CN107881279A - 一种用于生产直接还原铁的外热式煤基直立炉的冷却室 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于生产直接还原铁的外热式煤基直立炉的冷却室，冷却室两侧的冷却室墙内分别设有冷却气体通道，多个冷却气体通道沿冷却室高向均匀设置，每个冷却气体通道沿冷却室长向均匀设有多个冷却气体入口，冷却气体入口与冷却室内部空间连通且开口方向均朝向冷却室内侧斜下方；冷却室上口为冷却气体出口；每个冷却气体通道分别与入炉气管道或惰性气体管道连通。本发明使高温海绵铁在冷却室内与气体直接换热冷却，与炉外水冷装置的间接换热冷却相配合，既能够提高冷却过程的换热效率，又可通过提高还原室内的还原性气氛浓度而提高还原反应的反应速率，同时可降低对炉外排料装置和水冷装置的耐高温要求。
Description
技术领域
本发明涉及直立炉技术领域，尤其涉及一种用于生产直接还原铁的外热式煤基直立炉的冷却室。
背景技术
钢铁工业为了适应日益提高的环境保护要求，降低钢铁生产能耗，优化产业结构，提高产品质量和品质，寻求解决废钢短缺的途径，使得直接还原炼铁工艺(DRI)越来越受到重视，直接还原炼铁工艺的研究正在蓬勃发展中。直接还原炼铁按工艺分成气基直接还原和煤基直接还原两种，我国天然气资源缺乏、但煤炭资源丰富的特点，决定了煤基直接还原技术是我国发展直接还原铁的首选工艺。
按还原设备类型划分，煤基直接还原铁工艺一般可分为煤基竖炉工艺、隧道窑工艺、回转窑工艺和转底炉工艺。隧道窑工艺、回转窑工艺和转底炉工艺都存在产量低、能耗高、吨铁煤耗大、经济效益差等缺点，难以获得大规模的应用发展。煤基竖炉工艺以意大利的KM流程为代表，在竖炉内发生燃料燃烧的氧化反应、原料的气化反应和原料的还原反应，生成的高温海绵铁在炉外用水冷设备降温的方式冷却，由于生成的高温海绵铁其温度在800℃～1050℃之间，因此对排料设备和水冷设备耐高温要求高、设备投资巨大，原冶金部曾组织国内一些单位研究试验KM流程工艺，但因为投资费用高等原因未能实施。
申请号为201611050878.1的中国专利公开了”一种煤基竖炉直接还原工艺”，其中记载有“还原完成后，混合料经过冷却段冷却至热出料温度500-850℃或冷出料温度50-150℃后，通过煤基竖炉的排料装置排出炉外；”但是其对于如何实现炉料的冷却没有做详细记载。
发明内容
本发明提供了一种用于生产直接还原铁的外热式煤基直立炉的冷却室，在直立炉内除发生燃料燃烧的氧化反应、原料的气化反应、原料的还原反应外，生成的高温海绵铁在冷却室内还可进行气体直接换热冷却，与炉外水冷装置的间接换热冷却相配合，既能够提高冷却过程的换热效率，又可通过提高还原室内的还原性气氛浓度而提高还原反应的反应速率，同时可降低对炉外排料装置和水冷装置的耐高温要求，降低附属设备投资。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种用于生产直接还原铁的外热式煤基直立炉的冷却室，所述冷却室由两侧的冷却室墙、蓄热室墙、封墙和排料口护炉铁件合围起来组成，冷却室的顶部与还原室连通；所述两侧的冷却室墙内分别设有冷却气体通道，多个冷却气体通道沿冷却室高向均匀设置，每个冷却气体通道沿冷却室长向均匀设有多个冷却气体入口，冷却气体入口与冷却室内部空间连通且开口方向均朝向冷却室内侧斜下方；冷却室上口为冷却气体出口；每个冷却气体通道分别与入炉气管道或惰性气体管道连通。
所述冷却气体通道及冷却气体入口分别由耐火砖砌筑而成，或由穿设在耐火砖中的不锈钢管组成，冷却气体入口的直径小于冷却气体通道的直径。
所述冷却室墙由沿高向砌筑的多层耐火砖组成，冷却气体通道设于奇数层或偶数层的耐火砖中。
冷却室上口的宽度与还原室下口的宽度相匹配，冷却室下口的宽度大于冷却室上口的宽度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)在直立炉内可实现气体直接换热冷却，与炉外水冷装置间接换热冷却相配合，可提高冷却过程的换热效率；
2)采用直接还原炼铁反应的生成气作为冷却气体时，可提高还原室内的还原性气氛浓度，从而提高还原反应的反应速率；
3)由于炉内气体直接换热冷却可将高温海绵铁冷却到100℃～350℃范围内，因此不需再对炉外排料装置和水冷装置提出耐高温要求，可降低附属设备投资。
附图说明
图1是本发明所述冷却室的纵向剖视图。
图2是图1中的A-A视图。
图中：1.冷却室上口 2.冷却室墙 3.冷却气体通道 4.冷却气体入口 5.冷却室下口
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1、图2所示，本发明所述一种用于生产直接还原铁的外热式煤基直立炉的冷却室，所述冷却室由两侧的冷却室墙2、蓄热室墙、封墙和排料口护炉铁件合围起来组成，冷却室的顶部与还原室连通；所述两侧的冷却室墙2内分别设有冷却气体通道3，多个冷却气体通道3沿冷却室高向均匀设置，每个冷却气体通道3沿冷却室长向均匀设有多个冷却气体入口4，冷却气体入口4与冷却室内部空间连通且开口方向均朝向冷却室内侧斜下方；冷却室上口1为冷却气体出口；每个冷却气体通道3分别与入炉气管道或惰性气体管道连通。
所述冷却气体通道3及冷却气体入口4分别由耐火砖砌筑而成，或由穿设在耐火砖中的不锈钢管组成，冷却气体入口4的直径小于冷却气体通道3的直径。
所述冷却室墙2由沿高向砌筑的多层耐火砖组成，冷却气体通道3设于奇数层或偶数层的耐火砖中。
冷却室上口1的宽度与还原室下口的宽度相匹配，冷却室下口5的宽度大于冷却室上口1的宽度。
本发明中，在用于生产直接还原铁的外热式煤基直立炉的冷却室内，通过冷却气体通道3和冷却气体入口4进入冷却室的冷却气体由下向上流动，与由上向下流动的海绵铁直接逆向换热，将800℃～1000℃的高温海绵铁冷却到100℃～350℃；与海绵铁换热后的冷却气体自冷却室上口1进入还原室中参与还原反应，能够提高还原室内的还原性气氛浓度，提高还原反应的反应速率。
冷却气体通道内通入的冷却气体为直接还原炼铁反应的生成气，主要为一氧化碳和二氧化碳的混合气，也可采用氮气等惰性气体。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种用于生产直接还原铁的外热式煤基直立炉的冷却室，所述冷却室由两侧的冷却室墙、蓄热室墙、封墙和排料口护炉铁件合围起来组成，冷却室的顶部与还原室连通；其特征在于，所述两侧的冷却室墙内分别设有冷却气体通道，多个冷却气体通道沿冷却室高向均匀设置，每个冷却气体通道沿冷却室长向均匀设有多个冷却气体入口，冷却气体入口与冷却室内部空间连通且开口方向均朝向冷却室内侧斜下方；冷却室上口为冷却气体出口；每个冷却气体通道分别与入炉气管道或惰性气体管道连通。
2.根据权利要求1所述的一种用于生产直接还原铁的外热式煤基直立炉的冷却室，其特征在于，所述冷却气体通道及冷却气体入口分别由耐火砖砌筑而成，或由穿设在耐火砖中的不锈钢管组成，冷却气体入口的直径小于冷却气体通道的直径。
3.根据权利要求1所述的一种用于生产直接还原铁的外热式煤基直立炉的冷却室，其特征在于，所述冷却室墙由沿高向砌筑的多层耐火砖组成，冷却气体通道设于奇数层或偶数层的耐火砖中。
4.根据权利要求1所述的一种用于生产直接还原铁的外热式煤基直立炉的冷却室，其特征在于，冷却室上口的宽度与还原室下口的宽度相匹配，冷却室下口的宽度大于冷却室上口的宽度。
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