CN109990612A - 一种“整体流”分级利用余热的烧结矿的竖式装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种“整体流”分级利用余热的烧结矿的竖式装置,其包括筒体、十字分料结构、环形布风管、冷却风开口送风管、锥体和卸料斗,所述筒体的上端设有进料口,所述十字分料结构固定设于进料口的正中央下方,所述筒体的上端两侧设有第一热风出口,在筒体内第一热风出口下方依次为预存段、冷却段,在距离冷却段底部的5/7段设有第二热风出口,在冷却段的底端开设有冷却风入口,通入筒体内部,所述环形布风管设于冷却段,紧贴筒体内壁设置,所述卸料斗设于筒体的下端,所述卸料斗下方为卸料口,卸料口上方中央插入锥体,该装置能够有效实现烧结矿“整体流”,提高冷却效率,增加有效换热空间,实现热量分级回收。
Description
技术领域
本发明涉及一种实现烧结矿“整体流”分级利用余热的烧结矿的竖式装置,属于烧结矿余热回收技术领域。
背景技术
现阶段,随着能源短缺和环境污染等问题的日益严重,进行节能减排变得越来越迫切,而在钢铁工业中,烧结工序耗能占钢铁工业总耗能的10%至15%左右。随着人们对节能减排意识的不断增强,意识到只有通过加强对烧结矿的余热回收利用,才能极大的减少能源的消耗。
目前烧结矿余热回收利用的装置,大多采用带式或环形冷却机冷却,现阶段国内烧结矿冷却主要采用环式冷机或者带式冷却机,主要方式是冷却空气由鼓风机吹入烧结矿冷却机,将热烧结矿冷却至150℃以下,热空气经冷却机前部烟气罩回收。
这种方式的缺点是:余热参数波动大,故障率高、维修频繁且难度大、运行电耗高、漏风点多、漏风量大(超过30%)、热参数波动大、冷却效果差、返矿率高等问题难以解决。
因此,现阶段出现的立式烧结矿余热回收工艺与技术,实现烧结余热几乎全部回收,克服了传统环冷机漏风严重且只回收温度较高部分烧结矿余热的弊端。实现高效冷却换热减排的前提条件,是装置内烧结矿保持“整体流”流动。一旦流动不均匀,就会出现“漏斗流”或“管状流”,最终导致排矿温度上升,出口风温下降,热回收率降低。
如何基于实现“整体流”这一前提,对余热回收装置结构进行改良,使得烧结矿能够实现“整体流”,提高冷却效率,增加有效换热空间,热量分级回收,需要进行改进。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题,本发明提供一种“整体流”分级利用余热的烧结矿的竖式装置,其能够有效实现烧结矿“整体流”,提高冷却效率,增加有效换热空间,热量分级回收。
(二)技术方案
为了达到上述目的,本发明采用的主要技术方案包括:
一种“整体流”分级利用余热的烧结矿的竖式装置,其包括筒体、十字分料结构、环形布风管、冷却风开口送风管、镂空十字架、锥体和卸料斗,所述筒体的上端设有进料口,所述十字分料结构固定设于进料口的正中央下方,所述筒体的上端两侧设有第一热风出口,在筒体内第一热风出口下方依次为预存段、冷却段,在距离冷却段底部的5/7处设有第二热风出口,在冷却段的底端开设有冷却风入口,所述环形布风管设于冷却段并紧贴筒体内壁设置,所述环形布风管的入口设于冷却段的下方,环形布风管的出口设于筒体冷却段的上端,出口从上端通过管道接在冷却风入口的管侧壁,所述冷却风开口送风管固定在设于筒体内的镂空十字架上,所述冷却风开口送风管连通冷却风入口,所述卸料斗设于筒体的下端,所述卸料斗下方为卸料口,卸料口上方中央设有锥体,锥体连接在镂空十字架上。
在一个优选的实施方案中,所述十字分料结构包括互相垂直位置设置的4个叶片,叶片固定在预存段入口中央,叶片的倾斜角度在25°~60°之间,此倾斜角度为轴中心线与叶片所在延长线的夹角。
在一个优选的实施方案中,所述环形布风管紧贴在冷却段的内壁上,由下螺旋向上紧密设置,所述环形布风管的管道内壁设有螺纹,用于增大环形布风管的传热系数。
在一个优选的实施方案中,在筒体内冷却段下端固定设有镂空十字支架,所述冷却风开口送风管设为十字形状,十字相交的中间为入风口,入风口连通冷却风入口,在冷却风开口送风管上向上设有多个开口,开口向筒体内壁倾斜,形状为扇叶形。
在一个优选的实施方案中,所述卸料斗的下端向内侧收缩,卸料斗的斜侧壁与卸料斗中心线之间的夹角为半顶角,所述卸料斗的半顶角大小为其中,为内摩擦角是烧结矿在卸料口斜坡上滑动的倾角为25°,冷却段的高度和直径之比为1~2。
在一个优选的实施方案中,所述卸料斗的下端排料口大小与排料剪应力按公式:确定,其中,A为排料口截面积,单位为m2;L为排料口周长,单位为m;τ为排料剪应力,单位为N,利用公式计算,其中V为计算截面上所受的剪力,单位为N;A为计算截面面积,单位为㎡;ρ为烧结矿整体平均密度,可估算,单位为kg/m3;g为当地重力加速度,可查表获得,单位为m/s2。
在一个优选的实施方案中,所述热风出口处还设有滤网。
在一个优选的实施方案中,所述锥体通过活动连杆铰接固定在十字架上。
(三)有益效果
本发明的有益效果是:
本发明与现有技术相比,提供的“整体流”分级利用余热的烧结矿的竖式装置,尽量使烧结矿换热实现“整体流”的装置,十字给料结构实现均匀布料,减少物料粒度偏析,更好实现气体均匀分布,减小压力损失;紧密布置的环形布风管道实现烧结矿与装置内壁的摩擦力减小,由面接触变为线接触,环形布风管出口接在送风口侧壁,提高冷却风温度,增加出口热风值;冷却段5/7处设置热风出口,分级利用热量,同时在此处减小气固比,加快减小压力损失;送风利用开口的风管,更容易实现均匀送风和同时送风,减小气体压力损失;卸料口上方插入锥体,通过调整锥体以实现“整体流”;卸料斗半顶角 为卸料口内摩擦角,一般取25°,以实现整体流而设定。
附图说明
图1为本发明的竖式冷却装置结构的剖面示意图;
图2为十字分料结构的示意图;
图3为冷却风开口送风管的结构示意图;
图4为第二热风出口结构的横切面示意图;
图5为第一热风出口结构的纵切面示意图。
【附图标记说明】
1:进料口;
2:十字分料结构;
3:预存段;
4:第一热风出口;
5:冷却段;
6:第二热风出口;
7:环形布风管;
8:冷却风开口风管;
9:镂空十字架;
10:冷却风入口;
11:锥体;
12:卸料斗;
13:半顶角;
14:排料口;
15:叶片;
16:开口。
具体实施方式
为了更好的解释本发明,以便于理解,下面结合附图,通过具体实施方式,对本发明作详细描述。
实施例1
一种“整体流”分级利用余热的烧结矿的竖式装置,如图1所示,包括筒体十字分料结构2、环形布风管7、镂空十字架9、锥体11、卸料斗12、卸料斗13、其中,筒体的上端进料口1,筒体的上部分为预存段3,筒体的下部分为冷却段5,十字分料结构2焊接在预存段3顶部,进料口1与十字分料结构2保持一定距离;第一热风出口4设置在预存段顶部侧方,在冷却段5的5/7处侧面设置有第二热风出口6;在冷却段的底端开设有冷却风入口10,冷却段5内壁紧密布满环形布风管7。环形布风管7出口设于筒体顶端,出口从顶端出来通过管道接在冷却风入口10的侧壁,镂空十字架9固定设置筒体冷却段的下端,冷却风开口送风管8焊接在镂空十字架9上,送风管固定在镂空的十字架上,所述冷却风开口送风管8连通冷却风入口,冷却风入口从筒体的下端中央在侧壁开口接入的,从冷却风入口10给冷却风开口送风管8供风,筒体的冷却段的下端设有卸料斗12,卸料斗12下方为卸料口14,卸料口14上方中央插入有锥体11,锥体11通过活动连杆铰接固定在镂空十字架9上。使用过程中,烧结矿均匀布在预存段,自上而下移动,冷却风由冷却风开口送风管8从冷却段5底部送入,在冷却段与烧结矿与送入的冷却风换热,烧结矿经过镂空十字架9和侧壁开口的冷却风开口送风管8,通过锥体的自由调整实现均匀流动,使卸料斗内的烧结矿实现“整体流”;冷却风经过冷却段,在冷却段5/7处的第二热风出口6排出部分热风,剩余送入的冷却风继续经过预存段,在预存段末端第一热风出口4全部排出,其中,第二热风出口6的示意图如图4所示,第一热风出口4的示意图如图5所示。
具体地,十字分料结构包括互相垂直位置设置的4个叶片15,如图2所示,叶片15的倾斜角度在25°~60°之间,此倾斜角度为叶片转轴的中心线与叶片的夹角。
环形布风管7在筒体内紧密按圆周方向从下至上焊接在冷却段内壁,所述环形布风管的管道内壁制作有螺纹,用于增大传热系数,环形布风管可为铜制或铁制材料。
环形布风管道入口设置在总送风管道附近,出口设置在冷却段上部侧面,并接在冷却风入口10,冷却风开口送风管8焊接在镂空十字架9上,冷却风开口送风管8固定在镂空十字架9上,冷却风开口送风管8设为十字形状,十字相交的中间为入风口,连通冷却风入口10,从冷却风入口10的中央给冷却风开口送风管8供风,冷却风开口送风管8置于冷却段底端,冷却风开口送风管8如图3所示,在其侧壁开一定数量的细缝口即开口16,开口向筒体内壁倾斜,开口形状为扇叶形。镂空十字架9焊接在筒体冷却段下端的内壁上,用于固定冷却风开口送风管8和锥体11,锥体11通过铰接方式连在镂空十字架9,可调节其高度和角度。
如图1中,卸料斗12的下端向内侧收缩,下端的卸料口14比筒体的直径小,内摩擦角是指烧结矿在卸料口斜坡上滑动的倾角,内摩擦角一般为25°为宜,卸料斗12的外侧壁所在直线与筒体中心线方向所在直线的夹角为半顶角,卸料斗12的半顶角13为中心线和斜坡的夹角半顶角大小为半顶角的角度设置是实现“整体流”的重要影响因素,冷却段的高度和直径之比为高径比,取1~2。卸料斗的下端排料口大小与排料剪应力按公式:确定,其中,A为排料口截面积,单位为m2;L为排料口周长,单位为m;τ为排料剪应力,单位为N,利用公式计算,其中V为计算截面上所受的剪力,单位为N;A为计算截面面积,单位为㎡;ρ为烧结矿整体平均密度,可估算,单位为kg/m3;g为当地重力加速度,可查表获得,单位为m/s2。
本发明装置的一次使用过程如下:
首先将本上述装置放置于烧结矿产生的位置,将待换热的烧结矿经过进料口1通过十字分料结构2送入筒体的预存段内,烧结矿均匀分布在预存段,与此同时,冷却送风口通过鼓风机将冷却风送至冷却风开口送风管8,冷却风从开口处均匀送入冷却段5内,冷却风向上均匀流动。
烧结矿与冷却风在冷却段5逆向相遇,并且进行气固逆流换热,气体继续向上流动,在冷却段5/7处部分第二热风出口6逸出,用于其他用途,剩余气体继续与烧结矿换热,向上流动,经过预存段3从第一热风出口4排出,用于其他用途。
烧结矿在冷却段5与冷却风换热后继续向下移动,中间部分的烧结矿在卸料斗12上方受到锥体的影响,减慢下移速度,保持烧结矿整体进行“整体流”,最终通过排料口14排出。
环形布风管由筒体底部送风管附近入口送入一定量的风,此部分风经过冷却段与烧结矿的换热,在管内沿着环形布风管的管道流动,不断被加热,最后由装置预存段顶部离开装置,顺着管道进入冷却风送风口管,与冷却风混合,提高冷却风的送风温度。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非是对本发明做其它形式的限制,任何本领域技术人员可以利用上述公开的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型,仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (8)
1.一种“整体流”分级利用余热的烧结矿的竖式装置,其特征在于,其包括筒体、十字分料结构、环形布风管、冷却风开口送风管、镂空十字架、锥体和卸料斗,所述筒体的上端设有进料口,所述十字分料结构固定设于进料口的正中央下方,所述筒体的上端两侧设有第一热风出口,在筒体内第一热风出口下方依次为预存段、冷却段,在筒体上距离冷却段底部的5/7段设有第二热风出口,在冷却段的底端开设有冷却风入口,所述环形布风管设于冷却段并按圆周方向由下而上紧贴布置,在筒体内壁设置,所述环形布风管的入口设于冷却段的下方,环形布风管的出口设于筒体冷却段的上端,出口从上端通过管道接在冷却风入口的管侧壁,所述冷却风开口送风管固定在设于筒体内的镂空十字架上,所述冷却风开口送风管连通冷却风入口,所述卸料斗设于筒体的下端,所述卸料斗下方为卸料口,卸料口上方中央设有锥体,锥体连接在镂空十字架上。
2.如权利要求1所述的竖式装置,其特征在于,所述十字分料结构包括互相垂直位置设置的4个叶片,所述叶片的倾斜角度在25°~60°之间。
3.如权利要求1所述的竖式装置,其特征在于,所述环形布风管紧贴在冷却段的内壁上,由下螺旋向上紧密设置,所述环形布风管的管道内壁设有螺纹。
4.如权利要求1所述的竖式装置,其特征在于,在筒体内冷却段下端固定设有镂空十字支架,所述冷却风开口送风管设为十字形状,十字相交的中间为入风口,入风口连通冷却风入口,在冷却风开口送风管上向上设有多个开口,开口向筒体内壁倾斜,形状为扇叶形。
5.如权利要求1所述的竖式装置,其特征在于,所述卸料斗的下端向内侧收缩,卸料斗的斜侧壁与卸料斗中心线之间的夹角为半顶角,所述卸料斗的半顶角大小为其中,为内摩擦角是烧结矿在卸料口斜坡上滑动的倾角为25°,冷却段的高度和直径之比为1~2。
6.如权利要求1所述的竖式装置,其特征在于,所述卸料斗的下端口大小与排料剪应力按公式:确定,其中,A为排料口截面积,单位为m2;L为排料口周长,单位为m;τ为排料剪应力,单位为N,利用公式计算,其中V为计算截面上所受的剪力,单位为N,A为计算截面面积,单位为㎡;ρ为烧结矿整体平均密度,单位为kg/m3;g为当地重力加速度,单位为m/s2。
7.如权利要求1所述的竖式装置,其特征在于,所述热风出口处还设有滤网。
8.如权利要求1所述的竖式装置,其特征在于,所述锥体通过活动连杆铰接固定在十字架上。
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