[实用新型]一种能够反吹的竖炉冷却气处理系统

说明书

技术领域

本实用新型属于冶金技术领域，涉及直接还原含铁矿物生产海绵铁的气基竖炉下部冷却段的冷却气进气及收气管路系统设计，具体涉及一种能够反吹的竖炉冷却气处理系统。

背景技术

气基竖炉直接还原炼铁是最重要的非高炉炼铁方法，其产品为直接还原铁（又称海绵铁），主要用作电炉炼钢的原料，也可作为转炉炼钢的冷却剂。气基竖炉使用CO及H₂作为还原气原料，在竖炉内部还原含氧化铁矿物得到产品。竖炉内部自上至下通常分为三个部分，预热段、还原段、冷却段。还原气从竖炉中部通入炉内，矿石原料从竖炉顶部加入，气固两相流动方向相反以充分进行热量交换。氧化铁矿物通过预热段预热后在还原段得到充分还原产生热态产品，继续向下进入竖炉下部的冷却段，被来自底部的冷却气冷却，以达到出炉时海绵铁温度要求。冷却段冷却气的入炉及收集方式会影响海绵铁冷却效果同时影响还原段的反应过程以及相应配套设备的使用。

当前气基竖炉工艺占世界直接还原炼铁产量的一半以上，是最成熟的海绵铁生产工艺。竖炉冷却段冷却气进气、收气管路设计是保证直接还原铁冷却效果的重要部件，同时其管路设计安装方式对还原段的铁矿石还原反应也有一定的影响。目前大型实验竖炉及工业竖炉进气与收气系统都存在一定程度布置不合理，现有进气系统采用单口进入或者直管进入，冷却气进入竖炉后分布不均匀，同一水平面各区域冷却效果不同，冷却气换热效果不理想，并且利用率低，且竖炉冷却段海绵铁存在局部温度偏高的情况。冷却气在冷却段与海绵铁换热后继续上行，由于收气管路系统设计简单或者布置不合理，导致收气效果不佳，部分冷却气没能有效收集而继续上升进入竖炉还原段，影响了铁矿石还原反应效果。若采用多排直管收气效果有所改善，但又会存在管路使用材料多，阻碍料炉顺利下行的情况。冷却气收气系统设计不合理，导致收气口或收气管被冷却气带入的海绵铁堵塞，影响冷却气系统运转情况，不能有效对竖炉下部海绵铁产品进行冷却。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提出了一种能够反吹的竖炉冷却气处理系统，利用合理的冷却气进气装置及收气装置设计，改善竖炉内冷却段的冷却气进气分布及换热后冷却气收集效果，均衡炉内各部位温度、减小炉内同水平面局部温度过高的情况，优化竖炉冷却段海绵铁冷却效果，同时具有防堵和高效的特点。

为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案为：

本实用新型提出了一种能够反吹的竖炉冷却气处理系统，其特征在于，包括：安装于内腔沿竖直方向从上往下依次分为预热段、还原段和冷却段的竖炉内的收气装置、进气装置；所述收气装置位于所述冷却段的顶部，包括：收气环管、收气直管和锥形收气罩，其中，所述收气环管水平固定于所述竖炉的内壁上，且与所述竖炉的冷却气出炉口相连通，多个所述收气直管沿竖直方向分布于所述收气环管的底部且其上端与所述收气环管相连通，每个所述收气直管的底端设有单向封闭挡口结构，当向所述竖炉内通入冷却气时，所述单向封闭挡口结构将所述收气直管底端封闭，当向所述竖炉内反吹渗碳气时，所述单向封闭挡口结构被渗碳气单向向外吹开；在每个所述收气直管的管壁上设有所述收气罩，每个所述收气直管位于所述收气罩内的管壁上设有多个收气孔，用于收集冷却气，所述收气罩的罩口底端低于所述收气直管的底端平面，使所述多个收气孔均水平位置位于所述收气罩内；所述进气装置位于所述冷却段的底部且与所述竖炉的冷却气进炉口相连通，用于通入冷却气；还包括：降温除尘装置，所述降温除尘装置的入口与所述竖炉的冷却气出炉口相连，其出口与提压装置相连；渗碳气切换阀，设于所述降温除尘装置与所述竖炉的冷却气出炉口之间的管路中，用于控制渗碳气的反吹；提压装置，其与所述竖炉的冷却气进炉口相连，用于使降温除尘后的冷却气提压。

进一步的，还包括：中心支管，所述中心支管水平设置，其前端位于所述收气环管的中部，其末端与所述收气环管相连通，所述中心支管前端的下方设有与其相连通的所述收气直管，用于收集所述竖炉中部的冷却气。

进一步的，还包括：控制系统和渗碳气气源，其中，所述控制系统位于所述竖炉外部，用于控制所述渗碳气切换阀和提压装置，所述渗碳气气源与所述渗碳气切换阀相连，用于提供渗碳气。

进一步的，所述收气装置还包括：两个支撑构件，所述支撑构件的一端垂直固定于所述中心支管的下部，另一端与所述竖炉的内壁相连，用于进一步固定并支撑所述中心支管。

进一步的，所述进气装置包括：进气环管和进气口，其中，所述进气环管水平固定于所述竖炉的内壁上，且与所述竖炉的冷却气进炉口相连通，多个所述进气口沿竖直方向均匀分布于所述进气环管的底部。