本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種直接還原含鐵礦物生產(chǎn)海綿鐵的氣基豎爐下部冷卻段冷卻氣進(jìn)氣及收氣管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

技術(shù)背景

當(dāng)前，氣基豎爐工藝占世界直接還原煉鐵產(chǎn)量的一半以上，是最成熟的海綿鐵生產(chǎn)工藝。2015年，全世界直接還原鐵產(chǎn)量為7257萬(wàn)噸，其中，氣基豎爐法生產(chǎn)直接還原鐵約占80%。氣基豎爐直接還原煉鐵是最重要的非高爐煉鐵方法，其產(chǎn)品為直接還原鐵（又稱(chēng)海綿鐵），主要用作電爐煉鋼的原料，也可作為轉(zhuǎn)爐煉鋼的冷卻劑。

現(xiàn)有的氣基豎爐工藝較多都采用冷卻氣從豎爐底部進(jìn)入換熱后從冷卻段上部被收集排出，經(jīng)過(guò)處理后再次返回豎爐內(nèi)使用?，F(xiàn)有的氣基豎爐，大多豎爐內(nèi)部自上至下通常分為三個(gè)部分，即預(yù)熱段、還原段、冷卻段三個(gè)部分，該豎爐的具體操作方式為：氧化鐵礦物通過(guò)預(yù)熱段預(yù)熱后在還原段得到充分還原產(chǎn)生熱態(tài)產(chǎn)品，繼續(xù)向下進(jìn)入豎爐下部的冷卻段，被來(lái)自底部的冷卻氣冷卻，以達(dá)到出爐時(shí)海綿鐵溫度要求；冷卻段冷卻氣的入爐及收集方式會(huì)影響海綿鐵冷卻效果同時(shí)影響還原段的反應(yīng)過(guò)程以及相應(yīng)配套設(shè)備的使用；同時(shí)，還原氣從豎爐中部通入爐內(nèi)，礦石原料從豎爐頂部加入，氣固兩相流動(dòng)方向相反以充分進(jìn)行熱量交換；其中，使用co及h2作為還原氣原料，在豎爐內(nèi)部還原含氧化鐵礦物得到產(chǎn)品。由此可見(jiàn)，在整個(gè)豎爐的使用過(guò)程中，豎爐冷卻段冷卻氣進(jìn)氣、收氣管路設(shè)計(jì)是保證直接還原鐵冷卻效果的重要部件，同時(shí)其管路設(shè)計(jì)安裝方式對(duì)還原段的鐵礦石還原反應(yīng)也有一定的影響。但是，目前大型實(shí)驗(yàn)豎爐及工業(yè)豎爐進(jìn)氣與收氣系統(tǒng)都存在一些問(wèn)題：（1）現(xiàn)有進(jìn)氣系統(tǒng)采用單口進(jìn)入或者直管進(jìn)入，冷卻氣進(jìn)入豎爐后分布不均勻，同一水平面各區(qū)域冷卻效果不同，冷卻氣換熱效果不理想，并且利用率低，而豎爐冷卻段海綿鐵存在局部溫度偏高的情況；（2）冷卻氣在冷卻段與海綿鐵換熱后繼續(xù)上行，由于收氣管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單或者布置不合理，導(dǎo)致收氣效果不佳，部分冷卻氣沒(méi)能有效收集而繼續(xù)上升進(jìn)入豎爐還原段，影響了鐵礦石還原反應(yīng)效果；若采用多排直管收氣效果有所改善，但又會(huì)存在管路使用材料多，阻礙料爐順利下行的情況。簡(jiǎn)而言之，目前大型實(shí)驗(yàn)豎爐及工業(yè)豎爐進(jìn)氣與收氣系統(tǒng)都存在一定程度布置不合理，采用單一進(jìn)氣口、收氣口或者單一直管及多排直管作為進(jìn)氣管、收氣管，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，存在冷卻氣循環(huán)效果不佳，冷卻氣利用率低等問(wèn)題。因此，如何設(shè)計(jì)出一種布置合理、冷卻氣循環(huán)效果好、冷卻氣利用率高的用于豎爐冷卻段的冷卻氣進(jìn)氣與收氣系統(tǒng)，成為目前亟需解決的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述難題，本發(fā)明提供了一種用于豎爐冷卻段的冷卻氣系統(tǒng)，該冷卻氣系統(tǒng)采用環(huán)管均勻布置多個(gè)進(jìn)氣口及多個(gè)收氣口，同時(shí)收氣口焊接有收氣罩，保證了豎爐冷卻段冷卻氣進(jìn)氣均勻性，并且冷卻氣回收實(shí)現(xiàn)更加高效，從而減少了冷卻氣未被有效回收而上升到豎爐還原段對(duì)還原反應(yīng)帶來(lái)的不利影響；該冷卻氣系統(tǒng)采用冷卻氣環(huán)管收氣罩直接焊接在收氣口上，在保證增大有效收氣面積的同時(shí)對(duì)爐料的下行影響很小，對(duì)海綿鐵不會(huì)產(chǎn)生明顯的滯留作用，可以確保冷卻過(guò)程的海綿鐵順利下行，并且，進(jìn)、收氣管路及收氣罩制作簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)；該冷卻氣系統(tǒng)通過(guò)爐底料溫監(jiān)控及進(jìn)氣轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，在保證海綿鐵產(chǎn)品降溫的前提下，實(shí)現(xiàn)滲碳?xì)獾目刂萍尤?，有效改善了產(chǎn)品海綿鐵中的含碳量，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

本發(fā)明提供了一種用于豎爐冷卻段的冷卻氣系統(tǒng)，其特征在于，包括：冷卻氣進(jìn)氣管路、冷卻氣收氣管路、降溫除塵裝置、提壓裝置、進(jìn)氣切換閥組、滲碳?xì)庋b置和爐底料溫測(cè)量裝置，其中：所述冷卻氣進(jìn)氣管路水平設(shè)置于豎爐冷卻段的下部，其包括進(jìn)氣環(huán)管和多個(gè)進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣環(huán)管的底部分布有所述多個(gè)進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣環(huán)管與所述豎爐的冷卻氣入爐口連接；所述冷卻氣收氣管路水平設(shè)置于豎爐冷卻段的上部，其包括收氣環(huán)管、多個(gè)收氣口和多個(gè)收氣罩，所述收氣環(huán)管與所述豎爐的冷卻氣出爐口相連通，所述收氣環(huán)管的底部設(shè)置有所述多個(gè)收氣口，每個(gè)所述收氣口的上端與所述收氣環(huán)管相連通，所述收氣口的下端開(kāi)口且固定有錐形的所述收氣罩；所述降溫除塵裝置與所述出爐口連接，用于將所述冷卻氣收氣管路排出的氣體進(jìn)行降溫除塵處理；所述提壓裝置與所述降溫除塵裝置連接，用于將所述降溫除塵裝置排出的氣體進(jìn)行提壓處理；所述進(jìn)氣切換閥組的入氣口分別與所述提壓裝置的出氣口和所述滲碳?xì)庋b置的出氣口連接，所述進(jìn)氣切換閥組的出氣口與所述入爐口連接，用于根據(jù)冷卻段排出物料的溫度來(lái)控制冷卻氣和滲碳?xì)馇袚Q輸送到所述冷卻氣進(jìn)氣管路中，控制滲碳?xì)獾募尤?；所述爐底料溫測(cè)量裝置設(shè)置在所述冷卻氣進(jìn)氣管路的下方，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)經(jīng)過(guò)冷卻段冷卻處理后的物料溫度。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述多個(gè)收氣罩的側(cè)面切線與水平面的夾角為45°-60°。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述多個(gè)進(jìn)氣口與所述多個(gè)收氣口及所述多個(gè)收氣罩的數(shù)量相同，均為6-12個(gè)。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述冷卻氣進(jìn)氣管路位于出料閥上方，所述多個(gè)進(jìn)氣口的開(kāi)口向下；所述冷卻氣收氣管路低于豎爐的還原氣入口，所述多個(gè)收氣口的開(kāi)口向下。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，通入所述進(jìn)氣環(huán)管的冷卻氣為與含鐵礦物不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的惰性氣體，所述滲碳?xì)庋b置產(chǎn)生的滲碳?xì)馐嵌趸?、一氧化碳和甲烷氣體的混合氣或者是還含有部分氮?dú)饣驓錃獾幕旌蠚狻?/p>

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，還包括進(jìn)氣控制系統(tǒng)，所述進(jìn)氣控制系統(tǒng)分別與所述進(jìn)氣切換閥組和所述爐底料溫測(cè)量裝置連接，根據(jù)所述爐底料溫測(cè)量裝置監(jiān)測(cè)的爐內(nèi)物料溫度，自動(dòng)控制所述進(jìn)氣切換閥組對(duì)冷卻氣和滲碳?xì)膺M(jìn)行切換氣源。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述爐底料溫測(cè)量裝置為單點(diǎn)或多點(diǎn)熱電偶測(cè)溫，將溫度值反饋到所述進(jìn)氣控制系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述豎爐的內(nèi)腔沿豎直方向自上而下依次為預(yù)熱段、還原段和冷卻段，所述豎爐的還原氣入口設(shè)置在所述豎爐還原段的側(cè)壁上，所述豎爐的出料閥設(shè)置在所述豎爐的底壁上。

同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種利用上述的冷卻氣系統(tǒng)進(jìn)行冷卻氣處理的方法，包括以下步驟：

（1）豎爐上部裝入固體含鐵礦物塊礦或球團(tuán)礦作為原料，在豎爐內(nèi)由上向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)豎爐還原段被還原氣充分還原后，得到海綿鐵，繼續(xù)下行至冷卻段；

（2）所述海綿鐵繼續(xù)下行至豎爐冷卻段，經(jīng)還原后的原料被冷卻氣進(jìn)氣管路通入的冷卻氣進(jìn)行冷卻處理，得到冷卻的海綿鐵，經(jīng)由豎爐的出料閥排出；

（3）所述冷卻氣上行，經(jīng)由多個(gè)收氣罩收集后進(jìn)入冷卻氣收氣管路，經(jīng)由出爐口排出豎爐，依次通過(guò)所述降溫除塵裝置進(jìn)行降溫除塵處理、進(jìn)入到所述提壓裝置進(jìn)行提壓處理，再次經(jīng)由進(jìn)氣切換閥組、所述冷卻氣進(jìn)氣管路通入到豎爐冷卻段的底部，對(duì)豎爐冷卻段的物料進(jìn)行冷卻處理。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，在步驟（2）中，在冷卻氣持續(xù)工作過(guò)程中，爐底料溫測(cè)量裝置監(jiān)測(cè)豎爐爐料經(jīng)冷卻處理后的溫度，并將溫度值反饋到所述進(jìn)氣控制系統(tǒng)，當(dāng)溫度值達(dá)到90℃時(shí)，進(jìn)氣控制系統(tǒng)停止所述進(jìn)氣切換閥組的冷卻氣進(jìn)氣，切換為滲碳?xì)膺M(jìn)氣，同時(shí)停止所述提壓裝置工作，從而使得所述冷卻氣進(jìn)氣管路中只通入滲碳?xì)猓瑵B碳?xì)獠唤?jīng)由所述冷卻氣收氣管路外排，而是直接上升到豎爐還原段參與原料的還原反應(yīng)，對(duì)豎爐底部的海綿鐵起到滲碳作用，改善海綿鐵中的含碳量；當(dāng)溫度值高于設(shè)定值時(shí)，進(jìn)氣控制系統(tǒng)停止?jié)B碳?xì)膺M(jìn)氣，切換為所述進(jìn)氣切換閥組的冷卻氣進(jìn)氣，同時(shí)開(kāi)啟所述提壓裝置工作，使海綿鐵排出豎爐時(shí)被冷卻到100-140℃，從而實(shí)現(xiàn)冷卻氣對(duì)豎爐底部的海綿鐵進(jìn)行冷卻處理，防止海綿鐵出爐后被再次氧化。

本發(fā)明的有益效果如下：

（1）本發(fā)明提供了一種用于豎爐冷卻段的冷卻氣系統(tǒng)，該冷卻氣系統(tǒng)采用環(huán)管均勻布置多個(gè)進(jìn)氣口及多個(gè)收氣口，同時(shí)收氣口焊接有收氣罩，保證了豎爐冷卻段冷卻氣進(jìn)氣均勻性，并且，冷卻氣回收實(shí)現(xiàn)更加高效，從而減少了冷卻氣未被有效回收而上升到豎爐還原段對(duì)還原反應(yīng)帶來(lái)的不利影響。

（2）本發(fā)明提供了一種用于豎爐冷卻段的冷卻氣系統(tǒng)，該冷卻氣系統(tǒng)采用冷卻氣環(huán)管收氣罩直接焊接在收氣口上，在保證增大有效收氣面積的同時(shí)對(duì)爐料的下行影響很小，對(duì)海綿鐵不會(huì)產(chǎn)生明顯的滯留作用，由此，可以確保冷卻過(guò)程的海綿鐵順利下行，而且，進(jìn)、收氣管路及收氣罩制作簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)。

（3）本發(fā)明提供了一種用于豎爐冷卻段的冷卻氣系統(tǒng)，該冷卻氣系統(tǒng)通過(guò)爐底料溫監(jiān)控及進(jìn)氣轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，在保證海綿鐵產(chǎn)品降溫的前提下，實(shí)現(xiàn)滲碳?xì)獾目刂萍尤?，有效改善了產(chǎn)品海綿鐵中的含碳量，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的收氣罩示意圖。

圖3為本發(fā)明的收氣管剖面示意圖。

其中，1、含鐵礦物入口，2、爐頂氣出口，3、還原氣入口，4、收氣環(huán)管，5、收氣口，6、冷卻氣出爐口，7、收氣罩，8、進(jìn)氣口，9、進(jìn)氣環(huán)管，10、冷卻氣入爐口，11、降溫除塵裝置，12、提壓裝置，13、出料閥，14、爐底料溫測(cè)量裝置，15、進(jìn)氣控制系統(tǒng)，16、進(jìn)氣切換閥組，17、預(yù)熱段，18、還原段，19、冷卻段。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。下面描述的實(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。實(shí)施例中未注明具體技術(shù)或條件的，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻(xiàn)所描述的技術(shù)或條件或者按照產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過(guò)市購(gòu)獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于豎爐冷卻段的冷卻氣系統(tǒng)，包括：冷卻氣進(jìn)氣管路、冷卻氣收氣管路、降溫除塵裝置11、提壓裝置12、進(jìn)氣切換閥組16、滲碳?xì)庋b置和爐底料溫測(cè)量裝置14，其中：所述冷卻氣進(jìn)氣管路水平設(shè)置于豎爐冷卻段的下部，包括進(jìn)氣環(huán)管9和多個(gè)進(jìn)氣口8，所述進(jìn)氣環(huán)管的底部分布有所述多個(gè)進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣環(huán)管與所述豎爐的冷卻氣入爐口10連接；所述冷卻氣收氣管路水平設(shè)置于豎爐冷卻段的上部，包括收氣環(huán)管4、多個(gè)收氣口5和多個(gè)收氣罩7，所述收氣環(huán)管與所述豎爐的冷卻氣出爐口6相連通，所述收氣環(huán)管的底部設(shè)置有所述多個(gè)收氣口，每個(gè)所述收氣口的上端與所述收氣環(huán)管相連通，所述收氣口的下端開(kāi)口且收氣口外端固定有錐形的所述收氣罩；所述降溫除塵裝置與所述出爐口連接；所述提壓裝置與所述降溫除塵裝置連接；所述進(jìn)氣切換閥組的入氣口分別與所述提壓裝置的出氣口和所述滲碳?xì)庋b置的出氣口連接，所述進(jìn)氣切換閥組的出氣口與所述入爐口連接；所述爐底料溫測(cè)量裝置設(shè)置在所述冷卻氣進(jìn)氣管路的下方。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提供了一種用于豎爐冷卻段的冷卻氣系統(tǒng)，該冷卻氣系統(tǒng)利用合理的冷卻氣進(jìn)氣管路及收氣管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)，改善豎爐冷卻段冷卻氣進(jìn)氣分布及換熱后冷卻氣收集效果，均衡爐內(nèi)各部位溫度、減小爐內(nèi)同水平面局部溫度過(guò)高的情況，優(yōu)化豎爐冷卻段海綿鐵冷卻效果；另外，該冷卻氣系統(tǒng)通過(guò)冷卻氣收氣口、收氣罩設(shè)計(jì)保證氣體回收更加高效，減小冷卻氣未被有效收集上升到豎爐還原段的比例，更好的保證豎爐還原段主反應(yīng)的進(jìn)行；同時(shí)，本發(fā)明采用的進(jìn)氣管路及收氣管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)不影響爐料的順利下行，進(jìn)氣管通過(guò)多口進(jìn)氣的設(shè)計(jì)保證了進(jìn)氣的均布，而且，收氣口上直接焊接收氣罩，在增強(qiáng)收氣效果的同時(shí)不會(huì)對(duì)海綿鐵產(chǎn)物順行產(chǎn)生明顯阻礙，同時(shí)，管路制造簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)；此外，該冷卻氣系統(tǒng)采用設(shè)置爐底出料溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方式，通過(guò)程序自動(dòng)控制，切換冷卻氣系統(tǒng)氣源，在保證冷卻效果的前提下，實(shí)現(xiàn)滲碳作用，對(duì)海綿鐵產(chǎn)品的成分進(jìn)行優(yōu)化，有效提高產(chǎn)品質(zhì)量。

本發(fā)明提供了一種用于豎爐冷卻段的冷卻氣系統(tǒng)，包括冷卻氣進(jìn)氣管路，用于將冷卻氣輸送到所述豎爐的冷卻段中。進(jìn)一步的，所述冷卻氣進(jìn)氣管路水平設(shè)置于豎爐冷卻段的下部，所述冷卻氣進(jìn)氣管路位于出料閥13上方，用于將冷卻氣輸送到所述豎爐的冷卻段下段、并置于出料閥的上方，以保證冷卻氣對(duì)所述豎爐中的物料進(jìn)行充分地、徹底地冷卻處理。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述冷卻氣進(jìn)氣管路包括進(jìn)氣環(huán)管9和多個(gè)進(jìn)氣口8；其中，所述進(jìn)氣環(huán)管與所述豎爐的冷卻氣入爐口10連接，用于將冷卻氣經(jīng)由所述豎爐的冷卻氣入爐口輸送到所述進(jìn)氣環(huán)管中；所述多個(gè)進(jìn)氣口分布在所述進(jìn)氣環(huán)管的底部，用于將所述進(jìn)氣環(huán)管中的冷卻氣經(jīng)由所述多個(gè)進(jìn)氣口處排放到所述豎爐的冷卻段中。進(jìn)一步的，所述多個(gè)進(jìn)氣口位于所述豎爐冷卻段的下部，并且處于出料閥13上方，用于將冷卻氣輸送到所述豎爐的冷卻段下段、并置于出料閥的上方，以保證冷卻氣對(duì)所述豎爐中的物料進(jìn)行充分地、徹底地冷卻處理。優(yōu)選的，所述多個(gè)進(jìn)氣口的開(kāi)口向下，在保證冷卻氣經(jīng)由所述多個(gè)進(jìn)氣口排出進(jìn)入所述豎爐的冷卻段的前提下，避免所述豎爐中的物料進(jìn)入所述多個(gè)進(jìn)氣口中造成所述冷卻氣進(jìn)氣管路的堵塞，并且不影響物料的順利下行，同時(shí)，進(jìn)氣管路采用多個(gè)進(jìn)氣口的設(shè)置方式保證了進(jìn)氣的均布。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，通入所述進(jìn)氣環(huán)管的冷卻氣為與含鐵礦物不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的惰性氣體，所述滲碳?xì)庋b置產(chǎn)生的滲碳?xì)馐嵌趸?、一氧化碳和甲烷氣體的混合氣或者是還含有部分氮?dú)饣驓錃獾幕旌蠚狻?/p>

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述多個(gè)進(jìn)氣口的數(shù)量和分布方式不受具體限制，只要能夠保證冷卻氣均勻分布到所述豎爐的冷卻段中即可。所述多個(gè)進(jìn)氣口的數(shù)量與所述多個(gè)收氣口及所述多個(gè)收氣罩的數(shù)量相同；所述多個(gè)進(jìn)氣口均勻分布在所述進(jìn)氣環(huán)管的底部；所述進(jìn)氣環(huán)管為360°的圓形環(huán)管。優(yōu)選的，所述多個(gè)進(jìn)氣口的數(shù)量為6-12個(gè)；所述多個(gè)進(jìn)氣口的每?jī)蓚€(gè)進(jìn)氣口的間距為60°-30°，即，由于環(huán)管圓周360°，所以依據(jù)進(jìn)氣口數(shù)量，兩個(gè)進(jìn)氣口在進(jìn)氣環(huán)管圓周上的間距為60°-30°；因此，本發(fā)明通過(guò)依據(jù)進(jìn)氣環(huán)管的外徑來(lái)布置合適的進(jìn)氣口數(shù)量，保證冷卻氣體的均勻進(jìn)入；并且，管路制造簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明提供了一種用于豎爐冷卻段的冷卻氣系統(tǒng)，包括冷卻氣收氣管路，用于將所述豎爐的冷卻段中進(jìn)行冷卻處理后的、被物料加熱的冷卻氣排出所述豎爐。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述冷卻氣收氣管路水平設(shè)置于豎爐冷卻段的頂部，低于豎爐的還原氣入口3，用于吸收所述豎爐的冷卻段中進(jìn)行冷卻處理后的、被物料加熱的冷卻氣，并將其排出所述豎爐。進(jìn)一步的，所述冷卻氣收氣管路包括收氣環(huán)管4、多個(gè)收氣口5和多個(gè)收氣罩7，所述收氣環(huán)管與所述豎爐的冷卻氣出爐口6相連通，所述收氣環(huán)管的底部設(shè)置有所述多個(gè)收氣口，每個(gè)所述收氣口的上端與所述收氣環(huán)管相連通，所述收氣口的下端開(kāi)口且收氣口外端固定有錐形的所述收氣罩。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述冷卻氣收氣管路包括收氣環(huán)管、多個(gè)收氣口和多個(gè)收氣罩，其中，所述收氣環(huán)管與所述豎爐的冷卻氣出爐口相連通，用于將所述收氣環(huán)管的冷卻氣經(jīng)由所述豎爐的冷卻氣出爐口排出所述豎爐；所述收氣環(huán)管的底部設(shè)置有所述多個(gè)收氣口，用于將所述豎爐的冷卻段中進(jìn)行冷卻處理后的、被物料加熱的冷卻氣經(jīng)由收氣口回收到所述收氣環(huán)管中。進(jìn)一步的，所述多個(gè)收氣口的開(kāi)口向下，每個(gè)所述收氣口的上端與所述收氣環(huán)管相連通，所述收氣口的下端開(kāi)口且收氣口外端固定有錐形的所述收氣罩；并且，該冷卻氣系統(tǒng)的所述多個(gè)收氣口位于所述多個(gè)進(jìn)氣口的上方，安裝時(shí)可以有一定的位置偏差；由此，本發(fā)明采用環(huán)管均勻布置多個(gè)進(jìn)氣口及多個(gè)收氣口，同時(shí)收氣口固定有收氣罩，保證了豎爐冷卻段冷卻氣進(jìn)氣均勻性，并且冷卻氣回收實(shí)現(xiàn)更加高效，這樣減少了冷卻氣未被有效回收而上升到豎爐還原段對(duì)還原反應(yīng)帶來(lái)的不利影響。優(yōu)選的，所述收氣口的下端開(kāi)口且收氣口外端采用焊接的方式固定著所述收氣罩；由此，本發(fā)明通過(guò)將冷卻氣環(huán)管收氣罩直接焊接在收氣口上，在保證增大有效收氣面積的同時(shí)對(duì)爐料的下行影響很小，對(duì)海綿鐵不會(huì)產(chǎn)生明顯的滯留作用，可以確保冷卻過(guò)程的海綿鐵順利下行；而且，收氣管路及收氣罩制作簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述多個(gè)收氣口的數(shù)量和分布方式不受具體限制，只要能夠保證所述豎爐的冷卻段中完成冷卻處理后的冷卻氣進(jìn)行均勻回收即可。所述多個(gè)收氣口及所述多個(gè)收氣罩的數(shù)量與所述多個(gè)進(jìn)氣口的數(shù)量相同；所述多個(gè)收氣口均勻分布在所述收氣環(huán)管的底部；所述收氣環(huán)管為360°的圓形環(huán)管。優(yōu)選的，所述多個(gè)收氣口及所述多個(gè)收氣罩的數(shù)量均為6-12個(gè)；每?jī)蓚€(gè)收氣口的間距b為60°-30°，每?jī)蓚€(gè)收氣罩的間距為60°-30°，即，由于環(huán)管圓周360°，所以依據(jù)收氣口的數(shù)量，兩個(gè)收氣口在收氣環(huán)管圓周上的間距b為60°-30°；因此，本發(fā)明通過(guò)依據(jù)收氣環(huán)管的外徑來(lái)布置合適的收氣口數(shù)量，保證冷卻氣體的均勻回收；并且，管路制造簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的，所述多個(gè)收氣罩的側(cè)面切線與水平面的夾角a為45°-60°；由此，收氣罩具有一定的角度，保證了相對(duì)大的收氣面積，以實(shí)現(xiàn)良好的收氣效果，同時(shí)，收氣罩的角度不會(huì)過(guò)大，可以保證豎爐上方的海綿鐵落在收氣罩外面時(shí)，依靠自身重力向下移動(dòng)，從而不會(huì)影響爐內(nèi)料的順利下行。

本發(fā)明提供了一種用于豎爐冷卻段的冷卻氣系統(tǒng)，包括降溫除塵裝置11、提壓裝置12、進(jìn)氣切換閥組16、滲碳?xì)庋b置和爐底料溫測(cè)量裝置14。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述降溫除塵裝置與所述出爐口連接，用于將所述冷卻氣收氣管路排出的氣體進(jìn)行降溫除塵處理；所述提壓裝置與所述降溫除塵裝置連接，用于將所述降溫除塵裝置排出的氣體進(jìn)行提壓處理；所述進(jìn)氣切換閥組的入氣口分別與所述提壓裝置的出氣口和所述滲碳?xì)庋b置的出氣口連接，所述進(jìn)氣切換閥組的出氣口與所述入爐口連接，用于根據(jù)冷卻段排出物料的溫度來(lái)控制冷卻氣和滲碳?xì)馇袚Q輸送到所述冷卻氣進(jìn)氣管路中，使得在保證物料降溫的前提下，實(shí)現(xiàn)滲碳?xì)獾目刂萍尤?，改善排出物料中的含碳量；所述爐底料溫測(cè)量裝置設(shè)置在所述冷卻氣進(jìn)氣管路的下方，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)經(jīng)過(guò)冷卻段冷卻處理后的物料溫度。由此，該冷卻氣系統(tǒng)通過(guò)爐底料溫監(jiān)控及進(jìn)氣轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，在保證海綿鐵產(chǎn)品降溫的前提下，實(shí)現(xiàn)滲碳?xì)獾目刂萍尤?，有效改善了產(chǎn)品海綿鐵中的含碳量，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述冷卻氣系統(tǒng)還包括進(jìn)氣控制系統(tǒng)15。所述進(jìn)氣控制系統(tǒng)分別與所述進(jìn)氣切換閥組和所述爐底料溫測(cè)量裝置連接，根據(jù)所述爐底料溫測(cè)量裝置監(jiān)測(cè)的爐內(nèi)物料溫度，自動(dòng)控制所述進(jìn)氣切換閥組對(duì)冷卻氣和滲碳?xì)膺M(jìn)行切換氣源。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述爐底料溫測(cè)量裝置為單點(diǎn)或多點(diǎn)熱電偶測(cè)溫，將溫度值反饋到所述進(jìn)氣控制系統(tǒng)。進(jìn)一步的，所述爐底料溫測(cè)量裝置采用熱電偶或其它測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)爐底料溫測(cè)定，將測(cè)定的結(jié)果傳輸?shù)剿鲞M(jìn)氣控制系統(tǒng)中，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值條件時(shí)，所述進(jìn)氣控制系統(tǒng)控制進(jìn)氣切換閥組進(jìn)行冷卻或滲碳?xì)怏w輸送操作，實(shí)現(xiàn)冷卻或滲碳作用。

本發(fā)明提供了一種用于豎爐冷卻段的冷卻氣系統(tǒng)，所述豎爐的內(nèi)腔沿豎直方向自上而下依次為預(yù)熱段17、還原段18和冷卻段19，所述豎爐的還原氣入口3設(shè)置在所述豎爐還原段的側(cè)壁上，所述豎爐的出料閥13設(shè)置在所述豎爐的底壁上，所述豎爐的含鐵礦物入口1設(shè)置在所述豎爐的頂壁上，所述豎爐的爐頂氣出口2設(shè)置在所述豎爐的頂壁上。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述冷卻氣進(jìn)氣管路水平設(shè)置于豎爐冷卻段的下部，所述冷卻氣收氣管路水平設(shè)置于豎爐冷卻段的上部，保證豎爐冷卻段中的冷卻氣的進(jìn)入和回收。進(jìn)一步的，所述冷卻氣進(jìn)氣管路水平設(shè)置于豎爐冷卻段的底部，位于出料閥上方，所述進(jìn)氣環(huán)管的底部分布有開(kāi)口向下的所述多個(gè)進(jìn)氣口，而且，所述冷卻氣收氣管路水平設(shè)置于豎爐冷卻段的頂部，低于豎爐的還原氣入口，所述收氣環(huán)管的底部設(shè)置有開(kāi)口向下的所述多個(gè)收氣口，每個(gè)所述收氣口的上端與所述收氣環(huán)管相連通，所述收氣口的下端開(kāi)口且收氣口外端焊接有錐形的所述收氣罩。由此，利用合理的冷卻氣進(jìn)氣管路及收氣管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)，改善豎爐冷卻段冷卻氣進(jìn)氣分布及換熱后冷卻氣收集效果，同時(shí)，均衡爐內(nèi)各部位溫度、減小爐內(nèi)同水平面局部溫度過(guò)高的情況，優(yōu)化豎爐冷卻段海綿鐵冷卻效果；同時(shí)，本發(fā)明進(jìn)氣管路及收氣管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)不影響爐料的順利下行，進(jìn)氣環(huán)管多口進(jìn)氣保證了豎爐冷卻段冷卻氣進(jìn)氣均勻性，收氣環(huán)管多口收氣實(shí)現(xiàn)了冷卻氣回收更加高效，并且，收氣口上直接焊接收氣罩，在增強(qiáng)收氣效果的同時(shí)不會(huì)對(duì)海綿鐵產(chǎn)物順行產(chǎn)生明顯阻礙，同時(shí)管路制造簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的，該冷卻氣系統(tǒng)的所述多個(gè)收氣口的數(shù)量與所述多個(gè)進(jìn)氣口的數(shù)量相同，所述多個(gè)收氣口位于所述多個(gè)進(jìn)氣口的上方，安裝時(shí)可以有一定的位置偏差；因?yàn)闋t內(nèi)存在一定壓力，冷卻氣擴(kuò)散較快，冷卻氣從冷卻段下部上升到上部過(guò)程中冷卻氣會(huì)逐步擴(kuò)散，所以，所述多個(gè)收氣口和所述多個(gè)進(jìn)氣口在安裝時(shí)不需要上下口嚴(yán)格正對(duì)位置。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提供了一種利用上述的冷卻氣系統(tǒng)進(jìn)行冷卻氣處理的方法，包括以下步驟：

（1）豎爐上部裝入固體含鐵礦物塊礦或球團(tuán)礦作為原料，在豎爐內(nèi)由上向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)豎爐還原段被還原氣充分還原后，得到海綿鐵，繼續(xù)下行至冷卻段。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述豎爐的內(nèi)腔沿豎直方向自上而下依次為預(yù)熱段、還原段和冷卻段，所述豎爐的還原氣入口設(shè)置在所述豎爐還原段的側(cè)壁上，所述豎爐的出料閥設(shè)置在所述豎爐的底壁上。熱還原氣經(jīng)由所述豎爐的還原氣入口輸送到所述豎爐的還原段中，并向上運(yùn)動(dòng)，與豎爐上部進(jìn)入的固體含鐵礦物塊礦或球團(tuán)礦進(jìn)行還原反應(yīng)。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，通入所述進(jìn)氣環(huán)管的冷卻氣為與含鐵礦物不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的惰性氣體；所述滲碳?xì)庋b置產(chǎn)生的滲碳?xì)馐嵌趸?、一氧化碳和甲烷氣體的混合氣或者是還含有部分氮?dú)饣驓錃獾幕旌蠚?。進(jìn)一步的，冷卻氣可以使用氮?dú)狻⒍趸細(xì)饣蛘咂渌c鐵礦物不反應(yīng)的惰性氣體；滲碳?xì)獠捎枚趸肌⒁谎趸寂c甲烷的混合氣或者是還含有部分氮?dú)饣驓錃獾幕旌蠚?，其中，甲烷在混合氣中體積比不高于15%，混合氣中的甲烷及一氧化碳在冷卻豎爐冷卻段海綿鐵的過(guò)程中對(duì)爐料起到滲碳作用。

（2）所述海綿鐵繼續(xù)下行至豎爐冷卻段，經(jīng)還原后的原料被冷卻氣進(jìn)氣管路通入的冷卻氣進(jìn)行冷卻處理，得到冷卻的海綿鐵，經(jīng)由豎爐的出料閥排出。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，在步驟（2）中，在冷卻氣持續(xù)工作過(guò)程中，爐底料溫測(cè)量裝置監(jiān)測(cè)豎爐爐料經(jīng)冷卻處理后的溫度，并將溫度值反饋到所述進(jìn)氣控制系統(tǒng)，當(dāng)溫度值達(dá)到90℃時(shí)，進(jìn)氣控制系統(tǒng)停止所述進(jìn)氣切換閥組的冷卻氣進(jìn)氣，切換為滲碳?xì)膺M(jìn)氣，同時(shí)停止所述提壓裝置工作，從而使得所述冷卻氣進(jìn)氣管路中只通入滲碳?xì)?，滲碳?xì)獠唤?jīng)由所述冷卻氣收氣管路外排，而是直接上升到豎爐還原段參與原料的還原反應(yīng)，對(duì)豎爐底部的海綿鐵起到滲碳作用，改善海綿鐵中的含碳量；優(yōu)選的，所述滲碳?xì)饬髁繛槔鋮s氣流量的1/3-1/4，同時(shí)這部分滲碳?xì)獠煌馀哦苯由仙竭€原段參與鐵礦石還原反應(yīng)；當(dāng)溫度值高于設(shè)定值時(shí)，進(jìn)氣控制系統(tǒng)停止?jié)B碳?xì)膺M(jìn)氣，切換為所述進(jìn)氣切換閥組的冷卻氣進(jìn)氣，同時(shí)開(kāi)啟所述提壓裝置工作，使海綿鐵排出豎爐時(shí)被冷卻到100-140℃，從而實(shí)現(xiàn)冷卻氣對(duì)豎爐底部的海綿鐵進(jìn)行冷卻處理，防止海綿鐵出爐后被再次氧化；優(yōu)選的，所述設(shè)定值為140℃。進(jìn)一步的，所述進(jìn)氣控制系統(tǒng)是通過(guò)計(jì)算機(jī)控制程序進(jìn)行控制的方式，來(lái)根據(jù)所述爐底料溫測(cè)量裝置監(jiān)測(cè)的爐內(nèi)物料溫度完成自動(dòng)控制所述進(jìn)氣切換閥組對(duì)冷卻氣和滲碳?xì)膺M(jìn)行切換氣源。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，該冷卻氣系統(tǒng)包括冷卻氣進(jìn)氣管路，用于將冷卻氣輸送到所述豎爐的冷卻段中。進(jìn)一步的，所述冷卻氣進(jìn)氣管路水平設(shè)置于豎爐冷卻段的下部，所述冷卻氣進(jìn)氣管路位于出料閥上方，用于將冷卻氣輸送到所述豎爐的冷卻段下段、并置于出料閥的上方，以保證冷卻氣對(duì)所述豎爐中的物料進(jìn)行充分地、徹底地冷卻處理。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述冷卻氣進(jìn)氣管路包括進(jìn)氣環(huán)管和多個(gè)進(jìn)氣口；其中，所述進(jìn)氣環(huán)管與所述豎爐的冷卻氣入爐口連接，用于將冷卻氣經(jīng)由所述豎爐的冷卻氣入爐口輸送到所述進(jìn)氣環(huán)管中；所述多個(gè)進(jìn)氣口分布在所述進(jìn)氣環(huán)管的底部，用于將所述進(jìn)氣環(huán)管中的冷卻氣經(jīng)由所述多個(gè)進(jìn)氣口處排放到所述豎爐的冷卻段中。進(jìn)一步的，所述多個(gè)進(jìn)氣口位于所述豎爐冷卻段的下部，并且處于出料閥上方，用于將冷卻氣輸送到所述豎爐的冷卻段下段、并置于出料閥的上方，以保證冷卻氣對(duì)所述豎爐中的物料進(jìn)行充分地、徹底地冷卻處理。優(yōu)選的，所述多個(gè)進(jìn)氣口的開(kāi)口向下，在保證冷卻氣經(jīng)由所述多個(gè)進(jìn)氣口排出進(jìn)入所述豎爐的冷卻段的前提下，避免所述豎爐中的物料進(jìn)入所述多個(gè)進(jìn)氣口中造成所述冷卻氣進(jìn)氣管路的堵塞，并且不影響物料的順利下行，同時(shí)，進(jìn)氣管路采用多個(gè)進(jìn)氣口的設(shè)置方式保證了進(jìn)氣的均布。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述多個(gè)進(jìn)氣口的數(shù)量與所述多個(gè)收氣口及所述多個(gè)收氣罩的數(shù)量相同；所述多個(gè)進(jìn)氣口均勻分布在所述進(jìn)氣環(huán)管的底部；所述進(jìn)氣環(huán)管為360°的圓形環(huán)管。優(yōu)選的，所述多個(gè)進(jìn)氣口的數(shù)量為6-12個(gè)；所述多個(gè)進(jìn)氣口的每?jī)蓚€(gè)進(jìn)氣口的間距為60°-30°，即，由于環(huán)管圓周360°，所以依據(jù)進(jìn)氣口數(shù)量，兩個(gè)進(jìn)氣口在進(jìn)氣環(huán)管圓周上的間距為60°-30°；因此，本發(fā)明通過(guò)依據(jù)進(jìn)氣環(huán)管的外徑來(lái)布置合適的進(jìn)氣口數(shù)量，保證冷卻氣體的均勻進(jìn)入；并且，管路制造簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)。由此，本發(fā)明所述進(jìn)氣管路環(huán)管尺寸和收氣管路環(huán)管尺寸依據(jù)所述豎爐的冷卻段內(nèi)徑進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)氣管路內(nèi)徑和收氣管路內(nèi)徑依據(jù)冷卻氣量設(shè)計(jì)，目標(biāo)是在最小氣量的條件下實(shí)現(xiàn)使經(jīng)過(guò)所述豎爐冷卻段的海綿鐵在出料前可以冷卻到低于100-140℃，防止海綿鐵出爐后被再次氧化。

（3）所述冷卻氣上行，經(jīng)由多個(gè)收氣罩收集后進(jìn)入冷卻氣收氣管路，經(jīng)由出爐口排出豎爐，依次通過(guò)所述降溫除塵裝置進(jìn)行降溫除塵處理、進(jìn)入到所述提壓裝置進(jìn)行提壓處理，再次經(jīng)由進(jìn)氣切換閥組、所述冷卻氣進(jìn)氣管路通入到豎爐冷卻段的底部，對(duì)豎爐冷卻段的物料進(jìn)行冷卻處理。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，該冷卻氣系統(tǒng)包括降溫除塵裝置、提壓裝置、進(jìn)氣切換閥組、滲碳?xì)庋b置、進(jìn)氣控制系統(tǒng)和爐底料溫測(cè)量裝置。所述降溫除塵裝置與所述出爐口連接，用于將所述冷卻氣收氣管路排出的氣體進(jìn)行降溫除塵處理；所述提壓裝置與所述降溫除塵裝置連接，用于將所述降溫除塵裝置排出的氣體進(jìn)行提壓處理；所述進(jìn)氣切換閥組的入氣口分別與所述提壓裝置的出氣口和所述滲碳?xì)庋b置的出氣口連接，所述進(jìn)氣切換閥組的出氣口與所述入爐口連接，用于根據(jù)冷卻段排出物料的溫度來(lái)控制冷卻氣和滲碳?xì)馇袚Q輸送到所述冷卻氣進(jìn)氣管路中，使得在保證物料降溫的前提下，實(shí)現(xiàn)滲碳?xì)獾目刂萍尤?，改善排出物料中的含碳量；所述爐底料溫測(cè)量裝置設(shè)置在所述冷卻氣進(jìn)氣管路的下方，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)經(jīng)過(guò)冷卻段冷卻處理后的物料溫度；所述進(jìn)氣控制系統(tǒng)，分別與所述進(jìn)氣切換閥組和所述爐底料溫測(cè)量裝置連接，根據(jù)所述爐底料溫測(cè)量裝置監(jiān)測(cè)的爐內(nèi)物料溫度，自動(dòng)控制所述進(jìn)氣切換閥組對(duì)冷卻氣和滲碳?xì)膺M(jìn)行切換氣源。進(jìn)一步的，所述降溫除塵裝置可以為水洗塔；由此，本發(fā)明所述水洗塔的設(shè)計(jì)目的是使回收后的冷卻氣降溫、除塵；具體而言，經(jīng)過(guò)所述水洗塔水洗后的冷卻氣溫度應(yīng)低于40℃。進(jìn)一步的，所述爐底料溫測(cè)量裝置為單點(diǎn)或多點(diǎn)熱電偶測(cè)溫，將溫度值反饋到所述進(jìn)氣控制系統(tǒng)。所述爐底料溫測(cè)量裝置采用熱電偶或其它測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)爐底料溫測(cè)定，將測(cè)定的結(jié)果傳輸?shù)剿鲞M(jìn)氣控制系統(tǒng)中，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值條件時(shí)，所述進(jìn)氣控制系統(tǒng)控制進(jìn)氣切換閥組進(jìn)行冷卻或滲碳?xì)怏w輸送操作，實(shí)現(xiàn)冷卻或滲碳作用。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，該冷卻氣系統(tǒng)包括冷卻氣收氣管路，所述冷卻氣收氣管路水平設(shè)置于豎爐冷卻段的頂部，低于豎爐的還原氣入口，用于吸收所述豎爐的冷卻段中進(jìn)行冷卻處理后的、被物料加熱的冷卻氣，并將其排出所述豎爐。所述冷卻氣收氣管路包括收氣環(huán)管、多個(gè)收氣口和多個(gè)收氣罩，其中，所述收氣環(huán)管與所述豎爐的冷卻氣出爐口相連通，用于將所述收氣環(huán)管的冷卻氣經(jīng)由所述豎爐的冷卻氣出爐口排出所述豎爐；所述收氣環(huán)管的底部設(shè)置有所述多個(gè)收氣口，用于將所述豎爐的冷卻段中進(jìn)行冷卻處理后的、被物料加熱的冷卻氣經(jīng)由收氣口回收到所述收氣環(huán)管中。進(jìn)一步的，所述多個(gè)收氣口的開(kāi)口向下，每個(gè)所述收氣口的上端與所述收氣環(huán)管相連通，所述收氣口的下端開(kāi)口且收氣口外端采用焊接的方式固定有錐形的所述收氣罩；并且，該冷卻氣系統(tǒng)的所述多個(gè)收氣口位于所述多個(gè)進(jìn)氣口的上方，安裝時(shí)可以有一定的位置偏差。由此，本發(fā)明采用環(huán)管均勻布置多個(gè)進(jìn)氣口及多個(gè)收氣口，同時(shí)收氣口固定有收氣罩，保證了豎爐冷卻段冷卻氣進(jìn)氣均勻性，并且冷卻氣回收更加高效，這樣減少了冷卻氣未被有效回收而上升到豎爐還原段對(duì)還原反應(yīng)帶來(lái)的不利影響；本發(fā)明通過(guò)將冷卻氣環(huán)管收氣罩直接焊接在收氣口上，在保證增大有效收氣面積的同時(shí)對(duì)爐料的下行影響很小，對(duì)海綿鐵不會(huì)產(chǎn)生明顯的滯留作用，可以確保冷卻過(guò)程的海綿鐵順利下行；而且，收氣管路及收氣罩制作簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述多個(gè)收氣口及所述多個(gè)收氣罩的數(shù)量與所述多個(gè)進(jìn)氣口的數(shù)量相同；所述多個(gè)收氣口均勻分布在所述收氣環(huán)管的底部；所述收氣環(huán)管為360°的圓形環(huán)管。優(yōu)選的，所述多個(gè)收氣口及所述多個(gè)收氣罩的數(shù)量均為6-12個(gè)；每?jī)蓚€(gè)收氣口的間距為60°-30°，每?jī)蓚€(gè)收氣罩的間距為60°-30°，即，由于環(huán)管圓周360°，所以依據(jù)收氣口的數(shù)量，兩個(gè)收氣口在收氣環(huán)管圓周上的間距為60°-30°；因此，本發(fā)明通過(guò)依據(jù)收氣環(huán)管的外徑來(lái)布置合適的收氣口數(shù)量，保證冷卻氣體的均勻回收，管路制造簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的，所述多個(gè)收氣罩的側(cè)面切線與水平面的夾角為45°-60°；由此，收氣罩具有一定的角度，保證了相對(duì)大的收氣面積，以實(shí)現(xiàn)良好的收氣效果，同時(shí)，收氣罩的角度不會(huì)過(guò)大，可以保證豎爐上方的海綿鐵落在收氣罩外面時(shí)，依靠自身重力向下移動(dòng)，從而不會(huì)影響爐內(nèi)料的順利下行。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提供了一種用于豎爐冷卻段的冷卻氣系統(tǒng)，該冷卻氣系統(tǒng)利用合理的冷卻氣進(jìn)氣管路及收氣管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)，改善豎爐冷卻段冷卻氣進(jìn)氣分布及換熱后冷卻氣收集效果，均衡爐內(nèi)各部位溫度、減小爐內(nèi)同水平面局部溫度過(guò)高的情況，優(yōu)化豎爐冷卻段海綿鐵冷卻效果；另外，該冷卻氣系統(tǒng)通過(guò)冷卻氣收氣口、收氣罩設(shè)計(jì)保證氣體回收更加高效，減小冷卻氣未被有效收集上升到豎爐還原段的比例，更好的保證豎爐還原段主反應(yīng)的進(jìn)行；同時(shí)，本發(fā)明采用的進(jìn)氣管路及收氣管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)不影響爐料的順利下行，進(jìn)氣管通過(guò)多口進(jìn)氣的設(shè)計(jì)保證了進(jìn)氣的均布，而且，收氣口上直接焊接收氣罩，在增強(qiáng)收氣效果的同時(shí)不會(huì)對(duì)海綿鐵產(chǎn)物順行產(chǎn)生明顯阻礙，同時(shí)，管路制造簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)；此外，該冷卻氣系統(tǒng)采用設(shè)置爐底出料溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的方式，通過(guò)程序自動(dòng)控制，切換冷卻氣系統(tǒng)氣源，在保證冷卻效果的前提下，實(shí)現(xiàn)滲碳作用，對(duì)海綿鐵產(chǎn)品的成分進(jìn)行優(yōu)化，有效提高產(chǎn)品質(zhì)量。

實(shí)施例1

某氧化鐵球團(tuán)直接還原試驗(yàn)豎爐，爐內(nèi)壓力0.18mpa(g)，其冷卻段爐膛內(nèi)徑1.5米，冷卻段高2.5米。冷卻氣進(jìn)氣環(huán)管位于出料上閥上面0.3m處，管內(nèi)徑15cm，進(jìn)氣口8個(gè)；收氣環(huán)管位于進(jìn)氣環(huán)管上方1.1m處，管內(nèi)徑15cm，收氣口8個(gè)，收氣口上焊接有收氣罩，收氣罩側(cè)邊切線與水平夾角45°，收氣罩口直徑40cm。

冷卻氣水洗塔高5米內(nèi)徑2米，冷卻氣從塔下部通入塔內(nèi)，冷卻水從上部通入水洗塔，冷卻氣被對(duì)流水洗降溫除塵后，從塔上部流出，水洗塔出口冷卻氣35℃。水洗后的冷卻氣進(jìn)入二級(jí)壓縮機(jī)，提壓至0.2mpa(g)輸送至豎爐再次用于豎爐內(nèi)海綿鐵冷卻。冷卻氣從豎爐底部送入豎爐冷卻段，穩(wěn)定運(yùn)行后可以將海綿鐵出料之前冷卻至90℃以下，此時(shí)，計(jì)算機(jī)接收溫度信號(hào)控制進(jìn)氣切換閥組工作，轉(zhuǎn)為0.2mpa(g)的滲碳?xì)膺M(jìn)氣，其氣量為冷卻氣的1/3，滲碳?xì)鉃榧淄?2%，二氧化碳53%，一氧化碳25%，氮?dú)?0%的混合氣，同時(shí)提壓裝置停止工作，滲碳?xì)庠诶鋮s段冷卻滲碳后，直接上升到還原段參與還原反應(yīng)。當(dāng)爐底爐料溫度高于140℃時(shí)，計(jì)算機(jī)程序再次控制進(jìn)氣切換閥組工作，轉(zhuǎn)為冷卻氣進(jìn)氣，同時(shí)開(kāi)啟壓縮機(jī)提壓。通過(guò)本系統(tǒng)生產(chǎn)得到的海綿鐵產(chǎn)品相比單純冷卻氣冷卻得到的海綿鐵產(chǎn)品，其中碳含量從0.3%提高到1.1%，有效改善了產(chǎn)品質(zhì)量。

實(shí)施例2

某氧化鐵球團(tuán)直接還原試驗(yàn)豎爐，爐內(nèi)壓力0.18mpa(g)，其冷卻段爐膛內(nèi)徑2米，冷卻段高3米。冷卻氣進(jìn)氣環(huán)管位于出料上閥上面0.3m處，管內(nèi)徑20cm，進(jìn)氣口10個(gè)；收氣環(huán)管位于進(jìn)氣環(huán)管上方2.5m處，管內(nèi)徑20cm，收氣口10個(gè)，收氣口上焊接有收氣罩，收氣罩側(cè)邊切線與水平夾角60°，收氣罩口直徑45cm。

冷卻氣水洗塔高6米內(nèi)徑2米，冷卻氣從塔下部通入塔內(nèi)，冷卻水從上部通入水洗塔，冷卻氣被對(duì)流水洗降溫除塵后，從塔上部流出，水洗塔出口冷卻氣40℃。水洗后的冷卻氣進(jìn)入二級(jí)壓縮機(jī)，提壓至0.2mpa(g)輸送至豎爐再次用于豎爐內(nèi)海綿鐵冷卻。冷卻氣從豎爐底部送入豎爐冷卻段，穩(wěn)定運(yùn)行后可以將海綿鐵出料之前冷卻至90℃以下，此時(shí)，計(jì)算機(jī)接收溫度信號(hào)控制進(jìn)氣切換閥組工作，轉(zhuǎn)為0.2mpa(g)的滲碳?xì)膺M(jìn)氣，其氣量為冷卻氣的1/4，滲碳?xì)鉃榧淄?5%，二氧化碳45%，一氧化碳26%，氮?dú)?4%的混合氣，同時(shí)提壓裝置停止工作，滲碳?xì)庠诶鋮s段冷卻滲碳后，直接上升到還原段參與還原反應(yīng)。當(dāng)爐底爐料溫度高于140℃時(shí)，計(jì)算機(jī)程序再次控制進(jìn)氣切換閥組工作，轉(zhuǎn)為冷卻氣進(jìn)氣，同時(shí)開(kāi)啟壓縮機(jī)提壓。通過(guò)本系統(tǒng)生產(chǎn)得到的海綿鐵產(chǎn)品相比單純冷卻氣冷卻得到的海綿鐵產(chǎn)品，其中碳含量從0.4%提高到1.0%，有效改善了產(chǎn)品質(zhì)量。

以上對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本申請(qǐng)的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本申請(qǐng)的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本申請(qǐng)的限制。

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)的示意性表述不必須針對(duì)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)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說(shuō)明書(shū)中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。