顶部防偏析布料与底部匹配布风的烧结矿竖炉冷却装置的制作方法

本实用新型涉及一种冷却装置，具体涉及一种顶部防偏析布料与底部匹配布风的烧结矿竖炉冷却装置，属于冶金工业余热利用技术领域。

背景技术：

目前国内外使用的烧结矿冷却机有盘式、格式、塔式、带式、环式冷却机及平式和塔式振冷机等多种形式，国内钢铁企业广泛使用的是鼓风或抽风带式冷却机和环式冷却机。以上已有技术的共同不足之处是无论是抽风式或鼓风式冷却机，其耗风量大、排风温度低，而且现有技术均未采用全密闭结构，不可能进行全风量余热回收，且为了防止漏风，所采用的密闭结构都比较复杂。

为此竖式冷却烧结矿得到发展，竖炉冷却密封性好，热量回收完全，但竖炉中现有布料方式容易产生偏析。烧结矿冷却过程是高温烧结矿进入竖炉不断下降，冷却气体从底部吹入带走烧结矿的热量，烧结矿得到冷却。现有竖炉布料方式均采用单管或多管自锁进料形式（烧结矿充满受料仓和下料管道直至竖炉料面，阻止高温废气经由管道和受料仓溢出，称为自锁），但下料管口至料面形成的料堆，物料随炉料下降发生滚动，形成物料粒度分布偏析。所谓物料粒度分布偏析是指料堆中心粒度小，愈往边缘粒度愈大的现象，料堆愈高，散料滚动距离愈长，偏析愈严重。

首例烧结矿竖式冷却炉是圆形截面、单管进料，在竖炉中心形成一个大料堆。料堆底部与竖炉圆周交接处都是大粒度烧结矿，愈往中心粒度愈小。因为烧结矿进入料仓分布不均匀，尽管在竖炉底部中心安装有锥形风帽，但冷却气体仍然倾向于从边缘大块烧结矿的缝隙中流动，形成管道效应，而中心小粒度烧结矿得不到冷却，严重影响了烧结矿的冷却效果，造成在排出烧结矿温度过高，影响输送皮带安全。因此在竖炉冷却烧结矿的过程中防止烧结矿的偏析尤为重要。

矩形竖炉进料也存在严重的粒度偏析，后续通过分散偏析源（设计由单个进料口改为多个进料口），以降低每个下料堆堆的物料粒度分布偏析。分散偏析源后，料堆底部（料位）上升，散料滚动距离缩短，单个料堆粒度偏析改善；从整个料面来看，因为大粒度烧结矿分布区域增加，小粒度烧结矿分布区域减少，整个料面粒度偏析降低。但竖炉上部多个进料口形成多个料堆，料堆与矩形炉壁交界处、以及料堆与料堆交界处都是大粒度烧结矿，愈往料堆中心烧结矿粒度愈小；这种烧结矿粒度分布差异同样导致竖炉下部布风分布差异（单位面积上的风料比分布差异），粒度大的地方透风多，风料比大，冷却效果好，粒度小的地方透风少，风料比小，甚至不透风，冷却效果差。而且，目前出现的烧结矿竖炉都是为小型烧结机（<300m²）服务的，随着烧结矿竖冷技术的推广，竖炉大型化的趋势在所难免，这种多管进料方式也必然不能适应竖炉大型化的需要；而从竖炉炉型选择来看，圆形截面的炉体对称性更好，不易产生死区，更加适应大型竖炉实现均匀布料（防偏析布料）的要求。

从相关文献中，对于散装物料偏析的控制主要包括固定式料钟和旋转溜槽布料。

第一，采用料钟布料。如发明专利CN1103160公开了一种竖式烧结矿冷却机，竖式烧结矿冷却机由缓冲仓、闸门、料钟、料斗、排气管、机壳、带有百叶窗的环形风道、风机、电振出料机、胶带输送机构成，其中缓冲仓是进料缓储装置，胶带输送机是出料装置，闸门、料钟组成双层进料密封结构，一台电振出料机、一段料柱组成出料密封结构，由双层进料密封结构与出料密封结构构成烧结矿冷却机的全密闭结构，结构简单，全部冷风皆为有效风量，从而达到提高排风温度，并将全部排风的余热利用起来的目的。采用料钟的优点是结构简单，缺点是布料只能形成一个环状，偏析较大，不能更精确的布料。

第二，采用旋转溜槽布料。发明专利CN106702059A公开了一种高炉炉顶溜槽布料器，包括设有顶盖的气密箱体、设置在所述顶盖上的旋转驱动源，以及喉管、旋转套筒、倾动驱动源、固定回转支承、平动回转支承、布料溜槽以及摆动驱动部件。旋转驱动源驱动旋转套筒旋转，在摆动驱动部件的作用下带动溜槽旋转，倾动驱动源通过倾动齿条和倾动齿轮的作用，驱动平动回转支承上下移动，并在摆动驱动的作用下带动所述布料溜槽摆动。通过控制溜槽的旋转及摆动实现高炉的多环布料。

以上布料方法，存在以下缺陷。第一，对于料钟式布料，只能形成单环料堆，粒度偏析仍然很大，布料均匀性较差；第二，旋转溜槽布料多应用于高炉布料，在竖炉烧结矿冷却中未见应用；第三，高炉旋转溜槽布料多为间歇式自由落体布料（抛物线轨迹），而竖炉烧结矿为连续自锁布料，物料沿管道（充满管道）、布料溜槽、料堆连续缓慢滚动或移动，物料对高温废气形成自锁。第四，高炉旋转溜槽在其上端与中心喉管固定，只能做围绕固定点的周向旋转和纵向倾动运动，不能完成自身沿固定点进行滑动或移动的运动，因而不能满足竖炉连续自锁布料的要求。

技术实现要素：

本实用新型正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种顶部防偏析布料与底部匹配布风的烧结矿竖炉冷却装置，该技术方案结构紧凑巧妙，克服了布料不均匀即严重偏析的问题，使烧结矿的换热更加充分和彻底。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种顶部防偏析布料与底部匹配布风的烧结矿竖炉冷却装置，其特征在于，所述冷却装置包括受料仓、所述受料仓的下方设置有气密布料室，所述气密布料室设置在竖炉炉体内，所述竖炉炉体的下方有冷风气体引入口，所述竖炉炉体的上方有气体引出口。该技术方案使布料更加准确可控，克服了布料不均匀（严重偏析）问题，使烧结矿的换热更加充分和彻底。

作为本实用新型的一种改进，所述气密布料器包括气密室、中心进料管、布料溜槽、布料溜槽旋转驱动、布料溜槽倾动驱动、布料溜槽滑动驱动，所述布料溜槽设置在气密室的最下方，气密室的最上方设置有中心进料管，所述布料溜槽滑动驱动设置在中心进料管的两侧，气密布料器在布料溜槽旋转驱动、溜槽倾动驱动、布料溜槽滑动驱动的带动下实现布料溜槽旋转、倾动和滑动。

作为本实用新型的一种改进，所述受料仓为圆形料仓，气密布料器位于受料仓下方，中心进料管位于气密布料器正中心，正对上方受料仓下料口。

作作为本实用新型的一种改进，所述气密布料器的布料溜槽为半圆圆筒，布料溜槽实现倾角变化，倾角为布料溜槽中心线与中心进料管中心线的夹角，变化范围为0-50°。常用范围在25-45°。上述防偏析布料方法为布料溜槽在工作时持续旋转，随着旋转布料器倾角改变实现螺旋布料。布料溜槽倾角发生改变时，布料溜槽本体同时沿固定点滑动，以保持布料溜槽布料端沿同一水平面移动，以实现等料面布料，避免料仓内料面阻挡溜槽角度变化。

作为本实用新型的一种改进，所述竖炉内设置有锥形风帽。在竖炉底部中心设置锥形风帽，其位置与尺寸设计，根据物料经由风帽与竖炉下锥部出风口所需要的风料比及冷却强度确定，锥部出风与风帽出风所占冷却风量的比例设计为可调，以使换热进行得更加充分和彻底。

作为本实用新型的一种改进，布料溜槽倾角变化与布料溜槽滑动移动进行连锁控制，所谓连锁控制是指当布料溜槽倾斜角度为45°时，布料溜槽上部顶端处于固定点位置，当布料溜槽倾斜角度为0°时，布料溜槽沿固定点滑动，滑动距离为布料溜槽长度的0.3倍，即布料溜槽在固定点的位置距布料溜槽上部顶端的距离是其自身长度的0.3倍。通过上述气密布料器运转，实现往复螺旋布料（或多环布料），烧结矿的偏析程度大大降低，再通过底部气体匹配吹入后，能够形成相对均匀的换热，物料得到充分冷却。

作为本实用新型的一种改进，所述气密布料器的气密室中通入冷却气体，以保护驱动装置。

作为本实用新型的一种改进，所述气密布料器使得烧结矿实现旋转布料。大大提高了布料的均匀性。

相对于现有技术，本实用新型的优点如下：本方案首次将旋转溜槽布料创造性地应用到烧结矿竖式冷却炉中，通过气密布料器运转形成螺旋布料（或多环布料），大大提高了布料的均匀性。本方案通过布料溜槽滑动与布料溜槽倾动的连锁，实现了等料面布料，使得竖式冷却炉特有的“连续自锁布料”得以实现，达到了防偏析布料的目的，也避免了料面对布料溜槽角度改变的阻挡，使得调节更加容易。本方案适用于高温条件下的烧结矿散料（或球团矿等），使得烧结矿能够均匀充分冷却。本方案结构灵活多变，可以实现单环、多环及螺旋布料。可以实现往复螺旋布料，并通过设定使其螺旋堆尖位置错位互补，最大程度消除布料偏析现象。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为气密布料器结构示意图；

图3为布料溜槽角度变化过程示意图。

附图中的标记为：1-中心进料管，2-布料器上下驱动，3-布料溜槽旋转驱动，4-气密布料器，5-布料溜槽倾动驱动，6-布料溜槽，7-受料仓，8-圆形竖炉炉体，9-散状物料，10-风帽，11-物料出口，12-气体进入，13-气体引出。

具体实施方式

为了加强对本实用新型的理解和认识，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做出进一步的说明和介绍。

实施例1：参见图1，一种顶部防偏析布料与底部匹配布风的烧结矿竖炉冷却装置，所述冷却装置包括受料仓7、所述受料仓的下方设置有气密布料室4，所述气密布料室4设置在竖炉炉体内，所述竖炉炉体的下方有冷风气体引入口，所述竖炉炉体的上方有气体引出口。该技术方案使布料更加准确可控，克服了布料不均匀（严重偏析）问题，使烧结矿的换热更加充分和彻底，所述气密布料器包括气密室14、中心进料管1、布料溜槽6、布料溜槽旋转驱动3、布料溜槽倾动驱动5、布料溜槽滑动驱动2，所述布料溜槽6设置在气密室的最下方，气密室的最上方设置有中心进料管1，所述布料溜槽滑动驱动2设置在中心进料管的两侧，气密布料器在布料溜槽旋转驱动3、溜槽倾动驱动5、布料溜槽滑动驱动2的带动下实现布料溜槽旋转、倾动和滑动，所述受料仓为圆形料仓，气密布料器位于受料仓下方，中心进料管位于气密布料器正中心，正对上方受料仓下料口。

实施例2：参见图1、图2，作为本实用新型的一种改进，所述气密布料器的布料溜槽6为半圆圆筒，布料溜槽实现倾角变化，倾角为布料溜槽中心线与中心进料管中心线的夹角，变化范围为0-50°。常用范围在25-45°。上述防偏析布料方法为布料溜槽在工作时持续旋转，随着旋转布料器倾角改变实现螺旋布料。布料溜槽倾角发生改变时，布料溜槽本体同时沿固定点滑动，以保持布料溜槽布料端沿同一水平面移动，以实现等料面布料，避免料仓内料面阻挡溜槽角度变化。

实施例3：参见图1，作为本实用新型的一种改进，所述竖炉内设置有锥形风帽10。在竖炉底部中心设置锥形风帽，其位置与尺寸设计，根据物料经由风帽与竖炉下锥部出风口所需要的风料比及冷却强度确定，锥部出风与风帽出风所占冷却风量的比例设计为可调，以使换热进行得更加充分和彻底。

实施例4：参见图1，作为本实用新型的一种改进，布料溜槽倾角变化与布料溜槽滑动移动进行连锁控制，所谓连锁控制是指当布料溜槽倾斜角度为45°时，布料溜槽上部顶端处于固定点位置，当布料溜槽倾斜角度为0°时，布料溜槽沿固定点滑动，滑动距离为布料溜槽长度的0.3倍，即布料溜槽在固定点的位置距布料溜槽上部顶端的距离是其自身长度的0.3倍。通过上述气密布料器运转，实现往复螺旋布料（或多环布料），烧结矿的偏析程度大大降低，再通过底部气体匹配吹入后，能够形成相对均匀的换热，物料得到充分冷却，所述气密布料器的气密室中通入冷却气体，以保护驱动装置，所述气密布料器使得烧结矿实现旋转布料。大大提高了布料的均匀性。

工作过程：参见图1-图3，一种物料防偏析的布料方法及料仓结构，如图1和图2所示。该方法是在烧结矿通过受料仓7进入竖炉8，受料仓下方设置气密布料器4，烧结矿由中心进料管1，经过布料溜槽6进行连续自锁的螺旋布料（或多环布料），使得烧结矿9均匀分布到料仓内，与底部的冷风12进行风料比相匹配的逆流换热，换热更加均匀充分，散料冷却后由出料口11排出，换热后气体由13引出。该方法使烧结矿通过输送装置进入受料仓，受料仓下方设置气密布料器，烧结矿经由受料仓下料口、中心进料管、布料溜槽进行螺旋布料，即布料溜槽在做周向运动的同时进行纵向的倾动运动；为保证布料溜槽倾动时不受料面阻挡，使布料溜槽本体沿固定点进行滑动移动，以使布料溜槽布料端沿同一水平面移动，从而实现等料面布料；设定布料溜槽进行往复螺旋布料时，一往一复，使其螺旋堆尖位置错位互补，以使烧结矿大小粒度完全均匀分布到竖炉内。在竖炉底部中心设置锥形风帽，其位置与尺寸设计，根据物料经由风帽与竖炉下锥部出风口所需要的风料比及冷却强度确定，锥部出风与风帽出风所占冷却风量的比例设计为可调，以使换热进行得更加充分和彻底。

防偏析布料方法为布料溜槽6受到布料溜槽旋转驱动3的作用，在工作时连续旋转，受到布料溜槽倾动驱动5的作用改变倾动角度，实现螺旋布料（或多环布料）。布料溜槽滑动与布料溜槽倾动实行连锁，实现了等料面布料，避免竖炉内料面阻挡溜槽角度变化，如图3所示。当布料溜槽倾斜角度为45°时，布料溜槽上部顶端处于固定点位置；当布料溜槽倾斜角度调整为30°时，布料溜槽滑动驱动装置2动作，使得布料溜槽沿固定点滑动，同时进行角度变化；当溜槽角度为0°时，布料溜槽沿固定点滑动到极限位置，滑动距离为布料溜槽长度的0.3倍，即布料溜槽在固定点的位置距布料溜槽上部顶端的距离是其自身长度的0.3倍。

通过上述气密布料器，实现螺旋布料（或多环布料），烧结矿布料的粒度偏析程度大大降低，底部气体根据风料比匹配的要求吹入后能够形成较均匀的换热，物料得到充分冷却。

需要说明的是上述实施例，并没有用来限定本实用新型的保护范围，在上述基础上所作出的等同替换或者替代均属于本实用新型权利要求的保护范围。