本實用新型涉及煤基直接還原鐵生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種熱態(tài)直接還原鐵爐外冷卻裝置。

背景技術(shù)：

在煤基直立爐生產(chǎn)直接還原鐵工藝中，經(jīng)爐內(nèi)冷卻后，直立爐排出的直接還原鐵混合物(直接還原鐵、殘?zhí)考盎曳?溫度約為300～400℃?？紤]到直接還原鐵具有很高的化學(xué)活性，在此溫度下，極易發(fā)生自燃甚至爆炸和火災(zāi)，因此直接還原鐵必須冷卻到一定溫度后才能被安全的運輸和儲存。

目前直接還原鐵爐外冷卻方法主要采用直接水冷或間接水冷的方式進(jìn)行冷卻，其中直接水冷雖然冷卻效率高，但是物料容易爆裂，而且鐵被水氧化生產(chǎn)四氧化三鐵的量比較多從而降低了鐵的金屬化率；間接水冷主要通過以下方式進(jìn)行冷卻：在直立爐排料口下方設(shè)置水冷膜式壁或水冷套管對直接還原鐵混合物進(jìn)行間接冷卻，但該種冷卻方式有以下不足：(1)水冷膜式壁或水冷套管占據(jù)一定的空間高度，使得直立爐空間高度增加，從而增加了建設(shè)成本和難度；(2)在工程化條件下，由于需要在直立爐每門排料口下方都設(shè)置水冷膜式壁或水冷套管，這意味著整個工程會設(shè)置很多水冷膜式壁或水冷套管，冷卻裝置無法實現(xiàn)集中化。

傳統(tǒng)的水冷膜式壁或水冷套管整體呈圓形或方形，由內(nèi)向外換熱?？拷鋮s壁的物料由于冷卻壁的阻力下移速度小于中心位置的物料下移速度，因此中心位置的物料在冷卻器中的停留時間小于靠近冷卻壁物料的停留時間。另外中心位置的物料與水冷膜式壁或水冷套管的傳熱效率要比靠近冷卻壁的物料小得多。基于以上兩點原因，傳統(tǒng)的水冷膜式壁或水冷套管裝置大型化后由于其中心位置的物料距離冷卻壁距離加大，冷卻效果不佳。

因此，目前的冷卻裝置無法實現(xiàn)集中化和大型化，無法滿足直接還原鐵生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提供了一種熱態(tài)直接還原鐵爐外冷卻裝置，實現(xiàn)了直接還原鐵混合物爐外冷卻裝置的集中化和大型化，并可保證冷卻后排出的還原鐵混合物冷卻效果均勻一致，同時還具有儲存直接還原鐵的功能。

為了達(dá)到上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種熱態(tài)直接還原鐵爐外冷卻裝置，包括冷卻裝置；所述冷卻裝置由自上而下依次設(shè)置緩存室、分配室、冷卻室和排料室組成；緩存室的頂部設(shè)進(jìn)料口；分配室中自內(nèi)向外同軸地設(shè)有1個圓柱形筒體和3個錐形筒體，其中圓柱形筒體頂部封閉，圓柱形筒體的外側(cè)依次形成3個具有向下展開的喇叭口狀的環(huán)形物料通道；圓柱形筒體和錐形筒體的底部與冷卻室外殼及3個環(huán)形隔板的頂部一一對應(yīng)連接，環(huán)形隔板將冷卻室沿徑向分隔為內(nèi)層環(huán)形冷卻空間、中心環(huán)形冷卻空間和外層環(huán)形冷卻空間；冷卻室中沿周向均勻地設(shè)有多個冷卻壁，各環(huán)形隔板及各冷卻壁將冷卻室沿徑向及周向分隔為具有豎直物料下降通道的多個冷卻格室；排料室底部設(shè)排料口。

所述冷卻壁由依次間隔且循環(huán)設(shè)置的長冷卻壁、中冷卻壁和短冷卻壁組成，其中長冷卻壁通長地設(shè)置在內(nèi)層環(huán)形冷卻空間至外層環(huán)形冷卻空間中，中冷卻壁通長地設(shè)置在中心環(huán)形冷卻空間至外層環(huán)形冷卻空間中，短冷卻壁通長地設(shè)置在外層環(huán)形冷卻空間中。

所述長冷卻壁、中冷卻壁及短冷卻壁的設(shè)置間隔距離為300～600mm。

所述緩存室的進(jìn)料口通過耐熱鏈板輸送機連接直立爐的出料口。

所述緩存室內(nèi)設(shè)有料位計，排料室內(nèi)沿同一水平截面的中心及周向設(shè)有多個在線測溫裝置，料位計與在線測溫裝置分別連接控制系統(tǒng)。

所述在線測溫裝置下方的排料室內(nèi)沿同一水平截面均勻設(shè)有多個擋料棒插口。

所述冷卻壁由多個耐磨無縫鋼管并列組成，相鄰耐磨無縫鋼管之間通過耐磨鋼板固定連接；耐磨無縫鋼管的底部通過冷卻水進(jìn)水矩形管道連接冷卻裝置外的冷卻水進(jìn)水圓形管道；耐磨無縫鋼管的頂部通過冷卻水出水矩形管道連接冷卻裝置外的冷卻水出水圓形管道。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：

1)結(jié)構(gòu)簡單合理，制造成本低，實現(xiàn)了直接還原鐵混合物冷卻裝置的集中化和大型化要求；

2)通過冷卻室分格冷卻，及排料室在線測溫與擋料棒的組合調(diào)整，保證了冷卻裝置排出的直接還原鐵混合物的冷卻效果均勻一致；

3)實現(xiàn)了熱態(tài)直接還原鐵的爐外冷卻與儲運一體化，節(jié)省了工程投資成本。

附圖說明

圖1是本實用新型所述冷卻裝置的主視圖。

圖2是圖1中的A-A剖視圖。

圖3是圖1中的B-B剖視圖。

圖4是圖1中的C-C剖視圖。

圖5是圖2中的D-D剖視圖。

圖6是圖2中的E-E剖視圖。

圖7是圖2中的F-F剖視圖。

圖8是圖5中的G-G剖視圖。

圖中：1.耐熱鏈板輸送機 2.緩存室 3.分配室 4.冷卻室 5.排料室 6.料位計 7.1#錐形筒體 8.2#錐形筒體 9.3#錐形筒體 10.圓柱形筒體 11.分配室加強筋板 12.冷卻室外殼 13.冷卻室加強筋板 14.1#環(huán)形隔板 15.2#環(huán)形隔板 16.3#環(huán)形隔板 17.短冷卻壁 18.中冷卻壁 19.長冷卻壁 20.1#冷卻格室 21.2#冷卻格室 22.3#冷卻格室 23.耐磨無縫鋼管 24.耐磨鋼板 25.冷卻水進(jìn)水圓形管道 26.冷卻水進(jìn)水矩形管道 27.冷卻水出水矩形管道 28.冷卻水出水圓形管道 29.電動格式閥 30.在線測溫裝置 31.擋料棒

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式作進(jìn)一步說明：

本實用新型所述一種熱態(tài)直接還原鐵爐外冷卻裝置，包括冷卻裝置；所述冷卻裝置由自上而下依次設(shè)置緩存室2、分配室3、冷卻室4和排料室5組成；緩存室2的頂部設(shè)進(jìn)料口；分配室3中自內(nèi)向外同軸地設(shè)有1個圓柱形筒體10和3個錐形筒體7～9，其中圓柱形筒體10頂部封閉，圓柱形筒體10的外側(cè)依次形成3個具有向下展開的喇叭口狀的環(huán)形物料通道；圓柱形筒體10和錐形筒體7～9的底部與冷卻室4的外殼12及3個環(huán)形隔板14～16的頂部一一對應(yīng)連接，環(huán)形隔板14～16將冷卻室4沿徑向分隔為內(nèi)層環(huán)形冷卻空間、中心環(huán)形冷卻空間和外層環(huán)形冷卻空間；冷卻室4中沿周向均勻地設(shè)有多個冷卻壁 17～19，各環(huán)形隔板14～16及各冷卻壁17～19將冷卻室4沿徑向及周向分隔為具有豎直物料下降通道的多個冷卻格室20～22；排料室5底部設(shè)排料口。

所述冷卻壁17～19由依次間隔且循環(huán)設(shè)置的長冷卻壁19、中冷卻壁18和短冷卻壁 17組成，其中長冷卻壁19通長地設(shè)置在內(nèi)層環(huán)形冷卻空間至外層環(huán)形冷卻空間中，中冷卻壁18通長地設(shè)置在中心環(huán)形冷卻空間至外層環(huán)形冷卻空間中，短冷卻壁17通長地設(shè)置在外層環(huán)形冷卻空間中。

所述長冷卻壁19、中冷卻壁18及短冷卻壁17的設(shè)置間隔距離為300～600mm。

所述緩存室2的進(jìn)料口通過耐熱鏈板輸送機1連接直立爐的出料口。

所述緩存室2內(nèi)設(shè)有料位計6，排料室5內(nèi)同一水平截面的中心及周向設(shè)有多個在線測溫裝置30，料位計6與在線測溫裝置30分別連接控制系統(tǒng)。

所述在線測溫裝置30下方的排料室5內(nèi)沿同一水平截面均勻設(shè)有多個擋料棒插口。

所述冷卻壁17～19由多個耐磨無縫鋼管23并列組成，相鄰耐磨無縫鋼管23之間通過耐磨鋼板24固定連接；耐磨無縫鋼管23的底部通過冷卻水進(jìn)水矩形管道26連接冷卻裝置外的冷卻水進(jìn)水圓形管道25；耐磨無縫鋼管23的頂部通過冷卻水出水矩形管道27 連接冷卻裝置外的冷卻水出水圓形管道28。

基于本實用新型所述裝置的一種熱態(tài)直接還原鐵爐外冷卻方法，包括如下步驟：

1)直立爐排出的熱態(tài)直接還原鐵混合物，經(jīng)耐熱鏈板輸送機1送至冷卻裝置上方，由進(jìn)料口進(jìn)入緩存室2；

2)料位計6將緩存室2中的料位信息實時上傳給控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)中預(yù)設(shè)料位上限值和料位下限值，當(dāng)緩存室2中的料位高于料位上限值時,耐熱鏈板輸送機1停止向緩存室2內(nèi)布料；當(dāng)緩存室2內(nèi)的料位低于料位下限值時，排料室5停止向外排料；并保證冷卻裝置中的分配室3、冷卻室4和排料室5始終充滿物料；

3)分配室3用于將緩存室2中的物料均勻分配到冷卻室4中；由圓柱形筒體10和錐形筒體7～9組成的3個環(huán)形物料通道將物料對應(yīng)分配到冷卻室4中由3個環(huán)形隔板14～ 16分隔形成的3層冷卻空間中，并進(jìn)一步沿各冷卻格室20～22的豎直物料下降通道向下移動；

4)在各冷卻格室20～22內(nèi)，冷卻水從冷卻壁17～19下方進(jìn)入，從冷卻壁17～19上方流出，通過各冷卻壁17～19的間接冷卻作用，使物料達(dá)到能夠安全運輸及儲存的溫度；

5)排料室5用于將冷卻后的物料均勻的排出冷卻裝置；排料室5同一水平截面上設(shè)有多個在線測溫裝置30，在線測溫裝置30將所測得的物料溫度數(shù)據(jù)實時上傳給控制系統(tǒng)；在線測溫裝置30下方沿同一水平截面設(shè)有多個擋料棒插口；如果某在線測溫裝置30測得的物料溫度偏高，表明該測溫點附近的物料下降速度偏快，冷卻停留時間不足，則將該在線測溫裝置30下方的擋料棒31加密，使對應(yīng)物料通道中的物料下降速度滯緩；反之，如果某在線測溫裝置30測得的物料溫度偏低，表明該測溫點附近的物料下降速度偏慢，冷卻停留時間過長，則將該在線測溫裝置30下方的擋料棒31減少，使對應(yīng)物料通道中的物料下降速度加快；從而使排料室5排出的物料溫度趨于一致；排料室5排料口設(shè)變頻調(diào)速的電動格式閥29，將冷卻到設(shè)定溫度后的物料排出冷卻裝置。

以下實施例在以本實用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。下述實施例中所用方法如無特別說明均為常規(guī)方法。

【實施例】

本實施例采用一種熱態(tài)直接還原鐵爐外冷卻裝置將直立爐排出的直接還原鐵混合物冷卻至能夠運輸及存貯的溫度(通常為100℃以下)，直立爐排出的直接還原鐵混合物經(jīng)耐熱鏈板輸送機送至該冷卻裝置，整個運輸過程可實現(xiàn)全程密封，最大程度減少粉塵外逸。

冷卻裝置的緩存室2頂部布置有料位計6，料位計6將緩存室2的料位信息實時上傳給控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)中預(yù)先設(shè)定一個最高料位上限值和一個最低料位下限值，當(dāng)所測料位高于料位上限值時,停止耐熱鏈板輸送機1向緩存室2內(nèi)布料。當(dāng)料位低于料位下限值時，電動格式閥29停止向外排料。而緩存室2料位即使處于最低料位時，也應(yīng)該保證分配室3、冷卻室4和排料室5內(nèi)充滿物料；

分配室3的主要作用是將緩存室2內(nèi)的物料均勻分配給冷卻室4。見圖1，分配室由同心設(shè)置的1～3#錐形筒體7～9和圓柱形筒體10組成，其中外層的1#錐形筒體同時作為分配室的外殼。物料流經(jīng)區(qū)域的筒體表面襯設(shè)耐磨襯板，圓柱形筒體10的頂部封閉。為了保證分配室3具有足夠的工作強度，1～3#錐形筒體7～9和圓柱形筒體10之間設(shè)加強筋板11連接固定。

冷卻室5的主要作用是用冷卻水間接冷卻流經(jīng)冷卻室5的物料，使物料冷卻到能夠被安全運輸和儲存的溫度。如圖2所示，1～3#環(huán)形隔板14～16、冷卻室外殼12、1～3#冷卻壁17～19將冷卻室5分隔成多個獨立的冷卻格室，分為1～3#三種類型的冷卻格室20～ 22；冷卻格室20～22形成豎直的物料通道，兩側(cè)冷卻壁17、18、19的間距在300～600mm 范圍之內(nèi)，保證了冷卻格室20～22內(nèi)中心位置物料的冷卻效果。由于1#冷卻格20的長度較大，為了保證其工作強度，在徑向的中間位置設(shè)環(huán)形的加強筋板13進(jìn)行固定連接。見圖5～圖8，冷卻水進(jìn)水管25～26從各冷卻壁的下方進(jìn)入耐磨無縫鋼管23，冷卻水出水管27～28從冷卻壁的上方流出耐磨無縫鋼管23。

排料室6的主要作用是將冷卻室5冷卻的物料均勻的排出冷卻裝置。見圖3，在排料室6的同一水平截面上共布置了9個在線測溫裝置30，該水平截面的中心點處布置1個，其余8個在中心點的外側(cè)等半徑均布，間隔角度為45°；在線測溫裝置30將所測得的溫度參數(shù)實時上傳給控制系統(tǒng)。見圖4，在線測溫裝置30下方的同一水平截面上沿同向均勻布置24個擋料棒插孔，通過調(diào)節(jié)擋料棒31的數(shù)量，使最終通過電動格式閥29排出的物料溫度趨于一致。

所述1～3#冷卻壁17～19由耐磨無縫鋼管23和耐磨鋼板24間隔焊接而成。

所述1～3#環(huán)形隔板及冷卻室外殼由同心的圓柱形耐磨鋼板組成。

如圖5、圖8所示，所述冷卻水進(jìn)水管由冷卻水進(jìn)水圓形管道25和冷卻水進(jìn)水矩形管道26組成，冷卻水進(jìn)水圓形管道25在進(jìn)入冷卻裝置之前與冷卻水進(jìn)水矩形管道26連接。冷卻水出水管由冷卻水出水矩形管道27組和冷卻水出水圓形管道28組成，冷卻水出水矩形管道27在出冷卻裝置之后與冷卻水出水圓形管道28連接。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案及其實用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。