一種鐵礦石隧道窯高溫還原物料窯內快速冷卻裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于礦物及冶金技術領域，具體涉及一種鐵礦石隧道窯高溫還原物料窯內快速冷卻裝置及方法。
【背景技術】
[0002]在鐵礦石隧道窯磁化焙燒過程中，鐵礦石經隧道窯加熱還原帶高溫焙燒后的物料，為防止焙燒礦產生二次氧化，一般需將高溫焙燒礦出窯前在隧道窯冷卻段冷卻到300°C以下，冷卻介質采用氧含量較低的低溫煙氣或熱值較低的常溫煤氣。當冷卻介質從隧道窯出料端供入后，冷卻介質在從出料端往高溫帶流動過程中與高溫焙燒礦進行輻射與對流傳熱，冷卻介質吸熱后溫度升高，而高溫焙燒礦放熱后溫度降低。當冷卻介質流動到隧道窯冷卻帶入口時，對于采用低溫煙氣的冷卻介質來說，從冷卻帶入口的抽煙口將換熱后的煙氣抽走，對于采用低熱值煤氣的冷卻介質來說，預熱后的低熱值煤氣在流動到隧道窯高溫帶后參與窯內燃燒。當高溫焙燒礦移動到隧道窯出料端并且焙燒礦溫度降低到300°C以下時，窯車從隧道窯內推出，在大氣中焙燒礦進行進一步冷卻。
[0003]目前，鐵礦石隧道窯高溫焙燒物料的這種冷卻方法存在主要問題有:(1)當隧道窯高溫焙燒礦采用低溫氣體進行冷卻時，冷卻介質與焙燒礦的溫差較小，焙燒礦降溫速度較慢，冷卻過程需要較長的時間，焙燒礦溫度才能下降到300°C以下；(2)為防止高溫焙燒礦產生二次氧化，冷卻過程中需采用氧含量較低的低溫煙氣或熱值較低的煤氣，在煤氣資源缺乏的地區，限制了這種方法的推廣使用；(3)高溫焙燒物料在窯內冷卻過程中，由于料層內部傳熱速度較慢，上層焙燒礦與底層焙燒礦的冷卻溫差較大，焙燒礦冷卻不均勻；(4)隧道窯需要較長的冷卻帶，降低了隧道窯的產能、增加了單位產品的成本。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是為了解決現有技術中存在的技術問題，提供一種在無氧化情況下冷卻速度快、冷卻效果好、成本低的鐵礦石隧道窯高溫還原物料窯內快速冷卻裝置。
[0005]本發明的另一個目的是為了提供一種鐵礦石隧道窯高溫還原物料窯內快速冷卻方法。
[0006]為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案:一種鐵礦石隧道窯高溫還原物料窯內快速冷卻裝置，在隧道窯冷卻帶頂部設有焙燒物料冷卻系統，所述焙燒物料冷卻系統包括依次連接的冷卻水供水裝置、冷卻水霧化裝置和冷卻水噴水裝置。
[0007]進一步地，所述冷卻水供水裝置包括相互連接的水栗和供水管道，所述供水管道上設有水過濾器。
[0008]進一步地，所述冷卻水霧化裝置包括相互連接的高速噴嘴和霧化器，所述高速噴嘴與供水管道相連。
[0009]進一步地，所述冷卻水噴水裝置包括與霧化器相連的冷卻水噴頭。
[0010]進一步地，所述冷卻水噴頭沿隧道窯長度方向在冷卻帶頂部中部設置3-4個。
[0011]進一步地，所述冷卻水噴頭安裝高度距離隧道窯窯車焙燒物料面為0.5-1.0m。
[0012]—種鐵礦石隧道窯高溫還原物料窯內快速冷卻方法，該方法包括以下步驟:
A、冷卻水經過水栗加壓至0.25-0.35MPa后經過供水管道上的水過濾器進行超細過濾，使冷卻水中懸浮物的顆粒控制在10 μ m以下；
B、過濾后的冷卻水通過高速噴嘴噴出后，高速流動的水沖擊霧化器，可將水流霧化成10-15 μ m的水霧粒子；
C、將霧化水經冷卻帶頂部設置的冷卻水噴頭噴射在高溫焙燒物料上方；
D、在高溫焙燒物料冷卻初期，霧化水在下降過程中與高溫爐氣進行熱交換，霧化水吸熱后變成水蒸汽從冷卻帶蒸汽排放口頂部抽出，高溫爐氣放熱后溫度降低，降溫的爐氣再與高溫焙燒物料進行熱交換，從而提高高溫焙燒物料的冷卻速度；
E、在高溫焙燒物料冷卻后期，霧化水直接噴射在焙燒物料表面并與高溫焙燒物料直接進行換熱，使高溫焙燒物料溫度降低到10°c以下。
[0013]進一步地，所述冷卻水噴頭噴水量為使上層焙燒礦冷卻后含水量為6-7%、下層焙燒礦冷卻后含水量為2-3%。
[0014]進一步地，所述冷卻水噴頭的最大水量和最小水量的調節比為4倍以上。
[0015]本發明相對現有技術具有以下有益效果:本發明在鐵礦石隧道窯磁化焙燒中，通過在隧道窯冷卻帶頂部設置焙燒物料冷卻系統，冷卻水經加壓、過濾、霧化后均勻地噴射在高溫焙燒物料上方，可使經隧道窯高溫焙燒后的物料在從隧道窯加熱還原帶進入到冷卻帶后，高溫爐氣與下落過程中的霧化水進行接觸進行充分熱交換，霧化水吸熱后變成水蒸汽從冷卻帶頂部被抽走，同時焙燒物料上方的高溫爐氣放熱后溫度降低，爐氣溫度的降低也使窯頂和窯墻的溫度隨之降低，由于高溫焙燒物料在隧道窯內主要以輻射傳熱的形式將熱量傳遞給爐氣、窯墻和窯頂，物料傳熱溫差的降低加快了高溫焙燒物料的溫降速度，在高溫焙燒物料冷卻后期，霧化水直接噴射在焙燒物料表面并與高溫焙燒物料直接進行換熱，使高溫焙燒物料溫度降低到100°C以下。本發明實現了對高溫焙燒物料的快速冷卻，縮短了冷卻帶長度，提高了鐵礦石隧道窯磁化焙燒的產量，降低了單位產品成本，具有在無氧化冷卻的情況下冷卻速度快、冷卻效果好及工藝設備簡單的優點。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明的結構示意圖；
圖2為本發明焙燒物料冷卻系統的結構示意圖。
[0017]本發明附圖標記含義如下:1、預熱帶；2、加熱還原帶；3、冷卻帶；4、水栗；5、供水管道；6、水過濾器；7、高速噴嘴；8、霧化器；9、冷卻水噴頭；10、隧道窯窯車；11、焙燒物料；12、冷卻帶蒸汽排放口。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。
[0019]如圖1-2所示，一種鐵礦石隧道窯高溫還原物料窯內快速冷卻裝置，在隧道窯冷卻帶3頂部設有焙燒物料冷卻系統，焙燒物料冷卻系統包括依次連接的冷卻水供水裝置、冷卻水霧化裝置和冷卻水噴水裝置，冷卻水供水裝置包括相互連接的水栗4和供水管道5，供水管道5上設有水過濾器6，冷卻水霧化裝置包括相互連接的高速噴嘴7和霧化器8，高速噴嘴7與供水管道5相連，冷卻水噴水裝置包括與霧化器8相連的冷卻水噴頭9，冷卻水噴頭9沿隧道窯長度方向在冷卻帶3頂部中部設置3-4個，冷卻水噴頭9材質選擇耐熱溫度為600°C以上的材料，冷卻水噴頭9安裝高度距離隧道窯窯車10焙燒物料11