CN219956041U - 一种纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置和纯氢竖炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置和纯氢竖炉，属于纯氢竖炉技术领域，解决了现有技术中松料装置松料效果差的问题。所述装置包括松料辊和驱动装置，所述驱动装置与所述松料辊连接；所述松料辊上设置有拨料叶片；所述拨料叶片包括弧面的辊齿结构和设在所述辊齿结构上的拨齿。本实用新型的纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置有利于提高松料效果。

Description

一种纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置和纯氢竖炉

技术领域

本实用新型涉及纯氢竖炉技术领域，尤其涉及一种纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置和纯氢竖炉。

背景技术

发展氢冶金工艺是钢铁工业减排CO₂工艺选择的必然趋势，而纯氢竖炉是实现钢铁行业的CO₂超低排放和近零排放的关键技术。

在纯氢竖炉中，从预热区进入竖炉的氧化球团，当从还原区下来时已成为海绵铁，铁的熔点高，不会软熔，但是，未被还原的脉石与氧化亚铁之间发生的化学反应，有可能生成低熔点化合物变成烧结物，影响下料，因此，高温金属化球团的排料问题是影响纯氢竖炉直接还原工艺的关键技术。因此，通常会在竖炉中设置松料装置，来保证炉料顺利下行。

松料装置通常是贯穿竖炉炉壳设置，通过驱动装置驱动松料装置摆动达到松料的目的。但是，现有的松料装置是辊齿式，即直接在松料辊上设置辊齿，松料效果较差。

实用新型内容

鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置和纯氢竖炉，用以解决现有的纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置松料效果较差的问题。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，本实用新型提供了一种纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置，所述纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置包括松料辊和驱动装置，所述驱动装置与所述松料辊连接；

所述松料辊上设置有拨料叶片；所述拨料叶片包括弧面的辊齿结构和设在所述辊齿结构上的拨齿。

优选地，所述辊齿结构设置在所述松料辊表面的上半部分，所述辊齿结构包括至少4个沿所述松料辊的径向排列且连接的半圆形凸起，每个半圆形凸起的顶部均设置有一个拨齿。

优选地，所述松料辊的两端与竖炉炉壳的连接处均设置有隔热密封系统，所述隔热密封系统包括设置在松料辊与竖炉炉壳之间的外管套，所述外管套套设在所述松料辊的外周；所述外管套与所述松料辊之间设置有第一挡环和第二挡环，所述第一挡环和第二挡环套设在所述松料辊的外周，所述外管套、第一挡环、第二挡环以及所述松料辊形成填充隔热填料的第一空腔。

优选地，所述隔热密封系统还包括套设在所述松料辊上的内隔套和组合法兰，所述内隔套设置在所述外管套的内壁且位于第二挡环远离第一挡环的一侧，所述组合法兰设置在所述内隔套远离所述第二挡环的一侧，通过组合法兰压紧所述内隔套，从而使所述内隔套压紧所述第二挡环，进而将隔热填料压紧在第一挡环和第二挡环之间。

优选地，所述组合法兰包括依次连接的第一结构件、第二结构件、第三结构件、第四结构件；

所述第一结构件压紧所述外管套和内隔套重合的一端；

所述第二结构件与所述第一结构件远离外管套的一侧连接，第一结构件、第二结构件和松料辊之间形成第二空腔；

所述第三结构件与所述第二结构件远离所述第一结构件的一侧连接，且所述第三结构件与松料辊不接触；

所述第四结构件与所述第三结构件远离第二结构件的一侧连接，第二结构件、第三结构件、第四结构件和松料辊形成第三空腔，所述第三空腔内设置有盘根衬垫、盘根油环和石墨纤维编织填料，形成盘根动密封系统。

优选地，所述组合法兰还包括第五结构件，所述第一结构件靠近松料辊的一端且靠近内隔套的一侧设置有台阶，所述第一结构件的台阶、所述第五结构件以及松料辊形成第四空腔，所述第四空腔内设置有车式密封结构，形成车式旋转动密封系统。

优选地，所述外管套靠近所述第一结构件的一端设置有固定件法兰，所述第一结构件与所述固定件法兰通过螺栓连接，所述第一结构件与所述固定件法兰之间沿外管套的径向且沿远离外管套的方向依次设置有金属垫环密封件和O型密封圈，形成金属垫环静密封系统。

优选地，所述第二结构件上设置氮气管路，所述氮气管路与所述第二空腔连通，形成氮气静压密封系统。

优选地，所述装置还包括水冷系统和轴承支撑系统。

另一方面，本实用新型提供一种纯氢竖炉，所述纯氢竖炉包括上述纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置。

与现有技术相比，本实用新型至少可实现如下有益效果之一：

1、本实用新型的纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置的拨料叶片包括弧面的辊齿结构和设在所述辊齿结构上的拨齿，弧面的辊齿结构有利于减小物料的运动阻力，拨齿用于对物料进行松动和破碎，从而在辊齿结构和拨齿的协同作用下提高松料效果。

2、本实用新型的纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置通过隔热密封系统、车式旋转动密封系统、盘根动密封系统、金属垫环静密封系统和氮气静压密封系统实现多级动密封和静密封，提高松料辊摆动过程中松料装置与竖炉之间的密封性。

3、纯氢竖炉的内部温度较高，且内部有粉尘，本实用新型的纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置的隔热密封系统不仅起到隔热作用，还可以起到防止竖炉内的粉尘从松料装置与竖炉连接处排出的作用。

本实用新型中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本实用新型的其他特征和优点将在随后的内容中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过文字以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本实用新型的纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置的主视剖面图；

图2为图1的局部A的放大图；

图3为图1的局部B的放大图；

图4为图1的拨料叶片左视图；

图5为本实用新型的纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置的俯视图；

图6为本实用新型的内筒结构示意图；

图7为图2中的车式密封结构图。

附图标记：

1-松料辊；101-内筒；102-外筒；103-第一端轴；104-第二端轴；2-外管套；3-第一挡环；4-第二挡环；5-氮气管路；6-内隔套；7-组合法兰；701-第一结构件；702-第二结构件；703-第三结构件；704-第四结构件；705-第五结构件；8-第一空腔；9-第二空腔；10-第三空腔；11-第四空腔；12-车式密封结构；13-盘根衬垫；14-盘根油环；15-石墨纤维编织填料；16-固定件法兰；17-金属垫环密封件；18-O型密封圈；19-拨料叶片；1901-辊齿结构；1902-拨齿；20-轴承座；21-第一透盖；22-第二透盖；23-自润滑向心关节轴承；24-安装底座；25-驱动盘；26-连接杆；27-液压缸；28-润滑油管路；29-旋转水接头。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

一方面，本实用新型提供了一种纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置，如图1-图5所示，所述纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置包括松料辊1和驱动装置，所述驱动装置与所述松料辊1连接；

所述松料辊1上设置有拨料叶片19；所述拨料叶片19包括弧面的辊齿结构1901和设在所述辊齿结构1901上的拨齿1902。

与现有技术相比，本实用新型的纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置的拨料叶片包括弧面的辊齿结构和设在所述辊齿结构上的拨齿，弧面的辊齿结构有利于减小物料的运动阻力，拨齿用于对物料进行松动和破碎，从而在辊齿结构和拨齿的协同作用下提高松料效果。

需要说明的是，如图4-图5所示，纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置包括三个平行设置的松料辊1，每个松料辊的上表面设置多个拨料叶片19。实施时，松料辊1来回转动，带动拨料叶片19来回运动，从而达到松料和破碎粘结物料的作用。

具体地，如图4所示，所述辊齿结构1901设置在所述松料辊1表面的上半部分，所述辊齿结构1901包括至少4个沿所述松料辊1的径向排列且连接的半圆形凸起，每个半圆形凸起的顶部均设置有一个拨齿1902。辊齿结构中的半圆形凸起有利于减小物料的运动阻力，半圆形凸起上的拨齿用于对物料进行松动和破碎。

示例性地，辊齿结构1901与拨齿1902为一体结构。

进一步地，中间的松料辊1与其两侧的松料辊1上的拨料叶片19互相交错布置。

进一步地，中间的松料辊1的拨料叶片19中半圆形凸起的直径大于两侧的松料辊1的拨料叶片19中半圆形凸起的直径，有利于炉内高温松料。

需要说明的是，拨料叶片19通过轴销固定于松料辊1的叶片安装座上，为可拆卸结构，便于更换维修。

现有的松料装置与竖炉的连接处通常仅仅通过填料密封。由于松料装置在实施过程中是来回摆动或旋转的，摆动或旋转过程中填料密封无法达到较高的密封效果，尤其对于纯氢竖炉来说，竖炉内部是纯度为99.5％以上的氢气，密封效果不佳，会导致高纯度氢气泄漏，存在巨大安全隐患。

本实用新型中，所述松料辊1的两端与竖炉炉壳的连接处均设置有隔热密封系统，所述隔热密封系统包括设置在松料辊1与竖炉炉壳之间的外管套2，所述外管套2套设在所述松料辊1的两端外周；所述外管套2与所述松料辊1之间设置有第一挡环3和第二挡环4，所述第一挡环3和第二挡环4套设在所述松料辊1的外周，第一挡环3位于靠近竖炉中心的一侧，第二挡环4位于远离竖炉中心的一侧，所述外管套2、第一挡环3、第二挡环4以及所述松料辊1形成填充隔热填料的第一空腔8。所述隔热密封系统起到防尘和隔热的作用。

需要说明的是，所述外管套2的外周与竖炉炉壳焊接。

在一种实施方式中，所述隔热密封系统还还包括内隔套6和组合法兰7，所述内隔套6设置在所述外管套2的内壁且位于第二挡环4远离第一挡环3的一侧，所述组合法兰7设置在所述内隔套6远离所述第二挡环4的一侧，通过组合法兰7压紧所述内隔套6，从而使所述内隔套6压紧所述第二挡环4，进而将隔热填料压紧在第一挡环3和第二挡环4之间。

示例性地，第一挡环3卡在外套管2内，第一挡环3与松料辊1之间有间隙，以实现松料辊1转动。

示例性地，所述组合法兰7包括依次连接的第一结构件701、第二结构件702、第三结构件703、第四结构件704；

以图2所示的组合法兰7的局部截面结构为例(为了便于理解和描述，在此仅以组合法兰7的局部截面结构为基础进行说明，根据局部截面结构即可以得到组合法兰7的完整结构)，以松料辊1的轴向为水平基准，所述第一结构件701的截面为竖直型，所述第一结构件701压紧所述外管套2和内隔套6重合的一端；

所述第二结构件702的截面为反F型(即与F镜像对称)，反F型的第二结构件702与所述第一结构件701远离外管套2的一侧连接，第一结构件701、第二结构件702和松料辊1之间形成第二空腔9；图2中，反F型的第二结构件702的上半部空腔与第二空腔9连通。

所述第三结构件703的截面为反L型(即与L镜像对称)，反L型的第三结构件703与所述第二结构件702远离所述第一结构件701的一侧连接，且所述第三结构件703与松料辊1不接触；

所述第四结构件704的截面为反L型(即与L镜像对称)，反L型的第四结构件704与所述第三结构件703远离第二结构件702的一侧连接，第二结构件702、第三结构件703、第四结构件704和松料辊1形成第三空腔10，所述第三空腔10内设置有盘根衬垫13、盘根油环14和石墨纤维编织填料15，形成盘根动密封系统。盘根衬垫13使得盘根产生一个楔形变形，增加盘根密封效果；通过润滑油管路28和盘根油环14注入润滑油以润滑轴的作用，减少轴磨损；石墨纤维编织填料15就是盘根，起到动密封作用。

具体地，所述盘根油环14设置在第三空腔10的中间，盘根油环14两侧设置石墨纤维编织填料15，盘根衬垫13设置在靠近第二结构件702的一侧。

示例性地，所述第一结构件701、第二结构件702、第三结构件703之间依次焊接为一体，所述第三结构件703与第四结构件704通过螺钉连接。

示例性地，所述组合法兰7还包括第五结构件705，所述第一结构件701靠近松料辊1的一端且靠近内隔套6的一侧设置有台阶，所述第一结构件701的台阶、所述第五结构件705以及松料辊1形成第四空腔11，所述第四空腔11内设置有车式密封结构12(如图7所示)，形成车式旋转动密封系统。

需要说明的是，车式密封结构12是现有的标准件，在此不再赘述。

车式旋转动密封系统为松料装置的第一道动密封，防止竖炉内氢气泄漏。盘根动密封系统为松料装置的第二道动密封，作为耐高温耐磨损旋转密封，用于防止竖炉内高温氢气通过松料辊1两端外筒102外圆面泄漏。

示例性地，所述第一结构件701与所述第五结构件705通过螺钉连接，所述第五结构件705压紧车式密封结构12。

在一种实施方式中，所述外管套2靠近所述第一结构件701的一端设置有固定件法兰16，所述第一结构件701与所述固定件法兰16通过螺钉连接，所述第一结构件701与所述固定件法兰16之间沿外管套2的径向且沿远离外管套2的方向依次设置有金属垫环密封件17和O型密封圈18，形成金属垫环静密封系统。金属垫环静密封系统可以承受气体更高的温度和压力，有效防止炉内高温氢气泄露。

示例性地，固定件法兰16与外管套2焊接。

在一种实施方式中，所述第二结构件702上设置氮气管路5，所述氮气管路5与所述第二空腔9连通，形成氮气静压密封系统。氮气静压密封系统位于车式旋转动密封系统和盘根动密封系统之间。通过氮气管路5向第二空腔9中充入氮气(压力为0.4MPa)，用于平衡竖炉内氢气压力(0.38MPa)，由于氮气压力略高于竖炉内氢气压力，即使车式旋转动密封系统出现泄露或失效，会有少量氮气进入竖炉内，氮气将氢气顶回竖炉内，避免氢气泄露。

在一种最优的实施方式中，本实用新型的纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置包括上述的隔热密封系统、车式旋转动密封系统、盘根动密封系统、金属垫环静密封系统和氮气静压密封系统，实现多级动密封和静密封，提高松料辊摆动过程中松料装置与竖炉之间的密封性。

在一种实施方式中，所述装置还包括水冷系统和轴承支撑系统。

具体地，所述松料辊1包括内筒101和外筒102，所述外筒102套设在所述内筒101外周，所述内筒101的两端密封，所述内筒101与外筒102之间形成水冷通道。

所述松料辊1的两端分别连接第一端轴103和第二端轴104，所述第一端轴103和第二端轴104的内部分别设置有沿轴的长度方向延伸的水冷通道，第一端轴103的水冷通道、内筒101与外筒102之间的水冷通道以及第二端轴104的水冷通道依次连通，形成水冷系统。实施时，冷却水通过第一端轴103的一端进入第一端轴103水冷通道，然后流向内筒101与外筒102之间的水冷通道，最后从第二端轴104的水冷通道排出，实现对外筒102的冷却。

示例性地，所述第一端轴103的进水端和第二端轴104的出水端分别设置有用于进水和回水的旋转水接头29。冷却水通过第一端轴103进水旋转水接头29进入第一端轴103水冷通道，最后从第二端轴104的回水旋转水接头29排出。

需要说明的是，如图6所示，所述内筒101的外壁设置有沿内筒101的长度方向延伸的螺旋水槽，使得内筒101与外筒102之间的水冷通道为螺旋状水冷通道，螺旋状水冷通道有利于提高水冷效果。

需要说明的是，内筒101不仅起到形成水冷通道的作用，并且，形成螺旋水槽的凸起螺旋筋起到支撑外筒102的作用，防止外筒102在炉内球团重力作用下发生高温变形。

在一种实施方式中，所述轴承支撑系统设置在所述松料辊1的两端，用于支撑松料辊1。

具体地，第一端轴103和第二端轴104上分别设置所述轴承支撑系统。

示例性地，所述轴承支撑系统包括轴承座20、第一透盖21、第二透盖22以及设置在所述轴承座20内的自润滑向心关节轴承23。

具体地，自润滑向心关节轴承23设置在轴承座20内，通过第一透盖21、第二透盖22密封，所述自润滑向心关节轴承23为球面轴承，可以消除轴受力产生的挠度，防止卡死现象，且平常无需注入润滑油。

需要说明的是，自润滑向心关节轴承23为现有的标准件，在此不再赘述。

进一步地，所述轴承支撑系统还包括安装底座24，所述轴承座20安装在安装底座24上，所述安装底座24可以与竖炉侧边的平台连接支撑。

在一种实施方式中，所述驱动装置为液压缸驱动系统，所述液压缸驱动系统包括驱动盘25、连接杆26和液压缸27。所述驱动盘25通过键固定设置在所述第一端轴103上，连接杆26的一端与驱动盘25连接，另一端与液压缸27的活塞杆连接。实施时，将高压液压油注入液压缸27，在高压油的作用下，液压缸27的活塞杆伸出和缩回，通过连接杆26带动第一端轴103摆动，进而带动松料辊1上的拨料叶片19运动，起到松料和破碎粘结物料的作用。

在一种实施方式中，所述装置还包括润滑油管路28，所述润滑油管路28分别与盘根油环14和自润滑向心关节轴承23连通，用于润滑盘根油环14和自润滑向心关节轴承23。

润滑油管路28也与第二空腔9相通，注入润滑油可以减少车式密封结构12的磨损带来的氢气泄漏。

第二方面，本发明还提供了一种纯氢竖炉，所述纯氢竖炉包括上述纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置。

具体地，所述水平松料装置设置在竖炉的还原段下部高温区。

实施时，从竖炉还原段下降的高温物料落到水平松料装置上，液压缸27高压油的作用下，液压缸27的活塞杆伸出和缩回，通过连接杆26带动第一端轴103摆动，进而带动三个松料辊1上的拨料叶片19运动，起到松料和破碎粘结物料的作用。在松料辊1摆动的过程中，隔热密封系统起到炉内隔热和防尘的作用，车式旋转动密封系统、盘根动密封系统、金属垫环静密封系统和氮气静压密封系统起到防止炉内氢气泄露的作用。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置，其特征在于，所述纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置包括松料辊(1)和驱动装置，所述驱动装置与所述松料辊(1)连接；

所述松料辊(1)上设置有拨料叶片(19)；所述拨料叶片(19)包括弧面的辊齿结构(1901)和设在所述辊齿结构(1901)上的拨齿(1902)。

2.根据权利要求1所述的纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置，其特征在于，所述辊齿结构(1901)设置在所述松料辊(1)表面的上半部分，所述辊齿结构(1901)包括至少4个沿所述松料辊(1)的径向排列且连接的半圆形凸起，每个半圆形凸起的顶部均设置有一个拨齿(1902)。

3.根据权利要求1所述的纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置，其特征在于，所述松料辊(1)的两端与竖炉炉壳的连接处均设置有隔热密封系统，所述隔热密封系统包括设置在松料辊(1)与竖炉炉壳之间的外管套(2)，所述外管套(2)套设在所述松料辊(1)的外周；所述外管套(2)与所述松料辊(1)之间设置有第一挡环(3)和第二挡环(4)，所述第一挡环(3)和第二挡环(4)套设在所述松料辊(1)的外周，所述外管套(2)、第一挡环(3)、第二挡环(4)以及所述松料辊(1)形成填充隔热填料的第一空腔(8)。

4.根据权利要求3所述的纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置，其特征在于，所述隔热密封系统还包括套设在所述松料辊(1)上的内隔套(6)和组合法兰(7)，所述内隔套(6)设置在所述外管套(2)的内壁且位于第二挡环(4)远离第一挡环(3)的一侧，所述组合法兰(7)设置在所述内隔套(6)远离所述第二挡环(4)的一侧，通过组合法兰(7)压紧所述内隔套(6)，从而使所述内隔套(6)压紧所述第二挡环(4)，进而将隔热填料压紧在第一挡环(3)和第二挡环(4)之间。

5.根据权利要求4所述的纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置，其特征在于，所述组合法兰(7)包括依次连接的第一结构件(701)、第二结构件(702)、第三结构件(703)、第四结构件(704)；

所述第一结构件(701)压紧所述外管套(2)和内隔套(6)重合的一端；

所述第二结构件(702)与所述第一结构件(701)远离外管套(2)的一侧连接，第一结构件(701)、第二结构件(702)和松料辊(1)之间形成第二空腔(9)；

所述第三结构件(703)与所述第二结构件(702)远离所述第一结构件(701)的一侧连接，且所述第三结构件(703)与松料辊(1)不接触；

所述第四结构件(704)与所述第三结构件(703)远离第二结构件(702)的一侧连接，第二结构件(702)、第三结构件(703)、第四结构件(704)和松料辊(1)形成第三空腔(10)，所述第三空腔(10)内设置有盘根衬垫(13)、盘根油环(14)和石墨纤维编织填料(15)，形成盘根动密封系统。

6.根据权利要求5所述的纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置，其特征在于，所述组合法兰(7)还包括第五结构件(705)，所述第一结构件(701)靠近松料辊(1)的一端且靠近内隔套(6)的一侧设置有台阶，所述第一结构件(701)的台阶、所述第五结构件(705)以及松料辊(1)形成第四空腔(11)，所述第四空腔(11)内设置有车式密封结构(12)，形成车式旋转动密封系统。

7.根据权利要求5所述的纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置，其特征在于，所述外管套(2)靠近所述第一结构件(701)的一端设置有固定件法兰(16)，所述第一结构件(701)与所述固定件法兰(16)通过螺栓连接，所述第一结构件(701)与所述固定件法兰(16)之间沿外管套(2)的径向且沿远离外管套(2)的方向依次设置有金属垫环密封件(17)和O型密封圈(18)，形成金属垫环静密封系统。

8.根据权利要求5所述的纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置，其特征在于，所述第二结构件(702)上设置氮气管路(5)，所述氮气管路(5)与所述第二空腔(9)连通，形成氮气静压密封系统。

9.根据权利要求1所述的纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置，其特征在于，所述装置还包括水冷系统和轴承支撑系统。

10.一种纯氢竖炉，其特征在于，所述纯氢竖炉包括权利要求1-9中的任意一项所述的纯氢竖炉还原炉腰水平松料装置。