一种透气物料的气冷装置及方法
一种透气物料的气冷装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明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及方法，更加具体为适用于直接还原铁的气冷装置及方法。
【背景技术】
[0002]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宄，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。
[0003]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，directreduced iron)，也称海绵铁。该产品未经恪化，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。
[0004]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°C。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°C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。
[0005]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。
[0006]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。
【发明内容】
[0007](一 )要解决的技术问题
[0008]本发明要解决的技术问题就是提供一种透气物料的气冷装置及方法，便于对物料的余热进行高效回收，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。
[0009]( 二)技术方案
[0010]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种透气物料的气冷装置，包括料塔、料耙、旋转驱动单元以及沿所述料塔的轴线分布的旋转轴；在所述料塔的顶板上开设有进料口和排气口，在所述料塔的底板上开设有排料口和进气口 ；所述料塔内设置有多块落料板，所述落料板将所述料塔沿纵向分为多个落料室；所述落料板上开设有落料孔和风孔，且相邻的所述落料板上的落料孔在水平面上的投影错开分布；各个所述落料室内分别设置有便于落料的所述料耙；所述旋转轴一端连接所述旋转驱动单元，另一端伸入到所述料塔内部与所述料耙连接。
[0011]优选地，所述旋转轴和所述料塔的壳体之间设置有密封单元。
[0012]优选地，所述密封单元为液体密封单元，包括与所述料塔固定连接且位于所述旋转轴的周向外围的环形液槽，以及固定在所述旋转轴上且与所述环形液槽配合的圆形密封至
ΠΠ O
[0013]优选地，所述进料口和排料口均连接有旋转密封阀。
[0014]优选地，相邻所述落料板上的所述落料孔分别位于所述落料板的中心位置和外沿位置。
[0015]优选地，相邻所述落料室中的料耙的布置方向相反。
[0016]优选地，每个所述落料室内的料耙分布在以所述旋转轴为中心轴的同心圆上。
[0017]优选地，所述料耙通过连杆与所述旋转轴连接。
[0018]本发明还提供一种透气物料的气冷方法，采用本发明所述的透气物料气冷装置进行，包括以下步骤:
[0019]S1:将高温的透气物料通过进料口注入料塔中的落料室内；同时，将冷却气体从进气口通入料塔中，使得冷却气体经过落料板上的风孔后通过排气口排出；
[0020]S2:启动旋转驱动单元，旋转轴带动料耙转动，使得料耙和物料之间存在相对运动，进而将物料通过错落布置的落料孔排入下一落料室中，并最终通过排料口排出；
[0021]S3、将最终从排气口排出的气体经过除尘后进余热锅进行余热回收，再由循环风机加压后进入气体冷却装置，并将冷却后的气体通入所述透气物料气冷装置的进气口中，如此循环。
[0022]优选地，所述旋转轴的转速为3-5转/分钟；通入的所述冷却气体为惰性气体。
[0023](三)有益效果
[0024]本发明的技术方案具有以下有益效果:本发明的透气物料气冷装置，通过设置多层落料板，并且相邻落料板上的落料孔沿竖直方向上的投影错开分布，从而使得物料每次的下落高度为每个落料室的高度，进而解决物料高度落差大、粉化率高的问题。
[0025]在此基础上，在落料室内设置有与物料之间存在相对运动的料耙，在料耙的搅动下物料产生聚拢或者散开运动，从而相同高度情况下物料的行程更长，从而物料与冷却气体充分接触，冷却时间变长，因此提高了换热效率。此外，该装置竖直布置，从而占地面积小。
[0026]将本发明的透气物料气冷装置用于直接还原铁的冷却时，由于冷却的介质为惰性气体，避免了直接还原铁在冷却过程中与空气或水接触，解决了物料需要二次干燥且易发生二次氧化的问题。并且使用后的惰性气体可进余热锅进行余热回收，解决了高温直接还原铁不能回收的问题。
[0027]本发明的优选方案中，旋转轴和料塔的外壳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，解决了空气渗入落料室中带来的直接还原铁的二次氧化的问题。
【附图说明】
[0028]为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。
[0029]图1是本发明的透气物料的气冷装置的结构示意图；
[0030]图2是图1中A-A、C-C处的剖视示意图；
[0031]图3是图1中B-B处的剖视示意图；
[0032]图中:1、进料口 ；2、排气口 ；3、料耙；4、料塔；5、进气口 ；6、排料口 ；7、双层旋转密封阀；8、第一层落料板；9、第二层落料板；10、第三层落料板；11、落料孔；12、风孔；13、旋转轴；14、驱动马达；15、液体密封单元；16、连杆。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
[0034]在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。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。
[0035]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。
[0036]请参见图1，本实施例的透气物料气冷装置，包括料塔4、料耙3、旋转驱动单元以及沿所述料塔4的轴线分布的旋转轴13 ;所述料塔4内设置有多块落料板，所述落料板将所述料塔4沿纵向分为多个落料室。附图中仅仅示出落料板为三层的情况，显然本申请中落料板的数量不受该图示情况的限制并且可以为任意多层。
[0037]本实施例中，在料塔4的顶板上开设有进料口 I并在料塔4的底板上开设有排料口 6。在不增加透气物料气冷装置的高度前提下，通过设置多层落料板，可以使得直接还原铁的下落过程分段，进而直接还原铁每次下落高度等于对应的落料室的高度，避免直接还原铁高度落差大、粉化率高的问题。直接还原铁通过进料口 I进入料塔4最上端的落料室后，通过落料板上设置的落料孔11落入下一层落料室中，并最终通过排料口 6排出装置。[0038]其中需要注意的是，为了避免直接还原铁跳过某层落料板直接进入下一层落料室，甚至直接从排料口 6排出的情况出现，控制直接还原铁的粉碎率，并延长其在装置内部的行程，相邻落料板上的落料孔11沿竖直方向上的投影错开分布，也即相邻层落料板的落料孔11投影在同一水平面上时不存在重叠部分。
[0039]在此基础上，为了便于直接还原铁的落料，在每层落料室内均设置有便于落料的料耙3，料耙3与落料室径向方向呈一定角度，并相对直接还原铁所在的落料室转动，进而连续不断的将直接还原铁排出至下一层落料室中，达到内部排料和延长物料行程的目的。
[0040]具体地，每层落料室内的料耙3的具体安装方向根据落料孔11的位置决定。本实施例中第一层落料板8上的落料孔11设置在底板中心位置，从而与其对应的料耙3需要将直接还原铁往中心落料孔11位置推送；第二层落料板9上的落料孔11设置在底板外沿位置，从而与其对应的料耙3需要将直接还原铁往底板外沿位置推送；第三层落料板10上的落料孔11设置在底板中心位置，从而料耙3的设置同第一次落料板的情况。在该种情况下，相邻所述落料室中的料耙3的布置方向相反，请参见图2和图3。
[0041]在料耙3的搅动下直接还原铁聚拢或者散开，因此存在水平方向的运动，从而相同高度情况下直接还原铁的行程更长，从而直接还原铁与冷却气体充分接触，冷却时间变长，因此提高了换热效率。此外，就本实施例而言，料耙3可以将第一层落料室内的第一层料层、第二层落料室内的第二层料层以及第三层落料室内的第三层料层打平并搅混均匀，保证了各料层的透气均匀性，从而保证了冷却气流的阻力均匀性。
[0042]需要说明的是，落料孔11的设置并不局限于本实施例举的情况，只要能保证直接还原铁每次的下落高度及冷却行程即可。
[0043]为了实现上述料耙3相对落料室的转动，设有沿所述料塔4的轴线分布的旋转轴13。所述旋转轴13 —端连接旋转驱动单元，另一端伸入到所述料塔4内部与所述料耙3连接。优选通过连杆16将所述料耙3固定在所述旋转轴13上，并且每个所述落料室内的料耙3分布在以所述旋转轴13为中心轴的同心圆上。此外，优选但不必须旋转固定单元为驱动马达14。
[0044]为了避免空气渗入落料室中带来的直接还原铁的二次氧化的问题，在旋转轴13和料塔4的外壳之间设置密封单元。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15。以旋转轴13通过料塔4的顶板伸入到落料室内的情况为例进行说明，此时在顶板上设置有环形液槽，旋转轴13沿着所述环形液槽的中心轴线伸入料塔4中，并且旋转轴13上固定有与所述环形液槽配合的圆形密封盖。所述圆形密封盖伸入到所述环形液槽中，从而在旋转轴13旋转时带动所述圆形密封盖在所述环形液槽中转动。
[0045]为了对落料室中的直接还原铁进行冷却，本实施例的料塔4底板开设有进气口 5，料塔4的顶板上开设有排气口 2。冷却气体通过进气口 5进入料塔4中，并通过各层落料板上开设的风孔12进入到对应的落料室中，最终从排气口 2排出。其中，优选底板上的风孔12均匀分布，以使得冷却气体能够均匀的穿过料层，避免出现窜风的现象，并使得直接还原铁冷却均匀。
[0046]为了对进料口 I和排料口 6处的直接还原铁进行保护，本实施例的进料口 I和排料口 6均与旋转密封阀连接，并且优选多个旋转密封阀串联，本实施例中为双层旋转密封阀?。
[0047]本实施例的透气物料气冷装置竖直布置，解决了占地面积过大的问题。
[0048]本实施例还提供一种直接还原铁的气冷方法，包括以下步骤:
[0049]S1:将高温的透气物料通过进料口 I注入料塔4中的落料室内；同时，将冷却气体从进气口 5通入料塔4中，使得冷却气体经过落料板上的风孔12后通过排气口 2排出；
[0050]S2:启动旋转驱动单元，旋转轴13带动料耙3转动，使得料耙3和物料之间存在相对运动，进而将物料通过错落布置的落料孔11排入下一落料室中，并最终通过排料口 6排出；
[0051]S3、将最终从排气口 2排出的气体经过除尘后进余热锅进行余热回收，再由循环风机加压后进入气体冷却装置，并将冷却后的气体通入所述透气物料气冷装置的进气口 5中，如此循环。
[0052]其中，优选所述旋转轴13的转速为3-5转/分钟；通入的所述冷却气体为惰性气体。
[0053]具体地，直接还原铁的初始温度为1100°C左右，其通过双层旋转密封阀7后从进料口 I进入第一层落料室中，并形成第一层料层。第一层料层在料耙3的作用下向中心聚拢，并通过中心位置的落料孔11进入第二层落料室中，并形成第二层料层。与第二层料层对应的料耙3转动，使其向四周散开，并从四周的落料孔11跌落至第三层落料室，形成第三层料层，第三层料层同样在料耙3的作用下向中心聚拢，并通过排料口 6排出。最终排出的直接还原铁的温度低于150°C。
[0054]与此同时，低温的惰性冷却气体从进气口 5进入到料塔4的底部，透过第三层落料板10上的风孔12向上运动，同时对高温的直接还原铁进行冷却。惰性冷却气体依次经过第二层落料室和第一层落料室后从排气口 2排出。换热后的惰性冷却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。
[0055]本实施例中采用惰性气体对直接还原铁进行冷却，避免了球团在冷却过程中与空气或水接触，解决了直接还原铁二次氧化和含水的问题；并且，惰性气体经除尘后可进余热锅炉进行余热回收，解决了直接还原铁热量不能回收的问题。
[0056]以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种透气物料的气冷装置，其特征在于，包括料塔、料耙、旋转驱动单元以及沿所述料塔的轴线分布的旋转轴；在所述料塔的顶板上开设有进料口和排气口，在所述料塔的底板上开设有排料口和进气口 ；所述料塔内设置有多块落料板，所述落料板将所述料塔沿纵向分为多个落料室；所述落料板上开设有落料孔和风孔，且相邻的所述落料板上的落料孔在水平面上的投影错开分布；各个所述落料室内分别设置有便于落料的所述料耙；所述旋转轴一端连接所述旋转驱动单元，另一端伸入到所述料塔内部与所述料耙连接。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，所述旋转轴和所述料塔的壳体之间设置有密封单元。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，所述密封单元为液体密封单元，包括与所述料塔固定连接且位于所述旋转轴的周向外围的环形液槽，以及固定在所述旋转轴上且与所述环形液槽配合的圆形密封盖。4.根据权利要求1所述的透气物料的气冷装置，其特征在于，所述进料口和排料口均连接有旋转密封阀。5.根据权利要求1所述的透气物料的气冷装置，其特征在于，相邻所述落料板上的所述落料孔分别位于所述落料板的中心位置和外沿位置。6.根据权利要求5所述的透气物料的气冷装置，其特征在于，相邻所述落料室中的料耙的布置方向相反。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，每个所述落料室内的料耙分布在以所述旋转轴为中心轴的同心圆上。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，所述料耙通过连杆与所述旋转轴连接。9.一种透气物料的气冷方法，其特征在于，采用权利要求1-8中任意一项所述的透气物料气冷装置进行，包括以下步骤:51:将高温的透气物料通过进料口注入料塔中的落料室内；同时，将冷却气体从进气口通入料塔中，使得冷却气体经过落料板上的风孔后通过排气口排出；52:启动旋转驱动单元，旋转轴带动料耙转动，使得料耙和物料之间存在相对运动，进而将物料通过错落布置的落料孔排入下一落料室中，并最终通过排料口排出；S3、将最终从排气口排出的气体经过除尘后进余热锅进行余热回收，再由循环风机加压后进入气体冷却装置，并将冷却后的气体通入所述透气物料气冷装置的进气口中，如此循环。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述旋转轴的转速为3-5转/分钟；通入的所述冷却气体为惰性气体。
【专利摘要】本发明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及方法。本发明的透气物料气冷装置，通过设置多层落料板，并且相邻落料板上的落料孔沿竖直方向上的投影错开分布，从而使得物料每次的下落高度为每个落料室的高度，进而解决物料高度落差大、粉化率高的问题。在此基础上，在落料室内设置有与物料之间存在相对运动的料耙，在料耙的搅动下物料产生聚拢或者散开运动，从而相同高度情况下物料的行程更长，从而物料与冷却气体充分接触，冷却时间变长，因此提高了换热效率。此外，该装置竖直布置，从而占地面积小。
【IPC分类】C21B13/00
【公开号】CN104894323
【申请号】CN201510287941
【发明人】向锡炎, 周浩宇, 贺新华
【申请人】中冶长天国际工程有限责任公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月29日
【技术领域】
[0001]本发明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及方法，更加具体为适用于直接还原铁的气冷装置及方法。
【背景技术】
[0002]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宄，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。
[0003]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，directreduced iron)，也称海绵铁。该产品未经恪化，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。
[0004]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°C。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°C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。
[0005]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。
[0006]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。
【发明内容】
[0007](一 )要解决的技术问题
[0008]本发明要解决的技术问题就是提供一种透气物料的气冷装置及方法，便于对物料的余热进行高效回收，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。
[0009]( 二)技术方案
[0010]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种透气物料的气冷装置，包括料塔、料耙、旋转驱动单元以及沿所述料塔的轴线分布的旋转轴；在所述料塔的顶板上开设有进料口和排气口，在所述料塔的底板上开设有排料口和进气口 ；所述料塔内设置有多块落料板，所述落料板将所述料塔沿纵向分为多个落料室；所述落料板上开设有落料孔和风孔，且相邻的所述落料板上的落料孔在水平面上的投影错开分布；各个所述落料室内分别设置有便于落料的所述料耙；所述旋转轴一端连接所述旋转驱动单元，另一端伸入到所述料塔内部与所述料耙连接。
[0011]优选地，所述旋转轴和所述料塔的壳体之间设置有密封单元。
[0012]优选地，所述密封单元为液体密封单元，包括与所述料塔固定连接且位于所述旋转轴的周向外围的环形液槽，以及固定在所述旋转轴上且与所述环形液槽配合的圆形密封至
ΠΠ O
[0013]优选地，所述进料口和排料口均连接有旋转密封阀。
[0014]优选地，相邻所述落料板上的所述落料孔分别位于所述落料板的中心位置和外沿位置。
[0015]优选地，相邻所述落料室中的料耙的布置方向相反。
[0016]优选地，每个所述落料室内的料耙分布在以所述旋转轴为中心轴的同心圆上。
[0017]优选地，所述料耙通过连杆与所述旋转轴连接。
[0018]本发明还提供一种透气物料的气冷方法，采用本发明所述的透气物料气冷装置进行，包括以下步骤:
[0019]S1:将高温的透气物料通过进料口注入料塔中的落料室内；同时，将冷却气体从进气口通入料塔中，使得冷却气体经过落料板上的风孔后通过排气口排出；
[0020]S2:启动旋转驱动单元，旋转轴带动料耙转动，使得料耙和物料之间存在相对运动，进而将物料通过错落布置的落料孔排入下一落料室中，并最终通过排料口排出；
[0021]S3、将最终从排气口排出的气体经过除尘后进余热锅进行余热回收，再由循环风机加压后进入气体冷却装置，并将冷却后的气体通入所述透气物料气冷装置的进气口中，如此循环。
[0022]优选地，所述旋转轴的转速为3-5转/分钟；通入的所述冷却气体为惰性气体。
[0023](三)有益效果
[0024]本发明的技术方案具有以下有益效果:本发明的透气物料气冷装置，通过设置多层落料板，并且相邻落料板上的落料孔沿竖直方向上的投影错开分布，从而使得物料每次的下落高度为每个落料室的高度，进而解决物料高度落差大、粉化率高的问题。
[0025]在此基础上，在落料室内设置有与物料之间存在相对运动的料耙，在料耙的搅动下物料产生聚拢或者散开运动，从而相同高度情况下物料的行程更长，从而物料与冷却气体充分接触，冷却时间变长，因此提高了换热效率。此外，该装置竖直布置，从而占地面积小。
[0026]将本发明的透气物料气冷装置用于直接还原铁的冷却时，由于冷却的介质为惰性气体，避免了直接还原铁在冷却过程中与空气或水接触，解决了物料需要二次干燥且易发生二次氧化的问题。并且使用后的惰性气体可进余热锅进行余热回收，解决了高温直接还原铁不能回收的问题。
[0027]本发明的优选方案中，旋转轴和料塔的外壳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，解决了空气渗入落料室中带来的直接还原铁的二次氧化的问题。
【附图说明】
[0028]为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。
[0029]图1是本发明的透气物料的气冷装置的结构示意图；
[0030]图2是图1中A-A、C-C处的剖视示意图；
[0031]图3是图1中B-B处的剖视示意图；
[0032]图中:1、进料口 ；2、排气口 ；3、料耙；4、料塔；5、进气口 ；6、排料口 ；7、双层旋转密封阀；8、第一层落料板；9、第二层落料板；10、第三层落料板；11、落料孔；12、风孔；13、旋转轴；14、驱动马达；15、液体密封单元；16、连杆。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
[0034]在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。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。
[0035]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。
[0036]请参见图1，本实施例的透气物料气冷装置，包括料塔4、料耙3、旋转驱动单元以及沿所述料塔4的轴线分布的旋转轴13 ;所述料塔4内设置有多块落料板，所述落料板将所述料塔4沿纵向分为多个落料室。附图中仅仅示出落料板为三层的情况，显然本申请中落料板的数量不受该图示情况的限制并且可以为任意多层。
[0037]本实施例中，在料塔4的顶板上开设有进料口 I并在料塔4的底板上开设有排料口 6。在不增加透气物料气冷装置的高度前提下，通过设置多层落料板，可以使得直接还原铁的下落过程分段，进而直接还原铁每次下落高度等于对应的落料室的高度，避免直接还原铁高度落差大、粉化率高的问题。直接还原铁通过进料口 I进入料塔4最上端的落料室后，通过落料板上设置的落料孔11落入下一层落料室中，并最终通过排料口 6排出装置。[0038]其中需要注意的是，为了避免直接还原铁跳过某层落料板直接进入下一层落料室，甚至直接从排料口 6排出的情况出现，控制直接还原铁的粉碎率，并延长其在装置内部的行程，相邻落料板上的落料孔11沿竖直方向上的投影错开分布，也即相邻层落料板的落料孔11投影在同一水平面上时不存在重叠部分。
[0039]在此基础上，为了便于直接还原铁的落料，在每层落料室内均设置有便于落料的料耙3，料耙3与落料室径向方向呈一定角度，并相对直接还原铁所在的落料室转动，进而连续不断的将直接还原铁排出至下一层落料室中，达到内部排料和延长物料行程的目的。
[0040]具体地，每层落料室内的料耙3的具体安装方向根据落料孔11的位置决定。本实施例中第一层落料板8上的落料孔11设置在底板中心位置，从而与其对应的料耙3需要将直接还原铁往中心落料孔11位置推送；第二层落料板9上的落料孔11设置在底板外沿位置，从而与其对应的料耙3需要将直接还原铁往底板外沿位置推送；第三层落料板10上的落料孔11设置在底板中心位置，从而料耙3的设置同第一次落料板的情况。在该种情况下，相邻所述落料室中的料耙3的布置方向相反，请参见图2和图3。
[0041]在料耙3的搅动下直接还原铁聚拢或者散开，因此存在水平方向的运动，从而相同高度情况下直接还原铁的行程更长，从而直接还原铁与冷却气体充分接触，冷却时间变长，因此提高了换热效率。此外，就本实施例而言，料耙3可以将第一层落料室内的第一层料层、第二层落料室内的第二层料层以及第三层落料室内的第三层料层打平并搅混均匀，保证了各料层的透气均匀性，从而保证了冷却气流的阻力均匀性。
[0042]需要说明的是，落料孔11的设置并不局限于本实施例举的情况，只要能保证直接还原铁每次的下落高度及冷却行程即可。
[0043]为了实现上述料耙3相对落料室的转动，设有沿所述料塔4的轴线分布的旋转轴13。所述旋转轴13 —端连接旋转驱动单元，另一端伸入到所述料塔4内部与所述料耙3连接。优选通过连杆16将所述料耙3固定在所述旋转轴13上，并且每个所述落料室内的料耙3分布在以所述旋转轴13为中心轴的同心圆上。此外，优选但不必须旋转固定单元为驱动马达14。
[0044]为了避免空气渗入落料室中带来的直接还原铁的二次氧化的问题，在旋转轴13和料塔4的外壳之间设置密封单元。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15。以旋转轴13通过料塔4的顶板伸入到落料室内的情况为例进行说明，此时在顶板上设置有环形液槽，旋转轴13沿着所述环形液槽的中心轴线伸入料塔4中，并且旋转轴13上固定有与所述环形液槽配合的圆形密封盖。所述圆形密封盖伸入到所述环形液槽中，从而在旋转轴13旋转时带动所述圆形密封盖在所述环形液槽中转动。
[0045]为了对落料室中的直接还原铁进行冷却，本实施例的料塔4底板开设有进气口 5，料塔4的顶板上开设有排气口 2。冷却气体通过进气口 5进入料塔4中，并通过各层落料板上开设的风孔12进入到对应的落料室中，最终从排气口 2排出。其中，优选底板上的风孔12均匀分布，以使得冷却气体能够均匀的穿过料层，避免出现窜风的现象，并使得直接还原铁冷却均匀。
[0046]为了对进料口 I和排料口 6处的直接还原铁进行保护，本实施例的进料口 I和排料口 6均与旋转密封阀连接，并且优选多个旋转密封阀串联，本实施例中为双层旋转密封阀?。
[0047]本实施例的透气物料气冷装置竖直布置，解决了占地面积过大的问题。
[0048]本实施例还提供一种直接还原铁的气冷方法，包括以下步骤:
[0049]S1:将高温的透气物料通过进料口 I注入料塔4中的落料室内；同时，将冷却气体从进气口 5通入料塔4中，使得冷却气体经过落料板上的风孔12后通过排气口 2排出；
[0050]S2:启动旋转驱动单元，旋转轴13带动料耙3转动，使得料耙3和物料之间存在相对运动，进而将物料通过错落布置的落料孔11排入下一落料室中，并最终通过排料口 6排出；
[0051]S3、将最终从排气口 2排出的气体经过除尘后进余热锅进行余热回收，再由循环风机加压后进入气体冷却装置，并将冷却后的气体通入所述透气物料气冷装置的进气口 5中，如此循环。
[0052]其中，优选所述旋转轴13的转速为3-5转/分钟；通入的所述冷却气体为惰性气体。
[0053]具体地，直接还原铁的初始温度为1100°C左右，其通过双层旋转密封阀7后从进料口 I进入第一层落料室中，并形成第一层料层。第一层料层在料耙3的作用下向中心聚拢，并通过中心位置的落料孔11进入第二层落料室中，并形成第二层料层。与第二层料层对应的料耙3转动，使其向四周散开，并从四周的落料孔11跌落至第三层落料室，形成第三层料层，第三层料层同样在料耙3的作用下向中心聚拢，并通过排料口 6排出。最终排出的直接还原铁的温度低于150°C。
[0054]与此同时，低温的惰性冷却气体从进气口 5进入到料塔4的底部，透过第三层落料板10上的风孔12向上运动，同时对高温的直接还原铁进行冷却。惰性冷却气体依次经过第二层落料室和第一层落料室后从排气口 2排出。换热后的惰性冷却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。
[0055]本实施例中采用惰性气体对直接还原铁进行冷却，避免了球团在冷却过程中与空气或水接触，解决了直接还原铁二次氧化和含水的问题；并且，惰性气体经除尘后可进余热锅炉进行余热回收，解决了直接还原铁热量不能回收的问题。
[0056]以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种透气物料的气冷装置，其特征在于，包括料塔、料耙、旋转驱动单元以及沿所述料塔的轴线分布的旋转轴；在所述料塔的顶板上开设有进料口和排气口，在所述料塔的底板上开设有排料口和进气口 ；所述料塔内设置有多块落料板，所述落料板将所述料塔沿纵向分为多个落料室；所述落料板上开设有落料孔和风孔，且相邻的所述落料板上的落料孔在水平面上的投影错开分布；各个所述落料室内分别设置有便于落料的所述料耙；所述旋转轴一端连接所述旋转驱动单元，另一端伸入到所述料塔内部与所述料耙连接。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，所述旋转轴和所述料塔的壳体之间设置有密封单元。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，所述密封单元为液体密封单元，包括与所述料塔固定连接且位于所述旋转轴的周向外围的环形液槽，以及固定在所述旋转轴上且与所述环形液槽配合的圆形密封盖。4.根据权利要求1所述的透气物料的气冷装置，其特征在于，所述进料口和排料口均连接有旋转密封阀。5.根据权利要求1所述的透气物料的气冷装置，其特征在于，相邻所述落料板上的所述落料孔分别位于所述落料板的中心位置和外沿位置。6.根据权利要求5所述的透气物料的气冷装置，其特征在于，相邻所述落料室中的料耙的布置方向相反。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，每个所述落料室内的料耙分布在以所述旋转轴为中心轴的同心圆上。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，所述料耙通过连杆与所述旋转轴连接。9.一种透气物料的气冷方法，其特征在于，采用权利要求1-8中任意一项所述的透气物料气冷装置进行，包括以下步骤:51:将高温的透气物料通过进料口注入料塔中的落料室内；同时，将冷却气体从进气口通入料塔中，使得冷却气体经过落料板上的风孔后通过排气口排出；52:启动旋转驱动单元，旋转轴带动料耙转动，使得料耙和物料之间存在相对运动，进而将物料通过错落布置的落料孔排入下一落料室中，并最终通过排料口排出；S3、将最终从排气口排出的气体经过除尘后进余热锅进行余热回收，再由循环风机加压后进入气体冷却装置，并将冷却后的气体通入所述透气物料气冷装置的进气口中，如此循环。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述旋转轴的转速为3-5转/分钟；通入的所述冷却气体为惰性气体。
【专利摘要】本发明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及方法。本发明的透气物料气冷装置，通过设置多层落料板，并且相邻落料板上的落料孔沿竖直方向上的投影错开分布，从而使得物料每次的下落高度为每个落料室的高度，进而解决物料高度落差大、粉化率高的问题。在此基础上，在落料室内设置有与物料之间存在相对运动的料耙，在料耙的搅动下物料产生聚拢或者散开运动，从而相同高度情况下物料的行程更长，从而物料与冷却气体充分接触，冷却时间变长，因此提高了换热效率。此外，该装置竖直布置，从而占地面积小。
【IPC分类】C21B13/00
【公开号】CN104894323
【申请号】CN201510287941
【发明人】向锡炎, 周浩宇, 贺新华
【申请人】中冶长天国际工程有限责任公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月29日
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