[实用新型]一种竖炉冷却气管路系统

说明书

技术领域

本实用新型属于冶金技术领域，具体涉及一种竖炉冷却气的回收，特别涉及一种竖炉冷却气管路系统。

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。

2015年，全世界直接还原铁产量为7257万吨，其中气基竖炉法生产直接还原铁约占80％。现有气基竖炉工艺较多都采用冷却气从竖炉底部进入换热后从冷却段上部被收集排出，经过处理后再次返回竖炉内使用。

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，采用单一进气口、收气口或者单一直管及多排直管作为进气管、收气管，设计简单，存在冷却气循环效果不佳，冷却气利用率低等问题。

因此，如何设计一种能够实现冷却气循环效果好、利用率高的竖炉冷却气管路系统成为本领域亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种竖炉冷却气管路系统，利用合理的冷却气进气管路及收气管路系统设计，改善竖炉冷却段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；另外，通过冷却气收气管、收气罩设计保证气体回收更加高效，减小冷却气未被有效收集上升到竖炉还原段的比例，更好的保证竖炉还原段主反应的进行。同时本实用新型收气管末端封闭，在管壁上开多孔，在不影响收气效果的前提下消除了冷却气收气管路堵塞情况，本实用新型进气管路及收气管路系统设计不影响炉料的顺利下行，进气管多口进气保证了进气的均布，收气管外部直接焊接收气罩在增强收气效果的同时不会对海绵铁产物顺行产生明显阻碍，管路制造简单，便于实现。收气管路除环管外还设置了中心支管，解决了大尺寸炉膛中心部冷却气收气问题。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种竖炉冷却气管路系统，其特征在于，包括：进气环管、收气环管、收气管、收气罩，其中：

所述收气环管水平设置于竖炉的内壁上并与竖炉的冷却气出炉口连接，竖炉的冷却气入口与所述进气环管连接，进气环管水平设置于竖炉的内壁上；冷却气出炉口、冷却气入口均延伸至竖炉外部；

所述收气环管位于所述竖炉冷却段的顶部，并低于还原气进气口，所述收气环管的底部设置有多个所述收气管，每个所述收气管的上端与所述收气环管相连通，所述收气管的底端封闭；

每个所述收气管的外管壁上部固定有锥形的所述收气罩，位于所述收气罩内的收气管管壁上开设有多个收气孔，用于收集冷却气；

所述进气环管水平设置于所述竖炉冷却段底部，所述进气环管上设置有多个进气口。

进一步的，还包括中心支管和两个支撑构件，所述中心支管水平设置，其一端固定在收气环管上并与收气环管连通，另一端的下方设置有所述收气管，中心支管上设置的所述收气管位于收气环管中部，用于收集竖炉中心位置的冷却气；每个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或收气环管相连，用于进一步固定并支撑所述中心支管。

进一步的，所述收气罩的罩口低于所述收气管的底端平面，使所述多个收气孔水平位置均位于所述收气罩内。

进一步的，所述进气环管上的进气口均匀设置，且方向朝下，所述进气口的数量为6-12个，两进气口在圆周上的间距为60-30°。

进一步的，所述锥形收气罩的侧面切线与水平面夹角为45-60°，所述收气管及收气罩的数量分别为7-13个，其中，中心支管末端设置有一个，其余均匀设置在收气环管上，设置在收气环管上的两收气管在圆周上的间距为60-30°，所述收气管上收气孔的大小为5-25mm。