨无缝钢管23和耐磨钢板24间隔焊接而成。

所述1～3#环形隔板及冷却室外壳由同心的圆柱形耐磨钢板组成。

如图5、图8所示，所述冷却水进水管由冷却水进水圆形管道25和冷却水进水矩形管道26组成，冷却水进水圆形管道25在进入冷却装置之前与冷却水进水矩形管道26连接。冷却水出水管由冷却水出水矩形管道27和冷却水出水圆形管道28组成，冷却水出水矩形管道27在出冷却装置之后与冷却水出水圆形管道28连接。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种热态直接还原铁炉外冷却方法，其特征在于，基于一种热态直接还原铁炉外冷却装置实现，所述装置包括冷却装置；所述冷却装置由自上而下依次设置缓存室、分配室、冷却室和排料室组成；缓存室的顶部设进料口；分配室中自内向外同轴地设有1个圆柱形筒体和3个锥形筒体，其中圆柱形筒体顶部封闭，圆柱形筒体的外侧依次形成3个具有向下展开的喇叭口状的环形物料通道；圆柱形筒体和锥形筒体的底部与冷却室外壳及3个环形隔板的顶部一一对应连接，环形隔板将冷却室沿径向分隔为内层环形冷却空间、中心环形冷却空间和外层环形冷却空间；冷却室中沿周向均匀地设有多个冷却壁，各环形隔板及各冷却壁将冷却室沿径向及周向分隔为具有竖直物料下降通道的多个冷却格室；排料室底部设排料口；

一种热态直接还原铁炉外冷却方法包括如下步骤：

1)直立炉排出的热态直接还原铁混合物，经耐热链板输送机送至冷却装置上方，由进料口进入缓存室；

2)料位计将缓存室中的料位信息实时上传给控制***；控制***中预设料位上限值和料位下限值，当缓存室中的料位高于料位上限值时,耐热链板输送机停止向缓存室内布料；当缓存室内的料位低于料位下限值时，排料室停止向外排料；并保证冷却装置中的分配室、冷却室和排料室始终充满物料；

3)分配室用于将缓存室中的物料均匀分配到冷却室中；由圆柱形筒体和锥形筒体组成的3个环形物料通道将物料对应分配到冷却室中由3个环形隔板分隔形成的3层冷却空间中，并进一步沿各冷却格室的竖直物料下降通道向下移动；

4)在各冷却格室内，冷却水从冷却壁下方进入，从冷却壁上方流出，通过各冷却壁的间接冷却作用，使物料达到能够安全运输及储存的温度；

5)排料室用于将冷却后的物料均匀的排出冷却装置；排料室同一水平截面上设有多个在线测温装置，在线测温装置将所测得的物料温度数据实时上传给控制***；在线测温装置下方沿同一水平截面设有多个挡料棒插口；如果某在线测温装置测得的物料温度偏高，表明该测温点附近的物料下降速度偏快，冷却停留时间不足，则将该在线测温装置下方的挡料棒加密，使对应物料通道中的物料下降速度滞缓；反之，如果某在线测温装置测得的物料温度偏低，表明该测温点附近的物料下降速度偏慢，冷却停留时间过长，则将该在线测温装置下方的挡料棒减少，使对应物料通道中的物料下降速度加快；从而使排料室排出的物料温度趋于一致；排料室排料口设变频调速的电动格式阀，将冷却到设定温度后的物料排出冷却装置。

2.根据权利要求1所述的一种热态直接还原铁炉外冷却方法，其特征在于，所述冷却壁由依次间隔且循环设置的长冷却壁、中冷却壁和短冷却壁组成，其中长冷却壁通长地设置在内层环形冷却空间至外层环形冷却空间中，中冷却壁通长地设置在中心环形冷却空间至外层环形冷却空间中，短冷却壁通长地设置在外层环形冷却空间中。

3.根据权利要求2所述的一种热态直接还原铁炉外冷却方法，其特征在于，所述长冷却壁、中冷却壁及短冷却壁的设置间隔距离为300～600mm。

4.根据权利要求1所述的一种热态直接还原铁炉外冷却方法，其特征在于，所述缓存室的进料口通过耐热链板输送机连接直立炉的出料口。

5.根据权利要求1所述的一种热态直接还原铁炉外冷却方法，其特征在于，所述缓存室内设有料位计，排料室内沿同一水平截面的中心及周向设有多个在线测温装置，料位计与在线测温装置分别连接控制***。

6.根据权利要求5所述的一种热态直接还原铁炉外冷却方法，其特征在于，所述在线测温装置下方的排料室内沿同一水平截面均匀设有多个挡料棒插口。

7.根据权利要求1所述的一种热态直接还原铁炉外冷却方法，其特征在于，所述冷却壁由多个耐磨无缝钢管并列组成，相邻耐磨无缝钢管之间通过耐磨钢板固定连接；耐磨无缝钢管的底部通过冷却水进水矩形管道连接冷却装置外的冷却水进水圆形管道；耐磨无缝钢管的顶部通过冷却水出水矩形管道连接冷却装置外的冷却水出水圆形管道。

Images