本实用新型涉及竖炉技术领域，尤其涉及一种氢基还原竖炉。
背景技术：
随着钢铁工业把节能减排要求不断提高，用氢气取代碳作为还原剂的氢冶金技术有望彻底改变钢铁行业的环境现状，为钢铁工业的可持续发展带来了希望。
所谓氢冶金就是在还原冶炼过程中主要使用氢气作还原剂。氢是最活泼的还原剂，在铁氧化物的气-固还原反应过程中，提高气体还原剂中氢气的比例，可以明显提高其还原速率和还原效率。与一氧化碳的还原潜能相比，氢气的还原潜能大大高于一氧化碳。用氢气还原氧化铁时，其主要产物是金属铁和水蒸气。还原后的尾气对环境没有任何不利的影响，可以明显减轻对环境的负荷。因此，氢是最清洁的能源和还原剂。
氢还原的特点：还原剂的改变引发了冶金流程效能的根本性变化，氢是高化学能还原剂，从反应机理推算，h2的还原潜能是co的11倍，氢冶金的能耗大大低于碳冶金。由于h2的分子直径小，在铁矿石中的穿透能力是co的5倍，大大提高了反应速度，降低了反应温度，铁矿石不经过相变，可直接还原成纯铁。
氢冶金在冶金过程中不与焦炭接触，生产的dri为高纯铁，产品质量高，有利于电炉生产出高纯净钢。以氢还原过程生产的高纯海绵铁作为主要原料进行钢水超纯精炼的过程，避免了传统铁水的脱碳、钢水脱氧和内生夹杂物上浮去除过程。
技术实现要素：
鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种氢基还原竖炉，用以解决现有技术中氧化球团还原布气不均、金属球团冷却不均、还原气与冷却气炉压平衡点难控制、水平松料出现死区等技术问题。
本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：
本使用新型提供了一种氢基还原竖炉，包括氧化球团还原单元和金属球团炉内冷却单元；
氧化球团还原单元包括竖炉还原段、设于竖炉还原段下方的还原混气段和中空的竖炉中心锥；竖炉还原段下端外侧设有高温富氢还原气环形气室，环形气室通过周向设置的高温富氢还原气喷口与还原混气段连通；
金属球团炉内冷却单元包括冷却室，冷却室设于还原混气段下方；竖炉中心锥贯穿还原混气段和冷却室，竖炉中心锥的上端沿周向方向设有中心锥还原气喷口；
经高温富氢还原气喷口和中心锥还原气喷口喷出的还原气进入竖炉还原段与氧化球团进行还原反应。
在一种可能的设计中，竖炉中心锥的中空部分为混气管，竖炉中心锥顶部设有多层环向的中心锥还原气喷口，调温后富氢还原气经中心锥还原气喷口进入还原混气段。
在一种可能的设计中，冷却室内沿竖炉中心锥周向均布有多个多头垂直螺旋松料机构；
多头垂直螺旋松料机构包括螺杆、多头螺旋叶片和驱动机构，多头螺旋叶片设于螺杆上，螺杆与驱动机构连接，驱动机构用于带动螺杆转动以对氧化球团松料。
在一种可能的设计中，冷却室内设有多个径向分区分流隔墙，径向分区分流隔墙将冷却室分隔成多个冷却区，多头垂直螺旋松料机构设于各个冷却区中。
在一种可能的设计中，冷却室外侧设有第一次冷却气环形气室，第一次冷却气环形气室通过冷却气环形气室喷管与冷却室连通。
在一种可能的设计中，金属球团炉内冷却单元还包括设于冷却室下方的多个金属球团下料管；
金属球团下料管的下端设有第二次冷却气室，第二次冷却气室与金属球团出料单元连通；经第一次冷却气环形气室和第二次冷却气室后的金属球团进入金属球团出料单元。
在一种可能的设计中，经加热器加热后的富氢还原气的温度为950～1000℃，一部分高温富氢还原气通过第一支路进入高温富氢还原气环形气室，并经高温富氢还原气喷口进入还原混气段内；
另一部分高温富氢还原气与一部分富氢冷却气通过第二支路进入竖炉中心锥的混气管，并经中心锥还原气喷口进入还原混气段内。
在一种可能的设计中，另一部分富氢冷却气分别通过第三支管、第四支管对应进入第一次冷却气环形气室和第二次冷却气室，富氢冷却气依次与下料管内热金属球团、冷却室内热金属球团进行换热后进入还原混气段内，与还原混气段内的950～1000℃富氢还原气进行混合。
在一种可能的设计中，金属球团出料单元包括设于金属球团下料管底部的卸料器、卸料器下方的金属球团缓存仓，金属球团缓存仓上设有缓存仓卸料阀，金属球团缓存仓与金属球团中间罐连通，金属球团中间罐上设有中间罐卸料阀。
在一种可能的设计中，氧化球团上料单元包括竖炉料仓和上料中间罐，竖炉料仓底部设有竖炉料仓放料阀；上料中间罐底部设有密闭卸料阀；
将氧化球团送入竖炉料仓和上料中间罐进入竖炉还原段。
与现有技术相比，本实用新型至少可实现如下有益效果之一：
(1)现有技术采用与富氢还原气不同的氮气进行金属球团冷却，而本实用新型采用与富氢还原气成分相同的富氢冷却气对金属球团进行冷却，通过气固相逆向换热，换热后高温富氢冷却气体与高温富氢还原气在炉内混合，工艺简单，节能效果明显；避免了采用氮气气基竖炉冷却气再抽出，浪费能量，还原气与冷却气炉压平衡点难控制的问题。
(2)本实用新型通过设置高温富氢还原气环形气室，高温富氢还原气喷口沿周向均匀分布保证了竖炉内还原混气段内周向氧化球团的充分还原，通过设置竖炉中心锥对中心部位球团进行分流，保证还原气径向穿透料层，此外竖炉中心锥的环向喷嘴喷入还原气能够保证处于还原混气段中心部位的氧化球团的充分还原，最终实现还原混气段整个断面上的还原均匀性。
(3)本实用新型采用环向布置的多头螺旋垂直松料机构和金属球团多管出料，避免传统水平松料辊经常出现死料现象，各出料管区之间设置径向分区分流隔墙。
(4)本实用新型的氢基还原竖炉设有冷却室，冷却室外侧设有第一次冷却气环形气室，第一次冷却气环形气室通过冷却气环形气室喷管与冷却室连通，金属球团在冷却室内进行第一冷却，一次冷却后的金属球团通过金属球团下料管进入第二次冷却气环形气室，从而进行第二次冷却，通过两次冷却能够确保金属球团出料温度在80℃以内。
本实用新型中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为氢基直接还原竖炉工艺示意图；
图2为氢基直接还原竖炉炉体结构示意图(图1中a的局部放大)；
图3为高温富氢还原气喷口布置图(图2中a-a剖面图)；
图4为冷却分区和多点多头螺旋垂直松料机构布置图(图2中b-b剖面图)；
图5为竖炉中心锥的结构示意图(图2中c的局部图)；
图6为竖炉垂直螺旋松料机构的结构剖面示意图(图2中d的局部图)；
图7为本实用新型实施例1提供的氧化球团入炉单元(图1中b的局部放大图)；
图8为本实用新型实施例1提供的竖炉炉顶煤气处理单元(图1中c的局部放大图)；
图9为本实用新型实施例1提供的竖炉炉顶环境除尘单元(图1中d的局部放大图)；
图10为本实用新型实施例1提供的金属球团压块及成品间环境除尘单元(图1中e的局部放大图)。
附图标记：
1-氧化球团；2-球团表面涂层上料网带；3-表面喷涂装置；4-球团表面涂层料仓(引入废烟气烘干)；5-竖炉上料主皮带；6-竖炉料仓；7-竖炉料仓放料阀；8-竖炉上料中间料罐；9-竖炉上料中间料罐密闭卸料阀；10-竖炉料钟；11-竖炉还原段；12-高温富氢还原气环形气室；13-高温富氢还原气喷口；14-竖炉中心锥；15-中心锥还原气喷口；16-径向分区分流隔墙；17-多头垂直螺旋松料机构；18-竖炉中心锥混气管；19-第一次冷却气环形气室；20-冷却气环形气室喷管；21-金属球团下料管；22-第二次冷却气室；23-金属球团卸料器；24-金属球团缓存仓；25-缓存仓卸料阀；26-金属球团中间罐；27-中间罐密闭卸料阀；28-上仓皮带；29-金属球团成品仓；30-金属球团卸料阀；31-煤气上升管；32-煤气均放散阀；33-炉顶煤气输出；34-炉顶煤气重力除尘器；35-炉顶煤气布袋除尘；36-布袋除尘n2反吹；37-除尘灰仓；38-除尘后煤气；39-中间罐n2吹扫；40-炉顶中间罐均压放散阀；41-炉底中间罐均压放散阀；42-加热后高温循环富氢还原气；43-高温富氢还原气主管；44-支管水冷高温型调节阀；45-入炉管道；46-富氢冷却气；47-主管调节阀；48-第一次冷却气环形气室；49-富氢冷却气混气调节阀；50-调节阀；51-金属球团成品间环境除尘布袋；52-金属球团成品间环境除尘引风机；53-金属球团成品间环境除尘烟囱；54-炉顶环境除尘布袋；55-竖炉炉顶环境除尘引风机；56-竖炉炉顶环境除尘烟囱；57-还原混气段；58-中心锥顶锥抗磨耐材结构；59-中心锥锥体耐材结构；60-富氢还原气入口；61-富氢冷却气入口；62-螺杆；63-多头螺旋叶片；64-平键；65-驱动盘；66-迷宫；67-减速机；68-压盖。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本实用新型的一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。
实施例1
本实施例1提供了一种氢基直接还原竖炉，如图1至图10所示，包括氧化球团还原单元和金属球团炉内冷却单元；氧化球团还原单元包括竖炉还原段11、设于竖炉还原段11下方的还原混气段57和中空的竖炉中心锥14；竖炉还原段11外侧设有高温富氢还原气环形气室12，环形气室通过周向设置的高温富氢还原气喷口13与还原混气段57连通；金属球团炉内冷却单元包括冷却室，冷却室设于还原混气段57下方；竖炉中心锥14贯穿还原混气段57和冷却室，竖炉中心锥14的上端沿周向方向设有多道环向调温还原气喷口；经还原气环形气室高温富氢还原气喷口13和竖炉中心锥14调温还原气喷口喷出的还原气进入竖炉还原段11与氧化球团1进行还原反应。
示例性地，上述氢基还原竖炉包括氧化球团还原单元和金属球团冷却单元，氧化球团还原单元包括竖炉还原段11，竖炉还原段11为圆锥形，竖炉还原段11的上方与氧化球团1进料单元连接，竖炉还原段11的下方与还原混气段57连通；需要说明的是，在竖炉还原段11的下端外侧设有环形气室，高温富氢还原气环形气室12的底部设有高温富氢还原气喷口13；其中，高温富氢还原气喷口13沿环形气室周向均匀布置，进入高温富氢还原气环形气室12的富氢还原气通过底部的高温富氢还原气喷口13进入到还原混气段57内，进而与还原混气段57内的氧化球团1发生还原反应，氧化球团1被还原为金属球团。
需要注意的是，由于从高温富氢还原气喷口13喷出的富氢还原气首先接触到还原混气段57内边缘部分的氧化球团1，而还原混气段57中心部位的氧化球团1可能存在还原不充分的现象，为实现还原混气段57内边缘部位的氧化球团1和中心部位的氧化球团1的还原均匀性，本实用新型的氧化球团还原单元还包括中空的竖炉中心锥14，在还原混气段57的下方设有冷却室，还原混气段57与冷却室连通，竖炉中心锥14贯穿于还原混气段57和冷却室且设有两者的中心位置，竖炉中心锥14的上端部位是还原还原混气段57，竖炉中心锥14中空部分是调温还原气腔，沿竖炉中心锥14的上端圆周向方向设有中心锥还原气喷口15；经高温富氢还原气喷口13和中心锥还原气喷口15喷出的还原气进入竖炉还原段11与氧化球团1进行还原反应。
与现有技术相比，本实用新型通过设置高温富氢还原气环形气室12、高温富氢还原气喷口13保证了还原混气段57内炉壁周向氧化球团1的充分还原，通过设置竖炉中心锥14及其喷口能够保证处于还原混气段57中心部位的氧化球团1的充分还原，最终实现还原混气段57内边缘部位的氧化球团1和中心部位的氧化球团1的还原均匀性。
为进一步保证还原混气段57内中心部位的氧化球团1的还原均匀性，本实用新型的竖炉中心锥14的中空部分为竖炉中心锥混气管18(腔)，竖炉中心锥14顶部设有多层环向喷嘴，还原气经竖炉中心锥混气管18(腔)中心锥还原气喷口15进入还原混气段57。
示例性地，竖炉中心锥14的中空部分为竖炉中心锥混气管18(腔)，竖炉中心锥14的上端设有多层环向喷嘴，各层环向喷嘴之间平行设置，环向喷嘴的设置间距可以根据氧化球团1实际还原情况进行调整；高温富氢还原气和富氢冷却气混合调温后通过竖炉中心锥混气管18(腔)进入到竖炉中心锥14的上端，并通过中心锥还原气喷口15喷出，进入还原混气段57的中心部位，然后与还原混气段57内中心部位的氧化球团1发生还原反应，氧化球团1被还原为金属球团。
需要说明的是，本实用新型的竖炉中心锥14由中心锥顶锥抗磨耐材结构58、中心锥锥体耐材结构59和中心锥还原气喷口15构成，竖炉中心锥混气管18与富氢还原气入口60、富氢冷却气入口61连通。
为了避免传统水平松料辊经常出现的死料现象，本实用新型提供的却室内沿竖炉中心锥14周向均布有多个多头垂直螺旋松料机构17；多头垂直螺旋松料机构17包括螺杆62、多头螺旋叶片63和驱动机构，多头螺旋叶片设于螺杆上，螺杆与驱动机构连接，驱动机构用于带动螺杆转动以对氧化球团1松料。
示例性地，如图6所示，本实用新型的多头垂直螺旋松料机构17包括螺杆62、多头螺旋叶片63和驱动机构；该驱动机构由平键64、驱动盘65、迷宫66、减速机67和压盖68组成，其中，驱动盘65由压盖68固定在减速机输出轴上；具体地，减速机67带动驱动盘65旋转，驱动盘65通过平键64带动螺杆62转动，而螺杆62上设有多头螺旋叶片63，最终通过连接在螺杆62上的多头螺旋叶片63实现对金属化球团的松料；需要说明的是，迷宫66用于防止粉料进入减速机67输出轴上部。当氧化球团1由竖炉的还原混气段57进入到冷却室后，金属球团在多头垂直螺旋松料机构17的产生的扰动下，金属球团之间能够产生松动，避免出现死料，冷却后的金属球团通过金属球团下料管21进入到第二次冷却室内进行二次冷却。
与现有技术相比，本实用新型在冷却室内设置了多头垂直螺旋松料机构17，能够避免采用传统水平松料辊经常出现的死料现象。
为了充分对金属球团进行冷却和避免金属球团出现死料现象，冷却室内设有多个径向分区分流隔墙16，径向分区分流隔墙16将冷却室分隔成多个冷却区，多头垂直螺旋松料机构17设于各个冷却区中。
示例性地，在冷却室内，绕竖炉中心锥14为轴心，设有多个径向分区分流隔墙16，径向分区分流隔墙16沿竖炉中心锥14呈放射状排列，如图4所示，径向分区分流隔墙16将冷却区分隔呈六个冷却区，各个冷却区内对应的设有多头垂直螺旋松料机构17。
与现有技术相比，本实用新型通过设置径向分区分流隔墙16将冷却室分隔成多个冷却区，不仅能够保证对金属球团进行充分的冷却，而且能够避免金属球团产生死料现象。
为了避免将换热后的冷却气抽出和防止金属球团与竖炉炉壁和金属球团之间发生粘连，本实用新型的冷却室外侧设有第一次冷却气环形气室19，第一次冷却气环形气室19通过冷却气环形气室喷管20与冷却室连通。
需要说明的是，现有技术中的竖炉多采用氮气对氧化球团1进行冷却，换热后的氮气需要单独抽出处理，而本实用新型中采用富氢冷却气对氧化球团1进行冷却，因为冷却室与还原混气段57连通，换热后的富氢冷却气能够进入到还原混气段57内，与950～1000℃高温富氢还原气混合后，一并用于对氧化球团1进行还原反应，从节能的角度，本实用新型大大降低了能耗，而且避免了金属球团与竖炉炉壁和金属球团之间发生粘连。
同样地，为进一步对金属球团进行冷却，金属球团炉内冷却单元还包括设于冷却室下方的多个金属球团下料管21，金属球团下料管21的数量与冷却区的数量相同；金属球团下料管21的下端设有第二次冷却气室22，第二次冷却气室22与金属球团出料单元连通；经第一次冷却气环形气室19和第二次冷却气室22后的金属球团经金属球团卸料器23进入金属球团出料单元。
为保证还原混气段57内富氢还原气的供给，进而保证氧化球团1得到充分还原，经加热器加热后的富氢还原气的温度为950～1000℃，一部分富氢还原气通过第一支路进入高温富氢还原气环形气室12，并经高温富氢还原气喷口13进入竖炉还原混气段57内；另一部分高温富氢还原气与一部分富氢冷却气通过第二支路进入竖炉中心锥混气管18(腔)，并经中心锥还原气喷口15进入竖炉还原混气段57内；一部分富氢冷却气分别通过第三支管、第四支管对应进入第一次冷却气环形气室19和第二次冷却气室22，与金属球团换热后的富氢冷却气依次通过金属球团下料管21、冷却室进入还原混气段57内，与还原混气段57内的富氢还原气进行混合。
为保证冷却后的金属球团顺利排出，金属球团出料单元包括设于金属球团下料管21底部的卸料器23、卸料器23下方的金属球团缓存仓24，金属球团缓存仓24下部设有缓存仓卸料阀25，金属球团缓存仓24与金属球团中间罐26连通，金属球团中间罐26上设有中间罐卸料阀。
具体地，金属球团下料管21内的金属球团经第二次冷却后，通过卸料器23卸料(例如星型卸料器)，控制卸料速度，进而控制竖炉内金属球团的向下运行速度；随后金属球团进入金属球团缓存仓24，打开缓存仓卸料阀25，进入金属球团中间罐26，关闭卸料阀，随后打开中间罐密闭卸料阀27，进行放料。
需要说明的是，为了防止空气进入炉内，每次放料后，均通过n2罐鼓入n2吹扫，然后经炉顶煤气放散阀32放散，才能打开缓存仓卸料阀25和中间罐卸料阀，炉顶和炉底中间罐均压放散煤气均喷入后续烟气炉内燃烧。
本实用新型提供的氢基还原竖炉还包括氧化球团1上料单元，氧化球团1上料单元包括竖炉料仓6和上料中间罐，竖炉料仓6底部设有竖炉料仓放料阀7；上料中间罐底部设有密闭卸料阀；将氧化球团1送入竖炉料仓6和上料中间罐进入竖炉。
具体地，为了防止球团进入竖炉还原出现表面粘接现象，必须要对入炉球团进行表面涂层；为了保证球团在竖炉内强度，防止粉化，入炉球团采用氧化球团1，氧化球团1由原料仓称量卸料进入球团表面涂层上料网带，球团在网带上由表面喷涂装置3喷涂涂层，表面喷涂后的球团进入料仓，料仓引入烟气炉约120～140℃废烟气烘干。经烘干后的氧化球团1通过竖炉上料主皮带5送入竖炉料仓6，料仓内球团经称量后，打开竖炉料仓放料阀7，氧化球团1进入竖炉上料中间料罐8，随后关闭竖炉料仓放料阀7，打开n2吹扫，采用炉顶煤气均压，然后打开竖炉上料中间料罐密闭卸料阀9，氧化球团1原料通过竖炉料钟10布料到竖炉还原段11。下一次竖炉料仓6放料时，中间料罐需要先打开炉顶均压放散阀放散，然后打开竖炉料仓放料阀7。
实施例2
本实施例提供了一种氢基还原系统，采用实施例1提供的氢基还原竖炉，参见图1至图6，该氢基还原系统包括氧化球团上料过程、氧化球团还原过程、金属球团冷却过程、金属球团的出料过程、炉顶煤气放散过程等。
氧化球团的进料过程为：氧化球团1由原料仓称量卸料进入球团表面涂层上料网带2，球团在网带上由表面喷涂装置3喷涂涂层，表面喷涂后的球团进入球团表面涂层料仓(引入废烟气烘干)4，料仓引入烟气炉约120～140℃废烟气烘干。
经烘干后的氧化球团通过竖炉上料主皮带5送入竖炉料仓66，料仓内球团经称量后，打开竖炉料仓放料阀77，氧化球团进入竖炉上料中间料罐8，随后关闭竖炉料仓放料阀77，打开中间罐n2吹扫39，采用炉顶煤气均压，然后打开竖炉上料中间料罐密闭卸料阀9，氧化球团原料通过竖炉料钟10布料到竖炉还原段11；下一次竖炉料仓66放料时，竖炉上料中间料罐8需要先打开炉顶中间罐均压放散阀40放散，然后打开竖炉料仓放料阀77。
氧化球团的还原过程为：进入竖炉的氧化球团，在竖炉还原段11进行还原，经过温度为950～1000℃、压力为0.3mpa的富氢还原气鼓入高温富氢还原气环形气室12内，通过高温富氢还原气喷口13喷入竖炉炉腰部。
为了提高竖炉中心部位的球团还原均匀性，设置了竖炉中心锥14，一方面竖炉中心锥起到还原球团分料作用，径向分区分流隔墙16将料流分向各冷却区对应的下料管。此外，竖炉中心锥14的混气管通入加热的富氢还原气，加热富氢还原气由富氢冷却气调温至合适的温度，通过富氢还原气入口60和富氢冷却气入口61与竖炉中心锥混气管18连通，进入中心锥还原气喷口15喷入竖炉中心部位与球团还原。
金属球团炉内冷却过程为：还原后的金属球团温度900～950℃，为了出料防止氧化，需要在炉内对金属球团进行冷却。
为了克服料柱压损，一次富h2冷却气，温度为常温，压力0.4mpa(高于0.3mpa的富氢还原气)，富h2冷却气进入一次冷却气环形气室19，通过周向布置的环形气室喷管20鼓入竖炉下部冷却段，与炽热金属球团进行气固两相逆向换热，冷却后的金属球团通过环向布置的多个多头垂直螺旋松料机构17松料，防止球团粘连堵料。
经松料后的金属球团进入环向布置的多个金属球团下料管21内，为了进一步将金属球团温度降低到80℃以内，设置了金属化球团下料管下的第二次冷却气室22。由压力0.4mpa常温富h2冷却气鼓入第二次冷却气室22，通过冷却室喷管进入金属球团下料管21内，对金属球团进行二次冷却。
第一次冷却和第二次冷却采用的富氢冷却气与炽热金属球团换热后温度800～850℃，在竖炉炉腰部位与加热的950～1000℃、压力约0.3mpa的富氢还原气汇合，两者成分一致，均为富h2气，混合后温度900～950℃，不仅满足氧化球团的还原要求，而且能够防止球团与炉壁粘连。
金属球团的出料过程为：金属球团下料管内第二次冷却后的金属球团，通过星型卸料器23，控制卸料速度，进而控制竖炉内球团的向下运行速度。随后金属球团进入金属球团缓存仓24，打开缓存仓卸料阀25，进入金属球团中间罐26，关闭卸料阀27，随后打开中间罐密闭卸料阀28，进行放料。
为了防止空气进入炉内，每次放料后，均通过中间罐n2吹扫39鼓入n2吹扫，然后经炉底中间罐均压放散阀41放散，才能打开阀门25和27。炉顶和炉底中间罐均压放散煤气均喷入后续烟气炉内燃烧。
从炉底金属球团中间罐26放出的金属球团，由成品上仓皮带28送入金属球团成品仓29。
炉顶煤气放散过程：竖炉炉顶煤气温度约200℃，压力为0.2～0.25mpa，通过煤气上升管31，炉顶煤气过压放散阀32，炉顶煤气输出管33进入炉顶煤气重力除尘器34除尘后，再经炉顶煤气布袋除尘35，由布袋除尘n236反吹，产生的除尘灰通过除尘灰仓37收集，除尘后煤气38送往脱co2和脱h2o，再加压至0.35mpa循环作为富氢还原气使用。
需要说明的是，经加热器加热的温度为950～1000℃、压力为0.3mpa的加热后高温循环富氢还原气42，经高温富氢还原气主管43通过入炉管道45鼓入竖炉腰部的高温富氢还原气环形气室12，通过高温富氢还原气喷口13喷入竖炉炉内与氧化球团还原。
加热后高温循环富氢还原气42经支管水冷高温型调节阀44，通过富氢冷却气混气调节阀49调节流量，控制气体温度，通过管60和竖炉中心锥混气管18进入竖炉中心锥14上部的中心锥还原气喷口15喷入竖炉中心部位与球团还原。
富氢冷却气(0.4mpa)46，经主管调节阀47送往金属球团冷却单元。其中，一部分富氢冷却气经富氢冷却气混气调节阀49与温度为950～1000℃的富氢还原气混合，控制调节气体温度，通过富氢冷却气入口61和竖炉中心锥混气管18进入中心锥还原气喷口15喷入竖炉中心部位与球团还原。另一部分富氢冷却气用于金属球团的一次冷却和二次冷却，用于竖炉一次冷却的富氢冷却气进入第一次冷却气环形气室48，通过周向布置的环形气室喷管20鼓入竖炉下部冷却段，与炽热金属球团进行气固两相逆向换热。用于第二次冷却的富氢冷却气经调节阀50进入多管金属球团下料管21内，对金属球团进行二次冷却，调节二次冷却效果。
成品间环境除尘单元由金属球团成品间环境除尘布袋51除尘，经由金属球团成品间环境除尘引风机52引入金属球团成品间环境除尘烟囱53达标排放。
竖炉炉顶环境除尘单元由炉顶环境除尘布袋54除尘，经由竖炉炉顶环境除尘引风机55引入竖炉炉顶环境除尘烟囱56达标排放。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
1.一种氢基还原竖炉，其特征在于，包括氧化球团还原单元和金属球团炉内冷却单元；
所述氧化球团还原单元包括竖炉还原段、设于竖炉还原段下方的还原混气段和中空的竖炉中心锥；竖炉还原段下端外侧设有高温富氢还原气环形气室，环形气室通过周向设置的高温富氢还原气喷口与还原混气段连通；
所述金属球团炉内冷却单元包括冷却室，所述冷却室设于还原混气段下方；所述竖炉中心锥贯穿还原混气段和冷却室，所述竖炉中心锥的上端沿周向方向设有中心锥还原气喷口；
经高温富氢还原气喷口和中心锥还原气喷口喷出的还原气进入竖炉还原段与氧化球团进行还原反应。
2.根据权利要求1所述的氢基还原竖炉，其特征在于，所述竖炉中心锥的中空部分为混气管，竖炉中心锥顶部设有多层环向的中心锥还原气喷口，调温后富氢还原气经中心锥还原气喷口进入还原混气段。
3.根据权利要求2所述的氢基还原竖炉，其特征在于，所述冷却室内沿竖炉中心锥周向均布有多个多头垂直螺旋松料机构；
所述多头垂直螺旋松料机构包括螺杆、多头螺旋叶片和驱动机构，所述多头螺旋叶片设于螺杆上，所述螺杆与驱动机构连接，所述驱动机构用于带动螺杆转动以对氧化球团松料。
4.根据权利要求3所述的氢基还原竖炉，其特征在于，所述冷却室内设有多个径向分区分流隔墙，所述径向分区分流隔墙将冷却室分隔成多个冷却区，所述多头垂直螺旋松料机构设于各个冷却区中。
5.根据权利要求4所述的氢基还原竖炉，其特征在于，所述冷却室外侧设有第一次冷却气环形气室，第一次冷却气环形气室通过冷却气环形气室喷管与冷却室连通。
6.根据权利要求5所述的氢基还原竖炉，其特征在于，所述金属球团炉内冷却单元还包括设于冷却室下方的多个金属球团下料管；
所述金属球团下料管的下端设有第二次冷却气室，第二次冷却气室与金属球团出料单元连通；经第一次冷却气环形气室和第二次冷却气室后的金属球团进入金属球团出料单元。
7.根据权利要求6所述的氢基还原竖炉，其特征在于，经加热器加热后的富氢还原气的温度为950～1000℃。
8.根据权利要求1所述的氢基还原竖炉，其特征在于，金属球团出料单元包括设于金属球团下料管底部的卸料器、卸料器下方的金属球团缓存仓，金属球团缓存仓上设有缓存仓卸料阀，金属球团缓存仓与金属球团中间罐连通，金属球团中间罐上设有中间罐卸料阀。
9.根据权利要求1所述的氢基还原竖炉，其特征在于，氧化球团上料单元包括竖炉料仓和上料中间罐，所述竖炉料仓底部设有竖炉料仓放料阀；所述上料中间罐底部设有密闭卸料阀；
将氧化球团送入竖炉料仓和上料中间罐进入竖炉还原段。
技术总结