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。