一种冷却炉及物料冷却方法与流程

本发明涉及冷却设备技术领域，尤其涉及一种冷却炉及物料冷却方法。

背景技术：

当前，我国大中型钢铁企业在物料生产作业中，烧结余热资源没有得到回收利用，造成资源浪费的同时，也形成了严重的环境污染。烧结过程余热资源主要由两部分组成：一部分是物料显热(如烧结矿显热)，约占余热资源总量的70％；另一部分是烧结烟气显热，约占余热资源总量的30％。比较而言，烧结矿显热数量较大，余热品质较高。

目前，国内烧结生产工序的冷却机通常采用环式冷却机来进行冷却和余热回收利用。然而，环式冷却机漏风率大和风机耗电高，导致余热回收较低，而且设备结构复杂，环冷机处于不断旋转的过程中，容易出现设备故障。

技术实现要素：

本发明实施例的一个目的在于，提供一种冷却炉，其结构简单，设备故障率低，余热回收效率高。

本发明实施例的另一个目的在于，提供一种物料冷却方法，其操作简单，余热回收效率高，安全性高。

为达此目的，本发明实施例采用以下技术方案：

第一方面，提供一种冷却炉，包括存料仓、进料筒、炉本体、挡板、余热回收装置和卸料装置，所述存料仓用于存放物料，所述进料筒设置在所述存料仓的底部，所述炉本体内设置有容纳腔，所述进料筒连通所述存料仓和所述容纳腔，所述进料筒的筒口宽度小于所述存料仓的仓壁宽度且小于所述容纳腔的腔壁宽度，以使所述容纳腔的腔壁与所述进料筒的连接处以及所述物料表面之间形成第一腔体，所述挡板相对所述容纳腔的侧壁呈角度设置，所述挡板位于所述进料筒和所述容纳腔的出料口之间，且所述挡板朝向所述出料口倾斜，以使所述挡板与所述容纳腔的腔壁的连接处以及所述物料表面之间形成第二腔体，所述容纳腔的侧壁贯穿设置有进气口和出气口，所述进气口连通所述第一腔体和所述余热回收装置，所述出气口连通所述第二腔体和所述余热回收装置，所述余热回收装置用于抽吸并回收来自所述进气口的气体的热量，所述卸料装置设置在所述出料口处，所述卸料装置用于调节所述出料口释放所述物料的速度。

作为冷却炉的一种优选方案，所述卸料装置包括输送带、驱动轮和张紧辊，所述输送带卷绕设置在所述驱动轮和所述张紧辊的侧壁，所述驱动轮能够驱使所述输送带在所述驱动轮和所述张紧辊的侧壁上转动。

作为冷却炉的一种优选方案，还包括称重器和控制器，所述存料仓通过所述称重器固定设置在支撑组件上，所述支撑组件与地面固定连接，所述称重器用于称量所述存料仓、所述进料筒和所述炉本体的重量，所述称重器和所述驱动轮分别与所述控制器通信连接。

作为冷却炉的一种优选方案，所述余热回收装置包括连通设置的风机和余热发电机，所述风机用于从所述进气口抽吸气体并从所述出气口排出所述气体，所述余热发电机能够将所述气体的热量转化成电能。

作为冷却炉的一种优选方案，还包括温度传感器和控制器，所述温度传感器设置在所述出料口处，所述温度传感器和所述风机分别与所述控制器通信连接。

作为冷却炉的一种优选方案，还包括罩体，所述罩体包裹设置在所述卸料装置和所述出料口处。

作为冷却炉的一种优选方案，还包括除尘管和除尘器，所述除尘管连通所述罩体和所述除尘器，所述除尘器用于抽取并吸附所述罩体内的气体的灰尘。

作为冷却炉的一种优选方案，所述挡板围绕所述容纳腔的腔壁环形设置，且所述挡板上设置有多个通孔。

第二方面，提供一种物料冷却方法，包括：

提供称重器，所述称重器用于称量所述冷却炉的存料仓、所述进料筒和所述炉本体的重量，获取所述称重器输出的第一重量值；

当所述第一重量值大于第一重量阈值时，提高卸料装置的卸料速度；

当所述第一重量值小于第二重量阈值时，减少所述卸料装置的卸料速度。

作为物料冷却方法的一种优选方案，还包括：

提供温度传感器，所述温度传感器用于测量炉本体的出料口处的温度值，获取所述温度传感器的第一温度值；

当所述第一温度值大于第一温度阈值时，提高余热回收装置的抽吸速度，以降低所述炉本体的物料的温度；

当所述第一温度值小于第二温度阈值时，降低所述余热回收装置的抽吸速度。

本发明实施例的有益效果为：

通过设置存料仓、进料筒、炉本体、挡板、余热回收装置和卸料装置来形成冷却炉，其中，存料仓用于存放物料，进料筒设置在存料仓的底部，炉本体内设置有容纳腔，进料筒连通存料仓和容纳腔，使得进料筒内的物料能够进入炉本体并由容纳腔承装，而进料筒的筒口宽度小于存料仓的仓壁宽度且小于容纳腔的腔壁宽度，由于重力的作用，物料从进料筒的筒口释出时会向下滚动并堆积，直至堵塞进料筒，此时容纳腔的腔壁与进料筒的连接处以及物料表面之间形成第一腔体，第一腔体中的气体能够与物料之间的空隙连通。另外，挡板相对容纳腔的侧壁呈角度设置，挡板位于进料筒和容纳腔的出料口之间，且挡板朝向出料口倾斜，能够阻挡并导引容纳腔的物料向挡板的倾斜方向掉落，同样是基于重力的作用，物料从挡板的边缘释出时也会向下滚动并堆积，直至堵塞挡板的边缘，此时挡板与容纳腔的腔壁的连接处以及物料表面之间形成第二腔体，第二腔体中的气体能够与物料之间的空隙连通。再者，容纳腔的侧壁贯穿设置有进气口和出气口，进气口连通第一腔体和余热回收装置，出气口连通第二腔体和余热回收装置，其中，余热回收装置用于抽吸并回收来自进气口的气体的热量，使得容纳腔中的物料的气体被余热回收装置抽吸，且气体中的热量能够被余热回收装置回收，被回收热量后的气体则通过出气口流向第二腔体，再通过第二腔体进入物料之间的空隙，实现气体在容纳腔中的物料中循环流动并持续带走物料的热量到余热回收装置中，提高余热回收效率。此外，卸料装置设置在出料口处，卸料装置用于调节出料口释放物料的速度，能够控制容纳腔中物料的含量，能够控制本发明实施例冷却炉的物料输出速度，避免产生堵料事故或者空料事故，影响冷却效果和余热回收效果。因此，本发明实施例的冷却炉结构简单，能够减少设备故障率，也不需要设置环式旋转结构而避免浪费动能，利用重力来输送物料，且设置持续循环的余热回收链，也能够提高余热回收效率。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明一实施例提供的冷却炉(不含物料)的正视结构示意图。

图2本发明图1实施例中a方向的局部结构示意图。

图3为本发明一实施例提供的冷却炉(含物料)的正视结构示意图。

图4为本发明一实施例提供的物料冷却方法的流程图。

图5为本发明另一实施例提供的物料冷却方法的流程图。

图中：

1、冷却炉；11、存料仓；12、进料筒；

13、炉本体；131、容纳腔；1311、第一腔体；1312、第二腔体；132、出料口；133、进气口；134、出气口；135、挡板；1351、通孔；

14、余热回收装置；141、风机；142、余热发电机；

15、卸料装置；151、输送带；152、驱动轮；153、张紧辊；

161、称重器；162、控制器；163、温度传感器；

17、罩体；181、除尘管；182、除尘器；19、伸缩节；

2、支撑组件。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参考图1，本发明实施例提供一种冷却炉1，包括存料仓11、进料筒12、炉本体13、挡板135、余热回收装置14和卸料装置15，存料仓11用于存放物料，进料筒12设置在存料仓11的底部，炉本体13内设置有容纳腔131，进料筒12连通存料仓11和容纳腔131，进料筒12的筒口宽度小于存料仓11的仓壁宽度且小于容纳腔131的腔壁宽度，以使容纳腔131的腔壁与进料筒12的连接处以及物料表面之间形成第一腔体1311，挡板135相对容纳腔131的侧壁呈角度设置，挡板135位于进料筒12和容纳腔131的出料口132之间，且挡板135朝向出料口132倾斜，以使挡板135与容纳腔131的腔壁的连接处以及物料表面之间形成第二腔体1312，容纳腔131的侧壁贯穿设置有进气口133和出气口134，进气口133连通第一腔体1311和余热回收装置14，出气口134连通第二腔体1312和余热回收装置14，余热回收装置14用于抽吸并回收来自进气口133的气体的热量，卸料装置15设置在出料口132处，卸料装置15用于调节出料口132释放物料的速度。

本发明实施例通过设置存料仓11、进料筒12、炉本体13、挡板135、余热回收装置14和卸料装置15来形成冷却炉1，其中，存料仓11用于存放物料，进料筒12设置在存料仓11的底部，炉本体13内设置有容纳腔131，进料筒12连通存料仓11和容纳腔131，使得进料筒12内的物料能够进入炉本体13并由容纳腔131承装，而进料筒12的筒口宽度小于存料仓11的仓壁宽度且小于容纳腔131的腔壁宽度，由于重力的作用，物料从进料筒12的筒口释出时会向下滚动并堆积，直至堵塞进料筒12，此时容纳腔131的腔壁与进料筒12的连接处以及物料表面之间形成第一腔体1311，第一腔体1311中的气体能够与物料之间的空隙连通。

另外，挡板135相对容纳腔131的侧壁呈角度设置，挡板135位于进料筒12和容纳腔131的出料口132之间，且挡板135朝向出料口132倾斜，能够阻挡并导引容纳腔131的物料向挡板135的倾斜方向掉落，同样是基于重力的作用，物料从挡板135的边缘释出时也会向下滚动并堆积，直至堵塞挡板135的边缘，此时挡板135与容纳腔131的腔壁的连接处以及物料表面之间形成第二腔体1312，第二腔体1312中的气体能够与物料之间的空隙连通。

再者，容纳腔131的侧壁贯穿设置有进气口133和出气口134，进气口133连通第一腔体1311和余热回收装置14，出气口134连通第二腔体1312和余热回收装置14，其中，余热回收装置14用于抽吸并回收来自进气口133的气体的热量，使得容纳腔131中的物料的气体被余热回收装置14抽吸，且气体中的热量能够被余热回收装置14回收，被回收热量后的气体则通过出气口134流向第二腔体1312，再通过第二腔体1312进入物料之间的空隙，实现气体在容纳腔131中的物料中循环流动并持续带走物料的热量到余热回收装置14中，提高余热回收效率。

此外，卸料装置15设置在出料口132处，卸料装置15用于调节出料口132释放物料的速度，能够控制容纳腔131中物料的含量，能够控制本发明实施例冷却炉1的物料输出速度，避免产生堵料事故或者空料事故，影响冷却效果和余热回收效果。

因此，本发明实施例的冷却炉1结构简单，能够减少设备故障率，也不需要设置环式旋转结构而避免浪费动能，利用重力来输送物料，且设置持续循环的余热回收链，也能够提高余热回收效率。

在一个实施例中，参考图3，卸料装置15包括输送带151、驱动轮152和张紧辊153，输送带151卷绕设置在驱动轮152和张紧辊153的侧壁，在重力作用下，出料口132处释出的物料会堆积在输送带151上直至堵塞出料口132。而驱动轮152能够驱使输送带151在驱动轮152和张紧辊153的侧壁上转动，通过提高或减少驱动轮152的转速，能够调节输送带151相对驱动轮152的转动速度。在输送带151转动后，出料口132的物料能够继续释出，通过调节输送带151相对驱动轮152的转动速度，能够调节出料口132的物料的释放速度。

进一步地，继续参考图3，还包括称重器161和控制器162，存料仓11通过称重器161固定设置在支撑组件2上，支撑组件2与地面固定连接。另外，因存料仓11、进料筒12和炉本体13固定连接，故在重力作用下，称重器161能够称量存料仓11、进料筒12和炉本体13的重量，在存料仓11、进料筒12和炉本体13中的物料数量发生变化时，称重器161的测量结果也同时变化。本实施例的称重器161和驱动轮152分别与控制器162通信连接，在称重器161的测量结果发生变化时，通过控制器162来控制驱动轮152的转动速度，能够调节存料仓11、进料筒12和炉本体13中的物料数量。

本实施例中的称重器161是采用现代传感器技术、电子技术和计算机技术一体化的电子称量装置，在满足"快速、准确、连续、自动"称量要求的同时，也能够有效地消除人为误差，使之更符合法制计量管理和工业生产过程控制的应用要求。其中，称重器161主要是杠杆传力系统和形变传力系统两种，按转换方法分为光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阻应变式等。杠杆传力系统主要由承重杠杆、传力杠杆、支架零件和联结零件如刀子、刀承、吊钩、吊环等组成。形变传力系统中，弹簧是人们最早使用的形变传力机构，常用的弹簧有石英丝弹簧、平卷弹簧、螺旋弹簧和盘形弹簧。弹簧秤受地理位置、温度等因素的影响较大，计量准确度较低。为获得更高的准确度，人们研制了各种称重传感器，如电阻应变式、电容式、压磁式和振弦式称重传感器等，以电阻应变式传感器使用最广。根据不同的使用需求，可以选取不同种类的称重器161，本实施例不作具体限定。

在另一个实施例中，参考图1，余热回收装置14包括连通设置的风机141和余热发电机142，风机141用于从进气口133抽吸气体并从出气口134排出气体，通过调节风机141的转速，能够调节抽吸气体的负压吸力。而余热发电机142能够将气体的热量转化成电能，比如是通过液态相变材料(一般是液态水)来与气体进行换热，液态相变材料吸热后气化，利用气态的相变材料的气压推动发电机组运动，将气态相变材料的动能转换成电能，以达到余热回收利用的目的。被换热后的气体将由风机141继续驱动至出气口134中而向容纳腔131排入，流动的气体进入物料之间的空隙后与物料进行换热，再次到达进气口133而被风机141抽吸，实现容纳腔131内气体的换热循环。

进一步地，参考图3，本发明实施例的冷却炉1还包括温度传感器163和控制器162，温度传感器163设置在出料口132处，能够检测出料口132处的物料的温度变化，将温度传感器163和风机141分别与控制器162通信连接，在出料口132处的物料温度发生变化时，通过调节风机141的转速，能够调节从进气口133抽吸气体的负压吸力大小，以实现调节余热回收装置14的吸热效率。

本实施例中，温度传感器163是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器，按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触，又称温度计。温度计通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。一般测量精度较高。在一定的测温范围内，温度计也可测量物体内部的温度分布。但对于运动体、小目标或热容量很小的对象则会产生较大的测量误差，常用的温度计有双金属温度计、玻璃液体温度计、压力式温度计、电阻温度计、热敏电阻和温差电偶等。非接触式温度传感器的敏感元件与被测对象互不接触，又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速(瞬变)对象的表面温度，也可用于测量温度场的温度分布。由于测量上限不受感温元件耐温程度的限制，因而非接触式温度传感器对最高可测温度原则上没有限制。热电阻类温度传感器是利用热敏电阻的负温度系数特性来制造的传感器，即热敏电阻的阻值随温度增加而降低。因此温度变化会造成大的阻值改变，因此它是最灵敏的温度传感器。但热敏电阻的线性度极差，并且与生产工艺有很大关系。而热电偶类温度传感器是温度测量中最常用的温度传感器，其主要好处是宽温度范围和适应各种大气环境，而且结实、价低，无需供电，也是最便宜的温度传感器，热电偶由在一端连接的两条不同金属线(金属a和金属b)构成，当热电偶一端受热时，热电偶电路中就有电势差，可用测量的电势差来计算温度。根据不同的使用需求，可以选取不同种类的温度传感器163，本实施例不作具体限定。

特别地，参考图1，本发明实施例的冷却炉1还包括罩体17，罩体17包裹设置在卸料装置15和出料口132处，能够阻挡物料的碎屑和灰尘扩散到环境中，保护工人的工作环境，也减少清扫工作。

优选地，继续参考图1，本发明实施例的冷却炉1还包括除尘管181和除尘器182，除尘管181连通罩体17和除尘器182，使得罩体17内的灰尘能够进入除尘管181和除尘器182，通过除尘器182来抽取并吸附罩体17内的气体的灰尘，避免罩体17内灰尘堆积。

另外，参考图2，挡板135围绕容纳腔131的腔壁环形设置，且挡板135上设置有多个通孔1351，使得挡板135两侧的气体能够通过通孔1351连通，能提高容纳腔131内气体的流动速度，进而提高气体与物料的换热效果。

可选地，参考图1，进料筒12与炉本体13之间设置有伸缩节19，伸缩节19用于调节进料筒12与炉本体13的距离，在炉本体13和进料筒12独立固定设置时，能够通过伸缩节19来连接炉本体13和进料筒12。

参考图4，本发明实施例还提供一种应用于上述任一项实施例的冷却炉1的物料冷却方法，包括：

s101、提供称重器161，称重器161用于称量冷却炉1的存料仓11、进料筒12和炉本体13的重量，获取称重器161输出的第一重量值；

s102、当第一重量值大于第一重量阈值时，提高卸料装置15的卸料速度；

s103、当第一重量值小于第二重量阈值时，减少卸料装置15的卸料速度。

通过实时获取称重器161测量的第一重量值，在第一重量值发生变化时，通过控制器162来控制驱动轮152的转动速度，能够调节存料仓11、进料筒12和炉本体13中的物料数量。本实施例中，第一重量阈值，可以是容纳腔131内物料的体积占据容纳腔131容积的比例值，优选的，第一重量阈值可以是物料体积比容纳腔131容积的比例值为50％时物料的重量值。同样地，第二重量阈值可以是物料体积比容纳腔131容积的比例值为80％时物料的重量值，能够保持容纳腔131内物料的含量，避免炉本体13的出料口132出现堵料事故或者空料事故。

本实施例中的冷却炉1可以与上述实施例的冷却炉1拥有同样的结构及达到同样的效果，本实施例不再赘述。

优选地，本发明实施例的物料冷却方法还包括：

提供温度传感器163，温度传感器163用于测量炉本体13的出料口132处的温度值，获取温度传感器163的第一温度值；

当第一温度值大于第一温度阈值时，提高余热回收装置14的抽吸速度，以降低炉本体13的物料的温度；

当第一温度值小于第二温度阈值时，降低余热回收装置14的抽吸速度。

本实施例通过将温度传感器163设置在出料口132处，能够检测出料口132处的物料的温度变化，将温度传感器163和风机141分别与控制器162通信连接，在出料口132处的物料温度发生变化时，通过调节风机141的转速，能够调节从进气口133抽吸气体的负压吸力大小，以实现调节余热回收装置14的吸热效率。

优选地，第一温度阈值为100℃，第二温度阈值为150℃。

参考图5，本发明实施例又提供一种应用于上述任一项实施例的冷却炉1的物料冷却方法，包括：

s201、提供称重器161，称重器161用于称量冷却炉1的存料仓11、进料筒12和炉本体13的重量，获取称重器161输出的第一重量值；

s202、当第一重量值大于第一重量阈值时，提高卸料装置15的卸料速度；

s203、当第一重量值小于第二重量阈值时，减少卸料装置15的卸料速度；

s204、提供温度传感器163，温度传感器163用于测量炉本体13的出料口132处的温度值，获取温度传感器163的第一温度值；

s205、当第一温度值大于第一温度阈值时，提高余热回收装置14的抽吸速度，以降低炉本体13的物料的温度；

s206、当第一温度值小于第二温度阈值时，降低余热回收装置14的抽吸速度。

本实施例中的物料冷却方法可以与上述实施例的物料冷却方法拥有同样的步骤及达到同样的效果，本实施例不再赘述。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。