CN111910037B - 竖炉直接还原装置及其排料方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种竖炉直接还原装置及其排料方法，涉及非高炉冶炼还原技术领域。竖炉直接还原装置，包括竖炉和排料装置，竖炉包括反应室和燃烧室；反应室下部两侧壁为加固炉墙的结构，加固炉墙结构上方设有燃烧室；反应室另外两侧面底部分别设有出料口，出料口上沿高度不高于加固炉墙的上沿高度；一端出料口外侧设有排料装置，排料装置包括支撑件和排料件，支撑件和排料件的一端分别与驱动装置连接，支撑件内部或底部与排料件滑动配合。本发明采用了出料口在竖炉的两侧的结构，大幅度降低了建筑成本，增加了结构稳定性和牢固性；排料装置间歇工作，用于多个不同反应室或单个反应室排料，排料装置少，投资少，方便设备检修，不影响作业率。

Description

竖炉直接还原装置及其排料方法

技术领域

本发明涉及非高炉冶炼还原技术领域，尤其涉及一种竖炉直接还原装置及其排料方法。

背景技术

目前直接还原的主要工艺包括：气基竖炉工艺、煤基回转窑工艺、转底炉工艺、隧道窑工艺和煤基竖炉工艺等。其中，煤基竖炉工艺适合中国以煤炭为主要能源的现状，最有发展潜力。但现有的煤基竖炉工艺存在一些不足，主要体现在：(1)炉子整体采用框架结构和下排料方式，造成设计标准提高，材料标准提高，施工标准提高，材料用量增大，因此建筑投资高；(2)单个反应室需要多个排料系统，设备多，设备投资大，故障多，生产率低；(3)热排料设备在高温环境下连续工作，损耗大，寿命短，作业率低，无法维护；(4)排料系统设备复杂，动作多，故障多，生产率低，投资高；(5)还原室温度分布不均，影响产品质量；(6)采用换热方式回收热烟气部分热量，换热效率低。

公开号为CN201166513《煤基直接还原铁外热式竖炉》的专利，公开了一种煤基直接还原铁外热式竖炉，其采用在炉体内设置多个独立的矩形竖式还原反应室，并在每个矩形竖式还原反应室的两侧分别设置煤气燃烧室，燃烧室沿高度方向设多层煤气烧嘴，热烟气在炉子上部通过换热方式回收部分热量。该竖炉存在以下几方面的缺点：(1)烧嘴附近温度高，远离烧嘴处温度低，造成炉料温度不均，影响产品质量，对还原效果产生影响；(2)矩形竖式还原反应室两侧外墙没有加强筋固定，当炉内炉料高温反应时，侧壁受力加大，易损坏炉墙，(3)采用换热方式回收热烟气部分热量，换热效率低。

公开号为CN204529897U《一种生产直接还原铁的外热式煤基竖炉》的专利，该专利描述炉料还原室两侧设置有气流通道和分隔墙，分隔墙由立墙、气流通道、整体砌筑而成。气流通道在炉体中部为竖直通道。该专利存在以下缺点：(1)结构相当复杂，施工困难，耐火材料用量大，整体投资高；(2)供气通道温度分布不均，影响产品质量，对还原效果产生影响；(3)热交换面墙无有效的加固处理，当炉内炉料高温反应时，侧壁受力加大，易损坏热交换面墙。

公开号为CN208104453U一种煤基竖炉的排料系统，该专利采用下排料方式，包括至少一个排料单元，每个排料单元包括：三个冷却箱系统、3个排料机系统。排料机在高温下工作，设有水冷装置，且各排料机转速可调整，排料机中心轴带有水冷装置。根据该专利描述，其缺点为：(1)竖炉下出料需采用框架结构，大幅增加建筑投资；(2)单个还原室需设置多个排料单元，增加投资；(3)每个排料单元结构相当复杂，系统多，设备多，机械动作多，事故多，作业率低；(4)热排料设备在高温环境下连续工作，损耗大，寿命短，作业率低，无法维护。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种竖炉直接还原装置及其排料方法，设计方案变繁为简，投资低，结构牢固，设备少，作业率高。

为实现此技术目的，本发明装置采用如下方案：一种竖炉直接还原装置，包括竖炉和排料装置，竖炉包括反应室和燃烧室；反应室下部两侧壁为加固炉墙的结构，加固炉墙结构上方设有燃烧室；反应室另外两侧面底部分别设有出料口，出料口上沿高度不高于加固炉墙的上沿高度；一端出料口外侧设有排料装置，排料装置包括支撑件和排料件，支撑件和排料件的一端分别与驱动装置连接，支撑件内部或底部与排料件滑动配合。

与现有技术相比，本发明装置的有益效果在于：本发明采用了出料口在竖炉的两侧，出料口两侧即反应室下部两侧壁为加固炉墙的结构，竖炉直接建在地基上，改变了现有技术中竖炉使用框架支撑、底部出料的模式，极大地减少了设计、地勘、建筑工作量、材料用量，大幅度降低了建筑成本，增加了结构稳定性和牢固性，输料系统避开了底部框架的阻碍更易布置；排料装置间歇工作，用于多个不同反应室或单个反应室排料，排料装置少，投资少，方便设备检修，不影响作业率，尤其不需要连续在高温下工作解决了高温物料排出的难题，高温排料既缩短了生产时间，提高了生产率，又为物料的进一步熔分节省了能耗。

本发明装置的优选方案为：

排料装置处的出料口外侧安装有炉门和气幕装置；另一出料口外侧安装有炉门和气幕装置，或另一出料口直接与输料装置密闭相通。

竖炉还包括与燃烧室连通的蓄热室，蓄热室设置在燃烧室侧方。蓄热室将热量回收利用，有效地降低了竖炉能耗，节约燃料。

燃烧室和加固炉墙间设置有冷却室。

加固炉墙的竖向部分采用一体结构，竖向部分一端嵌入并固定在炉底里。

支撑件长度不小于反应室两个出料口间的距离，支撑件沿长度方向纵截面尺寸小于出料口尺寸。

支撑件为空心套筒，排料件包括推料盘和推杆，空心套筒内腔与推料盘滑动配合，推料盘与推杆一端活动连接，推杆和空心套筒尾端分别与驱动装置连接。

推料盘形状、尺寸与空心套筒内腔匹配。

空心套筒为空心圆筒结构，空心圆筒前端采用齿形结构，空心圆筒后端与空心方筒前端固定连接，空心方筒与驱动装置连接。

空心方筒两端内腔设有滑槽，空心方筒外壁设有麻齿，空心方筒通过麻齿与主液压油缸连接，辅助液压油缸缸芯与主液压油缸筒壁连接；主液压油缸、辅助液压油缸分别与油缸座铰接，油缸以铰点为轴摆动，油缸座固定在架体上。

推杆侧面设有麻齿，推杆通过麻齿与主液压油缸连接，辅助液压油缸缸芯与主液压油缸筒壁连接；主液压油缸、辅助液压油缸分别与油缸座铰接，油缸座以铰点为轴摆动，油缸座固定在架体上。

空心圆筒和空心方筒外侧面下部设有滑动配合的定位滑道，定位滑道固定在架体上；定位滑道主体为槽型结构，定位滑道前端为与空心圆筒外形匹配的圆弧形结构。

支撑件为支撑板，排料件包括推料盘和推杆，推料盘上固定有推杆，推料盘在支撑板下滑动配合，推杆和支撑板尾端分别与驱动装置连接。

本发明也可采用下述方式实现：一种竖炉直接还原装置，包括竖炉和排料装置，竖炉包括反应室和燃烧室；反应室下部两侧壁为加固炉墙的结构，加固炉墙结构上方设有燃烧室；反应室另外两侧面底部分别设有出料口，出料口上沿高度不高于加固炉墙的上沿高度；一端出料口外侧装有排料装置，排料装置包括棒体，棒体前端固定有实心棒头，棒体尾端与驱动装置连接。

优选地，棒体后端为空心棒或实心棒。

为实现此技术目的，本发明方法采用如下方案：

一种竖炉直接还原装置的排料方法，包括如下步骤：

a、排料装置对准待排料反应室出料口，打开待排料反应室炉门；

b、排料装置从一端出料口进入直到另一端出料口停止，将反应室底部物料推出，然后撤出排料装置，反应室出料口上部物料靠自身重力重新填满底部空间，关闭炉门，完成一次排料；

c、排出的物料进入输料装置中，每个反应室的排料过程重复上述步骤。

与现有技术相比，本发明方法的有益效果在于：本发明提出的排料方法，一个排料装置可用于多个不同反应室或单个反应室排料，排料装置少，投资少，由于排料装置间歇工作，方便设备检修，不影响作业率，尤其不需要连续在高温下工作解决了高温物料排出的难题，高温排料既缩短了生产时间，提高了生产率，又为物料的进一步熔分节省了能耗。

本发明方法的优选方案为：

步骤a打开出料口炉门前，先打开出料口处的气幕装置，气幕装置内为惰性气体。

步骤b中采用支撑件和排料件排料时，先将支撑件从一端出料口进入，穿过料层直到另一端出料口停止，将反应室内支撑件上部物料撑起，然后使用排料件将支撑件内部或下部炉料排出，再然后依次撤出排料件和支撑件，反应室出料口上部物料靠自身重力重新填满底部空间，关闭炉门，完成一次排料。

步骤b中采用空心套筒排料时，先将空心套筒从排料装置端出料口推入，穿过物料到达另一端出料口停止，用推料盘将空心套筒内的物料推出，然后依次撤出推料盘和空心套筒。

附图说明

图1为本发明实施例提供的竖炉炉体纵向剖视图；

图2为图1中的A-A面的侧视图；

图3为图1中的B-B面的侧视图；

图4为本发明实施例提供的空心圆筒排料装置水平剖视图；

图5为本发明实施例提供的空心圆筒排料装置主视图；

图6为图5中的C-C面的侧视图；

图7为图5中的D-D面的侧视图；

图8为图4中I处的局部放大图；

图9为图4中II处的局部放大图；

图10为图4中III处的局部放大图；

图11为图4中IV处的局部放大图；

图12为本发明实施例提供的支撑板排料装置主视图；

图13为本发明实施例提供的带加固炉墙凸台的竖炉局部示意图；

图14为图12中的E-E面的侧视图；

图15为图12中的F-F面的侧视图；

图16为图12中的G-G面的侧视图；

图17为图12中的H-H面的侧视图；

图18为本发明实施例提供的棒体排料装置水平剖视图；

图19为本发明实施例提供的棒体排料装置主视图；

图中标记为：1-反应室，2-燃烧室，201-单数火道，202-双数火道，203-流动通道，3-炉顶，4-加固炉墙，401-竖向部分，5-导热墙，6-炉门，7-气幕装置，8-装料口，9-出料口，10-炉底，11-蓄热室，12-连接通道，13-天然气管道，14-冷却室，15-空心圆筒，16-凸齿，17-空心方筒，18-滑槽，19-麻齿，20-第一定位滑道，21-第一架体，22-第一推杆，23-第一推料盘，24-第一主液压油缸，25-第一辅助液压油缸，26-第一油缸座，27-第一油缸平台，28-支撑板，29-凸台，30-第二推料盘，31-第二推杆，32-斜面，33-推板，34-双面齿条，35-液压马达，36-第二定位滑道，37-第一支撑装置，38-第二架体，39-第二支撑装置，40-第二推杆液压油缸，41-第二油缸座，42-滚动支架，43-固定支架，44-第三定位滑道，45-齿轮，46-棒头，47-第一空心方棒，48-第二空心方棒，49-第三架体，50-第四定位滑道，51-第二主液压油缸，52-第二辅助液压油缸，53-第二油缸平台。

具体实施方式

为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明，但本发明并不仅仅限于此。

请参阅图1，本发明提供的一种竖炉直接还原装置，由竖炉和排料装置等组成，竖炉由反应室1和燃烧室2等组成。反应室1两侧由上到下依次为炉顶3、燃烧室2和加固炉墙4，燃烧室2与反应室1之间设有导热墙5；反应室1另外两个侧面炉墙底部分别设有出料口9，两个出料口9外侧分别装有遮挡出料口9的炉门6，或一端出料口9装有炉门6，另一端出料口9与料罐或其它输料设备密闭相通。出料口9上沿高度不高于加固炉墙4上沿高度，出料口9底边与反应室1炉底相贴。反应室1上端设有装料口8。每个反应室1宽度通常在0.3～0.7米，优选0.4～0.5米宽度。反应室1炉顶设有煤气排出孔。加固炉墙竖向部分401为一体结构，采用一块炉砖构成，竖向部分401一端嵌入并固定在炉底10中，加固炉墙4横向部分由一块或多块炉砖组成。

请参阅图2，竖炉还设有蓄热室11，蓄热室11位于燃烧室2侧方。蓄热室11与燃烧室2通过连接通道12相连，连接通道12是由耐火砖砌筑而成。燃烧室2内设有至少一组火道组，火道组包括单数火道201和双数火道202，单数火道201与双数火道202间设有通道隔墙，通道隔墙上设连通单数火道201和双数火道202的流动通道203。炉体中间位置的一个蓄热室11分别与一个燃烧室2的单数火道201和另一燃烧室2的双数火道202相连，位于炉体两端的最外侧蓄热室11分别只与一个燃烧室2的单数火道201或双数火道202相连。其中连接通道12数量与燃烧室2内单双火道数量和相一致。燃烧室2内还设有天然气管道13，在煤气量不足时使用天然气。

采用蓄热式燃烧技术加热燃烧室2时，蓄热室11预热空气和煤气，燃烧室2内单数火道201或双数火道202分别同时与空气连接管道和煤气连接管道相通，单数火道201为上升气流时，则双数火道202为下降气流，反之，单数火道201为下降气流时，双数火道202为上升气流。多个蓄热室11交替进行供应气体和回收烟气作业，重复上述燃烧过程直到加热过程结束。采用蓄热室11供气和回收烟气，实现燃烧室2内热气流动，保证反应室1温度稳定，炉料受热均匀。

优选地，燃烧室2和加固炉墙4间设有冷却室14，冷却室14与反应室1间设有导热墙5，冷却室14采用水冷或风冷系统对反应室1下降到冷却室14段的物料进行冷却。

请参阅图3，两个出料口9外侧分别装有炉门6时，两个出料口9外侧装有气幕装置7，一侧出料口9外侧装有排料装置，气幕装置7内充入惰性气体。当一个出料口9外侧装有炉门6，另一个出料口9直接与输料装置密闭连通时，装有炉门6的出料口9外侧装有气幕装置7和排料装置。其中，输料装置是设有惰性气体入口、废气排出口、进料口及排料口的密闭热料输送设备，惰性气体通常采用氮气。优选地，输料装置采用热直接还原铁输送装置。

一个竖炉中反应室1数量为n个，燃烧室2和冷却室14数量分别为(n+1)个，当蓄热室11只预热空气时，蓄热室11数量为(n+2)个，当蓄热室11预热空气和煤气时，蓄热室11数量为(2n+4)个。排料装置为一个或多个，排料装置可移动地安装在地面轨道上。

排料装置由支撑件、排料件和驱动装置等组成，支撑件和排料件一端分别与驱动装置连接，排料件装在支撑件内部或底部，排料件与支撑件滑动配合。排料装置安装在架体上，当排料装置为可移动式排料装置时，则架体底部装有滑轮和与滑轮动配合的滑轨，使排料装置能移动到不同的反应室出料口处。

排料装置方案一：

支撑件采用空心套筒结构，排料件由推料盘和推杆等组成，空心套筒前端设有凸齿16，空心套筒尾端与驱动装置连接；空心套筒内腔与推料盘滑动配合，推料盘与推杆一端活动连接，推杆另一端与驱动装置连接。

空心套筒的长度不小于反应室1两个出料口9间的距离，空心套筒沿长度方向的纵截面尺寸小于出料口9尺寸。空心套筒可以采用圆筒、方筒、倒U型筒、三角形筒和菱形筒等任意可从一端出料口9进入穿过料层至另一端出料口9穿出的筒形结构。推料盘的形状、尺寸与空心套筒内腔相匹配。空心套筒前端采用齿形结构，方便进入反应室1料层内，减少炉料阻力。

排料装置优选实施例一：

请参阅图4至图11，空心套筒为空心圆筒15结构，空心圆筒15前端设有凸齿16，空心圆筒15后端通过法兰盘与空心方筒17前端固定连接，空心方筒17两端内腔设有滑槽18，空心方筒17外壁设有麻齿19，麻齿19用于与驱动装置配合使用，驱动装置采用液压油缸。空心圆筒15和空心方筒17的外侧面下部与第一定位滑道20滑动连接，第一定位滑道20固定在第一架体21上；第一定位滑道20主体为槽型结构，第一定位滑道20前端为与空心圆筒15外形匹配的圆弧形结构。固定有第一推杆22的第一推料盘23位于空心圆筒15或空心方筒17内腔，第一推杆22侧面设有麻齿19，第一推杆22卧于空心方筒17两端内腔的滑槽18内，可在滑槽18内滑动。空心方筒17和第一推杆22分别通过麻齿19与第一主液压油缸24连接，第一辅助液压油缸25缸芯与第一主液压油缸24筒壁连接，第一主液压油缸24和第一辅助液压油缸25分别采用对称结构设置在空心方筒17两侧。第一主液压油缸24、第一辅助液压油缸25与第一油缸座26铰接，第一主液压油缸24和第一辅助液压油缸25以铰接点为轴摆动，第一油缸座26固定在第一油缸平台27上，第一油缸平台27固定在第一架体21上，第一架体21底部装有滑轮和与滑轮动配合的滑轨，空心圆筒15、第一推杆22、第一推料盘23采用耐高温钢材。

排料装置方案二：

请参阅图12至图17，支撑件采用支撑板28结构时，竖炉加固炉墙4设有沿出料通道走向的水平凸台29，凸台29低于出料口9上沿。排料件由第二推料盘30和第二推杆31等组成。支撑板28前端设有斜面32，支撑板28后端与推板33前端固定连接，推板33上平面安装有双面齿条34，双面齿条34用于与液压马达35配合使用。支撑板28和推板33下部与第二定位滑道36滑动连接，第二定位滑道36通过第一支撑装置37固定在第二架体38上；推板33通过上平面的双面齿条34与两个液压马达35上的齿轮45连接，两个液压马达35通过第二支撑装置39对称安装在第二架体38上；第二推料盘30和第二推杆31一端固定连接，第二推杆31另一端与第二推杆液压油缸40缸芯固定连接，第二推杆液压油缸40至少为一个，多个第二推杆液压油缸40之间固定连接，末端的第二推杆液压油缸40与第二油缸座41固定连接，第二推料盘30为实心方形，第二推杆31后端和第二推杆液压油缸40前端下部设有滚动支架42，末端的第二推杆液压油缸40下部设有固定支架43，滚动支架42、固定支架43和第二推料盘30位于第三定位滑道44内，滚动支架42和第二推料盘30在第三定位滑道44内滚动或滑动，第三定位滑道44固定在第二架体38上，第二架体38底部装有滑轮和与滑轮动配合的滑轨。支撑板28、第二推杆31、第二推料盘30为耐高温钢材。

排料装置方案三：

排料装置由棒体和驱动装置等组成，棒体前端固定有实心方棒头，棒体尾端与驱动装置的液压油缸连接，液压油缸固定在架体上。优选地，棒体后端采用耐高温钢材的空心方棒或实心方棒结构。

排料装置优选实施例三：

请参阅图18和图19，排料装置的棒体由前端的实心方棒头46和后端的第一空心方棒47等组成，第一空心方棒47后端通过法兰盘与第二空心方棒48前端固定连接，第二空心方棒48外壁设有麻齿19，麻齿19用于与液压缸配合使用。空心方棒的棒体外侧面下部与第四定位滑道50滑动连接，第四定位滑道50固定在第三架体49上；第四定位滑道50为槽型结构。第二空心方棒48通过麻齿19与第二主液压油缸51连接，第二辅助液压油缸52缸芯与第二主液压油缸51筒壁连接，第二主液压油缸51和第二辅助液压油缸52分别采用对称结构设置在第二空心方棒48两侧。第二主液压油缸51、第二辅助液压油缸52分别与第三油缸座铰接，第二主液压油缸51和第二辅助液压油缸52以铰接点为轴摆动，第三油缸座固定在第二油缸平台53上，第二油缸平台53固定在第三架体49上。

竖炉直接还原装置的排料方法，步骤如下：

a、排料装置对准待排料反应室出料口9，打开待排料反应室炉门6；

b、排料装置从一端出料口进入直到另一端出料口停止，将反应室1底部物料推出，然后撤出排料装置，反应室出料口9上部物料靠自身重力重新填满底部空间，关闭炉门6，完成一次排料；

c、排出的物料进入输料装置中，每个反应室1的排料过程重复上述步骤。

排料方式一：

采用空心圆筒15的排料装置进行排料，操作分三个阶段，分别是准备阶段、推料阶段、撤出推料设备阶段。准备阶段时，先将排料装置移动至待出料出料口9前，第一推料盘23前端与空心圆筒15前端对齐，伸出第一辅助液压油缸25，推动第一主液压油缸24至空心方筒17前端第一个麻齿19的后端，打开出料口9上沿的气幕装置7，再打开炉门6，出料口9内充满氮气，当另一侧也有炉门6时，同时打开出料口9上沿的氮气气幕装置7，再打开炉门6，将热直接还原铁输送装置与炉门6密闭连通，热直接还原铁输送装置充入氮气保护。推料阶段时，伸出第一主液压油缸24推动空心方筒17前进，此时第一辅助液压油缸25处于浮动状态，使空心圆筒15进入反应室1料层，物料进入空心圆筒15并阻挡第一推料盘23前进。第一主液压油缸24缸芯按设置行程伸出到位后，空心方筒17和空心圆筒15停止前进，第一次推进完成后，第一主液压油缸24缸芯开始收回，第一辅助液压油缸25缸芯随后回收，从而避免第一主液压油缸24缸芯顶部碰到空心方筒17前端第二个麻齿，直到第一主液压油缸24和第一辅助液压油缸25缸芯收回到位，然后再伸出第一辅助液压油缸25，推动第一主液压油缸24至空心方筒17前端第二个麻齿19的后端，准备下一个推进动作，直至空心圆筒15前端到达另一端出料口9，完成空心圆筒15的推进动作。此时空心圆筒15内第一推料盘23前端充满物料，空心方筒17前进后使第一推杆22后段麻齿19露出，重复使用第一主液压油缸24推动空心方筒17前进的动作来推动第一推杆22前进，直至将空心圆筒15内的物料推出至与另一端出料口9密闭相通的热直接还原铁输送装置。撤出推料设备阶段时，伸出第一主液压油缸24至空心方筒17后端第一个麻齿19的前端，伸出第一辅助液压油缸25，推动第一主液压油缸24进入麻齿19槽内勾住麻齿19，收回第一主液压油缸24拉动空心方筒17后退，此时第一辅助液压油缸25处于浮动状态，带动空心圆筒15和第一推料盘23后退，至第一主液压油缸24缸芯完全收回止，完成一个拉出动作。在撤出过程中，反应室1内物料靠重力重新填满撤出的空间，继续下一个拉出动作直至空心圆筒15前端撤出出料口9，完成撤出推料设备动作，关闭炉门6，关闭气幕装置7。

排料方式二：

采用支撑板28结构排料装置进行排料，操作分四个阶段，分别是准备阶段、插板阶段、推料阶段、撤出推料设备阶段。准备阶段时，先将排料装置移动至待出料反应室1的出料口9前，打开出料口9上沿的气幕装置7，再打开炉门6，当另一侧也有炉门6时，同时打开出料口9上沿的氮气气幕装置7，再打开炉门6，将热直接还原铁输送装置与炉门6密闭连通，热直接还原铁输送装置充入氮气保护。插板阶段时，使液压马达35正转，液压马达35上的齿轮45咬合双面齿条34带动推板33在第二定位滑道36内前进，推板33推动支撑板28进入反应室1加固炉墙4水平凸台29上，支撑板28沿水平凸台29逐步插入料层深处直到另一端出料口9止，将支撑板28上方物料撑起。推料阶段时，依次伸出多个第二推杆液压油缸40推动第二推杆31和第二推料盘30前进，此时滚动支架42在第三定位滑道44内运行，将支撑板28下方的物料推出至与另一端出料口9密闭相通的热直接还原铁输送装置，第二推杆液压油缸40停止前进。撤出推料设备阶段时，第二推杆液压油缸40开始收回，直至第二推料盘30撤出出料口9，再使液压马达35反转，液压马达35上的齿轮45咬合双面齿条34带动推板33后退，推板33拉动支撑板28逐步由反应室1加固炉墙4水平凸台29上撤出，直至撤出出料口9止，在撤出过程中，反应室1内物料靠重力重新填满撤出的空间，完成撤出推料设备动作，关闭炉门6，关闭气幕装置7。

排料方式三：

排料装置为棒体结构时，操作分三个阶段，分别是准备阶段、推料阶段、撤出推料设备阶段。准备阶段时，先将排料装置移动至待出料反应室1出料口9前，伸出第二辅助液压油缸52，推动第二主液压油缸51至第二空心方棒48前端第一个麻齿19的后端，打开出料口9上沿的气幕装置7，再打开炉门6，出料口9内充满氮气，当另一侧也有炉门6时，同时打开出料口9上沿的氮气气幕装置7，再打开炉门6，将热直接还原铁输送装置与炉门6密闭连通，热直接还原铁输送装置充入氮气保护。推料阶段时，伸出第二主液压油缸51推动第二空心方棒48在第四定位滑道50内前进，此时第二辅助液压油缸52处于浮动状态，使第一空心方棒47进入反应室1料层，将物料推出至与另一端出料口9密闭相通的热直接还原铁输送装置，第二主液压油缸51缸芯按设置行程伸出到位后，空心方棒停止前进，第一次推进完成后，第二主液压油缸51缸芯开始收回，第二辅助液压油缸52缸芯随后回收，从而避免第二主液压油缸51缸芯顶部碰到第二空心方棒48前端第二个麻齿19，直到第二主液压油缸51缸芯和第二辅助液压油缸52缸芯收回到位，然后再伸出第二辅助液压油缸52，推动第二主液压油缸51至第二空心方棒48前端第二个麻齿19的后端，准备下一个推进动作，直至第一空心方棒一47前端到达另一端出料口9，完成推料动作。撤出推料设备阶段时，伸出第二主液压油缸51至第二空心方棒48后端第一个麻齿19的前端，伸出第二辅助液压油缸52，推动第二主液压油缸51进入麻齿19槽内勾住麻齿19，收回第二主液压油缸51拉动第二空心方棒48后退，此时第二辅助液压油缸52处于浮动状态，带动第一空心方棒47后退，至第二主液压油缸51缸芯完全收回止，完成一个拉出动作，在撤出过程中，反应室1内物料靠重力重新填满撤出的空间，继续下一个拉出动作直至第一空心方棒47前端撤出出料口9，完成撤出推料设备动作，关闭炉门6，关闭气幕装置7。

本发明采用了出料口在竖炉的两侧，出料口两侧即反应室下部两侧壁为加固炉墙的结构，竖炉直接建在地基上，改变了现有技术中竖炉使用框架支撑、底部出料的模式，极大地减少了设计、地勘、建筑工作量、材料用量，大幅度降低了建筑成本并增加了结构稳定性和牢固性；现有竖炉技术中每个反应室底部需安装多个出料阀系统，反应室越长出料阀系统越多，带来的问题是出料系统故障多，生产作业率低、维修量大、出料系统投资大，本发明采用的排料装置可移动、间歇工作，可用于不同反应室的排料。由于排料装置少，投资少，维修量小；由于间歇工作，方便设备检修，不影响作业率，尤其不需要连续在高温下工作解决了高温物料排出的难题，高温排料既缩短了生产时间，提高了生产率，又为物料的进一步熔分节省了能耗。本发明采用蓄热式燃烧技术，将余热回收有效地降低竖炉能耗，节约燃料。

最后，需要注意的是：以上列举的仅是本发明的优选实施例，当然本领域的技术人员可以对本发明进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种竖炉直接还原装置，包括竖炉和排料装置，竖炉包括反应室和燃烧室；其特征在于，反应室下部两侧壁为加固炉墙的结构，加固炉墙结构上方设有燃烧室；反应室另外两侧面底部分别设有出料口，出料口上沿高度不高于加固炉墙的上沿高度；一端出料口外侧设有排料装置，排料装置包括支撑件和排料件，支撑件和排料件的一端分别与驱动装置连接，支撑件内部或底部与排料件滑动配合；支撑件为空心套筒或支撑板。

2.根据权利要求1所述的竖炉直接还原装置，其特征在于，排料装置处的出料口外侧安装有炉门和气幕装置；另一出料口外侧安装有炉门和气幕装置，或另一出料口直接与输料装置密闭相通。

3.根据权利要求1或2所述的竖炉直接还原装置，其特征在于，竖炉还包括与燃烧室连通的蓄热室，蓄热室设置在燃烧室侧方。

4.根据权利要求1或2所述的竖炉直接还原装置，其特征在于，燃烧室和加固炉墙间设置有冷却室。

5.根据权利要求1所述的竖炉直接还原装置，其特征在于，加固炉墙的竖向部分为一体结构，竖向部分一端嵌入并固定在炉底里。

6.根据权利要求1所述的竖炉直接还原装置，其特征在于，支撑件长度不小于反应室两个出料口间的距离，支撑件沿长度方向纵截面尺寸小于出料口尺寸。

7.根据权利要求1或6所述的竖炉直接还原装置，其特征在于，排料件包括推料盘和推杆，空心套筒内腔与推料盘滑动配合，推料盘与推杆一端活动连接，推杆和空心套筒尾端分别与驱动装置连接。

8.根据权利要求7所述的竖炉直接还原装置，其特征在于，推料盘形状、尺寸与空心套筒内腔匹配。

9.根据权利要求7所述的竖炉直接还原装置，其特征在于，空心套筒为空心圆筒结构，空心圆筒前端采用齿形结构，空心圆筒后端与空心方筒前端固定连接，空心方筒与驱动装置连接。

10.根据权利要求9所述的竖炉直接还原装置，其特征在于，空心方筒两端内腔设有滑槽，空心方筒外壁设有麻齿，空心方筒通过麻齿与主液压油缸连接，主液压油缸筒壁与辅助液压油缸缸芯连接；主液压油缸、辅助液压油缸分别与油缸座铰接，油缸以铰点为轴摆动，油缸座固定在架体上。

11.根据权利要求10所述的竖炉直接还原装置，其特征在于，推杆侧面设有麻齿，推杆通过麻齿与主液压油缸连接，辅助液压油缸缸芯与主液压油缸筒壁连接；主液压油缸、辅助液压油缸分别与油缸座铰接，油缸座以铰点为轴摆动，油缸座固定在架体上。

12.根据权利要求9所述的竖炉直接还原装置，其特征在于，空心圆筒和空心方筒外侧面下部设有滑动配合的定位滑道，定位滑道固定在架体上；定位滑道主体为槽型结构，定位滑道前端为与空心圆筒外形匹配的圆弧形结构。

13.根据权利要求1或6所述的竖炉直接还原装置，其特征在于，排料件包括推料盘和推杆，推料盘上固定有推杆，推料盘在支撑板下滑动配合，推杆和支撑板尾端分别与驱动装置连接。

14.一种权利要求1-13任一项所述的竖炉直接还原装置的排料方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、排料装置对准待排料反应室出料口，打开待排料反应室炉门；

b、采用支撑件和排料件排料时，先将支撑件从一端出料口进入，穿过料层直到另一端出料口停止，将反应室内支撑件上部物料撑起，然后使用排料件将支撑件内部或下部炉料排出，再然后依次撤出排料件和支撑件，反应室出料口上部物料靠自身重力重新填满底部空间，关闭炉门，完成一次排料；

c、排出的物料进入输料装置中，每个反应室的排料过程重复上述步骤。

15.根据权利要求14所述的竖炉直接还原装置的排料方法，其特征在于，步骤a打开出料口炉门前，先打开出料口处的气幕装置，气幕装置内为惰性气体。

16.根据权利要求14所述的竖炉直接还原装置的排料方法，其特征在于，步骤b中采用空心套筒排料时，先将空心套筒从排料装置端出料口推入，穿过物料到达另一端出料口停止，用推料盘将空心套筒内的物料推出，然后依次撤出推料盘和空心套筒。

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