CN106288822A - 风塔式球团环冷机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风塔式球团环冷机，其风箱(4)与冷却料仓(5)直接密封连接，固定风管(1)设于旋转塔(2)的进风口并与之动密封连接；风支管(3)进气端与所述旋转塔(2)的气室相连通，出气端与所述风箱(4)的进风口相连通，并在管路上设有控风阀(10)，所述旋转塔(2)、风支管(3)、风箱(4)及冷却料仓(5)依次连接形成一体式结构，在运行时一起绕回转中心旋转。该环冷机在各个环节上均不存在漏风点，彻底解决了密封问题，适于对直接还原球团进行冷却，从而有效地利用球团产品中的大量余热，对实现清洁生产、节能减排的目标具有重大意义。

Description

风塔式球团环冷机

技术领域

本发明涉及冶金设备技术领域，特别是风塔式球团环冷机。

背景技术

直接还原炼铁法是钢铁工业的前沿技术之一，该技术在矿石的软熔点以下对矿石进行还原，得到固态金属铁。该工艺的产品在还原过程中形成微孔结构，故称海绵铁，又因海棉铁多以球团的形式出现，也称作直接还原球团，简称还原球团，还原球团杂质含量少，是生产优质纯净钢的主要原料。

还原球团出窑时的温度约900～1000℃，为防止在含氧环境下被氧化，还原球团采用密封性能较好的冷却筒进行冷却，还原球团在密闭的冷却筒内从上往下移动，冷却筒外壁采用淋水冷却，还原球团中的热量通过筒壁传递给冷却水，使球团降温，冷却筒出口处还原球团的温度约150℃。由于冷却水温度不高，回收利用困难，大量的球团余热不能得到有效利用。

氧化球团工艺与直接还原工艺类似，产品的出窑温度也比较接近，但氧化球团采用球团环冷机进行冷却，以空气为冷却介质，产品中的余热以对流换热的方式传递给空气，可将空气加热至500～700℃，余热利用方便，绝大部分余热都可以得到有效利用，如果将氧化球团环冷机引入直接还原工艺，用于冷却直接还原球团，将有效解决还原球团的余热利用问题。

由于直接还原球团对密封性要求极高，因此氧化球团环冷机不能直接用于冷却直接还原球团，其中一个重要的技术点在于，在物料的冷却过程中，氧化球团环冷机难以保证供风系统、环冷机本体以及热风收集系统等各组成部分的密封性能，会使空气中的氧气进入环冷机内部，进而氧化高温球团，导致工作任务失败，同时，密封性的缺乏也会使环冷机内部的高温气体泄漏，造成冷却气体损失及工作环境恶化。

因此，如何设计一种能够冷却直接还原球团，并对其余热进行回收利用的环冷机，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种风塔式球团环冷机。该环冷机在各个环节上均不存在漏风点，彻底解决了密封问题，适合对直接还原球团进行冷却，从而对其余热进行回收再利用。

为实现上述目的，本发明提供一种风塔式球团环冷机，包括：

冷却料仓，其底部设有篦条，顶部设有密封罩，所述密封罩设有进料口和热气排放口；

风箱，与所述冷却料仓直接密封连接，其内侧设有进风口，底部设有卸料装置；

旋转塔，其内部为气室；

固定风管，用于向所述旋转塔的气室供风，其设于所述旋转塔的进风口并与之动密封连接；

风支管，以所述旋转塔为中心在周向上均匀分布，其进气端与所述旋转塔的气室相连通，出气端与所述风箱的进风口相连通，并在管路上设有控风阀；

所述旋转塔、风支管、风箱及冷却料仓依次连接形成一体式结构，在运行时一起绕回转中心旋转。

优选地，进一步包括：

高温风收集管，呈开口环形，其位于所述密封罩上方，通过热风收集管与各所述冷却料仓的热气排放口相连通；

高温风管，连通所述高温风收集管，用于输出所述高温风收集管内收集的高温气体。

优选地，所述冷却料仓与风箱共同构成环形回转结构，所述密封罩的形状与之相一致。

优选地，所述风箱以焊接的方式与所述冷却料仓密封连接。

优选地，所述冷却料仓由托辊支承，其密封罩固定在支承架上。

优选地，各所述风支管分别连接所述旋转塔侧面的出风口，并以所述旋转塔为中心向外辐射分布。

优选地，所述旋转塔呈中空的圆盘形，其顶部为中心高于周边的锥面，进风口位于顶部的中间位置。

优选地，所述固定风管与旋转塔通过第一液密封装置进行动密封连接。

优选地，所述密封罩与所述冷却料仓之间设有第二液密封装置。

优选地，所述卸料装置为双层卸灰阀。

本发明取消了氧化球团环冷机的台车这一部件，并将冷却料仓直接密封连接在风箱上方，使冷却料仓与风箱形成一个整体，风箱随冷却料仓一起运动，由于风箱与冷却料仓之间没有相对移动的动静接合面，根除了动静接合面产生的漏风。

而且，旋转风塔在工作时，冷却风从固定风管引入，进入旋转塔，在旋转塔中扩散，经风支管引出至风箱，每根风支管接一个风箱，风支管随风箱一起转动，对风箱实现连续供风，且每根风支管都装有一个控风阀，在排料区，控风阀关闭，风支管停止向风箱供风，进入装料区后，控风阀打开，风支管向风箱供风，由于固定风管与旋转塔之间设有动密封装置，对固定风管与旋转塔之间连接处进行密封，因此旋转塔相对于固定风管旋转时两者的连接处始终可以保持密封状态，很好的解决了密封连接式风箱的供风问题。

通过以上改进，从根本上改变了球团环冷机的密封性能，使其适于对直接还原球团进行冷却，从而有效地利用球团产品中的大量余热，对实现清洁生产、节能减排的目标具有重大意义。

附图说明

图1为本发明所提供风塔式球团环冷机的结构示意图(图中箭头所示为冷却风气流方向)；

图2为图1所示风塔式球团环冷机的俯视图；

图3为图1中冷却料仓与风箱的局部示意图。

图中：

1.固定风管 2.旋转塔 3.风支管 4.风箱 5.冷却料仓 6.热风收集管 7.高温风收集管 8.高温风管 9.第一液密封装置 10.控风阀11.篦条 12.密封罩 13.支承架 14.托辊 15.卸料装置 16.第二液密封装置 17.余热锅炉 18.进料管

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1、2，图1为本发明所提供风塔式球团环冷机的结构示意图；图2为图1所示风塔式球团环冷机的俯视图。

在一种具体实施方式中，本发明提供的风塔式球团环冷机沿气流方向主要由固定风管1、旋转塔2、风支管3、风箱4、冷却料仓5、热风收集管6、高温风收集管7、高温风管8等构成。

旋转塔2呈中空的圆盘形，其内部为气室，顶部为中心高于周边的锥面，以便于冷却风进入旋转塔2后迅速的从中部向四周扩散分布，进风口位于顶部的中间位置，并从中间位置向上延伸。

固定风管1为主供风管道，用于向旋转塔2的气室供风，其与旋转塔2的进风口相互嵌套在一起。由于嵌套连接并不能保证固定风管1与旋转塔2之间的密封性能，因此需要与旋转塔2的进风口进行动密封连接，以保证旋转塔2相对于固定风管1旋转时两者的连接处始终处于密封状态。

具体地，固定风管1与旋转塔2通过第一液密封装置9进行动密封连接，第一液密封装置9主要由液封槽和液封件两部分构成，液封槽在截面上大体上呈开口向上的“U”形，环设于旋转塔1进风口的周边，用于容纳密封液体(例如水或油)，液封件在截面上大体上呈倒置的“L”形，环设于固定风管的出风口周边，其向下插入液封槽内密封液面以下的位置，从而形成液密封结构。

风支管3的数量为多根，图中所示为三十根，这些风支管3以旋转塔2为中心在周向上均匀分布，并以旋转塔2为中心向外径向延伸，呈辐射状，其进气端与旋转塔2侧面的出风口相连通，出气端与风箱4内侧的进风口相连通并焊接连接，控风阀10设于各风支管3的进风口处，可控制冷却风是否进入风支管3。

请参考图3，图3为图1中冷却料仓与风箱的局部示意图。

冷却料仓5安装在风箱4的上方，其仓体底部设有可翻转篦条11，篦条11的作用是用于支撑进行冷却的物料，同时篦条11也应保证良好的透风性，确保冷却气体穿过其缝隙进入物料层，以达到冷却其上物料的目的。

冷却料仓5顶部设有密封罩12，冷却料仓5与风箱4共同构成环形回转结构，密封罩12的形状与之相一致，密封罩12固定在支承架13上，冷却料仓5由托辊14支承，在驱动装置的带动下绕中心转动。

冷却料仓5为连续性环转结构，而风箱4则不同，风箱4的环转结构为非连续型，其环转结构是由多个风箱4的单独主体围合而成。当然，本发明的环形回转结构不限于这种实施方案，尤其是风箱4的设计方案，其可以为连续性环转结构，也可以为半连续性环转结构，这里的半连续性环形回转结构是指风箱4上部保持连续，而其下部单独设置。

冷却料仓5是支撑及容量主体，用于盛放物料及连接其他部件，在具体设计时，需要具有一定的结构强度及合适的容积体积比。

密封罩12上设有进料口和热气排放口，进料口处设进料管18，热气排放口处设热风收集管6，进料管18的上端与回转窑出口相接，下端插入密封罩12的内部，将高温物料导入冷却料仓5，呈开口环形(也可以视为C字形)的高温风收集管7位于密封罩上方，通过热风收集管6与各冷却料仓5的热气排放口相连通，用于收集与高温物料进行热交换以后的高温风，高温风管8与高温风收集管7连通，将高温风送往余热锅炉17，以提取余热。

风箱4一般设计为漏斗状，与冷却料仓5直接密封连接为一体式结构，冷却料仓5移动时，风箱4随之一起移动，风箱4的内侧设有进风口，底部设有卸料装置15，顶部向上敞开，形成对应于冷却料仓5的出风口。

风箱4有两个功能，其一是用于接受自冷却料仓5排出的物料，且为进一步排出风箱4做好收集准备，另一功能是为冷却料仓5提供所需冷却气体，因此，风箱4的结构设计应主要偏重于其流体特性。

具体地，冷却料仓5直接焊接在风箱4的上方，与风箱4形成一个整体，。当然，焊接为最常见的直接密封连接方式，具有结构简单、性能稳定的特点，除此之外，两者以一体加工的方式相连，或者在两者的对接处加装密封件也是可行的。

冷却料仓5与风箱4之间、风箱4与风支管3之间、风支管3与旋转塔2之间均焊接连接，风箱4与冷却料仓5之间没有相对运动，消除了风箱4与冷却料仓5之间的动静接合面，使得旋转塔2、风支管3、风箱4、冷却料仓5形成一个整体，在运行时一起绕回转中心旋转。

密封罩12与冷却料仓5之间设有第二液密封装置16，第二液密封装置16也主要由液封槽和液封件两部分构成，液封槽在截面上大体上呈开口向上的“U”形，环设于冷却料仓5顶部的周边，用于容纳密封液体(例如水或油)，液封件在截面上大体上呈倒置的“L”形，环设于密封罩12的周边，其向下插入液封槽内密封液面以下的位置，从而形成液密封结构。

运行时，冷却风从固定风管1引入，进入旋转塔2，在旋转塔2中扩散，经风支管3引出至风箱4，每根风支管3接一个风箱4，风支管3随风箱4一起转动，对风箱4实现连续供风，且每根风支管3都装有一个控风阀10，在排料区，控风阀10关闭，风支管3停止向风箱4供风，进入装料区后，控风阀10打开，风支管3向风箱4供风，由于固定风管1与旋转塔2之间设有第一动密封装置，用于对固定风管1与旋转塔2之间连接处进行密封，因此旋转塔2相对于固定风管1旋转时两者的连接处始终可以保持密封状态。

同时，高温物料通过进料管18进入冷却料仓5，堆集在冷却料仓5的底部，冷却料仓5的底部等间距安装有多个可翻转篦条11，冷却风从风支管3进入风箱4，经风箱4改向后(箭头表示气流方向)，从可翻转篦条11的窄缝中吹入冷却料仓5，穿过高温料层，与高温物料进行热交换，将高温物料中的热量带出，使高温物料得到冷却，吸收了余热的热风经密封罩上的热风收集管6排出，送往余热锅炉17，到达卸料区后，可翻转篦条11绕转轴转动一定角度，使得可翻转篦条11倾斜，冷却后的物料沿着倾斜的篦条11斜面落入风箱4，经风箱4下部的卸料装置15排出。

卸料装置15可使用双层卸灰阀，以确保在密封状态下将风箱4中的物料排出，从而确保整个卸料区环冷机的密封性。

本发明大大减少了有环冷机相对运动的接合面，高压风区段密封面积小，密封部位简单，密封效果得到根本性改变。若采用惰性气体作为冷却介质，可实现冷却介质闭路循环，用于对还原球团进行冷却。这种冷却模式，可有效地利用球团产品中的大量余热，对实现清洁生产，节能减排的目标具有重大意义。

上述内容仅是本发明所提供风塔式球团环冷机的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，风支管的数量可进一步增加或减少，或者，旋转塔与固定风管之间采用其他方式进行密封，又或者，液密封装置设计成其他形式，等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

以上对本发明所提供的风塔式球团环冷机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。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的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种风塔式球团环冷机，其特征在于，包括：

冷却料仓(5)，其底部设有篦条(11)，顶部设有密封罩(12)，所述密封罩(12)设有进料口和热气排放口；

风箱(4)，与所述冷却料仓(5)直接密封连接，其内侧设有进风口，底部设有卸料装置(15)；

旋转塔(2)，其内部为气室；

固定风管(1)，用于向所述旋转塔(2)的气室供风，其设于所述旋转塔(2)的进风口并与之动密封连接；

风支管(3)，以所述旋转塔(2)为中心在周向上均匀分布，其进气端与所述旋转塔(2)的气室相连通，出气端与所述风箱(4)的进风口相连通，并在管路上设有控风阀(10)；

所述旋转塔(2)、风支管(3)、风箱(4)及冷却料仓(5)依次连接形成一体式结构，在运行时一起绕回转中心旋转。

2.根据权利要求1所述的风塔式球团环冷机，其特征在于，进一步包括：

高温风收集管(7)，呈开口环形，其位于所述密封罩(12)上方，通过热风收集管(6)与各所述冷却料仓(5)的热气排放口相连通；

高温风管(8)，连通所述高温风收集管(7)，用于输出所述高温风收集管(7)内收集的高温气体。

3.根据权利要求2所述的冷却料仓，其特征在于，所述冷却料仓(5)与风箱(4)共同构成环形回转结构，所述密封罩(12)的形状与之相一致。

4.根据权利要求1至3任一项所述的风塔式球团环冷机，其特征在于，所述风箱(4)以焊接的方式与所述冷却料仓(5)密封连接。

5.根据权利要求4所述的风塔式球团环冷机，其特征在于，所述冷却料仓(5)由托辊(14)支承，其密封罩(12)固定在支承架(13)上。

6.根据权利要求1所述的风塔式球团环冷机，其特征在于，各所述风支管(3)分别连接所述旋转塔(2)侧面的出风口，并以所述旋转塔(2)为中心向外辐射分布。

7.根据权利要求6所述的风塔式球团环冷机，其特征在于，所述旋转塔(2)呈中空的圆盘形，其顶部为中心高于周边的锥面，进风口位于顶部的中间位置。

8.根据权利要求1所述的风塔式球团环冷机，其特征在于，所述固定风管(1)与旋转塔(2)通过第一液密封装置(9)进行动密封连接。

9.根据权利要求8所述的风塔式球团环冷机，其特征在于，所述密封罩(12)与所述冷却料仓(5)之间设有第二液密封装置(16)。

10.根据权利要求1、2、3、6、7、8、9任一项所述的风塔式球团环冷机，其特征在于，所述卸料装置(15)为双层卸灰阀。