[发明专利]一种竖式冷却炉及其冷却方法

说明书

一种竖式冷却炉及其冷却方法，属于冶金工业余热回收工艺装备技术领域。所述竖式冷却炉，沿物料流动方向，依次包括：上料单元；炉腔，通过上料单元流入的待冷却物料进入到炉腔中，炉腔上设置有热风导管，热风导管联通所述炉腔和外界；送风单元，设置在炉腔中，送风单元适于连接供风单元，送风单元上设置有至少一个出风口；沿高度方向，炉腔的内壁的至少一部分设置有凹陷部，凹陷部朝向所述送风单元延伸；所述竖式冷却炉的冷却方法，包括如下步骤：上料、第一次换热冷却、第二次换热冷却和排料。所述竖式冷却炉及其冷却方法能够改变炉腔内气体流速和颗粒流速，使炉腔内气固换热系数得以提高，进而改善气固换热，提高余热的回收率。

技术领域

本发明涉及冶金工业余热回收工艺装备技术领域，特别涉及一种竖式冷却炉及其冷却方法。

背景技术

钢铁生产工艺中烧结工序能耗仅次于炼铁，属于第二大耗能工序，约占炼钢总能耗的10％-20％。烧结工序蕴含着巨大的余热资源，1吨烧结矿携带的余热资源可达0.94-1.02GJ，而烧结矿显热约占烧结过程总余热资源总量的50％，因此，高效回收烧结矿显热是钢铁企业实现节能降耗的重要手段之一。国内多数大型钢铁公司利用余热锅炉回收烧结矿显热产生蒸汽，并入蒸汽管网或用于发电。

目前，热烧结矿主要采用机上冷却、带式冷却或环形冷却等方式进行冷却，但是上述冷却方式存在漏风率高、冷却效率较低、故障率较高等弊端。鉴于此，参照干熄焦工艺，烧结矿显热竖式回收工艺应运而生，该工艺的显著特点是：首先，热烧结矿和冷空气的换热全程处于密闭的空间中，从而从根源上解决了粉尘逸出等环保问题；其次，气固换热由环冷机的“气固错流”换热变为“气固逆流”换热，换热方式的改变使得换热效率有所提高，废气温度升高，废气温度的升高意味着后续的余热发电装置能够正常运行；再次，与环冷机集气罩的废气温度逐次降低不同，烧结矿显热竖式回收工艺能够全部回收换热后的废气，从而能够提高热量回收效率；最后，采用烧结矿显热竖式回收工艺，吨矿耗风量大大减少，降低了风机负担，节约了成本。

烧结矿显热竖式回收工艺的核心在于热烧结矿与冷空气之间的气固逆流换热，前提是两者能够在竖冷炉腔内充分接触。而实际生产过程中，由于热烧结矿经过破碎后便通过上料装置送入竖冷炉，导致烧结矿粒度分布很大，尤其是小颗粒质量分数较高，这就不可避免的造成了炉内烧结矿颗粒分布偏析严重，大颗粒烧结矿趋于炉腔边壁和角落处分布，而小颗粒料则趋于炉腔中心处分布，造成烧结矿颗粒料透气性不均匀，导致大颗粒区域气流较多，冷却充分，而小颗粒区域气流分布较少，冷却效果较差。竖冷炉内较差的高温烧结矿和冷却气体的接触条件严重影响了炉内烧结矿的冷却效果和烧结余热的回收利用率。

发明内容

为了解决现有技术存在的竖冷炉内烧结矿颗粒和冷却气体接触不充分、气固换热效率偏低等技术问题，本发明提供了一种竖式冷却炉及其冷却方法，其通过具有文丘里效应的炉腔结构，使待冷却物料和冷却气体的流动通道宽度发生改变，进而改变炉腔内气体流速和颗粒流速，使炉腔内气固换热系数得以提高，进而改善气固换热，以提高余热的回收率。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种竖式冷却炉，沿物料流动方向，依次包括：

上料单元；

炉腔，通过所述上料单元流入的待冷却物料进入到所述炉腔中，所述炉腔上设置有热风导管，所述热风导管联通所述炉腔和外界；

送风单元，设置在所述炉腔中，所述送风单元适于连接供风单元，所述送风单元上设置有至少一个出风口；

沿高度方向，所述炉腔的内壁的至少一部分设置有凹陷部，所述凹陷部朝向所述送风单元延伸。

进一步的，沿高度方向，所述凹陷部设置至少两组，相邻两组所述凹陷部之间设置有间隔，所述间隔呈直线状设置。

优选的，沿所述竖式冷却炉的纵向轴线方向，所述凹陷部的截面呈圆台状设置。