CN103134304B - 一种焙烧竖炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焙烧竖炉，包括炉体、两个以上的燃烧室以及位于炉体顶部的干燥床，炉体的内腔中由上至下依次分为干燥段、焙烧段、均热段和冷却段，燃烧室位于炉体侧面与焙烧段对应的位置处并与炉体内腔连通，炉体上设有回热风组件，回热风组件的进风端与位于燃烧室底部的炉体内腔连通，回热风组件的出风端与位于燃烧室顶部与干燥床之间的炉体内腔连通。本发明具有结构简单紧凑、成本低廉、使用寿命长、工作稳定可靠、操作调节性更强、可优化炉内气氛、降低焙烧物料的能耗、令加热更加均匀等优点。

Description

一种焙烧竖炉

技术领域

本发明主要涉及到矿物焙烧设备领域，特指一种焙烧用竖炉。

背景技术

竖炉广泛用于铁矿球团的氧化焙烧或直接还原铁领域，钢铁冶金行业中用于铁矿球团的氧化焙烧或直接将球团还原为铁，是钢铁冶金中不可缺少的工艺设备；同时，其也可用于石灰石白云石等块状物料的焙烧，用来生产石灰，是十分普遍的一种焙烧设备。竖炉作为一种焙烧设备，与回转窑相比具有占地小、流程少、整体投资省等优点，对于中小型钢铁厂具有很高的推广价值。

常见的竖炉结构如图1所示：物料从炉体7顶部布料，通过位于顶部的干燥床1干燥，向下运行；焙烧所需热主要由炉体7两侧的燃烧室4供给。物料自上而下依次通过干燥段701、焙烧段702、均热段703、冷却段704等区域，当物料到达冷却段704后被冷却鼓风机5鼓入的冷却风冷却，球团冷却到较低温度后由排料机6排出。大部分冷却风通过冷却段704后，吸收了球团热后温度升高，并从中部导风墙2中流入干燥床1下。

其中，中部导风墙2是竖炉结构中一个很重要的组成部分，它的作用是分流从冷却段704鼓上来的冷风，图中箭头所示的即是竖炉的风流走向。为了不让焙烧段702的高温球团矿受到从下部冷却段704鼓上来的冷风影响，在焙烧段702与干燥段701设置了中部导风墙2，这样就可以让一部分冷风从中部导风墙2中间分流至炉顶散出。在中部导风墙2下方设置了大水梁3，其作用是承受中部导风墙2的重力载荷，在大水梁3中须通入循环冷却水以保证梁的承重强度不受到高温影响。

上述结构的竖炉虽然炉型简单，但却存在许多弊病：

1）中部导风墙2的寿命极短：中部导风墙2由于受大水梁3和墙体的制约，寿命极短，最长一年多，最短几十天，且检修更换起来极为麻烦，一旦中部导风墙2倒塌，需要比较长的时间才能修复，严重影响生产，同时工人的检修强度和环境相当恶劣。

2）有了中部导风墙2，竖炉需要设置与之适应的大型冷却设备，随之带来设备维护费用高、检修周期短、炉子作业率低、炉体投资费用高等一系列问题。

3）大水梁3的长度不宜过长，过长则会导致内部水温过高从而失去冷却梁壁的作用。而对大水梁3长度的限制间接导致了传统竖炉尺寸无法大型化，给钢铁企业带来了损失。

4）因为竖炉只靠两侧燃烧室4供热，无法将温度按四段调节均匀分布，这样易造成球团矿在下行的过程中结瘤，导致经常需要停炉清窑，对钢铁厂的人力、物力都造成了极大的负担，同时也严重影响了年作业率与年产量。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、成本低廉、使用寿命长、工作稳定可靠、操作调节性更强、可优化炉内气氛、降低焙烧物料的能耗、令加热更加均匀的焙烧竖炉。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种焙烧竖炉，包括炉体、两个以上的燃烧室以及位于炉体顶部的干燥床，所述炉体的内腔中由上至下依次分为干燥段、焙烧段、均热段和冷却段，所述燃烧室位于炉体侧面与焙烧段对应的位置处并与炉体内腔连通，所述炉体上设有回热风组件，所述回热风组件的进风端与位于燃烧室底部的炉体内腔连通，所述回热风组件的出风端与位于燃烧室顶部与干燥床之间的炉体内腔连通。

作为本发明的进一步改进：

所述回热风组件包括一组以上的风机和热风管道。

所述热风管道上设有高温调节阀。

所述热风管道出风端处的开口呈斜向上布置。

所述焙烧段、均热段和冷却段处均设有与燃烧室布置方向平行、横向穿设于炉体内腔中的燃烧梁。

所述燃烧梁包括腔体以及装设于腔体内的一个以上的中部烧嘴组件，所述腔体的底部开设有火焰喷出口，所述腔体由多根水冷梁搭接围设而成。

所述水冷梁的外表面上包裹有耐火材料层。

所述腔体顶部处的多根水冷梁由上至下依次搭接形成两层以上包覆结构。

所述耐火材料层在位于腔体外表面顶部处呈圆弧状，或者所述耐火材料层在位于腔体的底部、火焰喷出口两侧处呈圆弧状。

所述腔体内的中部设有横向隔断板，所述横向隔断板的两端支承于水冷梁上，所述中部烧嘴组件安装于横向隔断板上。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的焙烧竖炉，通过设置回热风组件，由中部导风变为了两边导风，完全取消了传统的导风墙和大水梁结构；而正是由于导风墙被回热风组件所取代，以往受水梁长度限制无法大型化炉体的问题也迎刃而解。不仅克服了传统导风墙寿命短、维护成本高及风量无法调节的问题，

2、本发明的焙烧竖炉中，设置多根中部燃烧梁，通过调节燃烧梁的燃烧强度，可有效地将炉内温度按干燥、焙烧、均热、冷却四段均匀分布，从而减少球团矿结瘤现象，增加竖炉作业率与产量。

3、中部燃烧梁将中部烧嘴组件设置于整个燃烧梁的中部，在水冷梁的作用和耐火材料层的保护下，使其始终在一个相对低温而安全的环境中正常工作，延长了其使用寿命。同时，还进一步通过增加耐火材料层对其进行包裹，降低冷却室温度的方法，将现有的油冷结构改成水冷结构，减少了投资和维护成本，且进一步减少了油资源的消耗，节约了成本。

附图说明

图1是现有技术中竖炉的结构示意图；

图2是本发明中焙烧竖炉的结构示意图；

图3是本发明中燃烧梁的结构示意图；

图4是图3中的B向结构示意图；

图5是图3中A-A处的剖视结构示意图；

图6是具体实施例中燃烧梁第一种腔体外形的结构示意图；

图7是具体实施例中燃烧梁第二种腔体外形的结构示意图；

图8是具体实施例中燃烧梁第三种腔体外形的结构示意图；

图9是具体实施例中燃烧梁第四种腔体外形的结构示意图。

图例说明：

1、干燥床；2、中部导风墙；3、大水梁；4、燃烧室；5、冷却鼓风机；6、回热风组件；61、热风管道；63、高温调节阀；7、炉体；701、干燥段；702、焙烧段；703、均热段；704、冷却段；8、燃烧梁；801、腔体；802、中部烧嘴组件；803、火焰喷出口；804、水冷梁；805、耐火材料层；806、横向隔断板；807、锚固钉；808、煤气管；809、烧嘴喷口。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图2所示，本发明的焙烧竖炉，包括炉体7、两个以上的燃烧室4以及位于炉体7顶部的干燥床1，炉体7的内腔中由上至下依次分为干燥段701、焙烧段702、均热段703和冷却段704（炉内各种气流如图示箭头方向运行），燃烧室4位于炉体7侧面与焙烧段702对应的位置处并与炉体内腔连通。炉体7上设有回热风组件6，回热风组件6的进风端与位于燃烧室4底部的炉体内腔连通，回热风组件6的出风端与位于燃烧室4顶部与干燥床1之间的炉体内腔连通。在本实施例中，回热风组件6与均热段703处的炉体内腔连通。通过回热风组件6可以从炉体7均热段703两侧抽出低温风，集中后向上导入燃烧室4的上部、干燥床1以下，用于干燥物料；这样就由中部导风变为了两边导风，完全取消了传统的导风墙和大水梁结构，而正是由于导风墙被回热风组件6所取代，以往受水梁长度限制无法大型化炉体的问题也迎刃而解。

本实施例中，回热风组件6包括一组以上的风机和热风管道61。在热风管道61上设有高温调节阀63，这样每条热风管道61均可通过高温调节阀63任意调节风量，控制干燥气流以及调节炉内气氛。

本实施例中，热风管道61出风端处的开口呈斜向上布置，可有效防止管内积灰。

本实施例中，在焙烧段702、均热段703和冷却段704处均设有与燃烧室4布置方向平行、横向穿设于炉体内腔中的燃烧梁8。在生产过程中，通过调节三条燃烧梁8的燃烧强度，可有效调控焙烧、均热与冷却三段的温度分布，有利于将炉内温度按段均匀分布，从而减少球团矿结瘤现象，增加竖炉作业率与产量。

如图3、图4和图5所示，本发明中的燃烧梁8，包括腔体801以及装设于腔体801内的一个以上的中部烧嘴组件802，腔体801的底部开设有火焰喷出口803，腔体801由多根水冷梁804搭接围设而成，水冷梁804在工作时通入循环水，以降低中部烧嘴组件802工作时的温度，从而保护中部烧嘴组件802。水冷梁804可采用无缝钢管，其结构坚固，承重能力强，不易断，且不会出现渗漏的现象。通过将现有的油冷结构改成水冷结构，减少了投资和维护成本，还进一步减少了油资源的消耗，节约成本。

本实施例中，在数根水冷梁804所形成腔体801的外表面上包裹有耐火材料层805，该耐火材料层805用来将水冷梁804和中部烧嘴组件802从恶劣的工作环境中隔离开来，以延长它们的寿命。参见图3、图4、图5和图6，水冷梁804与耐火材料层805之间通过锚固钉807连接，锚固钉807与水冷梁804之间通过焊接固定。这样，中部烧嘴组件802则位于整个燃烧梁的中部，在水冷梁804的作用和耐火材料层805的保护下，得以在一个相对低温而安全的环境中正常工作下去。

由于腔体801内的高温气体会往上升，因此会在腔体801的顶部形成一个高温区域，使其长期处于高温状态下。本实施例中，进一步令腔体801顶部处的多根水冷梁804由上至下依次搭接形成两层以上包覆结构，用来加大该处的冷却效果，也可用以增强整个燃烧梁的隔热、承重与抗冲击能力。上述由多根水冷梁804由上至下依次搭接形成的两层以上包覆结构，其截面的形状可以为三角形、梯形等等。

本实施例中，耐火材料层805在位于腔体801外表面顶部和底部处呈圆弧状。腔体801外表面的顶部处呈圆弧状是为了使物料不易在腔体顶部堆积，可起到保护燃烧梁的作用。而腔体801底部、火焰喷出口803两侧处呈圆弧状是为了使喷出火焰的扇形面积更广，可对火焰起一定的导流与修正形状作用，从而均匀加热待焙烧料，强化燃烧效果。

在其他实施例中，如图6所示，耐火材料层805在腔体801的底部处也可以为直角边形态；或如图7所示，耐火材料层805在腔体801的底部处也可以为直角边形态且在腔体801的顶部为台阶状、最上部为平直面；或如图8所示，耐火材料层805仅在腔体801的顶部为台阶状，最上部为平直面；或如图9所示，耐火材料层805仅在腔体801的顶部为尖角状。

本实施例中，中部烧嘴组件802包括煤气管808和连接于煤气管808上的一个以上的烧嘴喷口809。参见图3，在腔体801内的中部设有横向隔断板806，横向隔断板806的两端通过焊接支承于水冷梁804上，煤气管808就搭设于横向隔断板806上，更换时可直接抽取和插入，十分方便。

生产过程中，中部烧嘴组件802的煤气管808上每隔一定距离就有一个火焰喷出口803，与腔体801内的空气混合燃烧，均匀地喷出火焰并沿弧形耐火材料层805呈扇状发散开，对物料均匀加热焙烧。同时，不停有水循环其中的水冷梁804不断与中部烧嘴组件802周围的空气进行热交换，降低中部烧嘴组件802的工作温度。外部的耐火材料层805将上述所有装置紧紧包裹，在保护内部装置的同时还起到了导流和修正火焰形状的作用，使点火效果更加理想，产品质量更加优良。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种焙烧竖炉，包括炉体（7）、两个以上的燃烧室（4）以及位于炉体（7）顶部的干燥床（1），所述炉体（7）的内腔中由上至下依次分为干燥段（701）、焙烧段（702）、均热段（703）和冷却段（704），所述燃烧室（4）位于炉体（7）侧面与焙烧段（702）对应的位置处并与炉体内腔连通，其特征在于：所述炉体（7）上设有回热风组件（6），所述回热风组件（6）的进风端与位于燃烧室（4）底部的炉体内腔连通，所述回热风组件（6）的出风端与位于燃烧室（4）顶部与干燥床（1）之间的炉体内腔连通；所述回热风组件（6）包括一组以上的风机和热风管道（61），所述热风管道（61）上设有用于调节各热风管道的风量的高温调节阀（63），以实现物料的均匀加热。

2.根据权利要求1所述的焙烧竖炉，其特征在于：所述热风管道（61）出风端处的开口呈斜向上布置。

3.根据权利要求1或2所述的焙烧竖炉，其特征在于：所述焙烧段（702）、均热段（703）和冷却段（704）处均设有与燃烧室（4）布置方向平行、横向穿设于炉体内腔中的燃烧梁（8）。

4.根据权利要求3所述的焙烧竖炉，其特征在于：所述燃烧梁（8）包括腔体（801）以及装设于腔体（801）内的一个以上的中部烧嘴组件（802），所述腔体（801）的底部开设有火焰喷出口（803），所述腔体（801）由多根水冷梁（804）搭接围设而成。

5.根据权利要求4所述的焙烧竖炉，其特征在于：所述水冷梁（804）的外表面上包裹有耐火材料层（805）。

6.根据权利要求4所述的焙烧竖炉，其特征在于：所述腔体（801）顶部处的多根水冷梁（804）由上至下依次搭接形成两层以上包覆结构。

7.根据权利要求5所述的焙烧竖炉，其特征在于：所述耐火材料层（805）在位于腔体（801）外表面顶部处呈圆弧状，或者所述耐火材料层（805）在位于腔体（801）的底部、火焰喷出口（803）两侧处呈圆弧状。

8.根据权利要求4所述的焙烧竖炉，其特征在于：所述腔体（801）内的中部设有横向隔断板（806），所述横向隔断板（806）的两端支承于水冷梁（804）上，所述中部烧嘴组件（802）安装于横向隔断板（806）上。