一种实验室用焙烧球团冷却机及其应用方法技术

本发明专利技术公开了一种实验室用焙烧球团冷却机及其应用方法，冷却机包括：支撑架、球团冷却平台、风扇、高温侧导热陶瓷、高温侧金属板、p型半导体、n型半导体、第一低温侧金属板、第二低温侧金属板、低温侧导热陶瓷和发电装置导线，通过上述部件连接形成温差发电装置，将焙烧完后焙烧炉内的热量转化为电能，为风扇供电。该实验室用焙烧球团冷却机不需外接电源，能够利用焙烧炉焙烧后的热量为风扇提供电能加速焙烧后的球团矿的冷却使实验室球团矿的冷却更接近于实际生产，使实验室球团矿制备更能反映现场生产情况，并可加快实验进度，节约时间。

A cooling machine for baking pellet used in laboratory and its application method

【技术实现步骤摘要】
一种实验室用焙烧球团冷却机及其应用方法
本专利技术涉及铁矿球团设备
，具体而言，涉及一种实验室用焙烧球团冷却机及其应用方法。
技术介绍
球团工艺是黑色冶金工业中主要的造块方法之一，对促进钢铁工业发展具有重要作用。球团法是将细粒物料在加水条件下在专门的造球设备上经滚动成球，然后再经焙烧固结的方法。所得到的产品为球团矿，成球形，粒度均匀，机械强度较高，还原性能好，可以长期储存和运输。焙烧固结是目前生产球团矿普遍采用的方法，通过焙烧可以使球团矿具有足够的机械强度和良好的冶金性能。实验室通常采用焙烧炉进行生球焙烧试验。在球团焙烧前，首先将焙烧炉焙烧区温度调整到所需温度，当焙烧区温度达到所需温度并保持稳定后，将装有生球的坩埚通过炉口按一定速度缓慢推送到焙烧区，焙烧一定时间后将高温球团矿取出，置于试验台使其自然冷却，最后将冷却后的球团矿进行后续分析和检测。此试验方法存在的问题是，当焙烧的球团量大、焙烧温度较高时(一般1200℃左右)，取出的球团矿自然冷却所需时间较长(一般需要1-2h)，当后续试验设计需依靠该实验结果时就会造成试验所需时间较长；并且，实际生产中球团通常采用环冷机鼓风冷却，其冷却时间较短，实验室冷却时间与实际生产冷却时间差别较大，实验室操作不能很好地模拟实际生产，导致试验结果不准确；另外，焙烧炉使用时所散发的热量、关闭后的炉温余热以及球团高温热量均未得到有效利用。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种实验室用焙烧球团冷却机及其应用方法，该焙烧球团冷却机无需外接电源，能够利用焙烧炉焙烧后的热量或焙烧后球团矿自身的热量加速球团矿的冷却，使实验室球团冷却能够更好地反映实际生产情况，还能够加快试验进度，提高试验效率和试验安全性。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种实验室用焙烧球团冷却机，包括：支撑架，支撑架上开设有连通槽；球团冷却平台，设置在支撑架上，用于放置焙烧后的球团矿；风扇，安装在支撑架上，且朝向球团冷却平台，风扇用于对球团冷却平台上焙烧后的球团矿进行降温冷却；高温侧导热陶瓷，设置在支撑架内，高温侧导热陶瓷上连接有第一高温热管，第一高温热管用于伸入焙烧炉内将焙烧炉焙烧后的热量传递至高温侧导热陶瓷；高温侧金属板，紧靠设置在高温侧导热陶瓷的侧面；p型半导体，紧靠设置在高温侧金属板远离高温侧导热陶瓷的一侧；n型半导体，紧靠设置在高温侧金属板远离高温侧导热陶瓷的一侧，且n型半导体与p型半导体相间隔；第一低温侧金属板，紧靠设置在p型半导体远离高温侧金属板的一端；第二低温侧金属板，紧靠设置在n型半导体远离高温侧金属板的一端；低温侧导热陶瓷，紧靠设置在第一低温侧金属板和第二低温侧金属板的另一端，低温侧导热陶瓷通过连通槽与外部连通；发电装置导线，发电装置导线的一端与第一低温侧金属板连接，发电装置导线的另一端与第二低温侧金属板连接，发电装置导线还与一蓄电池连接，蓄电池与风扇连接，蓄电池与风扇连接的回路中设有第一开关。进一步地，高温侧导热陶瓷上还连接一第二高温热管，第二高温热管用于伸入焙烧后的球团矿中将球团矿的热量传递至高温侧导热陶瓷。进一步地，第二高温热管伸入球团矿的一端设有伞状受热部，伞状受热部的表面设有直肋片，第一高温热管伸入焙烧炉内的一端的表面设有直肋片。进一步地，第一高温热管和第二高温热管的中部外侧均设置有绝热套；第一高温热管和第二高温热管均与高温侧导热陶瓷螺纹连接。进一步地，还包括一测温热管，测温热管的一端通过螺纹连接安装在高温侧导热陶瓷上，测温热管的另一端伸向焙烧炉内，测温热管内设有第一测温金属导线和第二测温金属导线，第一测温金属导线和第二测温金属导线贯穿设置在测温热管内且在测温热管的端部相交，第一测温金属导线和第二测温金属导线的另一端伸出测温热管且相交，第一测温金属导线和第二测温金属导线为塞贝克系数不同的金属导线，第一测温金属导线和第二测温金属导线形成的回路上安装有电流表。进一步地，第一测温金属导线通过储能导线与蓄电池连接，储能导线上设有第二开关，储能导线的两端通过一连接导线相连接，连接导线上设有第三开关。进一步地，支撑架的侧面设有一风扇连接杆，风扇安装在风扇连接杆的端部；支撑架上还设有操作显示屏。根据本专利技术的另一方面，提供了一种上述的实验室用焙烧球团冷却机的应用方法，包括：在球团焙烧实验开始之前，对焙烧炉内部球团焙烧区域的温度进行温度校准，首先从支撑架上取下第一高温热管和第二高温热管，然后将测温热管伸入到球团焙烧区中心偏下位置，靠近焙烧炉内焙烧区下壁面，断开第一开关和第二开关，闭合第三开关；预先调整好需要焙烧的温度，焙烧炉通电加热，随着球团焙烧区温度的持续升高，测温热管内的第一测温金属导线和第二测温金属导线的连接处受热温度升高，而第一测温金属导线和第二测温金属导线的另外一端连接处仍然保持常温，由于连接处温度不同在回路内产生电势差，进而形成电流，通过电流表读取电流数据，再查阅标准热电偶的电势与温度对照表，确定焙烧炉内的温度是否达到预设温度。进一步地，还包括：安装好第二高温热管，待球团焙烧完成后将焙烧后的球团矿从焙烧炉中取出放置在球团冷却平台上；将第二高温热管的端部埋入到焙烧后的球团矿里面，让其吸收球团矿的热量，第二高温热管将热量传递给高温侧导热陶瓷，高温侧导热陶瓷将热量传递给高温侧金属板，高温侧金属板将热量分别传递给p型半导体和n型半导体的热端，p型半导体和n型半导体的冷端与外界相通，其温度仍然为外界温度，由此在p型半导体和n型半导体的两侧形成温度差，在发电装置导线形成的闭合回路内形成温差电动势，形成电流给蓄电池充电，闭合第一开关，通过蓄电池为风扇提供电能对球团矿进行降温。进一步地，还包括：当需要对焙烧炉进行降温时，将第一高温热管伸入焙烧炉内，断开第一开关，通过第一高温热管将焙烧炉内的热量传递给高温侧导热陶瓷，高温侧导热陶瓷将热量传递给高温侧金属板，高温侧金属板将热量分别传递给p型半导体和n型半导体，再经p型半导体和n型半导体将热量分别传递给第一低温侧金属板和第二低温侧金属板，通过温差发电将热量转化为电能储存到蓄电池中。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术的实验室用焙烧球团冷却机不利用外接电源，节约能源。该球团冷却机是利用球团矿本身的废热和焙烧炉本身的废热来发电，进而驱动风扇工作，加速球团矿冷却，能源取自废弃热能，更节约能源。(2)更能准确地反映球团冷却现场的情况。常规的实验过程中球团主要依赖自然冷却，而实际工程现场的球团主要通过鼓风来冷却。因而实验室成球性能会比实际工程现场的球团性能更好，这样实验过程中往往焙烧后的球团与现场的球团存在一定的差距，所得到的实验结果往往并不能很好地与实际球团焙烧现场相吻合。本专利技术的实验室用焙烧球团冷却机，通过塞贝克效应进行温差发电，使得实验条件更接近实际工程现场的球团焙烧后的冷却环境，所得到的球团矿也会更加贴近实际情况，最终得到的实验结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实验室用焙烧球团冷却机，其特征在于，包括：/n支撑架(10)，所述支撑架(10)上开设有连通槽(11)；/n球团冷却平台(20)，设置在所述支撑架(10)上，用于放置焙烧后的球团矿；/n风扇(30)，安装在所述支撑架(10)上，且朝向所述球团冷却平台(20)，所述风扇(30)用于对所述球团冷却平台(20)上焙烧后的球团矿进行降温冷却；/n高温侧导热陶瓷(40)，设置在所述支撑架(10)内，所述高温侧导热陶瓷(40)上连接有第一高温热管(120)，所述第一高温热管(120)用于伸入焙烧炉(300)内将所述焙烧炉(300)焙烧后的热量传递至所述高温侧导热陶瓷(40)；/n高温侧金属板(50)，紧靠设置在所述高温侧导热陶瓷(40)的侧面；/np型半导体(60)，紧靠设置在所述高温侧金属板(50)远离所述高温侧导热陶瓷(40)的一侧；/nn型半导体(70)，紧靠设置在所述高温侧金属板(50)远离所述高温侧导热陶瓷(40)的一侧，且所述n型半导体(70)与所述p型半导体(60)相间隔；/n第一低温侧金属板(80)，紧靠设置在所述p型半导体(60)远离所述高温侧金属板(50)的一端；/n第二低温侧金属板(90)，紧靠设置在所述n型半导体(70)远离所述高温侧金属板(50)的一端；/n低温侧导热陶瓷(100)，紧靠设置在所述第一低温侧金属板(80)和所述第二低温侧金属板(90)的另一端，所述低温侧导热陶瓷(100)通过所述连通槽(11)与外部连通；/n发电装置导线(110)，所述发电装置导线(110)的一端与所述第一低温侧金属板(80)连接，所述发电装置导线(110)的另一端与所述第二低温侧金属板(90)连接，所述发电装置导线(110)还与一蓄电池(130)连接，所述蓄电池(130)与所述风扇(30)连接，所述蓄电池(130)与所述风扇(30)连接的回路中设有第一开关(260)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种实验室用焙烧球团冷却机，其特征在于，包括：
支撑架(10)，所述支撑架(10)上开设有连通槽(11)；
球团冷却平台(20)，设置在所述支撑架(10)上，用于放置焙烧后的球团矿；
风扇(30)，安装在所述支撑架(10)上，且朝向所述球团冷却平台(20)，所述风扇(30)用于对所述球团冷却平台(20)上焙烧后的球团矿进行降温冷却；
高温侧导热陶瓷(40)，设置在所述支撑架(10)内，所述高温侧导热陶瓷(40)上连接有第一高温热管(120)，所述第一高温热管(120)用于伸入焙烧炉(300)内将所述焙烧炉(300)焙烧后的热量传递至所述高温侧导热陶瓷(40)；
高温侧金属板(50)，紧靠设置在所述高温侧导热陶瓷(40)的侧面；
p型半导体(60)，紧靠设置在所述高温侧金属板(50)远离所述高温侧导热陶瓷(40)的一侧；
n型半导体(70)，紧靠设置在所述高温侧金属板(50)远离所述高温侧导热陶瓷(40)的一侧，且所述n型半导体(70)与所述p型半导体(60)相间隔；
第一低温侧金属板(80)，紧靠设置在所述p型半导体(60)远离所述高温侧金属板(50)的一端；
第二低温侧金属板(90)，紧靠设置在所述n型半导体(70)远离所述高温侧金属板(50)的一端；
低温侧导热陶瓷(100)，紧靠设置在所述第一低温侧金属板(80)和所述第二低温侧金属板(90)的另一端，所述低温侧导热陶瓷(100)通过所述连通槽(11)与外部连通；
发电装置导线(110)，所述发电装置导线(110)的一端与所述第一低温侧金属板(80)连接，所述发电装置导线(110)的另一端与所述第二低温侧金属板(90)连接，所述发电装置导线(110)还与一蓄电池(130)连接，所述蓄电池(130)与所述风扇(30)连接，所述蓄电池(130)与所述风扇(30)连接的回路中设有第一开关(260)。


2.根据权利要求1所述的实验室用焙烧球团冷却机，其特征在于，所述高温侧导热陶瓷(40)上还连接一第二高温热管(140)，所述第二高温热管(140)用于伸入焙烧后的球团矿中将所述球团矿的热量传递至所述高温侧导热陶瓷(40)。


3.根据权利要求2所述的实验室用焙烧球团冷却机，其特征在于，所述第二高温热管(140)伸入所述球团矿的一端设有伞状受热部(141)，所述伞状受热部(141)的表面设有直肋片，所述第一高温热管(120)伸入所述焙烧炉(300)内的一端的表面设有直肋片。


4.根据权利要求2所述的实验室用焙烧球团冷却机，其特征在于，所述第一高温热管(120)和所述第二高温热管(140)的中部外侧均设置有绝热套(150)；所述第一高温热管(120)和所述第二高温热管(140)均与所述高温侧导热陶瓷(40)螺纹连接。


5.根据权利要求2-4中任意一项所述的实验室用焙烧球团冷却机，其特征在于，还包括一测温热管(160)，所述测温热管(160)的一端通过螺纹连接安装在所述高温侧导热陶瓷(40)上，所述测温热管(160)的另一端伸向所述焙烧炉(300)内，所述测温热管(160)内设有第一测温金属导线(170)和第二测温金属导线(180)，所述第一测温金属导线(170)和所述第二测温金属导线(180)贯穿设置在所述测温热管(160)内且在所述测温热管(160)的端部相交，所述第一测温金属导线(170)和所述第二测温金属导线(180)的另一端伸出所述测温热管(160)且相交，所述第一测温金属导线(170)和所述第二测温金属导线(180)为塞贝克系数不同的金属导线，所述第一测温金属导线(17...

【专利技术属性】
技术研发人员：王帅，杨凌志，郑富强，胡航，陈凤，郭宇峰，姜涛，李光辉，杨永斌，王超，杨泽世，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43