CN103436653B - 直接还原铁用水冷筒装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直接还原铁用水冷筒装置，包括冷却筒和喷水组件，所述冷却筒的外部套设一外罩筒，所述外罩筒与冷却筒之间留有间隙，所述外罩筒的侧壁上设有供喷水组件喷出的冷却水进入的进水口，所述外罩筒的底部设有排水口。本发明具有结构简单、成本低廉、换热效率高、耗水量少、安全实用等优点。

Description

直接还原铁用水冷筒装置

技术领域

本发明主要涉及矿冶设备领域，特指一种直接还原铁用水冷筒装置。

背景技术

直接还原铁（DRI-Direct Reduced Iron，简称DRI）是指精铁粉或氧化铁在炉内经低温还原形成的低碳多孔状物质，其化学成分稳定，杂质含量少。与烧结矿与氧化球团矿进高炉炼铁不同，直接还原铁矿大部分用作电炉与转炉炼钢的原料，可增加钢材的均匀性，还可以改善和提高钢的物理性质，从而达到生产优质钢的目的。直接还原铁不仅仅是优质废钢的替代物，还是生产优质钢材必不可少的高级原料。

直接还原铁的生产工艺流程分为七个工序：配料、干燥、破碎、混合、预热、焙烧与冷却。经过冷却工序后的成品直接还原铁矿即可进入成品矿仓，充当电炉或转炉炼钢的原料。能否把好“冷却”这最后一关，使前六道工序不至前功尽弃，最终生产出合格、优质的DRI成品矿，是每个技术人员都关心的一个问题。

目前市面上直接还原铁的冷却方法有两种：直接接触式水冷法与间接接触式水冷法。直接接触式水冷法是指将通过焙烧后的高温DRI球团矿（约1400℃）直接与冷水接触从而换热冷却，该技术的代表性设备是内喷淋水冷却塔，该技术优点是换热系数高，冷却效率好；但DRI矿因高温急冷，容易发生粉化从而降低成品率，且还原铁矿与水接触极易发生二次氧化，故没有为市场接受。间接接触式水冷法是指将高温DRI球团矿间接与冷水接触从而换热冷却，该技术的代表性设备是外喷淋水旋转冷却筒，该技术优点是还原铁矿不与水直接接触，粉化率与二次氧化率都大大降低，成品率大幅提高，虽然换热系数没有直接接触法高，但可通过增大换热面积的方法来弥补，目前市场对该技术应用较广泛。

图1与图2表示的就是外喷淋水旋转冷却筒装置，该装置由冷却筒、喷水组件、托辊机构、旋转驱动机构与集水槽五部分构成。

老式水冷筒在冷却直接还原铁过程中，存在以下三项缺陷：

1.换热效率低：见图1所示，水通过喷水组件喷在冷却筒外壁，在冷却筒往下旋转的同时水也在沿着冷却筒外壁往下流动，最终流入集水槽内。此情况下水与高温冷却筒外壁的接触时间过短，从而导致换热效率低，无法达到良好的冷却效果。

2.水的耗损量大：水通过喷水组件喷在冷却筒外壁后，由于冷却筒转动与水速的原因，会导致很大一部分落在筒壁上的水飞溅，这部分飞溅的水没有参与筒壁冷却，从而造成了无用水的增多，进而造成系统用水的耗损量偏大。

3.影响周边环境：由于水在落入集水槽时有大幅飞溅，所以在生产时，会造成冷却筒周边的地面湿滑，操作环境恶劣，危险系数增高。同时由于水在接触高温筒壁时迅速气化成水蒸气，造成冷却筒周边大量白雾阻隔操作工视线，由此造成的安全事故频有发生。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，提供一种结构简单、成本低廉、换热效率高、耗水量少、安全实用的直接还原铁用水冷筒装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种直接还原铁用水冷筒装置，包括冷却筒和喷水组件，其特征在于：所述冷却筒的外部套设一外罩筒，所述外罩筒与冷却筒之间留有间隙，所述外罩筒的侧壁上设有供喷水组件喷出的冷却水进入的进水口，所述外罩筒的底部设有排水口。

作为本发明的进一步改进：

所述冷却筒的外壁上沿冷却筒周向设有多块间隔排列的隔水板，各隔水板沿冷却筒的轴向布置，相邻两块隔水板与冷却筒外壁、外罩筒内壁之间形成一储水腔。

所述隔水板的两端端部设有用于将储水腔封闭的端板。

所述隔水板位于外罩筒内部，所述隔水板的两端分别延伸至外罩筒的两端。

所述冷却筒的下方设有集水槽，所述排水口插入集水槽中。

所述进水口位于外罩筒的顶部。

所述外罩筒通过固定支架支撑固定。

还包括用于驱动冷却筒旋转的驱动组件。

所述驱动组件包括支承于冷却筒底部的托辊机构和与托辊机构相连的旋转驱动机构。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的直接还原铁用水冷筒装置，结构简单、成本低廉，通过在冷却筒的外部套设一外罩筒，限制了冷却水落到冷却筒外壁后的飞溅空间，使所有的冷却水都强制参与冷却过程，从而降低了耗水量、提高了换热效率，减轻了周边地面的湿滑程度，而且冷却水气化形成的水蒸气只能从进水口和排水口排出，工作人员的视线阻隔程度也大大减轻，工作环境更加安全。

2、本发明的直接还原铁用水冷筒装置，通过在冷却筒的外壁上沿冷却筒周向设有多块间隔排列的隔水板，使每相邻两块隔水板与冷却筒外壁、外罩筒内壁之间均形成一储水腔；冷却水从进水口进入后，会暂时地存留在靠近进水口处的储水腔内，随着冷却筒的旋转，该储水腔跟着向下运动，同时存留在该储水腔内的冷却水一直与高温冷却筒的筒壁进行换热，直到该储水腔运动至排水口处，此时冷却水才由排水口排出；所以，隔水板的设置可有效地提高冷却水与高温冷却筒进行热交换的时间，提高热换效率；而且，隔水板还可起到传热肋片的作用，将冷却筒筒壁的热量导出，进一步强化冷却水与炙热物料之间的热换效率。

3、本发明的直接还原铁用水冷筒装置，排水口插入集水槽中，防止从排水口排出的冷却水四处飞溅，减轻周边地面的湿滑程度，提高工作环境的安全性。

附图说明

图1为现有技术的主视结构示意图。

图2为图1中A-A向剖视结构示意图。

图3为本发明的主视结构示意图。

图4为图3中B-B向剖视结构示意图。

图5为图4中C处放大结构示意图。

图6为在隔水板一侧设置挡水板的结构示意图。

图中各标号表示：

1、冷却筒；2、喷水组件；3、托辊机构；4、旋转驱动机构；5、集水槽；6、外罩筒；7、隔水板；8、储水腔；9、挡水板；10、进水口；11、排水口；12、端板。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图3至图5示出了本发明直接还原铁用水冷筒装置的一个实施例，该装置包括盛装物料的冷却筒1和喷水组件2，喷水组件2包括设置于冷却筒1上方的多个喷淋器，用于向冷却筒1外壁喷冷却水。冷却筒1呈卧式圆筒状，通过驱动组件驱动旋转，使冷却筒1的周向外壁均得到冷却水的冷却；驱动组件包括支承于冷却筒1底部的托辊机构3和与托辊机构3相连的旋转驱动机构4（如马达）。冷却筒1的外部套设一外罩筒6，外罩筒6通过固定支架支撑固定（图中未示出），外罩筒6与冷却筒1同轴布置，且两者之间具有一定间隙。外罩筒6的顶部侧壁上设有供喷水组件2喷出的冷却水进入的进水口10，外罩筒6的底部设有排水口11。工作时，喷水组件2喷出的冷却水从进水口10进入并落到冷却筒1外壁上，并在外罩筒6的阻挡下，最后从排水口11排出。外罩筒6限制了冷却水落到冷却筒1外壁后的飞溅空间，使所有的冷却水都强制参与冷却过程，从而降低了耗水量、提高了换热效率，减轻了周边地面的湿滑程度，而且冷却水气化形成的水蒸气只能从进水口10和排水口11排出，工作人员的视线阻隔程度也大大减轻，工作环境更加安全。

本实施例中，冷却筒1的外壁上沿冷却筒1周向设有多块间隔排列的隔水板7，且各隔水板7沿冷却筒1的轴向布置，使得每相邻两块隔水板7与冷却筒1外壁、外罩筒6内壁之间均形成一储水腔8。冷却水从进水口10进入后，会暂时地存留在靠近进水口10处的储水腔8内，随着冷却筒1的旋转，该储水腔8跟着向下运动，同时存留在该储水腔8内的冷却水一直与高温冷却筒1的筒壁进行换热，直到该储水腔8运动至排水口11处，此时冷却水才由排水口11排出；所以，隔水板7的设置可有效地提高冷却水与高温冷却筒1的换热时间，提高热换效率；而且，隔水板7还可起到传热肋片的作用，将冷却筒1筒壁的热量导出，进一步强化冷却水与炙热物料之间的热换效率。

本实施例中，隔水板7的两端端部设有端板12，可将储水腔8封闭，使相邻两块隔水板7与冷却筒1外壁、外罩筒6内壁及端板12之间形成封闭的储水腔8，防止冷却水从储水腔8的两端漏出，延长冷却水在储水腔8内的停留时间，进一步提高热换效率。

在其他实施例中，还可在隔水板7远离冷却筒1的一侧设置挡水板9（参见图6），使储水腔8内的冷却水不易跑出，延长冷却水在储水腔8内的停留时间，进一步提高热换效率。

本实施例中，隔水板7位于外罩筒6内部，隔水板7的两端分别延伸至外罩筒6的两端，可最大限度地增大储水腔8的容积，进一步提高热换效率。

本实施例中，冷却筒1的下方设有集水槽5，排水口11插入集水槽5中，可防止从排水口11排出的冷却水四处飞溅，减轻周边地面的湿滑程度，提高工作环境的安全性。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种直接还原铁用水冷筒装置，包括冷却筒（1）和喷水组件（2），其特征在于：所述冷却筒（1）的外部套设一外罩筒（6），所述外罩筒（6）与冷却筒（1）之间留有间隙，所述外罩筒（6）的侧壁上设有供喷水组件（2）喷出的冷却水进入的进水口（10），所述外罩筒（6）的底部设有排水口（11），所述冷却筒（1）的外壁上沿冷却筒（1）周向设有多块间隔排列的隔水板（7），各隔水板（7）沿冷却筒（1）的轴向布置，相邻两块隔水板（7）与冷却筒（1）外壁、外罩筒（6）内壁之间形成一储水腔（8）。

2.根据权利要求1所述的直接还原铁用水冷筒装置，其特征在于：所述隔水板（7）的两端端部设有用于将储水腔（8）封闭的端板（12）。

3.根据权利要求1所述的直接还原铁用水冷筒装置，其特征在于：所述隔水板（7）位于外罩筒（6）内部，所述隔水板（7）的两端分别延伸至外罩筒（6）的两端。

4.根据权利要求1所述的直接还原铁用水冷筒装置，其特征在于：所述隔水板（7）远离冷却筒（1）的一侧设有挡水板（9）。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的直接还原铁用水冷筒装置，其特征在于：所述冷却筒（1）的下方设有集水槽（5），所述排水口（11）插入集水槽（5）中。

6.根据权利要求1至4中任意一项所述的直接还原铁用水冷筒装置，其特征在于：所述进水口（10）位于外罩筒（6）的顶部。

7.根据权利要求1至4中任意一项所述的直接还原铁用水冷筒装置，其特征在于：所述外罩筒（6）通过固定支架支撑固定。

8.根据权利要求1至4中任意一项所述的直接还原铁用水冷筒装置，其特征在于：还包括用于驱动冷却筒（1）旋转的驱动组件。

9.根据权利要求8所述的直接还原铁用水冷筒装置，其特征在于：所述驱动组件包括支承于冷却筒（1）底部的托辊机构（3）和与托辊机构（3）相连的旋转驱动机构（4）。