CN204752820U - 一种透气物料的气冷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及具有透气性的物料的冷却技术领域，提供了一种透气物料的气冷装置，包括料塔、料耙、旋转驱动单元和沿所述料塔的轴线分布的旋转轴。本装置通过在排料口位置设置控制阀控制排料速度，进而达到控制料塔内透气物料的厚度的目的，以此保证透气物料与冷却气体充分接触，进而保证透气物料冷却充分。在此基础上，要保证物料冷却充分，无需将塔身设置太高，从而避免了透气物料粉化的问题。此外，在料塔内设置有与透气物料之间存在相对运动的料耙，通过合理设置所述料耙可保证透气物料在下料点下料后被料耙摊开铺平，进而避免由布料不均导致的冷却气体穿过料层受到的阻力不均匀的问题。并且该装置竖直布置，从而占地面积小。

Description

一种透气物料的气冷装置

技术领域

本实用新型涉及具有透气性的物料的冷却技术领域，尤其涉及一种透气物料的气冷装置，更加具体为适用于直接还原铁的气冷装置。

背景技术

钢铁工业是国民经济的支柱产业，其能源消耗量大，污染物排放量也大，在给社会提供优质钢材的同时，也对自然环境带来了重大影响。其中，钢铁企业能耗和废弃物排放主要集中在高炉炼铁系统，因此人们开展了大量非高炉炼铁新工艺的研究，并取得了一定的进展。其中发展最迅猛的是直接还原技术和熔融还原技术。

其中，直接还原技术是指以煤、气体或者液体燃料为能源和还原剂，在低于熔化温度之下将铁矿石还原成固态铁的炼铁生产工艺，其产品为直接还原铁(即DRI，directreducediron)，也称海绵铁。该产品未经熔化，仍保持矿石外形，由于还原失氧形成大量气孔，在显微镜下观察形似海绵而得名。直接还原铁含铁量一般超过90％，化学成分稳定，杂质含量低，不仅是废钢的替代品，更是生产优质钢、纯净钢不可缺少的原料。此外，炼钢配加直接还原铁是控制、稀释钢中有害元素的主要手段。因此，直接还原铁是改善钢材质量、增加钢材品种、发展钢铁冶金紧凑流程不可缺少的原料。

冷却是直接还原铁生产工艺中极其重要的一个环节，直接还原铁制品焙烧出炉后温度很高，约为1100℃。为保证皮带机能对直接还原铁进行输送运载，需将其冷却至150℃以下。不同于一般冶金制品，高温直接还原铁制品在遇到空气和水时，会产生剧烈氧化燃烧，将已经还原出来的铁重新变成金属氧化物，从而导致成品金属化率大幅降低且粉化率大幅增加。

目前直接还原铁的冷却方法有：浸水冷却、内喷淋水冷却筒冷却和外喷淋水冷却筒冷却。浸水冷却是将直接还原铁在水槽内浸水冷却，高温的直接还原铁投入水中形成爆沸的危险性。此外，浸水冷却和内喷淋水冷却筒冷却都存在粉化率高、成品率低、含水量高需要二次干燥、易发生二次氧化等问题。外喷淋水冷却筒冷却由于冷却介质通过冷却筒壁进行热交换，热交换率比较低、需要消耗大量的冷却用水、能耗高。而基于这三种方法技术人员提出的多种直接还原铁的冷却装置也都存在基于上述方法导致的缺陷。并且，上述三种方法都存在无法利用余热的问题。

有鉴于此，申请号为201110346488.X的专利提出了一种使用惰性气体通过流动床进行冷却的装置。该装置在一个竖立的直筒内设立多层折返的流动床，直接还原铁依靠自身重力从上而下折返运动，惰性气体从底部进入筒体，穿过多层流动床后从顶部排出。该装置直接还原铁高度落差大，粉化率较高。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题就是提供一种透气物料气冷装置，便于对物料的余热进行回收，且物料粉化率低。将该透气物料气冷装置适用于直接还原铁的冷却时，可以在便于余热回收、物料粉化率低的基础上，避免浸水冷却、内喷淋水冷却筒冷却和外喷淋水冷却筒冷却技术存在的缺点。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种透气物料的气冷装置，包括料塔、料耙、旋转驱动单元和沿所述料塔的轴线分布的旋转轴；所述料塔的顶部设置有进料口和排气口，所述料塔的底部设置有排料口和进气口；所述排料口连接控制阀；所述料塔内设置有便于落料的所述料耙；所述旋转轴的一端与所述旋转驱动单元连接，另一端伸入到所述料塔内与所述料耙连接。

优选地，所述料塔包括容纳本体和排料仓；所述排料仓沿远离所述容纳本体方向内收并形成所述排料口，所述进气口位于所述排料仓的侧壁上。

优选地，所述排料仓为锥形或倒金字塔形。

优选地，所述排料仓的外围设置有与所述容纳本体同轴的水平方向的环形通气管道，所述环形通气管道通过径向管道与所述排料仓上的所述进气口连接。

优选地，所述径向管道为多根且沿所述环形通气管道的周向均匀分布；所述排料仓和所述环形通气管道的数量均为两个，且两个所述环形通气管道与同一个通气设备连接。

优选地，所述料耙分布在以所述旋转轴为中心轴的同心圆上，且在所述容纳本体的径向上，相邻两列所述料耙的角度相反。

优选地，所述旋转轴与所述料塔的壳体之间设置有密封单元。

优选地，所述密封单元为液体密封单元。

优选地，所述旋转轴穿过所述料塔的顶板伸入到所述料塔内。

优选地，所述旋转驱动单元为驱动马达。

(三)有益效果

本实用新型的技术方案具有以下优点：本实用新型的透气物料的气冷装置，通过在排料口位置设置控制阀控制排料速度，进而达到控制料塔内透气物料的厚度的目的，以此保证透气物料与冷却气体充分接触，进而保证透气物料冷却充分。在此基础上，要保证物料冷却充分，无需将塔身设置太高，从而避免了透气物料粉化的问题。此外，在料塔内设置有与透气物料之间存在相对运动的料耙，通过合理设置所述料耙可保证透气物料在下料点下料后被料耙摊开铺平，进而避免由布料不均导致的冷却气体穿过料层受到的阻力不均匀的问题。并且该装置竖直布置，从而占地面积小。

本实用新型的优选方案中，料塔包括容纳本体和排料仓，且排料仓为锥形或倒金字塔形，在排料仓的外围设置有与所述容纳本体同轴的水平环形通气管道，并通过径向管道从各个方向向排料仓内注入冷却气体，从而达到均匀供气的目的。

本实用新型的又一优选方案中，在旋转轴和料塔的壳体之间采用液体密封单元进行密封，从而提高了装置的密封性，解决了空气渗入储料腔中带来的直接还原铁的二次氧化的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的透气物料的气冷装置的结构示意图；

图2是图1中A-A处的剖视示意图；

图3是图1中B-B处的剖视示意图；

图中：1、进料口；2、排气口；3、料塔；4、料耙；5、环形通气管道；6、旋转密封阀；7、排料仓；8、进气口；9、排料口；10、径向管道；11、旋转轴；12、驱动马达；13、液体密封单元；14、连杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

不失一般性，本实施例以适用于直接还原铁的气冷装置为例进行说明。应当理解的是，本实施例的气冷装置还可以适用于其它存在背景技术相关问题的透气物料的冷却，尤其是颗粒状、块状等散状物料。

本实施例的透气物料的气冷装置，包括料塔3、料耙4、旋转驱动单元和沿所述料塔3的轴线分布的旋转轴。

请参见附图1，所述料塔3的顶部设置有进料口1，直接还原铁通过所述进料口1进入到料塔3中后，最终通过料塔3底端的排料口9排出。其中，为了对料塔3中的直接还原铁料层厚度进行控制，本实施例的排料口9连接有控制阀，通过控制阀控制料塔3中直接还原铁的排出速度，进而控制直接还原铁在料塔3内厚度。而足够厚度的直接还原铁料层可以对冷却气体产生一定阻力，因此可以保证直接还原铁与冷却气体充分接触。在此基础上，要保证直接还原铁冷却充分，无需将塔身设置太高，从而避免了透气物料粉化的问题。并且该装置竖直布置，从而占地面积小。其中，控制阀的选择根据其要实现的效果决定，优选但不局限于多个串联的旋转密封阀6，此处选择双层旋转密封阀6。

基于直接还原铁通过进料口1进入料塔3后比较容易堆积在下料点，本实施例在料塔3内设置了可均匀物料的料耙4。显然，料耙4要实现均匀物料的功能，需要其相对料塔3内的直接还原铁产生一定运动。具体地，沿所述料塔3的轴线设置一根旋转轴，所述旋转轴的一端与旋转驱动单元连接，另一端伸入到所述料塔3内与所述料耙4连接。此处所述料耙4可以通过连杆14与所述旋转轴连接。并且，优选但不必须所述旋转驱动单元连接为驱动马达11。

在此基础上，通过合理设置料耙4在料塔3内的布置方式可保证直接还原铁在下料点下料后被料耙4摊开铺平，进而避免由布料不均导致的冷却气体穿过料层受到的阻力不均匀的问题。其中一种可行的方式是，料耙4分布在以所述旋转轴为中心轴的同心圆上，且在所述容纳本体的径向上，相邻两列所述料耙的角度相反，请参见图2。本实施例中优选在料塔3内的四个同心圆上设置有共四组料耙4，其中每组料耙4位于同一圆周上。当旋转轴旋转时，带动四组料耙4一起进行旋转运动。高温的直接还原铁在料耙4的作用下被搅匀混合，同时堆积的料层被打平，进而增加物料的透气均匀性。

其中需要注意的是，为了避免料耙4在转动过程中干涉落料，优选料耙4和进料口1在沿着竖直方向落在水平面上的投影错开分布。

为了对料塔3中的直接还原铁进行冷却，在料塔3的底端设有进气口8。冷却气体通过该进气口8进入到料塔3中对直接还原铁进行冷却，并最终通过料塔3顶板上的排气口2排出。

本实施例中，为了实现均匀供气的目的，料塔3可以包括容纳本体和排料仓7，显然容纳本体是空心圆柱体，而排料仓7沿远离所述容纳本体方向内收并形成所述排料口9，所述进气口8位于所述排料仓7的侧壁上。

进一步地，本实施例将排料仓7设置为规则的锥形或倒金字塔形。在排料仓7的外围设置有与所述容纳本体同轴的水平环形通气管道5。其中需要注意的是，水平环形通气管道5的轴线指的是纵向穿过所述圆环中心的直线。所述环形通气管道5通过径向管道10与所述排料仓7上的所述进气口8连接。当沿所述环形通气管道5的周向分布有多根径向管道10时，环形通气管道5可以同时从各个方向向排料仓7内注入冷却气体。此处采用四根径向管道10沿环形通气管道5的周向均匀分布。

此外，料仓的数量可以设置成多个，从而与之对应的环形通气管道5的数量也为多个，具体可以根据需要进行设置，并且多个环形通气管道5可同时与同一个通气设备连接。本实施例中采用排料仓7为锥形且数量为两个的情形，请参见图3。

为了避免直接还原铁发生二次氧化，应当尽量将直接还原铁和外界隔离。有鉴于此，本实施例的旋转轴与所述料塔3的壳体之间设置有密封单元。在此基础上，本实施例提供一种密封效果理想的液体密封单元12。以旋转轴穿过顶板伸入到所述料塔3内的情况进行说明，液体密封单元12设置在旋转轴和顶板之间。具体地，在料塔3的顶板上设置有环形液槽，旋转轴沿着所述环形液槽的轴向同时也是料塔3的轴向穿过料塔3的顶板后进入料塔3内部，旋转轴固定连接有密封盖，该密封盖伸入到环形液槽中与其配合形成液体密封。

将本实施例的气冷装置用于直接还原铁的冷却时，首先将1100℃左右的直接还原铁从进料口1通过双层旋转密封阀6进入料塔3，料塔3落在排料仓7上并堆积。启动驱动马达11带动旋转轴转动，带动料塔3内部的四组旋向不同的料耙4转动，并使得料耙4的底部与料层顶部相接触。堆积在料塔3内的表面物料被打平，并被旋向不同的料耙4搅混混匀，保证了布料的均匀性，从而保证了冷却气流的阻力均匀性。高温的直接还原铁经过冷却后，从排料仓7底部通过双层旋转密封阀6排出，最终排出温度低于150℃。

在注入直接还原铁的同时，惰性气体经过环形通气管道5后进入径向管道10，并通过进气口8注入料塔3中。在惰性气体向上运动的同时，其对堆积在料塔3中的直接还原铁进行冷却，经过充分换热之后，从排气口2排出。换热后的惰性气体经除尘后进余热锅炉进行余热回收，再由循环风机加压后进入冷却装置循环使用。采用惰性气体对直接还原铁进行冷却，避免了直接还原铁在冷却过程中与空气或水接触，解决了直接还原铁冷却效率不高、二次氧化和含水的问题。高温惰性气体经除尘后进余热锅炉进行余热回收，节约了能源。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而非对本实用新型的限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种透气物料的气冷装置，其特征在于，包括料塔、料耙、旋转驱动单元和沿所述料塔的轴线分布的旋转轴；所述料塔的顶部设置有进料口和排气口，所述料塔的底部设置有排料口和进气口；所述排料口连接控制阀；所述料塔内设置有便于落料的所述料耙；所述旋转轴的一端与所述旋转驱动单元连接，另一端伸入到所述料塔内与所述料耙连接。

2.根据权利要求1所述的透气物料的气冷装置，其特征在于，所述料塔包括容纳本体和排料仓；所述排料仓沿远离所述容纳本体方向内收并形成所述排料口，所述进气口位于所述排料仓的侧壁上。

3.根据权利要求2所述的透气物料的气冷装置，其特征在于，所述排料仓为锥形或倒金字塔形。

4.根据权利要求3所述的透气物料的气冷装置，其特征在于，所述排料仓的外围设置有与所述容纳本体同轴的水平方向的环形通气管道，所述环形通气管道通过径向管道与所述排料仓上的所述进气口连接。

5.根据权利要求4所述的透气物料的气冷装置，其特征在于，所述径向管道为多根且沿所述环形通气管道的周向均匀分布；所述排料仓和所述环形通气管道的数量均为两个，且两个所述环形通气管道与同一个通气设备连接。

6.根据权利要求2所述的透气物料的气冷装置，其特征在于，所述料耙分布在以所述旋转轴为中心轴的同心圆上，且在所述容纳本体的径向上，相邻两列所述料耙的角度相反。

7.根据权利要求1所述的透气物料的气冷装置，其特征在于，所述旋转轴与所述料塔的壳体之间设置有密封单元。

8.根据权利要求7所述的透气物料的气冷装置，其特征在于，所述密封单元为液体密封单元。

9.根据权利要求7或8所述的透气物料的气冷装置，其特征在于，所述旋转轴穿过所述料塔的顶板伸入到所述料塔内。

10.根据权利要求1所述的透气物料的气冷装置，其特征在于，所述旋转驱动单元为驱动马达。