CN115289831A - 一种粒状物料竖冷炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种粒状物料竖冷炉，包括从上至下依次相连的圆台形预存段、圆台形冷却段、圆柱形冷却段和倒圆台形冷却段，所述圆台形预存段的内部设置蒸汽过热器，所述圆台形预存段和圆台形冷却段的炉墙外侧设置排烟管道，所述倒圆台形冷却段的内部设置供风装置；粒状物料在竖冷炉内由上至下落下，供风装置向竖冷炉内鼓风冷却，粒状物料竖式逆流换热，蒸汽过热器吸收炉内粒状物料显热生产过热蒸汽，热废气通过排烟管道排出竖冷炉外。该竖冷炉可生产过热蒸汽，提高粒状物料的余热回收率，以及排烟管道外置，不易损坏而耐用。

Description

一种粒状物料竖冷炉
技术领域
本发明涉及高温固体余热回收利用技术领域，特别是涉及一种粒状物料竖冷炉，用于烧结矿及干式粒化高炉渣等高温固体粒状物料的冷却与余热回收。
背景技术
烧结矿和焦炭等高温固体粒状物料的显热回收利用是企业节能降耗的重要途径。常用干熄焦炉回收焦炭显热。常用环冷机回收烧结矿显热。
干熄焦炉具有余热回收率高的优点。干熄焦炉采用竖冷方式冷却焦炭，干熄焦炉密封性好，冷却风用量少，冷却风与焦炭换热时间长，换热后形成的热废气温度高，焦炭的余热回收率高。
干熄焦炉具有环形烟道易坏不耐用的缺点。干熄焦炉在冷却段和预存段的炉墙上设置环形烟道，用于排出炉内鼓风冷却焦炭产生的热废气。环形烟道采用耐火砖砌筑，环形烟道支撑部位的耐火砖受炉墙重力应力、温差热应力及焦炭颗粒冲刷磨损的影响，易开裂易折断易坍塌。
环冷机具有余热回收率低的缺点。环冷机鼓风冷却热烧结矿，环冷机漏风率高，冷却风用量大，冷却风与热烧结矿叉流换热，冷却风与热烧结矿换热时间短，换热后形成的热废气温度低，热废气送余热锅炉利用的余热回收率低，进而烧结矿的余热回收率低。
发明内容
针对干熄焦炉环形烟道易坏不耐用和环冷机余热回收率低的问题，本发明提供了一种粒状物料竖冷炉，采用竖冷方式及在炉内布置蒸汽过热器的方式高效回收粒状物料余热，以及通过在炉外布置排烟分管使竖冷炉排烟管道耐用。
本发明通过以下技术方案实现：
一种粒状物料竖冷炉，包括从上至下依次相连的圆台形预存段、圆台形冷却段、圆柱形冷却段和倒圆台形冷却段，所述圆台形预存段的内部设置蒸汽过热器，所述圆台形预存段和圆台形冷却段的炉墙外侧设置排烟管道，所述倒圆台形冷却段的内部设置供风装置；粒状物料在竖冷炉内由上至下落下，供风装置向竖冷炉内鼓风冷却，粒状物料竖式逆流换热，蒸汽过热器吸收炉内粒状物料显热生产过热蒸汽，热废气通过排烟管道排出竖冷炉外。
进一步的，所述蒸汽过热器设置蒸汽入口和蒸汽出口，所述蒸汽出口位于蒸汽入口的上侧。
进一步的，所述蒸汽过热器的换热管道由耐热钢管组成，所述耐热钢管之间的横向间距和纵向间距均为粒状物料最大粒径的2～3倍。
进一步的，所述排烟管道包括环形的排烟总管和多个排烟分管，所述排烟分管均布在圆台形冷却段的外侧，其一端与圆台形冷却段连接，另一端与排烟总管连接，所述排烟总管环绕在圆台形预存段的外侧，所述排烟总管设置排烟总管出口。
进一步的，所述环形排烟总管和排烟分管均采用圆形钢管，钢管内部设置浇注料保温层，所述排烟分管与圆台形冷却段的连接处设有由耐火浇注料制成的带孔篦板，排烟分管上还设有热废气流量控制阀门。
进一步的，所述排烟分管为12～20个。
进一步的，所述圆台形预存段、圆台形冷却段、圆柱形冷却段和倒圆台形冷却段的炉墙，从外向内均由钢板层、硅钙板隔热层、聚轻砖保温层及耐火浇注料层组成，所述钢板层外部焊接设置槽钢横梁和槽钢纵梁。
进一步的，所述供风装置包括中心供风风帽、边部供风风口、冷风管道和循环风机。
进一步的，所述倒圆台形冷却段的底部设有排料出口，所述排料出口下面设置排料装置，排料装置包括排料管道、插板阀、振动给料器及皮带机。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、粒状物料余热回收率高。竖冷炉采用竖式换热方式鼓风冷却粒状物料，形成的热废气温度高，进而粒状物料的余热回收率高；采用蒸汽过热器吸收粒状物料余热，进一步提高粒状物料的余热回收率。
2、排烟管道耐用。竖冷炉在炉外设置排烟分管，排烟分管不受炉墙耐材重力应力、炉内粒状物料冲刷磨损及炉内粒状物料温差热应力的影响，排烟分管不易损坏而耐用。
3、炉型结构简单。竖冷炉的圆台形预存段炉墙和圆台形冷却段炉墙连接形成圆台形炉墙，圆台形炉墙结构简单稳定，便于圆台形预存段的炉墙重量由圆台形冷却段炉墙承重。
4、热废气排气顺畅。竖冷炉排烟分管的入口位置设置在圆柱形冷却段内部粒状物料的上方，炉内热废气可顺畅流向排烟分管入口；排烟分管入口设置带孔篦板，篦板可阻止炉内粒状物料进入及堵塞排烟分管，炉内热废气可穿过篦板进入排烟分管顺畅排出炉外；排烟分管设置热废气流量控制阀门，控制炉内热废气由各排烟分管均匀地流入环形排烟总管。
附图说明
图1为本发明的竖冷炉的结构示意图。
图1中：1、装料装置；2、装料炉门；3、圆台形预存段；31、装料入口；4、蒸汽过热器；41、蒸汽出口；42、蒸汽入口；5、环形排烟总管；51、排烟总管出口；52、排烟分管；53、热废气流量控制阀门；54、带孔篦板；6、圆台形冷却段；7、圆柱形冷却段；8、供风装置；81、循环风机；9、倒圆台形冷却段；91、排料出口；10、插板阀；11、排料管道；12、振动给料器；13、皮带机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步阐明。
如图1所示，为一种粒状物料竖冷炉，包括从上至下依次相连的圆台形预存段3、圆台形冷却段6、圆柱形冷却段7和倒圆台形冷却段9。
所述圆台形预存段3，其顶部为装料入口31，底部与圆台形冷却段6的顶部连接，内部设置蒸汽过热器4。所述装料入口31处设置装料炉门2，装料炉门2的上部设置装料装置1。
所述蒸汽过热器4的换热管道由耐热钢管组成，耐热钢管穿过圆台形预存段3底部炉墙布置在圆台形预存段3内部，蒸汽过热器4分别设置蒸汽入口42和蒸汽出口41，所述蒸汽出口41位于蒸汽入口42的上侧，由于粒状物料在竖冷炉内从上至下是由高温到低温的放热过程，故将所述蒸汽出口41位于蒸汽入口42的上侧有利于提高蒸汽过热器的换热效率。所述耐热钢管之间的横向间距和纵向间距均为粒状物料最大粒径的2～3倍，粒状物料能够顺畅穿过换热管道下移并与换热管道直接接触换热。
所述圆台形预存段3和圆台形冷却段6的炉墙外侧设置排烟管道，所述排烟管道包括环形的排烟总管5和多个排烟分管52。所述排烟分管52均布在圆台形冷却段6的外侧，其一端与圆台形冷却段6连接，另一端与排烟总管5连接，所述排烟总管5环绕在圆台形预存段3的外侧，所述排烟总管5设置排烟总管出口51，排出竖冷炉内的热废气。
环形排烟总管5和排烟分管52均采用圆形钢管，钢管内部设置浇注料保温层。排烟分管以12～20个为宜，其数量由竖冷炉的大小决定，所述排烟分管52与圆台形冷却段6的连接处设有由耐火浇注料制成的带孔篦板54，各排烟分管52上还设有热废气流量控制阀门53。
所述圆柱形冷却段7，顶部与圆台形冷却段6底部连接，底部与倒圆台形冷却段9顶部连接。
所述倒圆台形冷却段9，内部设置供风装置8，底部设有排料出口91。所述供风装置8包括中心供风风帽、边部供风风口、冷风管道和循环风机81，通过循环风机81向冷风管道内输送冷却风，进而为竖冷炉提供冷却粒状物料所需的冷却风。
所述排料出口91的下侧设置排料装置，所述排料装置包括排料管道11、插板阀10、振动给料器12及皮带机13。
所述装料炉门2设置驱动电机实现横移打开和关闭。
所述带孔篦板54与圆台形冷却段6的炉墙齐平砌筑。
所述圆台形预存段3、圆台形冷却段6、圆柱形冷却段7和倒圆台形冷却段9的炉墙，从外向内均由钢板层、硅钙板隔热层、聚轻砖保温层以及耐火浇注料层组成，钢板层的外部焊接设置槽钢横梁和槽钢纵梁。
所述粒状物料包括烧结矿及干式粒化高炉渣等，进入竖冷炉时，粒状物料的温度范围为500～800℃，平均粒径范围为10～50mm，最大粒径不超过150mm。
所述竖冷炉排出的热废气送双压余热锅炉利用，余热锅炉排出的低温热废气送循环风机81利用作为冷却风。
所述蒸汽过热器的蒸汽入口42的蒸汽，来自双压余热锅炉的低压蒸汽。
粒状物料由装料装置1装入竖冷炉内，由供风装置8鼓风冷却，形成冷粒状物料和热废气，冷粒状物料由排料装置排出竖冷炉外，热废气由排烟管道排出炉外，蒸汽过热器4吸收炉内粒状物料显热生产过热蒸汽。
本实施例的工作过程为：
1、竖冷炉装料及排料过程：
a、装料过程：温度约700℃热粒状物料断续倒入装料装置1，再由装料装置1将热粒状物料装入竖冷炉内，装料时装料炉门2打开，不装料时装料炉门2关闭。
b、排料过程：热粒状物料在竖冷炉内依靠重力作用缓慢下移，依次经过圆台形预存段3、圆台形冷却段6、圆柱形冷却段7和倒圆台形冷却段9，在炉内下移过程中与供风装置8提供的冷却风换热后形成温度约150℃的冷粒状物料，然后冷粒状物料由振动给料器12连续排出炉外，并由皮带机13运走。
2、竖冷炉产热废气及排热废气过程：
a、产热废气过程：循环风机81提供温度约130℃的冷却风(低温热废气)给冷风管道及供风装置8，供风装置8鼓风冷却竖冷炉内热粒状物料，冷却风在倒圆台形冷却段9、圆柱形冷却段7和圆台形冷却段6内与热粒状物料竖式逆流换热后形成温度约450℃的热废气。
b、排热废气过程：炉内的热废气依次穿过倒圆台形冷却段9、圆柱形冷却段7和圆台形冷却段6内的粒状物料的空隙，然后穿过带孔篦板54进入排烟分管52排出炉外，然后经过热废气流量控制阀门53的控制进入环形排烟总管5，最后从排烟总管出口51排走。
3、竖冷炉产过热蒸汽及排过热蒸汽过程：
a、产过热蒸汽：来自余热锅炉的温度约220℃的低温过热蒸汽通过蒸汽入口42送入炉内蒸汽过热器4，蒸汽过热器4吸收圆台形预存段3内的热粒状物料的显热形成温度约400℃的过热蒸汽。
b、排过热蒸汽过程：蒸汽过热器4生产的温度约400℃的过热蒸汽，由蒸汽出口41排出竖冷炉外。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是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 (9)

1.一种粒状物料竖冷炉，其特征在于，包括从上至下依次相连的圆台形预存段(3)、圆台形冷却段(6)、圆柱形冷却段(7)和倒圆台形冷却段(9)，所述圆台形预存段(3)的内部设置蒸汽过热器(4)，所述圆台形预存段(3)和圆台形冷却段(6)的炉墙外侧设置排烟管道，所述倒圆台形冷却段(9)的内部设置供风装置(8)；粒状物料在竖冷炉内由上至下落下，供风装置(8)向竖冷炉内鼓风冷却，粒状物料竖式逆流换热，蒸汽过热器(4)吸收炉内粒状物料显热生产过热蒸汽，热废气通过排烟管道排出竖冷炉外。
2.根据权利要求1所述的一种粒状物料竖冷炉，其特征在于，所述蒸汽过热器(4)设置蒸汽入口(42)和蒸汽出口(41)，所述蒸汽出口(41)位于蒸汽入口(42)的上侧。
3.根据权利要求1所述的一种粒状物料竖冷炉，其特征在于，所述蒸汽过热器(4)的换热管道由耐热钢管组成，所述耐热钢管之间的横向间距和纵向间距均为粒状物料最大粒径的2～3倍。
4.根据权利要求1所述的一种粒状物料竖冷炉，其特征在于，所述排烟管道包括环形的排烟总管(5)和多个排烟分管(52)，所述排烟分管(52)均布在圆台形冷却段(6)的外侧，其一端与圆台形冷却段(6)连接，另一端与排烟总管(5)连接，所述排烟总管(5)环绕在圆台形预存段(3)的外侧，所述排烟总管(5)设置排烟总管出口(51)。
5.根据权利要求4所述的一种粒状物料竖冷炉，其特征在于，所述环形排烟总管(5)和排烟分管(52)均采用圆形钢管，钢管内部设置浇注料保温层，所述排烟分管(52)与圆台形冷却段(6)的连接处设有由耐火浇注料制成的带孔篦板(54)，排烟分管(52)上还设有热废气流量控制阀门(53)。
6.根据权利要求4所述的一种粒状物料竖冷炉，其特征在于，所述排烟分管为12～20个。
7.根据权利要求1所述的一种粒状物料竖冷炉，其特征在于，所述圆台形预存段(3)、圆台形冷却段(6)、圆柱形冷却段(7)和倒圆台形冷却段(9)的炉墙，从外向内均由钢板层、硅钙板隔热层、聚轻砖保温层及耐火浇注料层组成，所述钢板层外部焊接设置槽钢横梁和槽钢纵梁。
8.根据权利要求1所述的一种粒状物料竖冷炉，其特征在于，所述供风装置(8)包括中心供风风帽、边部供风风口、冷风管道和循环风机(81)。
9.根据权利要求1所述的一种粒状物料竖冷炉，其特征在于，所述倒圆台形冷却段(9)的底部设有排料出口(91)，所述排料出口(91)下面设置排料装置，排料装置包括排料管道(11)、插板阀(10)、振动给料器(12)及皮带机(13)。
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