CN105039689A - 一种铁矿石隧道窑高温还原物料窑内快速冷却装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁矿石隧道窑高温还原物料窑内快速冷却装置及方法，在隧道窑冷却带顶部设有焙烧物料冷却系统，焙烧物料冷却系统包括冷却水供水装置、冷却水雾化装置和冷却水喷水装置。本发明冷却水经加压、过滤、雾化后均匀地喷射在高温焙烧物料上方，使经隧道窑高温焙烧后的物料在从隧道窑加热还原带进入到冷却带后，高温炉气与下落过程中的雾化水进行接触进行充分热交换，雾化水吸热后变成水蒸汽从冷却带顶部被抽走，同时焙烧物料上方的高温炉气放热后温度降低，炉气温度降低也使窑顶和窑墙的温度随之降低，由于高温焙烧物料在隧道窑内主要以辐射传热的形式将热量传递给炉气、窑墙和窑顶，物料传热温差的降低加快了高温焙烧物料的温降速度。

Description

一种铁矿石隧道窑高温还原物料窑内快速冷却装置及方法

技术领域

本发明属于矿物及冶金技术领域，具体涉及一种铁矿石隧道窑高温还原物料窑内快速冷却装置及方法。

背景技术

在铁矿石隧道窑磁化焙烧过程中，铁矿石经隧道窑加热还原带高温焙烧后的物料，为防止焙烧矿产生二次氧化，一般需将高温焙烧矿出窑前在隧道窑冷却段冷却到300℃以下，冷却介质采用氧含量较低的低温烟气或热值较低的常温煤气。当冷却介质从隧道窑出料端供入后，冷却介质在从出料端往高温带流动过程中与高温焙烧矿进行辐射与对流传热，冷却介质吸热后温度升高，而高温焙烧矿放热后温度降低。当冷却介质流动到隧道窑冷却带入口时，对于采用低温烟气的冷却介质来说，从冷却带入口的抽烟口将换热后的烟气抽走，对于采用低热值煤气的冷却介质来说，预热后的低热值煤气在流动到隧道窑高温带后参与窑内燃烧。当高温焙烧矿移动到隧道窑出料端并且焙烧矿温度降低到300℃以下时，窑车从隧道窑内推出，在大气中焙烧矿进行进一步冷却。

目前，铁矿石隧道窑高温焙烧物料的这种冷却方法存在主要问题有：（1）当隧道窑高温焙烧矿采用低温气体进行冷却时，冷却介质与焙烧矿的温差较小，焙烧矿降温速度较慢，冷却过程需要较长的时间，焙烧矿温度才能下降到300℃以下；（2）为防止高温焙烧矿产生二次氧化，冷却过程中需采用氧含量较低的低温烟气或热值较低的煤气，在煤气资源缺乏的地区，限制了这种方法的推广使用；（3）高温焙烧物料在窑内冷却过程中，由于料层内部传热速度较慢，上层焙烧矿与底层焙烧矿的冷却温差较大，焙烧矿冷却不均匀；（4）隧道窑需要较长的冷却带，降低了隧道窑的产能、增加了单位产品的成本。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的技术问题，提供一种在无氧化情况下冷却速度快、冷却效果好、成本低的铁矿石隧道窑高温还原物料窑内快速冷却装置。

本发明的另一个目的是为了提供一种铁矿石隧道窑高温还原物料窑内快速冷却方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种铁矿石隧道窑高温还原物料窑内快速冷却装置，在隧道窑冷却带顶部设有焙烧物料冷却系统，所述焙烧物料冷却系统包括依次连接的冷却水供水装置、冷却水雾化装置和冷却水喷水装置。

进一步地，所述冷却水供水装置包括相互连接的水泵和供水管道，所述供水管道上设有水过滤器。

进一步地，所述冷却水雾化装置包括相互连接的高速喷嘴和雾化器，所述高速喷嘴与供水管道相连。

进一步地，所述冷却水喷水装置包括与雾化器相连的冷却水喷头。

进一步地，所述冷却水喷头沿隧道窑长度方向在冷却带顶部中部设置3-4个。

进一步地，所述冷却水喷头安装高度距离隧道窑窑车焙烧物料面为0.5-1.0m。

一种铁矿石隧道窑高温还原物料窑内快速冷却方法，该方法包括以下步骤：

A、冷却水经过水泵加压至0.25-0.35MPa后经过供水管道上的水过滤器进行超细过滤，使冷却水中悬浮物的颗粒控制在10μm以下；

B、过滤后的冷却水通过高速喷嘴喷出后，高速流动的水冲击雾化器，可将水流雾化成10-15μm的水雾粒子；

C、将雾化水经冷却带顶部设置的冷却水喷头喷射在高温焙烧物料上方；

D、在高温焙烧物料冷却初期，雾化水在下降过程中与高温炉气进行热交换，雾化水吸热后变成水蒸汽从冷却带蒸汽排放口顶部抽出，高温炉气放热后温度降低，降温的炉气再与高温焙烧物料进行热交换，从而提高高温焙烧物料的冷却速度；

E、在高温焙烧物料冷却后期，雾化水直接喷射在焙烧物料表面并与高温焙烧物料直接进行换热，使高温焙烧物料温度降低到100℃以下。

进一步地，所述冷却水喷头喷水量为使上层焙烧矿冷却后含水量为6-7%、下层焙烧矿冷却后含水量为2-3%。

进一步地，所述冷却水喷头的最大水量和最小水量的调节比为4倍以上。

本发明相对现有技术具有以下有益效果：本发明在铁矿石隧道窑磁化焙烧中，通过在隧道窑冷却带顶部设置焙烧物料冷却系统，冷却水经加压、过滤、雾化后均匀地喷射在高温焙烧物料上方，可使经隧道窑高温焙烧后的物料在从隧道窑加热还原带进入到冷却带后，高温炉气与下落过程中的雾化水进行接触进行充分热交换，雾化水吸热后变成水蒸汽从冷却带顶部被抽走，同时焙烧物料上方的高温炉气放热后温度降低，炉气温度的降低也使窑顶和窑墙的温度随之降低，由于高温焙烧物料在隧道窑内主要以辐射传热的形式将热量传递给炉气、窑墙和窑顶，物料传热温差的降低加快了高温焙烧物料的温降速度，在高温焙烧物料冷却后期，雾化水直接喷射在焙烧物料表面并与高温焙烧物料直接进行换热，使高温焙烧物料温度降低到100℃以下。本发明实现了对高温焙烧物料的快速冷却，缩短了冷却带长度，提高了铁矿石隧道窑磁化焙烧的产量，降低了单位产品成本，具有在无氧化冷却的情况下冷却速度快、冷却效果好及工艺设备简单的优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明焙烧物料冷却系统的结构示意图。

本发明附图标记含义如下：1、预热带；2、加热还原带；3、冷却带；4、水泵；5、供水管道；6、水过滤器；7、高速喷嘴；8、雾化器；9、冷却水喷头；10、隧道窑窑车；11、焙烧物料；12、冷却带蒸汽排放口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1-2所示，一种铁矿石隧道窑高温还原物料窑内快速冷却装置，在隧道窑冷却带3顶部设有焙烧物料冷却系统，焙烧物料冷却系统包括依次连接的冷却水供水装置、冷却水雾化装置和冷却水喷水装置，冷却水供水装置包括相互连接的水泵4和供水管道5，供水管道5上设有水过滤器6，冷却水雾化装置包括相互连接的高速喷嘴7和雾化器8，高速喷嘴7与供水管道5相连，冷却水喷水装置包括与雾化器8相连的冷却水喷头9，冷却水喷头9沿隧道窑长度方向在冷却带3顶部中部设置3-4个，冷却水喷头9材质选择耐热温度为600℃以上的材料，冷却水喷头9安装高度距离隧道窑窑车10焙烧物料11面为0.5-1.0m，每个冷却水喷头9喷出的雾化水在降落在焙烧物料11表面上时呈现矩形区域，喷水的范围在覆盖整个焙烧物料11面宽度区域的同时，喷出的水雾又不下落在窑体及隧道窑窑车10的耐火材料上，冷却水喷头9喷水量为使上层焙烧矿冷却后含水量为6-7%、下层焙烧矿冷却后含水量为2-3%，冷却水喷头9的最大水量和最小水量的调节比为4倍以上。

将本发明的铁矿石隧道窑高温还原物料窑内快速冷却方法应用于铁矿石磁化焙烧过程中，具体实施过程如下：

1、焙烧物料的选择：铁矿石隧道窑磁化焙烧选用块状铁矿石、粉状铁矿石、球团矿等物料，还原煤选用挥发分为40-50%的煤种。

2、铁矿石配入2-6%还原煤后铺设在隧道窑窑车10上，焙烧物料11铺设厚度控制为65-85mm。

3、隧道窑窑车10推入隧道窑内后，在依次经过隧道窑的预热带1、加热还原带2的过程中，通过控制加热还原带2窑温1050-1100℃、加热时间240-300min，可使铁矿石在隧道窑内得到还原。

4、经过隧道窑还原后温度为1000-1050℃的焙烧物料11，在进入到冷却带3后进行冷却，冷却水经过水泵4加压至0.25-0.35MPa后经过供水管道5上的水过滤器6进行超细过滤，使冷却水中悬浮物的颗粒控制在10μm以下；过滤后的冷却水通过高速喷嘴7喷出后，水的一部分压力能变成动能，从而使水流的速度提高，高速流动的水冲击雾化器8，可将水流雾化成10-15μm的水雾粒子；将雾化水经冷却带3顶部设置的冷却水喷头9喷射在高温焙烧物料11上方，冷却水喷头9喷水量为使上层焙烧矿冷却后含水量为6-7%、下层焙烧矿冷却后含水量为2-3%，冷却水喷头9的最大水量和最小水量的调节比为4倍以上。

5、在高温焙烧物料11冷却初期，雾化水在下降过程中与高温炉气进行热交换，雾化水吸热后变成水蒸汽从冷却带蒸汽排放口12顶部抽出，高温炉气放热后温度降低，降温的炉气再与高温焙烧物料11进行热交换，从而提高高温焙烧物料11的冷却速度。

6、在高温焙烧物料11冷却后期，雾化水直接喷射在焙烧物料11表面并与高温焙烧物料11直接进行换热，使高温焙烧物料11温度降低到100℃以下。

本发明可使高温焙烧物料11在无氧冷却情况下，隧道窑窑车10上的高温焙烧物料11在15-20min时间内温度降低到100℃以下。

Claims (9)

1.一种铁矿石隧道窑高温还原物料窑内快速冷却装置，其特征在于：在隧道窑冷却带（3）顶部设有焙烧物料冷却系统，所述焙烧物料冷却系统包括依次连接的冷却水供水装置、冷却水雾化装置和冷却水喷水装置。

2.根据权利要求1所述的一种铁矿石隧道窑高温还原物料窑内快速冷却装置，其特征在于：所述冷却水供水装置包括相互连接的水泵（4）和供水管道（5），所述供水管道（5）上设有水过滤器（6）。

3.根据权利要求2所述的一种铁矿石隧道窑高温还原物料窑内快速冷却装置，其特征在于：所述冷却水雾化装置包括相互连接的高速喷嘴（7）和雾化器（8），所述高速喷嘴（7）与供水管道（5）相连。

4.根据权利要求3所述的一种铁矿石隧道窑高温还原物料窑内快速冷却装置，其特征在于：所述冷却水喷水装置包括与雾化器（8）相连的冷却水喷头（9）。

5.根据权利要求4所述的一种铁矿石隧道窑高温还原物料窑内快速冷却装置，其特征在于：所述冷却水喷头（9）沿隧道窑长度方向在冷却带（3）顶部中部设置3-4个。

6.根据权利要求4或5所述的一种铁矿石隧道窑高温还原物料窑内快速冷却装置，其特征在于：所述冷却水喷头（9）安装高度距离隧道窑窑车（10）焙烧物料（11）面为0.5-1.0m。

7.一种铁矿石隧道窑高温还原物料窑内快速冷却方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

A、冷却水经过水泵（4）加压至0.25-0.35MPa后经过供水管道（5）上的水过滤器（6）进行超细过滤，使冷却水中悬浮物的颗粒控制在10μm以下；

B、过滤后的冷却水通过高速喷嘴（7）喷出后，高速流动的水冲击雾化器（8），可将水流雾化成10-15μm的水雾粒子；

C、将雾化水经冷却带（3）顶部设置的冷却水喷头（9）喷射在高温焙烧物料（11）上方；

D、在高温焙烧物料（11）冷却初期，雾化水在下降过程中与高温炉气进行热交换，雾化水吸热后变成水蒸汽从冷却带蒸汽排放口（12）顶部抽出，高温炉气放热后温度降低，降温的炉气再与高温焙烧物料（11）进行热交换，从而提高高温焙烧物料（11）的冷却速度；

E、在高温焙烧物料（11）冷却后期，雾化水直接喷射在焙烧物料（11）表面并与高温焙烧物料（11）直接进行换热，使高温焙烧物料（11）温度降低到100℃以下。

8.根据权利要求7所述的一种铁矿石隧道窑高温还原物料窑内快速冷却方法，其特征在于：所述冷却水喷头（9）喷水量为使上层焙烧矿冷却后含水量为6-7%、下层焙烧矿冷却后含水量为2-3%。

9.根据权利要求7所述的一种铁矿石隧道窑高温还原物料窑内快速冷却方法，其特征在于：所述冷却水喷头（9）的最大水量和最小水量的调节比为4倍以上。