本發(fā)明涉及金屬冶煉技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，尤其涉及一種氣基豎爐的余熱回收裝置及氣基豎爐。

背景技術(shù)：

氣基豎爐是還原鐵的主要反應(yīng)器，也是熔融還原工藝預(yù)還原階段常用的反應(yīng)器。豎爐中熱源主要來(lái)源于新鮮煤氣顯熱，為滿足供熱的需要，豎爐需通入大量新鮮煤氣，爐頂氣出爐溫度約為450℃，大約40％的能量被爐頂氣帶走，熱損失相對(duì)較大。

相關(guān)技術(shù)中，對(duì)爐頂氣的處理及利用方式主要有：通過(guò)洗滌、加壓處理后，作豎爐下部冷卻段的冷卻氣。完成冷卻過(guò)程后的爐頂氣再作為裂化劑與天然氣混合，然后通入轉(zhuǎn)化爐制取還原氣；爐頂氣經(jīng)洗滌凈化后，大部分用氣體壓縮機(jī)加壓送入混合室與天然氣回收混合后，送入高溫重整爐進(jìn)行催化重整制取還原氣，直接供給還原豎爐使用。少部分的爐頂氣作為燃料與適量的天然氣在混合室混合后送入轉(zhuǎn)化爐反應(yīng)管外的燃燒；爐頂氣由換熱器換熱降溫后，經(jīng)CO2脫除裝置和水蒸氣加濕裝置，與來(lái)自重整爐的氣體混合形成還原氣，共同進(jìn)入加熱爐加熱后供豎爐使用。上述方式均存在豎爐爐頂氣顯熱沒(méi)有得到有效利用，造成能源浪費(fèi)的問(wèn)題。

相關(guān)技術(shù)中，通過(guò)設(shè)置余熱回收裝置，在過(guò)料腔內(nèi)設(shè)置水平方向延伸的換熱管，以對(duì)氧化球團(tuán)進(jìn)行預(yù)熱。但氧化球團(tuán)在下落過(guò)程中，受到水平方向延伸的換熱管對(duì)氧化球團(tuán)的阻礙作用，不利于氧化球團(tuán)的流動(dòng)。并且，在換熱管的上方容易積累灰塵，影響爐頂氣與氧化球團(tuán)之間的熱量交換。另外，從爐體排出的高溫爐頂氣中帶有大量灰塵雜質(zhì)，灰塵在換熱管內(nèi)沉積影響了余熱回收裝置的換熱效率和使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明提出一種氣基豎爐的余熱回收裝置，所述氣基豎爐的余熱回收裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明還提出一種氣基豎爐，所述氣基豎爐包括上述所述的氣基豎爐的余熱回收裝置。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氣基豎爐的余熱回收裝置，所述氣基豎爐包括爐體和物料倉(cāng)，所述余熱回收裝置包括：換熱倉(cāng)，所述換熱倉(cāng)具有物料入口、物料出口、爐頂氣入口和爐頂氣出口，所述物料入口與所述物料倉(cāng)連通，所述物料出口與所述爐體連通，所述爐頂氣入口與所述爐體的排氣口連通，所述換熱倉(cāng)內(nèi)具有過(guò)料腔，所述過(guò)料腔與所述物料入口和所述物料出口分別連通；粉塵排出裝置，所述粉塵排出裝置具有氣體進(jìn)口、氣體出口和粉塵出口，所述氣體進(jìn)口與所述爐體的排氣口連通，所述氣體出口與所述爐頂氣入口連通；和氣體通道，所述氣體通道設(shè)在所述過(guò)料腔內(nèi)，所述氣體通道兩端與所述爐頂氣入口和所述爐頂氣出口分別連通，所述氣體通道包括多個(gè)依次連通的U型段，所述U型段包括彎管段和兩段直管段，所述彎管段的兩端分別與兩個(gè)所述直管段連通，所述直管段在水平面內(nèi)延伸，所述直管段的橫截面輪廓線包括上部直線段和下部弧線段，所述上部直線段的兩端分別與所述下部弧線段的兩端連接。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氣基豎爐的余熱回收裝置，通過(guò)在換熱倉(cāng)內(nèi)設(shè)置過(guò)料腔和氣體通道，可以利用氣體通道內(nèi)的高溫爐頂氣對(duì)過(guò)料腔內(nèi)的物料進(jìn)行預(yù)熱，由此，使氣基豎爐的高溫爐頂氣的能量得到了回收利用，減輕了氣基豎爐預(yù)熱段的壓力，節(jié)能環(huán)保。而且，余熱回收裝置設(shè)置有粉塵排出裝置，粉塵排出裝置可以對(duì)爐頂氣進(jìn)行過(guò)濾除塵，防止灰塵堵附著沉積在氣體通道的內(nèi)壁上，有效提高了余熱回收裝置的換熱效率和使用壽命。另外，通過(guò)將氣體通道的直管段設(shè)置為上部直線段和下部弧線段的管型，可以利用直管段的管型特點(diǎn)對(duì)物料進(jìn)行分料，并減小了氣體通道對(duì)物料流動(dòng)的阻礙和干擾，提高了物料在過(guò)料腔內(nèi)流動(dòng)的流暢性。而且，還可以防止物料下落過(guò)程中，大量灰塵積累在氣體通道的上方而影響爐頂氣與物料之間的熱量交換，從而提高了爐頂氣與物料之間的換熱效率。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述下部弧線段朝向所述氣體通道的外部凸出，所述上部直線段形成為折線段。由此，通過(guò)將下部弧線段設(shè)置為朝向氣體通道外部凸出，可以增大氣體通道內(nèi)的爐頂氣的流量，進(jìn)一步提高了爐頂氣與物料之間的換熱效率。將上部直線段設(shè)置為折線段，可以使氣體通道具有分散物料的作用，而且可以防止物料在下落過(guò)程中，在氣體通道的上端面上積累灰塵而影響氣體通道與物料之間的換熱效率。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述直管段的橫截面積大于所述彎管段的橫截面積。由此，可以防止彎管段與過(guò)料腔內(nèi)壁發(fā)生結(jié)構(gòu)干涉，并且增大了爐頂氣的有效換熱面積。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述直管段上與所述彎管段連接的位置處圓滑過(guò)渡。由此，可以減小爐頂氣在不同管段過(guò)渡流動(dòng)時(shí)的阻力，提高了爐頂氣在氣體通道內(nèi)流動(dòng)的流暢性。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述過(guò)料腔內(nèi)靠近所述物料入口的位置處形成有分散區(qū)。由此，物料可以通過(guò)分散區(qū)均勻分布到過(guò)料腔內(nèi)。

可選地，所述換熱倉(cāng)的靠近所述物料出口的位置處形成為倒錐形，所述物料出口位于所述倒錐形的底部窄口處。由此，物料可以沿倒錐形壁面集中流入到下方的物料出口，便于物料從過(guò)料腔排出。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，所述爐頂氣入口的上游設(shè)有開(kāi)度可調(diào)的流量控制閥，所述氣體通道上與所述爐頂氣入口連通的位置處設(shè)有噴嘴。由此，可以對(duì)爐頂氣的流量和流速進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述過(guò)料腔具有多個(gè)水平參考面，多個(gè)所述水平參考面沿上下方向間隔分布，每個(gè)所述水平參考面內(nèi)均設(shè)有所述直管段，在相鄰的兩個(gè)所述水平參考面內(nèi)，其中一個(gè)所述水平參考面的所述直管段與另一個(gè)所述水平參考面的所述直管段交錯(cuò)分布；

在相鄰的兩個(gè)所述水平參考面內(nèi)，其中一個(gè)所述水平參考面的所述直管段與另一個(gè)所述水平參考面的所述直管段的最短距離為L(zhǎng)1，所述L1滿足：50mm≤L1≤500mm；在同一所述水平參考面，相鄰的兩個(gè)所述直管段之間的距離為L(zhǎng)2，所述L2滿足：50mm≤L2≤500mm。由此，可以使過(guò)料腔內(nèi)形成梯度分布的溫度場(chǎng)，從而提高換熱效率，并且有利于物料在過(guò)料腔內(nèi)的流動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述粉塵排出裝置的內(nèi)底壁形成為斜面，所述粉塵出口設(shè)在靠近所述斜面的最下端，所述氣體出口與所述爐頂氣入口之間設(shè)置有風(fēng)機(jī)。由此，通過(guò)將內(nèi)底壁設(shè)置為斜面，方便粉塵雜質(zhì)排出粉塵排出裝置。通過(guò)設(shè)置風(fēng)機(jī)，可以為爐頂氣的流動(dòng)提供驅(qū)動(dòng)力。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氣基豎爐，包括上述所述的氣基豎爐的余熱回收裝置。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氣基豎爐，通過(guò)設(shè)置余熱回收裝置，可以利用排出的高溫爐頂氣對(duì)物料進(jìn)行預(yù)熱，減輕了氣基豎爐的爐頂氣除塵冷卻和物料預(yù)熱段的壓力，降低了氣基豎爐的能量損失，提高了能源利用率，節(jié)能環(huán)保。而且，通過(guò)將氣體通道的直管段設(shè)置為上部直線段和下部弧線段的管型，可以利用直管段的管型特點(diǎn)對(duì)物料進(jìn)行分料，并減小了氣體通道對(duì)物料流動(dòng)的阻礙和干擾，提高了物料在過(guò)料腔內(nèi)流動(dòng)的流暢性。而且，還可以防止物料下落過(guò)程中，大量灰塵積累在氣體通道的上方而影響爐頂氣與物料之間的熱量交換，從而提高了爐頂氣與物料之間的換熱效率。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氣基豎爐的余熱回收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氣基豎爐的余熱回收裝置的U型段的局部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氣基豎爐的余熱回收裝置的直管段的剖視圖。

附圖標(biāo)記：

余熱回收裝置100，

換熱倉(cāng)10，物料入口101，物料出口102，爐頂氣入口110，爐頂氣出口120，過(guò)料腔130，氣體通道140，U型段150，彎管段151，直管段152，上部直線段1521，下部弧線段1522，圓滑過(guò)渡部153，分散區(qū)160，出料區(qū)170，

粉塵排出裝置20，氣體進(jìn)口210，氣體出口220，粉塵出口230，粉塵料斗231，卸料閥232，內(nèi)底壁240，風(fēng)機(jī)250，

氣基豎爐500，

爐體510，排氣口511，

物料倉(cāng)520。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，除非另有說(shuō)明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

下面參考圖1-圖3描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氣基豎爐500的余熱回收裝置100。需要說(shuō)明的是，氣基豎爐500可以用于金屬冶煉反應(yīng)器，例如可以用于還原鐵等。

如圖1和圖2所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氣基豎爐500的余熱回收裝置100，氣基豎爐500包括爐體510和物料倉(cāng)520，金屬冶煉過(guò)程可以在爐體510內(nèi)進(jìn)行，物料倉(cāng)520可以用于為爐體510添加物料，例如，物料可以為用于為氣基豎爐500提供熱量的氧化球團(tuán)等。余熱回收裝置100包括：換熱倉(cāng)10、粉塵排出裝置20和氣體通道140。

具體而言，如圖1和圖2所示，換熱倉(cāng)10具有物料入口101和物料出口102物。料料入口101與物料倉(cāng)520連通，物料出口102與爐體510連通。換熱倉(cāng)10內(nèi)具有過(guò)料腔130，過(guò)料腔130與物料入口101和物料出口102分別連通。由此，物料倉(cāng)520內(nèi)的物料可以從物料入口101進(jìn)入到換熱倉(cāng)10內(nèi)的過(guò)料腔130中，并可以從物料出口102流出換熱倉(cāng)10進(jìn)入到爐體510內(nèi)。

換熱倉(cāng)10還設(shè)置有爐頂氣入口110和爐頂氣出口120，爐頂氣入口110與爐體510的排氣口511連通，這里所述的“連通”既可以是指爐頂氣入口110與爐體510的排氣口511直接連通；也可以是指爐頂氣入口110與爐體510的排氣口511間接連通，例如，圖1中所示，爐頂氣入口110與排氣口511之間連接有粉塵排出裝置20。粉塵排出裝置20具有氣體進(jìn)口210、氣體出口220和粉塵出口230，氣體進(jìn)口210與爐體510的排氣口511連通，氣體出口220與爐頂氣入口110連通。氣體通道140設(shè)在過(guò)料腔130內(nèi)，氣體通道140兩端與爐頂氣入口110和爐頂氣出口120分別連通。由此，從氣基豎爐500排氣口511排除的高溫爐頂氣可以從爐頂氣入口110進(jìn)入到氣體通道140內(nèi)，并可與過(guò)料腔130內(nèi)的物料進(jìn)行熱量交換，以將熱量傳遞給物料，對(duì)物料進(jìn)行預(yù)熱。

如圖1和圖2所示，氣體通道140包括多個(gè)依次連通的U型段150，U型段150包括彎管段151和兩段直管段152，彎管段151的兩端分別與兩個(gè)直管段152連通，直管段152在水平面內(nèi)延伸。這里所述的“水平面”可以理解為，與如圖1中所示的左右方向平行并與圖1中所示的上下方向垂直的面。如圖3所示，直管段152的橫截面輪廓線包括上部直線段1521和下部弧線段1522，上部直線段1521的兩端分別與下部弧線段1522的兩端連接。由此，通過(guò)設(shè)置將氣體通道140設(shè)置為多個(gè)依次連通的U型段150，增大了氣體通道140內(nèi)爐頂氣的流量，而且可以增大爐頂氣與物料的熱量交換面積，從而提高了爐頂氣與物料之間的熱交換效率。

需要說(shuō)明的是，從氣基豎爐500排氣口511排出的爐頂氣中含有大量顆粒雜質(zhì)，在余熱回收裝置100長(zhǎng)時(shí)間使用后，大量的顆粒雜質(zhì)會(huì)附著在氣體通道140內(nèi)壁上，影響余熱回收裝置100的換熱效率。另外，長(zhǎng)時(shí)間沉降積累的粉塵雜質(zhì)會(huì)導(dǎo)致氣體通道140、爐頂氣入口110、噴嘴等處堵塞，影響余熱回收裝置100的正常工作，甚至縮短余熱回收裝置100的使用壽命。通過(guò)設(shè)置粉塵排出裝置20，可以有效清除爐頂氣中的顆粒雜質(zhì)。如圖1所示，爐頂氣從排氣口511排出后經(jīng)氣體進(jìn)口210進(jìn)入到粉塵排出裝置20，雜質(zhì)顆粒在粉塵排出裝置20中沉降并從粉塵出口230排出，從而降低了進(jìn)入到換熱倉(cāng)10的爐頂氣的雜質(zhì)含量，有效維持了余熱回收裝置100的換熱效率，并有效延長(zhǎng)了余熱回收裝置100的使用壽命。

如圖1所示，物料從物料入口101進(jìn)入到過(guò)料腔130，并經(jīng)物料出口102流出過(guò)料腔130進(jìn)入到氣基豎爐500內(nèi)，物料在過(guò)料腔130內(nèi)的流動(dòng)方向?yàn)閺纳贤?如圖1中所示的上下方向)流動(dòng)。由此，將U型段150的直管段152設(shè)置為上部直線段1521和下部弧線段1522的管型，當(dāng)物料在下落的過(guò)程中，U型段150可以起到均勻分料的作用，并可減小物料在過(guò)料腔130內(nèi)下落過(guò)程中，氣體通道140對(duì)物料流動(dòng)的干擾、阻礙，提高了物料在過(guò)料腔130內(nèi)流動(dòng)的順暢性；而且，還可以防止物料下落過(guò)程中，在氣體通道140的上端積累灰塵而影響爐頂氣與物料之間的熱量交換，從而提高了爐頂氣與物料之間的換熱效率。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氣基豎爐500的余熱回收裝置100，通過(guò)在換熱倉(cāng)10內(nèi)設(shè)置過(guò)料腔130和氣體通道140，可以利用氣體通道140內(nèi)的高溫爐頂氣對(duì)過(guò)料腔130內(nèi)的物料進(jìn)行預(yù)熱，由此，使氣基豎爐500的高溫爐頂氣的能量得到了回收利用，減輕了氣基豎爐500預(yù)熱段的壓力，節(jié)能環(huán)保。而且，余熱回收裝置100設(shè)置有粉塵排出裝置20，粉塵排出裝置20可以對(duì)爐頂氣進(jìn)行過(guò)濾除塵，防止灰塵堵附著沉積在氣體通道140的內(nèi)壁上，有效提高了余熱回收裝置100的換熱效率和使用壽命。另外，通過(guò)將氣體通道140的直管段152設(shè)置為上部直線段1521和下部弧線段1522的管型，可以利用直管段152的管型特點(diǎn)對(duì)物料進(jìn)行分料，并減小了氣體通道140對(duì)物料流動(dòng)的阻礙和干擾，提高了物料在過(guò)料腔130內(nèi)流動(dòng)的流暢性。而且，還可以防止物料下落過(guò)程中，大量灰塵積累在氣體通道140的上方而影響爐頂氣與物料之間的熱量交換，從而提高了爐頂氣與物料之間的換熱效率。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，如圖1和圖3所示，下部弧線段1522朝向氣體通道140的外部凸出。需要說(shuō)明的是，這里所述的“氣體通道140的外部”是相對(duì)于氣體通道140而言的，如圖1中所示，下部弧線段1522朝向下方(如圖1和圖3中所示的上下方向)凸出。由此，一方面可以增大氣體通道140內(nèi)爐頂氣的流通量，從而提高爐頂氣與物料之間熱交換效果；另一方面，向下凸出的下部弧線段1522使氣體通道140內(nèi)部圓滑，有利于爐頂氣在氣體通道140內(nèi)的流動(dòng)。

可選地，如圖1和圖3所示，上部直線段1521可以形成為折線段。例如，上部直線段1521可以形成為“倒置的V形”，由此，一方面便于氣體通道140的設(shè)計(jì)加工；另一方面，當(dāng)物料在過(guò)料腔130內(nèi)從上往下落(如圖1和圖3中所示的上下方向)時(shí)，可以有效防止物料和灰塵在氣體通道140上方(如圖1和圖3中所示的上下方向)沉積而影響換熱效率，而且可以降低氣體通道140對(duì)物料流動(dòng)的阻礙和干擾。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，如圖1和圖2所示，直管段152的橫截面積大于彎管段151的橫截面積，U型段150的管徑可以為：50mm-300mm?？梢岳斫獾氖?，過(guò)料腔130可以設(shè)置為沿上下方向(如圖1和圖3中所示的上下方向)的圓筒形結(jié)構(gòu)，由于氣體通道140沿水平方向延伸，U型段150的彎管段151靠近過(guò)料腔130的內(nèi)壁，由此，將彎管段151的管徑設(shè)置為小管徑可以有效防止彎管段151與過(guò)料腔130內(nèi)壁之間的干涉。而將直管段152的管徑設(shè)置較大，則可以有效提高爐頂氣在氣體通道140內(nèi)的流通量，提高爐頂氣與物料之間的熱交換效率。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，直管段152上與彎管段151連接的位置處圓滑過(guò)渡。如圖2所示，在直管段152與彎管段151的連通處設(shè)置有圓滑過(guò)渡部153,。由此，當(dāng)爐頂氣從直管段152流入至彎管段151或從彎管段151流入到直管段152時(shí)，圓滑過(guò)渡部153可以減小爐頂氣在不同管段流動(dòng)過(guò)渡時(shí)的阻力，從而增加了爐頂氣體在氣體通道140內(nèi)流動(dòng)的流暢性。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，過(guò)料腔130內(nèi)靠近物料入口101的位置處形成有分散區(qū)160。如圖1所示，在過(guò)料腔130的上端靠近物料入口101的位置設(shè)置有分散區(qū)160，分散區(qū)160上端(如圖1中所示的上下方向)的口徑可以小于分散區(qū)160的下端(如圖1中所示的上下方向)的口徑。由此，當(dāng)物料從物料入口101進(jìn)入到過(guò)料腔130時(shí)，分散區(qū)160可以使物料均勻的分布至過(guò)料腔130內(nèi)，有利于提高爐頂氣與物料之間的換熱效率。進(jìn)一步地，在物料入口101與分散區(qū)160之間可以設(shè)置有布料器，以使物料更加均勻的分布至下方過(guò)料腔130內(nèi)，有利于爐頂氣與物料之間的熱量交換。

可選地，如圖1所示，換熱倉(cāng)10的靠近物料出口102的位置處形成為倒錐形，物料出口102位于倒錐形的底部窄口處。如圖1所示，在過(guò)料腔130的下方(如圖1中所示的上下方向)設(shè)置有倒錐形的出料區(qū)170，將出料區(qū)170設(shè)置為倒錐形，可以使過(guò)料腔130內(nèi)的物料集中流入至下方(如圖1中所示的上下方向)的物料出口102處，有利于物料從物料出口102流出換熱倉(cāng)10。

可選地，氣體通道140上與爐頂氣入口110連通的位置處設(shè)有噴嘴。噴嘴的直徑可以為5mm-10mm。由此，可以通過(guò)噴嘴將爐頂氣噴入至氣體通道140內(nèi)，而且可以通過(guò)噴嘴控制爐頂氣的流向和流速，以提高爐頂氣與物料之間的熱交換效率。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，爐頂氣入口110的上游設(shè)有開(kāi)度可調(diào)的流量控制閥。由此，可以通過(guò)調(diào)節(jié)流量控制閥，控制爐頂氣流量的大小。需要說(shuō)明的是，這里所述的“上游”可以理解為按爐頂氣在余熱回收裝置100內(nèi)的流動(dòng)方向所理解的上游。在實(shí)際的金屬冶煉過(guò)程中，可以根據(jù)實(shí)際的工礦需求，控制爐頂氣流量的大小，以對(duì)爐頂氣與物料之間的熱量交換過(guò)程進(jìn)行精確控制，使?fàn)t頂氣熱量得到更充分的利用，提高爐頂氣顯熱利用率。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，過(guò)料腔130具有多個(gè)水平參考面，多個(gè)水平參考面沿上下方向間隔分布，每個(gè)水平參考面內(nèi)均設(shè)有直管段152，在相鄰的兩個(gè)水平參考面內(nèi)，其中一個(gè)水平參考面的直管段152與另一個(gè)水平參考面的直管段152交錯(cuò)分布。如圖1所示，在過(guò)料腔130內(nèi)，直管段152沿水平方向間隔排布，多個(gè)沿水平方向間隔排布的直管段152位于同一個(gè)水平面上，形成一層U型段150。在過(guò)料腔130內(nèi)，沿上下方向間隔分布有多層氣U型段150，而且相鄰的兩層U型段150之間直管段152交錯(cuò)分布。爐頂氣在多層U型段150之間沿S形由下至上流動(dòng)(如圖1中箭頭所示的爐頂氣的流動(dòng)方向)。由此，可以充分利用過(guò)料腔130的有限空間，布置多個(gè)U型段150，以提高爐頂氣與物料間的換熱效率。

進(jìn)一步地，在相鄰的兩個(gè)水平參考面內(nèi)，其中一個(gè)水平參考面的直管段152與另一個(gè)水平參考面的直管段152的最短距離為L(zhǎng)1，L1滿足：50mm≤L1≤500mm。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，當(dāng)L1滿足：50mm≤L1≤500mm時(shí)，可以使過(guò)料腔130內(nèi)形成均勻梯度變化的溫度場(chǎng)，有利于爐頂氣在氣體通道140內(nèi)的順暢流動(dòng)，并使?fàn)t頂氣與物料之間具有較高的換熱效率。

在同一水平參考面，相鄰的兩個(gè)直管段152之間的距離為L(zhǎng)2，L2滿足：50mm≤L2≤500mm。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，當(dāng)L1滿足：50mm≤L2≤500mm時(shí)，可以提高過(guò)料腔130的空間利用率，并可以使物料和爐頂氣具有良好的流動(dòng)性。

根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，粉塵排出裝置20的內(nèi)底壁240形成為斜面，粉塵出口230設(shè)在靠近斜面的最下端(如圖1中所示的上下方向)?？梢岳斫獾氖?，通過(guò)將粉塵排出裝置20的內(nèi)底壁240設(shè)置為斜面，可以使粉塵沿傾斜的內(nèi)底壁240流出粉塵排出裝置20，而且粉塵出口230設(shè)置在斜面的最下端(如圖1中所示的上下方向)，從而可以使粉塵沿內(nèi)底壁240流入到粉塵出口230，以排出粉塵排除裝置。

可選地，如圖1所示，在粉塵出口230的下方(如圖1中所示的上下方向)可以設(shè)有粉塵料斗231和卸料閥232。由此，從粉塵出口230流出的粉塵雜質(zhì)可以在粉塵料斗231內(nèi)沉積匯集，當(dāng)粉塵料斗231內(nèi)的粉塵雜質(zhì)沉積一定量時(shí)，可以通過(guò)打開(kāi)卸料閥232將粉塵雜質(zhì)排出粉塵排出裝置20，以進(jìn)行集中處理。

可選地，氣體出口220與爐頂氣入口110之間設(shè)有風(fēng)機(jī)250。由此，可以通過(guò)風(fēng)機(jī)250驅(qū)動(dòng)爐頂氣的流動(dòng)。例如，圖1所示，在氣體出口220和爐頂氣入口110之間設(shè)置有風(fēng)機(jī)250，風(fēng)機(jī)250可以驅(qū)動(dòng)氣爐頂氣從爐頂氣入口110進(jìn)入到氣體通道140，以與過(guò)料腔130內(nèi)的物料進(jìn)行熱量交換。

在本發(fā)明的一些示例中，換熱倉(cāng)10的高度可以為3m-20m。由此，可以根據(jù)實(shí)際的工況需求，在換熱倉(cāng)10內(nèi)布置相應(yīng)數(shù)量的U型段150的層數(shù)，以保證爐頂氣與物料之間的換熱效率。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氣基豎爐500，包括上述的氣基豎爐500的余熱回收裝置100。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氣基豎爐500，通過(guò)設(shè)置余熱回收裝置100，可以利用排出的高溫爐頂氣對(duì)物料進(jìn)行預(yù)熱，減輕了氣基豎爐500的爐頂氣除塵冷卻和物料預(yù)熱段的壓力，降低了氣基豎爐500的能量損失，提高了能源利用率，節(jié)能環(huán)保。

下面參照?qǐng)D1-圖3以兩個(gè)具體的實(shí)施例詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的氣基豎爐500的余熱回收裝置100。值得理解的是，下述描述僅是示例性說(shuō)明，而不是對(duì)本發(fā)明的具體限制。

實(shí)施例一：

如圖1所示，氣基豎爐500包括爐體510和物料倉(cāng)520，爐體510用于金屬的冶煉，物料倉(cāng)520可以為爐體510添加熱源物料，例如，物料可以為氧化球團(tuán)等，用以為金屬冶煉過(guò)程中提供熱量。可以理解的是，在金屬冶煉過(guò)程中，產(chǎn)生的爐頂氣具有較高的溫度，從排氣口511排除的爐頂氣的溫度約為450℃。

余熱回收裝置100可以對(duì)氣基豎爐500排除的高溫爐頂氣的熱量進(jìn)行回收利用，用以提高能源利用率，節(jié)能環(huán)保。如圖1和圖2所示，余熱回收裝置100包括：換熱倉(cāng)10、粉塵排出裝置20和氣體通道140。

其中，如圖1所示，在氣基豎爐500的頂壁設(shè)置有排氣口511，高溫爐頂氣可以從排氣口511排出至氣基豎爐500外。在排氣口511出可以設(shè)置有過(guò)濾器，以對(duì)爐頂氣進(jìn)行初步過(guò)濾。粉塵排出裝置20與排氣口511連通，如圖1所示，粉塵排出裝置20具有氣體進(jìn)口210、氣體出口220和粉塵出口230。其中，氣體進(jìn)口210與爐體510的排氣口511連通，經(jīng)過(guò)初步過(guò)濾的爐頂氣可以從氣體進(jìn)口210進(jìn)入到粉塵排出裝置20進(jìn)行進(jìn)一步除塵處理。

如圖1所示，爐頂氣進(jìn)入到粉塵排出裝置20后，粉塵雜質(zhì)在粉塵排出裝置20內(nèi)沉降。粉塵排出裝置20的內(nèi)底壁240形成為斜面，在靠近斜面的最下端設(shè)置有粉塵出口230。粉塵出口230下方設(shè)置有粉塵料斗231和卸料閥232。如圖1所示，粉塵雜質(zhì)在粉塵排出裝置20內(nèi)沉降后經(jīng)過(guò)斜面內(nèi)底壁240流入至下方的粉塵出口230，并積累在下方的粉塵料斗231中進(jìn)行集中處理，最后可以通過(guò)控制卸料閥232將粉塵雜質(zhì)從粉塵排出裝置20排出。

如圖1所示，粉塵排出裝置20的上方(如圖1中所示的上下方向)設(shè)置有氣體出口220，氣體出口220連接有導(dǎo)氣管。經(jīng)過(guò)除塵過(guò)濾后的高溫爐頂氣可以從氣體出口220經(jīng)導(dǎo)氣管排出粉塵排出裝置20。

如圖1所示，換熱倉(cāng)10的頂部中心位置設(shè)置有物料入口101，且物料入口101與上方的物料倉(cāng)520連通。物料入口101的下端為分散區(qū)160，分散區(qū)160的上方設(shè)置有布料器，從物料入口101進(jìn)入的物料可以經(jīng)分散區(qū)160均勻分分布至過(guò)料腔130內(nèi)。換熱倉(cāng)10的下端形成倒錐形出料區(qū)170，物料出口102位于出料區(qū)170的最低端的窄口處，物料出口102與氣基豎爐500連通，物料可以從物料出口102流入至氣基豎爐500內(nèi)。

換熱倉(cāng)10的內(nèi)部設(shè)置有過(guò)料腔130，過(guò)料腔130的上端連通物料入口101，過(guò)料腔130的下端連通物料出口102。在過(guò)料腔130內(nèi)設(shè)置有氣體通道140，氣體通道140包括多個(gè)依次連通的U型段150。如圖2所示，U型段150包括彎管段151和兩段直管段152，直管段152的橫截面積大于彎管段151的橫截面積，直管段152的管徑為200mm。如圖3所示，直管段152的橫截面輪廓線包括上部直線段1521和下部弧線段1522，上部直線段1521的兩端分別與下部弧線段1522的兩端連接。下部弧線段1522朝下凸出，上部直線段1521形成為“倒置的V型”。

如圖2所示，彎管段151的兩端分別與兩個(gè)直管段152連通，直管段152與彎管段151的連通處設(shè)置有圓滑過(guò)渡部153。直管段152在水平面內(nèi)延伸，且直管段152在過(guò)料腔130內(nèi)沿水平方向間隔分布。如圖1所示，多個(gè)U型段150在過(guò)料腔130內(nèi)形成沿上下方向間隔分布為20層，相鄰兩層的U型段150中，直管段152交錯(cuò)分布，多層U型段150在過(guò)料腔130內(nèi)呈S型分布。同一層中，相鄰的兩個(gè)直管段152的最短距離為L(zhǎng)1，L1＝100mm,相鄰的兩層U型段150中，其中一層的直管段152與相鄰層直管段152之間的最小距離為L(zhǎng)2，L2＝200mm。

在換熱倉(cāng)10下端的側(cè)壁右下方(如圖1中所示的上下左右方向)設(shè)置有爐頂氣入口110，在換熱倉(cāng)10上端的左側(cè)壁上設(shè)置有爐頂氣出口120，氣體通道140最下層的U型段150與爐頂氣入口110連通，氣體通道140最上層的U型段150與爐頂氣出口120連通，爐頂氣入口110與粉塵排出裝置20的氣體出口220連通，且在爐頂氣入口110與粉塵排出裝置20的氣體出口220之間連接有風(fēng)機(jī)250。在風(fēng)機(jī)250的驅(qū)動(dòng)作用下，從氣體出口220排出粉塵排出裝置20的高溫爐頂氣可以從爐頂氣入口110進(jìn)入到換熱倉(cāng)10內(nèi)。在爐頂氣入口110處還設(shè)置有開(kāi)度可調(diào)的流量控制閥，以對(duì)進(jìn)入換熱倉(cāng)10內(nèi)的爐頂氣的流量大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。由此，從氣基豎爐500的排氣口511排出的高溫爐頂氣可以從爐頂氣入口110進(jìn)入到氣體通道140內(nèi)，高溫爐頂氣在氣體通道140內(nèi)從下往上依次流過(guò)每個(gè)U型段150，并與過(guò)料腔130內(nèi)的物料進(jìn)行熱量交換，以對(duì)物料進(jìn)行預(yù)熱。

需要說(shuō)明的是，如圖1所示，物料倉(cāng)520內(nèi)的物料從物料入口101進(jìn)入到過(guò)料腔130內(nèi)，物料為直徑為6mm-16mm的待加熱氧化球團(tuán)。在過(guò)料腔130內(nèi)與氣體通道140內(nèi)的高溫爐頂氣進(jìn)行熱量交換，溫度升高。經(jīng)過(guò)預(yù)熱后的物料(溫度約為442℃)從物料出口102進(jìn)入到氣基豎爐500內(nèi)部，并經(jīng)過(guò)進(jìn)一步加熱燃燒對(duì)氣基豎爐500內(nèi)的金屬進(jìn)行冶煉。

如圖1所示，從排氣口511排出的高溫爐頂氣(溫度為450℃左右)首先經(jīng)過(guò)過(guò)濾器進(jìn)行初步過(guò)濾，初步過(guò)濾后的高溫爐頂氣從氣體進(jìn)口210進(jìn)入到粉塵排出裝置20進(jìn)行除塵凈化，粉塵排出裝置20的爐壁上設(shè)置有保溫材料，以對(duì)高溫爐頂氣進(jìn)行保溫。除塵后的高溫爐頂氣的主要成分為：H2(38.2％)，CO(20.0％)，CH4(1.9％)，H2O(21.0％)，CO2(16.4％)，N2(2.5％)。經(jīng)過(guò)除塵后的高溫爐頂氣從氣體出口220排出粉塵排出裝置20。在風(fēng)機(jī)250的作用下，高溫爐頂氣以666735Nm3/h的流量從爐頂氣入口110經(jīng)過(guò)噴嘴進(jìn)入氣體通道140內(nèi)。進(jìn)入到氣體通道140內(nèi)的高溫爐頂氣與過(guò)料腔130內(nèi)的物料進(jìn)行熱量將換，以將熱量傳遞給物料，對(duì)物料進(jìn)行預(yù)熱。由此，使?fàn)t頂氣的預(yù)熱得到了回收利用。經(jīng)過(guò)熱量交換后的爐頂氣(溫度降低為約180℃)，最后從爐頂氣排出口排出換熱倉(cāng)10。如圖1所示，在換熱倉(cāng)10的周壁上設(shè)置有保溫層，以防止換熱倉(cāng)10內(nèi)的熱量散失，造成能源浪費(fèi)。

可以理解的是，爐頂氣沿多層U型段150從下至上(如圖1中所示的上下方向)的流動(dòng)過(guò)程中與物料進(jìn)行熱量交換，換熱倉(cāng)10內(nèi)不同區(qū)域形成溫度不同的溫度場(chǎng)。如圖1所示，在過(guò)料腔130的底部，溫度為440℃-445℃；在過(guò)料腔130中部，溫度為355℃-380℃；在過(guò)料腔130的上部，溫度為153℃-170℃。分散區(qū)160的溫度為32℃，分散區(qū)160的溫度為440℃。不同區(qū)域的溫度場(chǎng)的溫度可以通過(guò)調(diào)節(jié)U型段150的層數(shù)、直管段152間的間距以及爐頂氣流量等實(shí)現(xiàn)。

由此，通過(guò)在換熱倉(cāng)10內(nèi)設(shè)置過(guò)料腔130和氣體通道140，可以利用氣體通道140內(nèi)的高溫爐頂氣對(duì)過(guò)料腔130內(nèi)的物料進(jìn)行預(yù)熱，由此，使氣基豎爐500的高溫爐頂氣的能量得到了回收利用，減輕了氣基豎爐500預(yù)熱段的壓力，節(jié)能環(huán)保。而且，余熱回收裝置100設(shè)置有粉塵排出裝置20，粉塵排出裝置20可以對(duì)爐頂氣進(jìn)行過(guò)濾除塵，防止灰塵堵附著沉積在氣體通道140的內(nèi)壁上，有效提高了余熱回收裝置100的換熱效率和使用壽命。另外，通過(guò)將氣體通道140的直管段152設(shè)置為上部直線段1521和下部弧線段1522的管型，可以利用直管段152的管型特點(diǎn)對(duì)物料進(jìn)行分料，并減小了氣體通道140對(duì)物料流動(dòng)的阻礙和干擾，提高了物料在過(guò)料腔130內(nèi)流動(dòng)的流暢性。而且，還可以防止物料下落過(guò)程中，大量灰塵積累在氣體通道140的上方而影響爐頂氣與物料之間的熱量交換，從而提高了爐頂氣與物料之間的換熱效率。

實(shí)施例二：

與實(shí)施例一不同的是，在該實(shí)施例中，高溫爐頂氣以568767Nm3/h的流量流入至換熱倉(cāng)10內(nèi)。在過(guò)料腔130內(nèi)沿上下方向間隔分布有40層U型段150，同一層中，相鄰的兩個(gè)直管段152之間的距離為L(zhǎng)1，L1＝100mm。相鄰的兩層U型段150中，其中一層直管段152與另一層相鄰的直管段152之間的距離為L(zhǎng)2，L2＝100mm。換熱倉(cāng)10內(nèi)各區(qū)域的溫度場(chǎng)分布為：在過(guò)料腔130底部，溫度為443℃-446℃；在過(guò)料腔130中部，溫度為360℃-375℃；在過(guò)料腔130的上部，溫度為111℃-125℃。分散區(qū)160的溫度為25℃，出料區(qū)170的溫度為443℃。

由此，通過(guò)增加氣體通道140的U型段150沿上下方向的層數(shù)，增大了爐頂氣與物料之間的熱量交換面積，降低了預(yù)熱過(guò)程中高溫爐頂氣的流量。

在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示意性實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。