CN204727930U - 一种透气物料的气冷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及具有透气性的物料的冷却技术领域，提供了一种透气物料的气冷装置，包括纵向同轴依次设置的外壳顶罩、吊装支架和料塔。本装置通过在排料口位置设置控制阀控制排料速度，进而达到控制料塔内透气物料的厚度的目的，以此保证透气物料与冷却气体充分接触，进而保证透气物料冷却充分。在此基础上，要保证物料冷却充分，无需将塔身设置太高，从而避免了透气物料粉化的问题。此外，在料塔内设置有与透气物料之间存在相对运动的料耙，通过合理设置所述料耙可保证透气物料在下料点下料后被料耙摊开铺平，进而避免由布料不均导致的冷却气体穿过料层受到的阻力不均匀的问题。并且该装置竖直布置，从而占地面积小。

Description

一种透气物料的气冷装置

技术领域

本实用新型涉及具有透气性的物料的冷却技术领域，尤其涉及一种透气物料的气冷装置，更加具体为适用于直接还原铁的气冷装置。

背景技术

钢铁工业是国民经济的支柱产业，其能源消耗量大，污染物排放量也大，在给社会提供优质钢材的同时，也对自然环境带来了重大影响。其中，钢铁企业能耗和废弃物排放主要集中在高炉炼铁***，因此人们开展了大量非高炉炼铁新工艺的研究，并取得了一定的进展。其中发展最迅猛的是直接还原技术和熔融还原技术。

其中，直接还原技术是指以煤、气体或者液体燃料为能源和还原剂，在低于熔化温度之下将铁矿石还原成固态铁的炼铁生产工艺，其产品为直接还原铁(即DRI，direct reduced iron)，也称海绵铁。该产品未经熔化，仍保持矿石外形，由于还原失氧形成大量气孔，在显微镜下观察形似海绵而得名。直接还原铁含铁量一般超过90％，化学成分稳定，杂质含量低，不仅是废钢的替代品，更是生产优质钢、纯净钢不可缺少的原料。此外，炼钢配加直接还原铁是控制、稀释钢中有害元素的主要手段。因此，直接还原铁是改善钢材质量、增加钢材品种、发展钢铁冶金紧凑流程不可缺少的原料。

冷却是直接还原铁生产工艺中极其重要的一个环节，直接还原铁制品焙烧出炉后温度很高，约为1100℃。为保证皮带机能对直接还原铁进行输送运载，需将其冷却至150℃以下。不同于一般冶金制品，高温直接还原铁制品在遇到空气和水时，会产生剧烈氧化燃烧，将已经还原出来的铁重新变成金属氧化物，从而导致成品金属化率大幅降低且粉化率大幅增加。

目前直接还原铁的冷却方法有：浸水冷却、内喷淋水冷却筒冷却和外喷淋水冷却筒冷却。浸水冷却是将直接还原铁在水槽内浸水冷却，高温的直接还原铁投入水中形成爆沸的危险性。此外，浸水冷却和内喷淋水冷却筒冷却都存在粉化率高、成品率低、含水量高需要二次干燥、易发生二次氧化等问题。外喷淋水冷却筒冷却由于冷却介质通过冷却筒壁进行热交换，热交换率比较低、需要消耗大量的冷却用水、能耗高。而基于这三种方法技术人员提出的多种直接还原铁的冷却装置也都存在基于上述方法导致的缺陷。并且，上述三种方法都存在无法利用余热的问题。

有鉴于此，申请号为201110346488.X的专利提出了一种使用惰性气体通过流动床进行冷却的装置。该装置在一个竖立的直筒内设立多层折返的流动床，直接还原铁依靠自身重力从上而下折返运动，惰性气体从底部进入筒体，穿过多层流动床后从顶部排出。该装置直接还原铁高度落差大，粉化率较高。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题就是提供一种透气物料气冷装置，便于对物料的余热进行回收，且物料粉化率低。将该透气物料气冷装置适用于直接还原铁的冷却时，可以在便于余热回收、物料粉化率低的基础上，避免浸水冷却、内喷淋水冷却筒冷却和外喷淋水冷却筒冷却技术存在的缺点。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种透气物料的气冷装置，包括纵向同轴依次设置的外壳顶罩、吊装支架和料塔；所述外壳顶罩上设置有进料口和排气口；所述吊装支架与旋转驱动单元连接，且使得所述吊装支架和所述外壳顶罩之间，以及所述吊装支架和所述料塔之间沿自身纵向轴心相对转动；所述吊装支架固定连接有用于均匀所述料塔内的透气物料的料耙；所述料塔的底端设有排料口和进气口；所述排料口连接控制阀。

优选地，所述料塔包括容纳本体和排料仓；所述排料仓沿远离所述容纳本体方向内收并形成所述排料口，所述进气口位于所述排料仓的侧壁上。

优选地，所述排料仓为锥形或倒金字塔形。

优选地，所述排料仓的***设置有与所述容纳本体同轴的水平方向的环形通气管道，所述环形通气管道通过径向管道与所述排料仓上的所述进气口连接。

优选地，所述径向管道为多根且沿所述环形通气管道的周向均匀分布；所述排料仓和所述环形通气管道的数量均为两个，且两个所述环形通气管道与同一个通气设备连接。

优选地，所述料耙在所述容纳本体内部的多个同心圆上分别均匀分布，所述同心圆与所述容纳本体同心，且在所述容纳本体的径向上，相邻所述料耙的角度相反。

优选地，所述外壳顶罩和所述吊装支架之间，以及所述吊装支架和所述料塔之间均设置有液体密封单元。

优选地，所述控制阀为串联的多个旋转密封阀。

优选地，所述吊装支架的侧壁***伸出有支撑轨道，所述支撑轨道通过托轮安装在安装平台上；所述吊装支架在所述旋转驱动单元的驱动下绕自身轴线转动。

优选地，所述旋转驱动单元为旋转驱动电机，所述旋转驱动电机依次通过减速器、传动齿轮连接所述吊装支架。

(三)有益效果

本实用新型的技术方案具有以下优点：本实用新型的透气物料的气冷装置，通过在排料口位置设置控制阀控制排料速度，进而达到控制料塔内透气物料的厚度的目的，以此保证透气物料与冷却气体充分接触，进而保证透气物料冷却充分。在此基础上，要保证物料冷却充分，无需将塔身设置太高，从而避免了透气物料粉化的问题。此外，在料塔内设置有与透气物料之间存在相对运动的料耙，通过合理设置所述料耙可保证透气物料在下料点下料后被料耙摊开铺平，进而避免由布料不均导致的冷却气体穿过料层受到的阻力不均匀的问题。并且该装置竖直布置，从而占地面积小。

本实用新型的优选方案中，料塔包括容纳本体和排料仓，且排料仓为锥形或倒金字塔形，在排料仓的***设置有与所述容纳本体同轴的水平环形通气管道，并通过径向管道从各个方向向排料仓内注入冷却气体，从而达到均匀供气的目的。

本实用新型的又一优选方案中，外壳顶罩和吊装支架之间，以及吊装支架和料塔之间采用液体密封单元进行密封，从而提高了装置的密封性，解决了空气渗入储料腔中带来的直接还原铁的二次氧化的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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。

图1是本实用新型的透气物料的气冷装置的结构示意图；

图2是图1中A-A处的剖视示意图；

图3是图1中B-B处的剖视示意图；

图中：1、进料口；2、排气口；3、外壳顶罩；4、吊装支架；5、料塔；6、料耙；7、环形通气管道；8、旋转密封阀；9、排料仓；10、液体密封单元；11、支撑轨道；12、托轮；13、传动齿轮；14、减速器；15、旋转驱动电机；16、安装平台；17、进气口；18、排料口；19、径向管道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

不失一般性，本实施例以适用于直接还原铁的气冷装置为例进行说明。应当理解的是，本实施例的气冷装置还可以适用于其它存在背景技术相关问题的透气物料的冷却，尤其是颗粒状、块状等散状物料。

本实施例的透气物料的气冷装置，包括纵向同轴依次设置的外壳顶罩3、吊装支架4和料塔5。其中设置吊装支架4的目的在后续中在详细说明，此处首先需要对外壳顶罩3和料塔5的结构进行详细阐述。

请参见附图1，在外壳顶罩3上设置有进料口1，直接还原铁通过所述进料口1进入到料塔5中后，最终通过料塔5底端的排料口18排出。其中，为了对料塔5中的直接还原铁进行控制，本实施例的排料口18连接有控制阀，通过控制阀控制料塔5中直接还原铁的流速，进而控制直接还原铁在料塔5内厚度。而足够厚度的直接还原铁料层可以对冷却气体产生一定阻力，因此可以保证直接还原铁与冷却气体充分接触。在此基础上，要保证直接还原铁冷却充分，无需将塔身设置太高，从而避免了透气物料粉化的问题。并且该装置竖直布置，从而占地面积小。其中，控制阀的选择根据其要实现的效果决定，优选但不局限于多个串联的旋转密封阀8，此处选择双层旋转密封阀8。

基于直接还原铁通过进料口1进入料塔5后比较容易堆积在下料点，本实施例在料塔5内设置了可均匀物料的料耙6。具体地，在外壳顶罩3和料塔5之间同轴设置有吊装支架4，且吊装支架4上固定连接有用于均匀所述料塔5内的直接还原铁的料耙6。显然，料耙6要实现均匀物料的功能，需要其相对料塔5内的直接还原铁产生一定运动。有鉴于此，将吊装支架4与旋转驱动单元连接，且使得所述吊装支架4与所述外壳顶罩3之间，以及所述吊装支架4和所述料塔5之间沿自身纵向轴心相对转动。其中一种可行的方式是，吊装支架4的侧壁***伸出有支撑轨道11，所述支撑轨道11通过托轮12安装在安装平台6上，并在所述旋转驱动单元的驱动下绕自身轴线转动。其中的安装平台6优选但不必须为钢平台，并且本实施例的透气物料的气冷装置其它结构也可以通过该钢平台实现固定。此外，所述旋转驱动单元优选为旋转驱动电机15，所述旋转驱动电机15依次通过减速器14、传动齿轮13连接所述吊装支架4。

在此基础上，通过合理设置料耙6可保证直接还原铁在下料点下料后被料耙6摊开铺平，进而避免由布料不均导致的冷却气体穿过料层受到的阻力不均匀的问题。其中一种可行的方式是，料耙6在料塔5内部的与料塔5横截面同心的多个圆上均匀分布，请参见图2，且在所述料塔5的径向上，相邻所述料耙6的角度相反。其中需要说明的是，“料塔5的径向”是基于料塔5的主要结构而言，不排除料塔5包含一些非圆滑结构的情况。本实施例中优选沿料塔5的径向上设置四组料耙6，其中每组料耙6位于同一圆周上。当吊装支架4旋转时，带动四组料耙6一起进行旋转运动。高温的直接还原铁在料耙6的作用下被搅匀混合，同时堆积的料层被打平，进而增加物料的透气性。

其中需要注意的是，为了避免吊装支架4上的料耙6在转动过程中干涉落料，优选料耙6和进料口1在料塔5的横截面上错开分布。

为了对料塔5中的直接还原铁进行冷却，在料塔5的底端设有进气口17。冷却气体通过该进气口17进入到料塔5中对直接还原铁进行冷却，并最终通过外壳顶罩3上开设的排气口2排出。

本实施例中，为了实现均匀供气的目的，料塔5可以包括容纳本体和排料仓9，显然容纳本体是空心圆柱体，而排料仓9沿远离所述容纳本体方向内收并形成所述排料口18，所述进气口17位于所述排料仓9的侧壁上。

进一步地，本实施例将排料仓9设置为规则的锥形或倒金字塔形。在排料仓9的***设置有与所述容纳本体同轴的水平环形通气管道7。其中需要注意的是，水平环形通气管道7的轴线指的是纵向穿过所述圆环中心的直线。所述环形通气管道7通过径向管道19与所述排料仓9上的所述进气口17连接。当沿所述环形通气管道7的周向分布有多根径向管道19时，环形通气管道7可以同时从各个方向向排料仓9内注入冷却气体。此处采用四根径向管道19沿环形通气管道7的周向均匀分布。

此外，料仓的数量可以设置成多个，从而与之对应的环形通气管道7的数量也为多个，具体可以根据需要进行设置，并且多个环形通气管道7可同时与同一个通气设备连接。本实施例中采用排料仓9为锥形且数量为两个的情形，请参见图3。

为了避免直接还原铁发生二次氧化，应当尽量将直接还原铁和外界隔离。有鉴于此，本实施例的外壳顶罩3和吊装支架4之间，以及吊装支架4和料塔5之间均设置有液体密封单元10。显然该液体密封单元10在不干涉吊装支架4转动的前提下，实现了外壳顶罩3和吊装支架4之间，以及吊装支架4和料塔5之间在周向方向上的密封。

将本实施例的气冷装置用于直接还原铁的冷却时，首先将1100℃左右的直接还原铁从进料口1通过双层旋转密封阀8进入料塔5，料塔5落在排料仓9上并堆积。启动旋转驱动电机15，其通过减速器14、传动齿轮13带动吊装支架4转动，在吊装支架4底部带有四组旋向不同的料耙6底部与料层顶部相接触。通过料耙6的旋转，堆积在料塔5内的表面物料被打平，并被旋向不同的料耙6搅混混匀，保证了布料的均匀性，从而保证了冷却气流的阻力均匀性。高温的直接还原铁经过冷却后，从排料仓9底部通过双层旋转密封阀8排出，最终排出温度低于150℃。

在注入直接还原铁的同时，惰性气体经过环形通气管道7后进入径向管道19，并通过进气口17注入料塔5中。在惰性气体向上运动的同时，其对堆积在料塔5中的直接还原铁进行冷却，经过充分换热之后，从排气口2排出。换热后的惰性气体经除尘后进余热锅炉进行余热回收，再由循环风机加压后进入冷却装置循环使用。采用惰性气体对直接还原铁进行冷却，避免了直接还原铁在冷却过程中与空气或水接触，解决了直接还原铁冷却效率不高、二次氧化和含水的问题。高温惰性气体经除尘后进余热锅炉进行余热回收，节约了能源。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而非对本实用新型的限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种透气物料的气冷装置，其特征在于，包括纵向同轴依次设置的外壳顶罩、吊装支架和料塔；所述外壳顶罩上设置有进料口和排气口；所述吊装支架与旋转驱动单元连接，且使得所述吊装支架和所述外壳顶罩之间，以及所述吊装支架和所述料塔之间沿自身纵向轴心相对转动；所述吊装支架固定连接有用于均匀所述料塔内的透气物料的料耙；所述料塔的底端设有排料口和进气口；所述排料口连接控制阀。

2.根据权利要求1所述的透气物料的气冷装置，其特征在于，所述料塔包括容纳本体和排料仓；所述排料仓沿远离所述容纳本体方向内收并形成所述排料口，所述进气口位于所述排料仓的侧壁上。

3.根据权利要求2所述的透气物料的气冷装置，其特征在于，所述排料仓为锥形或倒金字塔形。

4.根据权利要求3所述的透气物料的气冷装置，其特征在于，所述排料仓的***设置有与所述容纳本体同轴的水平方向的环形通气管道，所述环形通气管道通过径向管道与所述排料仓上的所述进气口连接。

5.根据权利要求4所述的透气物料的气冷装置，其特征在于，所述径向管道为多根且沿所述环形通气管道的周向均匀分布；所述排料仓和所述环形通气管道的数量均为两个，且两个所述环形通气管道与同一个通气设备连接。

6.根据权利要求2所述的透气物料的气冷装置，其特征在于，所述料耙在所述容纳本体内部的多个同心圆上分别均匀分布，所述同心圆与所述容纳本体同心，且在所述容纳本体的径向上，相邻所述料耙的角度相反。

7.根据权利要求1所述的透气物料的气冷装置，其特征在于，所述外壳顶罩和所述吊装支架之间，以及所述吊装支架和所述料塔之间均设置有液体密封单元。

8.根据权利要求1所述的透气物料的气冷装置，其特征在于，所述控制阀为串联的多个旋转密封阀。

9.根据权利要求1所述的透气物料的气冷装置，其特征在于，所述吊装支架的侧壁***伸出有支撑轨道，所述支撑轨道通过托轮安装在安装平台上；所述吊装支架在所述旋转驱动单元的驱动下绕自身轴线转动。

10.根据权利要求1所述的透气物料的气冷装置，其特征在于，所述旋转驱动单元为旋转驱动电机，所述旋转驱动电机依次通过减速器、传动齿轮连接所述吊装支架。