CN106705621A - 冶金原料的干燥装置及应用该装置的干燥方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了冶金原料的干燥装置，包括分离器和立式干燥炉；所述立式干燥炉第一进料口处安装有进料装置，该立式干燥炉进气口外接热气源，该立式干燥炉出气口通过管道和分离器的进气口连通；所述分离器顶部的出气口连接有烟道，该分离器底端的出料口通过管道和立式干燥炉下部的第二进料口连通。本发明所述的冶金原料的干燥装置中，冶炼原料在立式干燥炉内通过热气源进行干燥处理，然后在分离器内完成气固两相分离，分离后的气源由烟道排出，固态物被排放至立式干燥炉内，该装置设计简单，便于操作和控制，冶炼原料的干燥效果极佳，另外对干燥作用后的气源中的冶炼原料进行了回收，延长了后续除尘设备的使用寿命。

Description

冶金原料的干燥装置及应用该装置的干燥方法
技术领域
本发明属于冶炼技术领域，尤其是涉及冶金原料的干燥装置及应用该装置的干燥方法。
背景技术
在火法冶金工艺中，冶炼原料一般都需要进行干燥，但干燥会消耗大量的能源，占了冶炼综合能耗的相当大一部分。而部分火法冶炼工艺的出炉烟气温度很高，如Corex炼铁工艺、转炉炼钢工艺、闪速熔炼冶炼工艺等，有部分技术人员尝试用冶炼出炉的烟气来干燥冶炼原料以降低能耗，但存在很多问题未能解决。下面以闪速熔炼为例来说明相关问题：
目前闪速熔炼原料常规的干燥方法有回转窑干燥、气流干燥和蒸汽干燥，这些方法均需消耗一定的能源，而闪速炉出炉烟气高达1200-1600℃，若能充分利用烟气中含有的热能对物料进行干燥，则干燥流程不用耗能，又能使烟气中的余热得到有效的回收利用。
现有最新熔炼干燥技术中采用了闪速炉尾气直接对冶炼原料进行干燥，但缺点是高达1200℃以上的高温烟气会使物料熔融粘结在炉壁上，从而造成设备故障，另外，由于烟气的流速快，干燥后会带走一部分原料，从而使烟气中烟尘率过高，影响后续收尘设备的使用寿命。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出冶金原料的干燥装置，以满足现在冶炼生产的要求。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
冶金原料的干燥装置，包括分离器和立式干燥炉；
所述立式干燥炉顶部的第一进料口处安装有进料装置，该立式干燥炉下端的进气口外接热气源，该立式干燥炉上端的出气口通过管道和分离器的进气口连通，所述立式干燥炉的出料口设置在炉底；
所述分离器顶部的出气口连接有烟道，该分离器底端的出料口通过管道和立式干燥炉下部的第二进料口连通。
优选的，所述干燥炉进料装置为带有分散物料作用的喷嘴，使喷入炉内的冶金原料更好的弥散在炉内，扩大物料和气体接触的比表面积。
进一步的，所述立式干燥炉的出气口设置在该干燥炉炉壁上，该立式干燥炉内部上端竖直方向上设有一挡板，该挡板正对立式干燥炉的出气口设置，通过该挡板将干燥炉顶部的第一进料口和立式干燥炉的出气口分隔开。挡板的设置，使从干燥炉进料装置进入炉内的原料不会被气流带进干燥炉的出气口，同时，也和炉壁间形成了一个出气的烟道，使经过干燥炉出气口排除的热气源流向有序、速度稳定。
进一步的，本烟气干燥装置还包括一余热锅炉，该余热锅炉出气口通过管道和立式干燥炉的进气口连通。余热锅炉的设置确保使冶炼设备的高温出炉烟气能降温到200℃-850℃范围内，同时对烟气进行初除尘并利用烟气的余热生产蒸汽。在实际应用中，余热锅炉也可用冷却烟道代替。
进一步的，所述分离器的出料口处设有返料装置。
进一步的，所述立式干燥炉的出料口处设有鼠笼打散机。鼠笼打散机的作用是对可能团聚的原料进行打散，打散后把原料输送至干燥料仓。另外，出料口也可设置螺旋排料机或螺旋输送器，螺旋冷却输出干燥的物料。
进一步的，所述立式干燥炉炉底部位装有冷却装置。根据实际应用，可在干燥炉底部的外壁或者炉壁中设置如冷却水套之类的冷却设备，以便快速冷却干燥的原料方便排料。
进一步的，所述立式干燥炉的进气口和其出气口间竖直方向的距离大于立式干燥炉竖直高度的1/2。上述设置保证物料和气流能在一定逆向对流，保证干燥的效率。
进一步的，所述分离器为旋风分离器。
进一步的，所述分离器的出气口直径大于分离器的进气口直径。通过分离器出气口截面积大于进气口截面积的设置，使分离器出口的烟气流速相对与进气口变缓，同时，由于烟道位于分离器的顶部，更有利于烟气中的固态的烟尘下落至分离器中，从而进一步降低后续烟气中的烟尘率。
相对于现有技术，本发明所述的冶金原料的干燥装置具有以下优势：
本发明所述的冶金原料的干燥装置中，冶炼原料在立式干燥炉内通过热气源进行干燥处理，热气源对冶炼原料干燥后通过立式干燥炉的排气口排送至分离器内，在分离器内完成气固两相分离，分离后的气源由烟道排出，固态物被返回至立式干燥炉内，和立式干燥炉内的干燥冶炼原料一起最终通过干燥炉的排料口排出，该装置设计简单，便于操作和控制，冶炼原料的干燥效果极佳，另外对干燥作用后的气源中的冶炼原料进行了回收，延长了后续除尘设备的使用寿命。
应用冶金原料的干燥装置的干燥方法，包括以下步骤：
1)、通气；
向立式干燥炉内通入温度为200℃-850℃热气源；
2)、干燥；
将平均粒径小于3mm的湿冶炼原料通过进料装置送入立式干燥炉内，在热气源的作用下完成干燥作业，干燥后的冶炼原料落入炉底；干燥作用后的热气源经立式干燥炉的出气口排出；
3)、烟尘分离；
经立式干燥炉的出气口排出的热气源在分离器内进行气固两相分离，其中分离后的气体由烟道排出，固体被输送至立式干燥炉内；
4)、排料；
干燥的冶炼原料经立式干燥炉底端的出料口排出。
需要说明的是，为控制待干燥的湿的冶金原料的粒径范围，保证干燥效果，一般在干燥前需对原料进行破碎或切碎或分散处理。例如，干燥炉顶部的进料装置连接有或者本身带有“切碎机”或“分散装置”，以便对原料的粒径及进入干燥炉后运动轨迹进行一定的控制。
此外，排料时需控制排料的速率和频率，保证炉底的落料层达到一定厚度，使落料面始终处在较大的截面积处，一方面使刚落入炉底的原料还可以有效的被热气源辐射干燥，另一方面防止排料时从底部漏气，同时还使原料移动到底部时经过了一段时间的自然冷却。
相对于现有技术，本发明所述的应用冶金原料的干燥装置的干燥方法具有以下优势：
本发明所述的冶金原料的干燥装置的干燥方法中，控制热气源温度在200℃-850℃范围内，保证冶炼原料在干燥过程中不会融化，进而解决了直接利用闪速炉尾气对冶炼原料进行干燥时导致原料融化粘结现象，进而保证了干燥炉不会被堵塞，从而使干燥过程连续和稳定进行，另外，在该干燥方法中，通过分离器对冶炼原料进行气固两相分离，分离后的固态物被返回至立式干燥炉内，实现了对干燥后的气源中的绝大部分冶炼原料的回收，降低了烟气中的烟尘率，延长了后续除尘设备的使用寿命。
本发明所述的冶金原料的干燥装置的干燥方法中，通过冶炼尾气和小颗粒冶炼原料在空间逆向热交换实现对冶炼原料的干燥，且冶炼原料落入炉底后，仍然可以被热气源辐射加热干燥，原料干燥的效果好、效率高，充分利用烟气余热，能耗低。由于气源温度相对较低，同时避免了烟尘粘结，干燥设备稳定，使用寿命长。
附图说明
构成本发明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为本发明实施例所述的冶金原料的干燥装置及干燥方法示意图；
附图标记说明：
1-余热锅炉； 2-立式干燥炉； 3-挡板； 4-烟道；
5-分离器； 6-返料装置； 7-进料装置； 8-鼠笼打散机；
9-干燥料仓。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
冶金原料的干燥装置，包括分离器5、立式干燥炉2和余热锅炉1；所述立式干燥炉2一侧炉壁下端设有进气口，该立式干燥炉2另一侧炉壁上端设有出气口，所述立式干燥炉的进气口和其出气口间竖直方向的距离大于立式干燥炉竖直高度的1/2；上述设置保证物料和气流能在一定逆向对流，保证干燥的效率；
在立式干燥炉2内部上端竖直方向上设有一挡板3，该挡板3正对立式干燥炉2的出气口设置，通过该挡板3将干燥炉2顶部的第一进料口和立式干燥炉2的出气口分隔开；所述立式干燥炉2顶部设有第一进料口，该第一进料口处安装有进料装置7；
本实施例中，挡板3的设置，使从干燥炉进料装置7进入炉内的原料不会被气流带进干燥炉2的出气口，同时，也和炉壁间形成了一个出气的烟道，使经过干燥炉2出气口排出的热气源流向有序、速度稳定。
本实施例中，进料装置7选用为带有分散物料作用的喷嘴，使喷入炉内的冶金原料更好的弥散在炉内，扩大物料和气体接触的比表面积，湿冶炼原料通过该喷嘴结构喷入立式干燥炉2的炉腔内，在重力作用下降落，该立式干燥炉2下端的进气口通过管道和余热锅炉1出气口连通，通过该余热锅炉1向立式干燥炉2内供热气，该高温热气向上升中与下落的湿冶炼原料相遇，湿冶炼原料所蕴含的水分大部分被高温气化为水蒸气并被气流带走，从而实现对湿冶炼原料的干燥；余热锅炉1的设置确保使冶炼设备的高温出炉烟气能降温到200℃-850℃范围内，同时对烟气进行初除尘并利用烟气的余热生产蒸汽。在实际应用中，余热锅炉1也可用冷却烟道代替。
该立式干燥炉2上端的出气口通过管道和分离器5的进气口连通，所述立式干燥炉2的出料口设置在炉底，为了便于干燥冶炼原料的顺畅落料，在立式干燥炉2的出料口处设有鼠笼打散机8，将可能团聚在炉底的物料经鼠笼打散机8打散后，送入干燥料仓9备用，也可通过浓相输送至冶炼炉炉顶料仓存储；所述分离器5顶部的出气口连接有烟道4，该分离器5底端的出料口通过管道和立式干燥炉2下部的第二进料口连通。
本实施例中，鼠笼打散机8的作用是对可能团聚的原料进行打散，打散后把原料输送至干燥料仓9。另外，出料口也可设置螺旋排料机或螺旋输送器，螺旋冷却输出干燥的物料。
本实施例中，所述分离器5为旋风分离器，为了便于对粉状固态物料的输送，在所述分离器5的出料口处设有返料装置6，返料装置6可以是一电机，电机主轴连接一搅棒或绞龙，搅棒或绞龙伸入分离器5出料口和立式干燥炉2第二进料口连通的管道内，通过电机带动搅棒绕其轴线转动，防止物料集结成块，由此将物料顺畅输送，本返料装置为常见结构，再次不做详细介绍。
本实施例中，在由立式干燥炉2干燥后的物料温度较高，为了降低该干燥物料温度方便排料，所述立式干燥炉2炉底部位装有冷却装置，该冷却装置为一种冷却水套，冷却水套安装在立式干燥炉2炉底位置的侧壁内。
本实施例中，所述分离器5的出气口直径大于分离器5的进气口直径，即分离器出气口截面积大于进气口截面积，使分离器出口的烟气流速相对与进气口变缓，同时，由于烟道位于分离器的顶部，更有利于烟气中的固态的烟尘下落至分离器中，从而进一步降低后续烟气中的烟尘率。
下面结合某炼铜厂闪速熔炼流程，具体说明一下应用冶金原料的干燥装置的干燥方法：
1)、通气；
闪速炉出炉烟气温度约为1320℃，经余热锅炉1降温回收余热后，烟气温度降为400℃左右，烟气中的含尘量为165mg/m3,烟气流速为3.1m/s,热烟气从立式干燥炉2的进气口进入干燥炉中；
2)、干燥；
从立式干燥炉2顶部的喷嘴中喷入粒度小于200目占80％的湿铜精矿，在铜精矿粉下落的过程中，与逆向上流动的热烟气发生热量交换，矿粉中的水分被迅速加热到100℃以上并气化为水蒸汽被烟气带走，矿粉落入炉底后，还会受到热烟气的辐射加热，至精矿被排出炉外，铜精矿中的水分被干燥至0.3％以下；
3)、烟尘分离；
烟气经过立式干燥炉2后，烟气温度降为340℃左右,烟气含尘为1245mg/m3，烟气中的烟尘经旋风分离器5分离后，绝大部分落入旋风分离器5的底部料仓，然后被返料装置返回立式干燥炉2底部；分离后的烟气向上进入烟道4，由于烟道4截面积约为分离器5进气口截面积的一半，进入向上的烟道4时，烟气流速减缓，约为1.6m/s，部分烟尘由于重力作用又会落回到旋风分离器5，最后流出烟道4时烟气中的含尘量为107mg/m3；
4)、排料；
干燥的冶炼原料经立式干燥炉2底端的出料口排出。排料可以断续排料也可以连续排料，但使炉底的落料层维持一定的厚度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)

1.冶金原料的干燥装置，其特征在于：包括分离器(5)和立式干燥炉(2)；
所述立式干燥炉(2)顶部的第一进料口处安装有进料装置(7)，该立式干燥炉(2)下端的进气口外接热气源，该立式干燥炉(2)上端的出气口通过管道和分离器(5)的进气口连通，所述立式干燥炉(2)的出料口设置在炉底；
所述分离器(5)顶部的出气口连接有烟道(4)，该分离器(5)底端的出料口通过管道和立式干燥炉(2)下部的第二进料口连通。
2.根据权利要求1所述的冶金原料的干燥装置，其特征在于：所述立式干燥炉(2)的出气口设置在该干燥炉(2)炉壁上，该立式干燥炉(2)内部上端竖直方向上设有一挡板(3)，该挡板(3)正对立式干燥炉(2)的出气口设置，通过该挡板(3)将干燥炉(2)顶部的第一进料口和立式干燥炉(2)的出气口分隔开。
3.根据权利要求1所述的冶金原料的干燥装置，其特征在于：本烟气干燥装置还包括一余热锅炉(1)，该余热锅炉(1)出气口通过管道和立式干燥炉(2)的进气口连通。
4.根据权利要求1所述的冶金原料的干燥装置，其特征在于：所述分离器(5)的出料口处设有返料装置(6)。
5.根据权利要求1所述的冶金原料的干燥装置，其特征在于：所述立式干燥炉(2)的出料口处设有鼠笼打散机(8)。
6.根据权利要求1所述的冶金原料的干燥装置，其特征在于：所述立式干燥炉(2)炉底部位装有冷却装置。
7.根据权利要求1所述的冶金原料的干燥装置，其特征在于：所述立式干燥炉(2)的进气口和其出气口间竖直方向的距离大于立式干燥炉(2)竖直高度的1/2。
8.根据权利要求1所述的冶金原料的干燥装置，其特征在于：所述分离器(5)为旋风分离器。
9.根据权利要求1所述的冶金原料的干燥装置，其特征在于：所述分离器(5)的出气口直径大于分离器(5)的进气口直径。
10.利用权利要求1-9任一项所述的冶金原料的干燥装置的干燥方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)、通气；
向立式干燥炉(2)内通入温度为200℃-850℃热气源；
2)、干燥；
将平均粒径小于3mm的湿冶炼原料通过进料装置(7)送入立式干燥炉(2)内，在热气源的作用下完成干燥作业，干燥后的冶炼原料落入炉底；干燥作用后的热气源经立式干燥炉(2)的出气口排出；
3)、烟尘分离；
经立式干燥炉(2)的出气口排出的热气源在分离器(5)内进行气固两相分离，其中分离后的气体由烟道(4)排出，固体被输送至立式干燥炉(2)内；
4)、排料；
干燥的冶炼原料经立式干燥炉(2)底端的出料口排出。
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