本發明專利技術公開一種臥式氣化冷卻爐：包括裝料口、煤氣出口、臥式冷卻裝置和出料口，臥式冷卻裝置的裝料端連接裝料口和煤氣出口，出料端連接出料口，裝料端水平高度高于出料端；臥式冷卻裝置自裝料端向出料端依次分為高溫區、中溫區和低溫區，高溫區設置過熱蒸汽入口，中溫區設置高爐煤氣入口，低溫區設置爐套和噴水裝置，臥式冷卻裝置為氣密結構。將1000～1100℃的直接還原物料加入臥式氣化冷卻爐中，在高溫區噴入過熱水蒸汽，在中溫區噴入常溫高爐煤氣，在低溫區筒壁直接噴水冷卻。
【技術實現步驟摘要】
本專利涉及冶金
，屬于一種臥式氣化冷卻爐及其用于高溫直接還原物料氣化冷卻方法。
技術介紹
在工業生產中，高溫焙燒物料由于余熱回收技術的限制，大部分熱量沒有得到回收利用，在傳統的鐵礦石直接還原工藝中，還原后的高溫物料為避免在空氣中產生二次氧化，一般采取高溫物料的直接入水、霧化噴水、豎式冷卻和筒式間接冷卻的方式，使高溫物料冷卻至常溫。盡管這些冷卻方法都可使高溫物料下降到200℃以下，但這些冷卻過程存在的主要問題有：（1）高溫物料直接入水和霧化噴水的冷卻方式，存在著物料的余熱不能回收、水量消耗大和冷卻過程中產生大量含塵蒸汽，容易造成環境污染的問題。（2）筒式間接冷卻的方式采用筒外噴水的形式，雖然可以進行高溫物料的無氧冷卻，但存在著換熱效率低，不能有效回收高溫物料余熱的問題。（3）豎式冷卻的方式采用高爐煤氣進行冷卻，可在回收高溫物料余熱的同時使高爐煤氣的熱值得到一定提高，但對固體物料的粒度有一定的限制，不能回收粒度較小的物料余熱。
技術實現思路
本專利技術針對高溫直接還原物料中含有一定量的過剩碳和生石灰，為充分利用高溫直接還原物料中的高溫余熱和過剩碳，提供一種臥式氣化冷卻爐及其用于高溫直接還原物料氣化冷卻方法，解決了水冷過程中產生大量含塵蒸汽造成的環境污染問題，在高效回收物料余熱的同時，突破了豎式冷卻方式對高溫物料粒度的限制。為達到上述技術效果，本專利技術采用如下的技術方案，一種臥式氣化冷卻爐：包括裝料口、煤氣出口、臥式冷卻裝置和出料口，臥式冷卻裝置的裝料端連接裝料口和煤氣出口，出料端連接出料口，裝料端水平高度高于出料端；臥式冷卻裝置自裝料端向出料端依次分為高溫區、中溫區和低溫區，高溫區設置過熱蒸汽入口，中溫區設置高爐煤氣入口，低溫區設置爐套和噴水裝置，臥式冷卻裝置為氣密結構。優選的，所述臥式冷卻裝置為筒狀，繞軸線旋轉。優選的，所述過熱蒸汽入口繞爐壁環形分布，高爐煤氣入口繞爐壁環形分布，噴水裝置在爐套內均勻分布。臥式氣化冷卻爐用于高溫直接還原物料氣化冷卻方法，將1000～1100℃的直接還原物料加入臥式氣化冷卻爐中，在高溫區噴入過熱水蒸汽，在中溫區噴入常溫高爐煤氣，在低溫區筒壁直接噴水冷卻。優選的，所述過熱水蒸汽壓力為0.4～0.6Mpa、溫度為400～500℃，高爐煤氣壓力為20～30Kpa的常溫干燥氣體。優選的，所述高溫區工作溫度為700～1100℃，噴入的過熱水蒸汽為400～500℃，壓力為0.4～0.6Mpa。優選的，所述中溫區工作溫度為300～700℃，噴入的高爐煤氣為氣壓20～30Kpa的常溫干燥氣體。優選的，所述低溫區工作溫度300℃以下。優選的，所述臥式氣化冷卻爐及其用于高溫直接還原物料氣化冷卻方法主要適用于碳循環增氧直接還原工藝生產的物料。優選的，所述碳循環增氧直接還原工藝生產的物料包括：焙燒后的金屬化物料、還原劑、石灰石，其中殘余還原劑碳含量占直接還原物料的10-30%。優選的，所述還原劑包括蘭炭和或焦炭和或塊煤。本專利技術的有益效果：本專利技術提供了臥式氣化冷卻爐及其用于高溫直接還原物料氣化冷卻方法，采用臥式氣化冷卻裝置將高溫直接還原物料進行三段無氧冷卻，分別在高溫區噴入過熱水蒸汽，在中溫區噴入常溫高爐煤氣，在低溫區筒壁直接噴水進行冷卻，解決了水冷過程中產生大量含塵蒸汽造成的環境污染問題，在高效回收物料余熱的同時，突破了豎式冷卻方式對高溫物料粒度的限制。本專利技術使高溫直接還原物料在無氧條件下，溫度從1000～1100℃降低到200℃以下，煤氣從常溫升高到900～1000℃，實現了余熱回收。本專利技術實現高溫直接還原物料中的碳與過熱蒸汽進行碳氣化反應，生成水煤氣。本專利技術實現高溫直接還原物料中的碳與高爐煤氣中的CO2反應，使高爐煤氣中的CO含量增加，提高了高爐煤氣的熱值。本專利技術擴大了高溫直接還原物料冷卻的粒級范圍。附圖說明圖1為本專利技術臥式氣化冷卻爐的結構示意圖。其中：1、裝料口；2、煤氣出口；3、臥式冷卻裝置；4、出料口；5、過熱蒸汽入口；6、高爐煤氣入口；7、噴水裝置。具體實施方式如圖1所示：一種臥式氣化冷卻爐：包括裝料口1、煤氣出口2、臥式冷卻裝置3和出料口4，臥式冷卻裝置3的裝料端連接裝料口1和煤氣出口2，出料端連接出料口4，裝料端水平高度高于出料端；臥式冷卻裝置3自裝料端向出料端依次分為高溫區、中溫區和低溫區，高溫區設置過熱蒸汽入口5，中溫區設置高爐煤氣入口6，低溫區設置爐套和噴水裝置7，臥式冷卻裝置為氣密結構。臥式冷卻裝置3為筒狀，繞軸線旋轉。過熱蒸汽入口繞爐壁環形分布，高爐煤氣入口繞爐壁環形分布，噴水裝置在爐套內均勻分布。使用時，將1000～1100℃的直接還原物料加入臥式氣化冷卻爐中，在高溫區噴入過熱水蒸汽，在中溫區噴入常溫高爐煤氣，在低溫區筒壁直接噴水冷卻。過熱水蒸汽壓力為0.4～0.6Mpa、溫度為400～500℃，高爐煤氣壓力為20～30Kpa的常溫干燥氣體。高溫區工作溫度為700～1100℃，噴入的過熱水蒸汽為400～500℃，壓力為0.4～0.6Mpa。中溫區工作溫度為300～700℃，噴入的高爐煤氣為氣壓20～30Kpa的常溫干燥氣體。低溫區工作溫度300℃以下。從回轉窯等直接還原設備排出的1000～1100℃的直接還原物料，自臥式冷卻裝置的裝料口加入，在臥式冷卻裝置旋轉過程中，加入的高溫直接還原物料從裝料端移動到出料端。當高溫直接還原物料在臥式冷卻裝置中移動到700～1100℃高溫區時，與噴入400～500℃的過熱蒸汽進行接觸，在不改變物料中生石灰活性度的情況下，使直接還原物料中的碳被過熱蒸汽氣化生成H2和CO（水煤氣）。當直接還原物料在臥式冷卻裝置中移動到300～700℃中溫區時，與噴入的常溫干燥高爐煤氣（含有10～20%的CO2）接觸，進行熱交換。同時，換熱后的高爐煤氣進入高溫區，與直接還原物料中的碳進行氣化反應，使高爐煤氣中的CO含量增加，提高了高爐煤氣的熱值。當直接還原物料在臥式冷卻裝置中移動到300℃以下低溫區時，通過調整筒壁的冷卻水量大小，直接還原物料與筒外噴淋的冷卻水進行間接熱交換，可使直接還原物料的溫度下降至200℃以下從出料端排出。本專利技術在高效回收物料余熱的同時，突破了豎式冷卻方式對高溫物料粒度的限制，能適用于大多數碳循環增氧直接還原工藝生產的物料，特別是焙燒后的金屬化物料、還原劑（蘭炭、焦炭、塊煤）、石灰石等，其中殘余還原劑碳含量占直接還原物料的10-30%的直接還原物料效果更明顯。采用臥式氣化冷卻裝置將高溫直接還原物料進行三段無氧冷卻，分別在高溫區噴入過熱水蒸汽，在中溫區噴入常溫高爐煤氣，在低溫區筒壁直接噴水進行冷卻，解決了水冷過程中產生大量含塵蒸汽造成的環境污染問題，在高效回收物料余熱的同時，突破了豎式冷卻方式對高溫物料粒度的限制。本專利技術使高溫直接還原物料在無氧條件下，溫度從1000～1100℃降低到200℃以下，煤氣從常溫升高到900～1000℃，實現了余熱回收。本專利技術實現高溫直接還原物料中本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種臥式氣化冷卻爐：包括裝料口、煤氣出口、臥式冷卻裝置和出料口，其特征在于：臥式冷卻裝置的裝料端連接裝料口和煤氣出口，出料端連接出料口，裝料端水平高度高于出料端；臥式冷卻裝置自裝料端向出料端依次分為高溫區、中溫區和低溫區，高溫區設置過熱蒸汽入口，中溫區設置高爐煤氣入口，低溫區設置爐套和噴水裝置，臥式冷卻裝置為氣密結構。
【技術特征摘要】
1.一種臥式氣化冷卻爐：包括裝料口、煤氣出口、臥式冷卻裝置和出料口，其特征在于：臥式冷卻裝置的裝料端連接裝料口和煤氣出口，出料端連接出料口，裝料端水平高度高于出料端；臥式冷卻裝置自裝料端向出料端依次分為高溫區、中溫區和低溫區，高溫區設置過熱蒸汽入口，中溫區設置高爐煤氣入口，低溫區設置爐套和噴水裝置，臥式冷卻裝置為氣密結構。
2.根據權利要求1所述一種臥式氣化冷卻爐，其特征在于：所述臥式冷卻裝置為筒狀，繞軸線旋轉。
3.根據權利要求1所述一種臥式氣化冷卻爐，其特征在于：所述過熱蒸汽入口繞爐壁環形分布，高爐煤氣入口繞爐壁環形分布，噴水裝置在爐套內均勻分布。
4.如權利要求1至3所述任意一種臥式氣化冷卻爐用于高溫直接還原物料氣化冷卻方法，其特征在于：將1000～1100℃的直接還原物料加入臥式氣化冷卻爐中，在高溫區噴入過熱水蒸汽，在中溫區噴入常溫高爐煤氣，在低溫區筒壁直接噴水冷卻。
5.根據權利要求4所述臥式氣化冷卻爐用于高溫直接還原物料氣化冷卻方法，其特征在于：所述過熱水蒸汽壓力為0.4～0.6Mpa、溫度為400～50...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王明華，展仁禮，權芳民，雷鵬飛，張志剛，張彥榮，張頌堯，王建平，
申請(專利權)人：酒泉鋼鐵集團有限責任公司，
類型：發明
國別省市：甘肅;62
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