CN102556540B - 粉末料的给料装置及具有该装置的尾气冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种粉末料的给料装置及具有该装置的尾气冷却系统，包括经焙烧后的粉末物料的进料口、与进料口相连的进料管、第一管道、第一风机、第一挡板、第二挡板、水平管、脉冲式气流冷却管和第二旋风分离筒；第一风机包括出气口，出气口与第一管道的进口端连通；第一风机包括出气口，出气口与水平管的进气口端连通；进料管与第一管道中部连接呈y型连通，第一管道的出口与水平管中部连接呈y型连通；第二旋风分离筒包括开设于其侧壁的进气料口，脉冲式气流冷却管的出口端与第二旋风分离筒的进气料口相连。该系统还可利用高温物料的热能来加热冷却的尾气，并继续循环利用该尾气，从而充分利用产品热量，降低整个工艺的能耗。

Description

粉末料的给料装置及具有该装置的尾气冷却系统

技术领域

本发明涉及能源循环利用领域，特别地，涉及一种粉末料的给料装置，本发明的另一方面还涉及到一种包括上述粉末料的给料装置的尾气冷却粉末料系统。

背景技术

在输送冷却粉末物料时，为了避免粉末料在出料端堵塞，通常在竖直下料管与水平输送管的连接处设置机械给料装置，例如星形给料机，螺旋给料机等，但是在对整个系统的密封性要求高的情况下(如还原气氛下)，这些机械传动给料装置密封性差，难以满足一些工艺对气密性的要求。而且在800℃下，这些机械给料装置强度降低，可靠性变差。

经过焙烧后所出产物料温度常为800℃，对于高温物料常需对其进行冷却，冷却过程为物料与空气进行热交换，既降低了物料的温度又加热了冷空气，加热后的冷空气则可循环利用。常用设备有流化床、篦冷机和回转式冷却筒等。但对于被还原焙烧后的形成物料，如果直接与空气接触，则在800℃下又会被空气氧化，影响物料性能。

现有技术中，如CN1005070011C公开的《一种还原赤铁矿、褐铁矿或菱铁矿的焙烧装置》用水淬工艺来冷却还原焙烧后的物料，以使其与空气隔绝。但这种方法存在以下问题：水淬时，高温物料与冷水接触所产生的大量水蒸气会浸湿旋风分离筒出料端的物料，使其结块进而堵塞该出料端，使得生产不能连续进行。而且水蒸气所携带的热能难以回收利用，现场环境恶化，水源浪费严重，还易造成环境污染。同时水淬时物料所携带的大量热能也只能将水加热，而不能再继续进入生产系统继续循环利用，造成了能源浪费。水淬后的水需经冷却塔冷却降温才能再循环利用，这不仅使工艺流程加长，而且使得设备操作复杂化。

在先申请201110337605.6《铁矿还原焙烧系统》，采用系统预热筒排除的尾气来冷却焙烧料，使用的设备为流化床，能解决上述存在的两个问题，使得焙烧料不会变质和焙烧料冷却时热能用尾气冷却的循环利用，但实施该技术方案时仍存在难以同时解决焙烧料冷却与连续给料输送的问题，且流化床等本身存在密封难度大，热交换效率不高等问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种粉末料的给料装置及具有该装置的尾气冷却系统，以解决出料端易堵塞的技术问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种粉末料的给料装置，包括：进料管、第一管道、第一挡板、水平管和第二挡板；第一管道和水平管内通有流动气体；进料管的出口与第一管道的中部连接，第一管道的出口与水平管的中部连接；第一挡板安装在进料管与第一管道连接处并向第一管道的出口方向斜向延伸形成；第二挡板安装在第一管道与水平管的连接处并向水平管的出口方向斜向延伸形成。

进一步地，第二挡板沿第一管道的延伸方向延伸，然后再向水平管的出口方向延伸；第一挡板为先沿进料管的延伸方向延伸，然后再向第一管道的出口方向延伸。

进一步地，第二挡板与水平管的中心线呈夹角；第一挡板与第一管道的中心线呈夹角。

进步一地，装置还包括第一风机和第二风机；第一风机包括出气口和进气口，第一风机的出气口与第一管道的进口连通；第二风机包括出气口和进气口，第二风机的出气口与水平管的进口连通。

进步一地，第二风机的风量与第一风机的风量比为1∶1～9∶1。

本发明的另一方面还提供了一种上述给料装置的尾气冷却粉末料系统，包括：脉冲式气流冷却管和第二旋风分离筒；给料装置中的水平管的出口端与脉冲式气流冷却管的进口端连接；第二旋风分离筒包括开设于其侧壁的进气料口，脉冲式气流冷却管的出口端与第二旋风分离筒的进气料口连接。

进步一地，还包括第一旋风分离筒，第一旋风分离筒包括开设于其侧壁的进气料口、开设于第一旋风分离筒的顶部的出气口和开设于第一旋风分离筒的底部的出料口；第一旋风分离筒的出料口与给料装置中的进料管的进口连接。

进步一地，第一旋风分离筒的出口处设置锁风阀。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的粉末料的给料装置，解决了用尾气气流输送连续给料的问题：本装置进料管、第一管道和水平管形成双气流，双y型结构：其中第一管道及其气流、结构(第一y型结构)解决一般气流正压输送在料、气相接处形成的气压托料而致的堵塞或者集料问题；水平管及其气流、结构(第二y型结构)主要解决焙烧料气流输送的问题。第一挡板为沿进料管的延伸方向延伸，然后再向第一管道的出口方向延伸，并与第一管道中心线呈夹角。粒度细、松装比重小的多孔的焙烧料，由于重力作用，在进料管中下行，至与第一管道相接处时，在第一挡板引导下继续下行，下行至第一挡板与进料管的区域时，来自第一管道的气流在经过第一挡板时截面积突然减小，流速加快，并在第一挡板的引导下快速流向第一管道中心线方向，将第一挡板末端气流周围的气体及时带走，而形成相对负压区，避免了进料管下来的焙烧料因在来自第一管道气流作用下而形成的作用于焙烧料向上的阻力，解决了因遇下行阻力而致焙烧料悬浮而不能下料的问题，使得下来的焙烧料在来自第一管道气流带动下一起流向水平管。

类似，在第二y结构处，在第二挡板的引导下，来自第一管道的气、固混合气流，与来自水平管的气流在水平管形成汇合，将气、固混合料一起输送至脉冲式气流冷却管。第二挡板为沿第一管道的延伸方向延伸，然后再向水平管的出口方向延伸，并与水平管中心线呈夹角，且第二挡板的末端与水平管的中心线平行，使得来自第一管道的气、固混合气流，与来自水平管的气流在水平管形成流动方向一致的合力，有利于气、固混合料的输送至脉冲式气流冷却管完成输送和热交换。第二挡板的末端与水平管的中心线平行，引导来自第一管道的气流流动方向和来自水平管的气流流动方向，在水平管同时与水平管的中心线平行，避免出现由于两股气流的相互扰动形成气流紊流。

本发明提供的系统利用尾气来冷却粉状物料，所用的尾气来自预热旋风筒，其不仅氧含量低而且含有一定的一氧化碳含量，这样还能避免高温焙烧物料再次被氧化。

本发明提供的系统在冷却高温焙烧料的同时，用于冷却的尾气被加热，并可继续循环利用该尾气，从而充分利用降低整个工艺的热能消耗。

本发明提供的系统密封性好、无粉尘、无污染。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选粉末料的给料装置实施例1示意图；

图2是本发明优选尾气冷却粉末料系统实施例2的系统示意图；

图3是图2中D点的放大示意图；

图4是图2中D点的放大使用状态示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

粉末料的给料装置实施例

参见图1，本发明提供的粉末料的给料装置包括：进料管211、第一管道111、第一风机101、第一挡板212、水平管310、第二风机100和第二挡板312。第一风机101和第二风机100均包括出气口和进气口。第一风机101和第二风机100的进气口通入较焙烧料温度低，氧含量低的尾气。若尾气的氧含量高于0.6％则经除氧后再进入各相应风机。该给料装置采用管道焊接而成，优选为无缝隙焊接，如此焊接能达到全密封效果。

第一风机101的出气口与第一管道111的进口连通。进料管211的出口与第一管道111的中部连接。形成y型管路连接。第一挡板212安装在进料管211与第一管道111连接处并向第一管道111的出口方向斜向延伸形成。优选的，第一挡板212为沿进料管的延伸方向延伸，然后再向第一管道111的出口方向延伸形成。第一挡板212向第一管道111的出口方向延伸，前述第一挡板212向第一管道111的出口方向延伸，很明显的包括第一挡板212与第一管道111的中心线呈夹角和平行两种情况。这两种情况均可以实现本发明的目的。优选为第一挡板212与第一管道111的中心线呈夹角，此时第一挡板212的负压效果增强，因而更有利于输送物料。第一挡板212与第一管道111的中心线平行具体是指第一挡板212的延伸部与第一管道111的中心线平行。形成夹角能增强气流在第一挡板212处形成负压的压强。第一挡板212的宽度小于第一管道111的直径。第一挡板212的形状不限，只要其具有片状结构即可。此处的第一挡板212优选为片状。同时第一挡板212也可以为横截面为弧形的片状。

第一挡板212缩小了第一管道111的截面积，从而缩小低温尾气的通过面积，提高低温尾气通过该区域的速度。通过该区域后管道面积又恢复原有截面积，气体不同的流动速度，在第一挡板212处产生负压，把托料的气体吸走，以便经第一挡板212上的物料顺利下行。还原性低温尾气通过第一管道111和进料管211连接处的第一挡板212时，由于管道横截面积突然减小，导致气体流量突然加快，在第一挡板212末端处，管内横截面积突然增大，导致在此处气体流量和压力突然减小，形成负压区域，该负压区域消除了未设置第一挡板212时，在第一管道111和进料管211交汇处对物料产生的向上的浮力，使得进料管211内的高温物料顺畅通过第一挡板212进入通有还原性的低温尾气的第一管道111。

优选的，第一挡板212可连接于从进料管211和第一管道111连接处沿进料管211的轴线方向延伸板的延伸端上。第一挡板212从该延伸板的延伸端上沿尾气流向斜向第一管道111的相对侧壁延伸形成。第一挡板212的延伸端距第一管道111相对侧壁为小于第一管道111直径的一半。第一挡板212的延伸端距离进料管211的侧壁为进料管211直径的1/3。

第二风机100的进气口连接低温尾气，第二风机100的出气口与水平管310的进口连通。第一管道111的出口与水平管310的中部连接。形成y型管路连接。第二挡板312安装在第一管道111与水平管310的连接处并向水平管310的出口方向斜向延伸形成。优选的，第二挡板312为沿第一管道111的延伸方向延伸，然后再向水平管310的出口方向延伸。前述第二挡板312在向水平管310的出口方向延伸，很明显的包括了第二挡板312与水平管310的中心线呈夹角和平行两种情况。这两种情况均可以实现本发明的目的。优选的第二挡板312向水平管310出口方向延伸时与水平管310的中心线呈夹角，此时由于该夹角增大了负压效果，因而输送效果更优。第二挡板312与水平管310的中心线平行具体是指第二挡板312的延伸部与水平管310的中心线平行。第二挡板312的延伸部的远端靠近水平管310的相对侧壁。第二挡板312的总长度与第一管道111的直径相近。第二挡板312能在水平管310内形成收缩区域，使得第一管道111与水平管道310的交汇处形成负压区，使第一管道111中的物料在重力和第一管道111中低温尾气的带动下顺畅进入管道，防止物料在此处受正压气流影响堵塞管道。此处的第二挡板312优选为片状。同时第二挡板312也可以为横截面为弧形的片状。

第一挡板212的水平位置高于第二挡板312的水平位置。这样有利于物料利用其自身重力提高物料通过第一管道111的流动速度。第二风机100的风量：第一风机101的风量为1∶1～9∶1。第二风机100的风量大能保证落入水平管310物料能及时被气体带走。

尾气冷却粉末料系统实施例

参见图2和图3，本发明提供的系统包括实施例1中粉末料的给料装置、第一旋风分离筒200、脉冲式气流冷却管300和第二旋风分离筒400。第一旋风分离筒200包括开设在其底部的出料口、开设于其侧壁的进气料口和开设于其顶部的出气口。第一旋风分离筒200的出气口和进气料口分别与生产系统中的其他设备相连。以焙烧矿物系统为例说明本发明提供系统的连接关系，第一旋风分离筒200的进气料口与焙烧炉的出气料口相连，第一旋风分离筒200的出气口则与其它旋风预热器的进气料口相连。第一旋风分离筒200的出料口与进料管211的进口相连。在第一旋风分离筒200的出料口处，即第一旋风分离筒200的出料口与进料管211的相接处设置锁风阀201，避免进料管211中的气体上窜至第一旋风分离筒200中。第一风机101的进气口连接有还原性的较焙烧料温度低的尾气。该尾气的温度为300～350℃。温度为800～850℃的物料经过进料管211后，经第一挡板212后进入第一管道111。高温物料与低温尾气在第一管道111内进行热量交换。采用本系统后高温物料颗粒均匀分散在还原性低温气流中，气固接触充分，热交换效率高。

粉末料的给料装置中的水平管310包括水平段和自水平段一端向脉冲式气流冷却管300的第一端弯曲的弯曲段。弯曲段的一端与脉冲式气流冷却管300的进口端连接。第一管道111的安装垂直高度高于第一、第二进料管211、111的相接处。以便能利用落入第一管道111内的物料自身的重力，低温尾气推动物料顺畅进入水平管310。

尾气和物料在第二风机100推力的作用下进入脉冲式气流冷却管300中。脉冲式气流冷却管300包括扩大段和收缩段，二段呈交替分布。当物料随尾气从收缩端进入扩大段时，压力变小，流速变慢，延长了气固接触时间，提高了高温粉末物料与低温尾气间的热交换效率。经热交换后，尾气的温度升至400～450℃。物料温度降低至400～500℃。

第二旋风预热筒400包括开设于第二旋风预热筒400侧壁上的进气料口、开设于第二旋风预热筒400底部的出料口B和开设于第二旋风预热筒400顶部的出气口A。脉冲式气流冷却管300的出口端与第二旋风预热筒400的进气料口相连。高温物料经过在脉冲式气流冷却管300中与低温尾气热交换后，物料温度降低，尾气温度升高。物料与尾气进入第二旋风预热筒400后分离，温度降低的物料从出料口B离开，高温尾气则从出气口A进入焙烧系统，循环利用或者用于其他工段。由于整个系统处于正压环境中，因而经升温的尾气中一氧化碳的含量未降低，氧气含量也未增加。采用经升温的尾气，能减少还原性气氛中辅助性还原气体的用量和燃料的用量。

第二风机100的鼓风量大于第一风机101。物料通过水平管道气力输送进入脉冲式气流冷却管300中。

参见图4，使用中，进料管211内物料向下移动，由来自第一风机101的气体推动物料向水平管310移动。若未设置第二挡板312，则从第一管道111进入水平管310的物料只能产生向下的力，物料就会堆积于水平管310和第一管道111的相接处。设置第二挡板312后，物料从第一管道111进入水平管310时，物料的重力被第二挡板312分散为向水平管310出口的方向，从而增加了物料在水平管310中的流动性。

进入第一风机101和/或第二风机100的尾气不限于使用来自旋风预热筒的尾气可以添加或单独使用惰性气体或其他不污染焙烧料的气体。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种粉末料的给料装置，其特征在于，包括：进料管（211）、第一管道（111）、第一挡板（212）、水平管（310）和第二挡板（312）；

所述第一管道（111）和所述水平管（310）内通有流动气体；

所述进料管（211）的出口与所述第一管道（111）的中部连接，所述第一管道（111）的出口与所述水平管（310）的中部连接；

所述第一挡板（212）安装在所述进料管（211）与所述第一管道（111）连接处并向所述第一管道（111）的出口方向斜向延伸形成；

所述第二挡板（312）安装在所述第一管道（111）与所述水平管（310）的连接处并向所述水平管（310）的出口方向斜向延伸形成；

所述水平管（310）内通有的流动气体的风量与所述第一管道（111）内通有的流动气体的风量比为1：1～9：1。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二挡板（312）沿所述第一管道（111）的延伸方向延伸，然后再向所述水平管（310）的出口方向延伸；所述第一挡板（212）为先沿所述进料管（211）的延伸方向延伸，然后再向所述第一管道（111）的出口方向延伸。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二挡板（312）与所述水平管（310）的中心线呈夹角；所述第一挡板（212）与所述第一管道（111）的中心线呈夹角。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第一风机（101）和第二风机（100）；

所述第一风机（101）包括出气口和进气口，所述第一风机（101）的出气口与所述第一管道（111）的进口连通；

所述第二风机（100）包括出气口和进气口，所述第二风机（100）的出气口与所述水平管（310）的进口连通；

所述第二风机（100）的风量与第一风机（101）的风量比为1：1～9：1。

5.一种具有权利要求1～4中任一项所述的给料装置的尾气冷却粉末料系统，其特征在于，包括：脉冲式气流冷却管（300）和第二旋风分离筒（400）；

所述给料装置中的水平管（310）的出口端与所述脉冲式气流冷却管（300）的进口端连接；

所述第二旋风分离筒（400）包括开设于其侧壁的进气料口，所述脉冲式气流冷却管（300）的出口端与所述第二旋风分离筒（400）的进气料口连接。

6.根据权利要求5中所述的系统，其特征在于，还包括第一旋风分离筒（200），所述第一旋风分离筒（200）包括开设于其侧壁的进气料口、开设于所述第一旋风分离筒（200）的顶部的出气口和开设于所述第一旋风分离筒（200）的底部的出料口；所述第一旋风分离筒（200）的出料口与所述给料装置中的进料管（211）的进口连接。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一旋风分离筒（200）的出口处设置锁风阀（201）。

Images