[发明专利]一种透气物料的气冷装置及方法

说明书

技术领域

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

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究，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。

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，direct reduced iron)，也称海绵铁。该产品未经熔化，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。

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℃。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℃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。

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。

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

(一)要解决的技术问题

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。

(二)技术方案

一种透气物料的气冷装置，包括纵向方向同轴设置的外壳顶罩、外壳底盒和设置在所述外壳顶罩与外壳底盒之间的多层储料桶，以及旋转驱动单元；相邻所述储料桶在所述旋转驱动单元的带动下沿自身纵向轴心相对转动，且最上层的所述储料桶与所述外壳顶罩相对转动；所述外壳顶罩上设置有进料口和排气口；所述外壳底盒上开设有排料口和进气口；在每个所述储料桶的底板上均设置有落料孔和风孔，相邻的所述储料桶的底板上的落料孔沿竖直方向上的投影错开分布，且在所述储料桶内均设置有便于落料的料耙。

优选地，相邻所述储料桶之间，以及最上层的所述储料桶与所述外壳顶罩之间均设置有液体密封单元。

优选地，所述进料口和排料口均连接有旋转密封阀。

优选地，所述储料桶包括固定储料桶和旋转储料桶；其中，所述固定储料桶和旋转储料桶的侧壁外围均设置有伸出的支撑轨道；所述固定储料桶的所述支撑轨道通过固定支架固定在安装平台上，所述旋转储料桶的所述支撑轨道通过托轮安装在所述安装平台上，且所述旋转储料桶在所述旋转驱动单元的驱动下绕自身轴线转动。

优选地，所述固定储料桶和旋转储料桶交叉分布。

优选地，所有所述储料桶均在所述旋转驱动单元的驱动下绕自身轴线转动，且相邻所述储料桶的转动方向相反。

优选地，所述旋转驱动单元为旋转驱动电机，所述旋转驱动电机依次通过减速器、传动齿轮与所述储料桶连接。

优选地，相邻所述储料桶的底板上的所述落料孔分别位于所述底板的中心位置和外沿位置。