CN101706214A - 高温金属化物料防氧化快速冷却装置及冷却方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高温金属化物料防氧化快速冷却装置，包括筒体、进料口、出料口、冷却装置，其特征是，在所述的筒体内壁设置能提高筒内金属化物料的翻转频次和在筒内停留时间的导料板。本发明冷却装置的冷却方法为：高温金属化物料由进料口进入筒体，随着筒体的旋转，冷却后的金属化物料由出料口排出，其特征在于，所述的高温金属化物料由进料口进入旋转的筒体后，高压喷头或水雾汽化喷头喷出的雾化水喷淋在筒体外壁以冷却筒体进而冷却高温金属化物料，同时，低温非氧化性气体或弱氧化性气体从进气口通入，在筒体内与被导料板杨起的高温金属化物料进行热交换后从出气口排出，经水冷和气冷组合冷却的金属化物料从出料口排出。
Description
技术领域
本发明属于金属直接还原领域，尤其涉及高温金属化物料防氧化快速冷却装置及冷却方法
背景技术
在直接还原金属制造技术中，氧化金属被C、CO或H2在一定温度还原后得到金属化物料，但此时金属化物料温度很高，若不进行冷却，物料难以运输和储存，同时金属化物料温度较高，必须采取隔离氧气的措施，否则金属化物料将再次被氧化。目前直接还原金属制造商一般也有高温金属物料防氧化冷却装置，一般是采取气冷，气体一般选用焦炉煤气或天然气或氮气，缺点是冷却时间长，气体要不断进行换热和净化，成本相对较高。也有采取普通喷淋冷却水冷的方式对高温金属物料进行间接冷却，但设备设计相对庞大、耗水较多，投资大，主要原因是冷却筒整体设计存在一定缺陷，冷却速度慢，冷却效果相对较差。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种高温金属化物料防氧化快速冷却装置，该装置具有冷却速度快、设备紧凑、吨位较小的特点，具有省水、节能、降低运行成本低的优点。本发明还提供了该装置的冷却方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种高温金属化物料防氧化快速冷却装置，包括筒体、进料口、出料口、冷却装置，其特征在于：在所述的筒体内壁设置能提高筒内金属化物料的翻转频次和在筒内停留时间的导料板。
所述的导料板为设置在筒体内壁的直条薄片状金属片。
所述的导料板为设置在筒体内壁的螺旋叶片状金属片。
所述的冷却装置包括水冷装置和气冷装置；所述的水冷装置为高压喷头或水雾汽化喷头，雾化水喷在筒体外壁进行冷却；所述的气冷装置装置由设在出料口端的进气口、设在进料口端的出气口，冷却气体由进气口进入筒体，与筒体内的高温金属化物料热交换后从出气口排出。
本发明提供的高温金属化物料防氧化快速冷却装置的冷却方法，高温金属化物料由进料口进入筒体，随着筒体的旋转，冷却后的金属化物料由出料口排出，其特征在于，所述的高温金属化物料由进料口进入旋转的筒体后，高压喷头或水雾汽化喷头喷出的雾化水喷淋在筒体外壁以冷却筒体进而冷却高温金属化物料，同时，低温非氧化性气体或弱氧化性气体从进气口通入，在筒体内与被导料板杨起的高温金属化物料进行热交换后从出气口排出，经水冷和气冷组合冷却的金属化物料从出料口排出。
本发明技术解决方案的设计思想是：
本发明装置中，通过在筒体内设置合理的导料板，可以提高筒内金属化物料的翻转频次和控制物料在筒内停留时间，增加高温金属化物料与烟气及筒体的接触，提高冷却效率，同时导料板本身也是一种良好的传热体，可以把表面金属物料的热量快速传递至筒体.
为使金属物料不被氧化而快速冷却，采取筒外喷水的间接冷却，在筒体外表面设置了数排高压喷头或水汽雾化喷头，同时在筒体的下部设计了集水槽。在运行时，经过加压的冷却水呈细雾状均匀地喷洒在整个筒体的外表面上，随着筒体的旋转，雾化的冷却水对整个筒体进行冷却，在冷却过程中，冷却水一部分汽化，另一部分流入集水槽中，集水槽中的水经过滤加压后又被输送至高压喷头或水汽雾化喷头，进行循环利用，为补偿蒸发的冷却水，设置了一新水添加装置定期向池中注入新水。经过此设计，整个冷却装置在运转过程中，实际一直处于冷却状态，提高了冷却效率。本设计中之所以采用喷淋雾化水冷却，而不是采取普通喷淋冷却，原因在于雾化水冷却热量主要以汽化水的方式带走，换热系数高，冷却效率高，冷却速度快。
为使金属物料不被氧化而快速冷却，还采取筒体内通入烟气直接冷却，系统就近引用了工业炉尾部排放的部分烟气(如：转底炉烟气、热风炉烟气)，经换热器换热后的烟气温度约为100℃～200℃，烟气中成分主要为N2和CO2(其中CO2含量小于10％)，烟气从冷却装置的出料端进，从进料端出，与高温金属物料逆向运行，烟气与被导料板扬起落下的高温金属物料直接接触进行热交换，可以对高温金属物料起到快速冷却的作用，经过对流传热的烟气从进料端排出后，进入污泥或生球干燥机烟气系统，用于作为污泥或生球干燥机的干燥烟气。由于烟气中CO2含量小于10％，氧化性很弱，在冷却时不会氧化高温金属物料的。这种复合冷却设计不但防止金属物料被氧化，而且加快了金属物料的冷却，并对冷却后能量进行了回收利用，在节能的同时，还节省一般防氧化需要的氮气等，降低了冷却成本，提高了冷却速度。
本发明冷却装置，可把高温金属化物料在5～15min内从1200℃～1000℃冷却至300℃～100℃。由于冷却速度快，高温金属化物料在圆筒内的冷却缩短，筒体长度可以缩短短、减轻设备吨位较小。同时，采用工业炉烟气进行直接冷却能防氧化，不需要通入惰性气体，具有省水、节能、制造及运行成本低的优点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
图1是高温金属化物料防氧化快速冷却装置示意图。
图2带直条薄片状导料板的筒体纵截面图。
图3带螺旋叶片状导料板的筒体纵截面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明详细说明。
如图1所示，1200℃～1000℃的高温金属化物料由进料口A进入筒体3内，进气口6通入了约150℃的转底炉烟气，烟气进入筒体后，在筒体出料口端7和进料口端1形成了一层气帘，有效地阻止了氧气的进入，同时烟气进入筒体后，高温金属化物料被惰性烟气包围，也起到了较好的防止氧化作用。
如图2、3所示，进入筒体的高温金属化物料在旋转力下，由导料板8带动金属物料不断翻转，把金属物料的热量传给流过筒内的烟气和通过筒体内壁和导料板8不断传递到筒体外壁.如图1所示，设置在圆筒3上部外表面的高压喷头4不断向筒体表面喷洒雾化水进行冷却，随着筒体的旋转，雾化的冷却水对整个筒体进行冷却，在冷却过程中，冷却水一部分汽化，另一部分流入集水槽5中，集水槽5中的水经过滤加压后又被输送至高压喷头4，进行循环利用，同时新水添加装置定期向池中注入新水.筒体进料口端比出料口端高，安装斜度为0.5～10％，筒体的旋转速度为0.5～5r/min，在重力和旋转力的作用下，5～15min后，金属物料已至筒体的出料口端7，此时物料已冷却至300℃以下，物料冷却后由出料口B进行卸料，同时冷的烟气由出气口2被引至污泥或生球干燥机烟气系统用于对污泥或生球进行干燥.
如图2，导料板8为设置在筒体内壁的直条薄片状金属片。如图3，导料板为设置在筒体内壁的螺旋叶片状金属片。当然，导料板还可为其他形状，只要其能提高筒内金属化物料的翻转频次和控制物料在筒内停留时间，增加高温金属化物料与烟气及筒体的接触，提高冷却效率即可。
Claims (8)
1.一种高温金属化物料防氧化快速冷却装置，包括筒体、进料口、出料口、冷却装置，其特征在于：在所述的筒体内壁设置能提高筒内金属化物料的翻转频次和在筒内停留时间的导料板。
2.如权利要求1所述的高温金属化物料防氧化快速冷却装置，其特征在于，所述的导料板为设置在筒体内壁的直条薄片状金属片。
3.如权利要求1所述的高温金属化物料防氧化快速冷却装置，其特征在于，所述的导料板为设置在筒体内壁的螺旋叶片状金属片。
4.如权利要求1所述高温金属化物料防氧化快速冷却装置，其特征在于：所述的冷却装置包括水冷装置和气冷装置；所述的水冷装置为高压喷头或水雾汽化喷头，雾化水喷在筒体外壁进行冷却；所述的气冷装置装置由设在出料口端的进气口、设在进料口端的出气口，冷却气体由进气口进入筒体，与筒体内的高温金属化物料热交换后从出气口排出。
5.如权利要求1所述的高温金属化物料防氧化快速冷却装置，其特征在于所述筒体进料口端比出料口端高，安装斜度为0.5～10％。
6.一种如权利要求1所述的高温金属化物料防氧化快速冷却装置的冷却方法，高温金属化物料由进料口进入筒体，随着筒体的旋转，冷却后的金属化物料由出料口排出，其特征在于，所述的高温金属化物料由进料口进入旋转的筒体后，高压喷头或水雾汽化喷头喷出的雾化水喷淋在筒体外壁以冷却筒体进而冷却高温金属化物料，同时，低温非氧化性气体或弱氧化性气体从进气口通入，在筒体内与被导料板杨起的高温金属化物料进行热交换后从出气口排出，经水冷和气冷组合冷却的金属化物料从出料口排出。
7.如权利要求5所述的高温金属化物料防氧化快速冷却装置的冷却方法，其特征在于，所述筒体的旋转速度为0.5～5r/min。
8.如权利要求5所述的高温金属化物料防氧化快速冷却装置的冷却方法，其特征在于，所述低温弱氧化性气体为含CO2量小于10％的工业炉烟气。
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