CN101550463A

CN101550463A - 新型直接还原转底炉

Info

Publication number: CN101550463A
Application number: CNA2009100117122A
Authority: CN
Inventors: 刘德文; 王春林; 孔庆祜; 栾颖; 郑绥旭
Original assignee: Northern Engineering and Technology Corp MCC
Current assignee: Northern Engineering and Technology Corp MCC
Priority date: 2009-05-26
Filing date: 2009-05-26
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2029-05-26
Also published as: CN101550463B

Abstract

本发明属于直接还原转底炉工艺加热技术领域，包括耐火材料外墙，台车，水封装置，燃气输送管道，助燃空气输送管道以及烧嘴，其特征在于在预热升温段和还原段的耐火材料外墙顶部设有多个烧嘴，此烧嘴呈多圈同心圆弧布置，且垂直于台车上的料面，此烧嘴的同心圆弧的径向断面呈帘幕式结构，燃气输送管道与助燃空气输送管道分别与烧嘴相连接，烧嘴布置为10～14圈同心圆弧，圆弧圈与圆弧圈之间的烧嘴交替布置。多圈同心圆弧布置的烧嘴中，每3～4圈烧嘴为一组，从外圈至内圈，每组烧嘴的规格依次减小。本转底炉的优点是配置合理，加热速度快，热利用效率高，节省供热能源10％，减少产品中杂质的生成，提高产品产、质量，降低生产成本。

Description

新型直接还原转底炉

技术领域

本发明属于直接还原转底炉加热技术领域，特别是一种新型直接还原转底炉。

背景技术

目前，直接还原铁的生产主要有竖炉、回转窑、转底炉三种工艺。三种工艺从加热方式来看，都属于间接的气氛加热。间接加热的优点在于加热均匀。但这种加热方式的能量传递受传热效率的影响较大，因而存在加热速度慢、能量利用率低等不足。与其他两种工艺相比，转底炉工艺有其自身的优势。转底炉工艺对原料的适应范围较广，还原的速度快，生产易操作和掌握，能节省工程投资和生产成本。对于传统的直接还原转底炉，其对物料加热的方式是上述的间接气氛加热。加热用的烧嘴分布在转底炉炉身的两侧，燃料经烧嘴燃烧后，产生的高温气体将周围空间的气氛加热，热量通过高温热气传递给需要加热的物料，这种热传递方式受传热效率的影响，因此加热速度慢。在实际生产过程中要达到生产需要的理论温度，需要将热气的温度加热到高于理论温度100℃左右，即周围气氛的温度要高于物料温度100℃左右才能使物料加热到所需要的温度，因此有很大一部分热量无法有效利用，造成能源的浪费。

其次以用含碳铁矿球团为原料的直接还原转底炉工艺为例，来说明升温速度慢对生产的影响。铁矿球团在升温过程中，铁氧化物会与铁矿球团中的SiO₂等杂质生成铁橄榄石等低熔点的化合物。这类化合物的生成，使得后续的高温还原过程中形成液相，增加了还原气体和还原反应后产生的废气在料层中的扩散阻力，这对还原过程的进行是不利的。如果液相产生过多，还有可能造成球团相互粘结，形成大块，影响正常的生产。快速升温可以减少这类低熔点化合物的生成。另外这类化合物的生产会降低铁矿球团的还原度，将直接影响产品的质量。

为克服这些不足，提高燃料的利用率，加快物料的升温速度，减少由于升温缓慢这一过程中有害化合物的生成，促进直接还原反应的快速进行，提高产品的产、质量，本发明提出一套直接还原转底炉工艺加热新技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种配置合理，结构紧凑，能量利用率高，能提高直接还原铁产品产质量的新型直接还原转底炉。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：

本发明的一种新型直接还原转底炉，包括耐火材料外墙，设在耐火材料外墙内的可绕转底炉中心做圆周运动的台车，台车底部支撑件，沿台车转动方向依次设有的装料段、预热升温段、还原段、卸料段，内部气氛与大气之间的水封装置，燃气输送管道，助燃空气输送管道以及烧嘴，其特征在于在所述的预热升温段和还原段的耐火材料外墙顶部设有多个烧嘴，此烧嘴以转底炉的中心为圆心呈多圈同心圆弧布置，且垂直于台车上的料面，此烧嘴的同心圆弧的径向断面呈帘幕式结构，所述的燃气输送管道与所述的烧嘴的顶部相连接，所述助燃空气输送管道与所述烧嘴的上部相连接。

所述的烧嘴布置为10～14圈同心圆弧，圆弧圈与圆弧圈之间的烧嘴交替布置。

所述的多圈同心圆弧布置的烧嘴中，每3～4圈烧嘴为一组，从外圈至内圈，每组烧嘴的规格依次减小。

所述的燃气输送管道和助燃空气输送管道与烧嘴的连接方式为沿同心圆弧的径向，3～4个烧嘴为一组，分别交错连接。

在所述的还原段，所述烧嘴与料面距离为450mm～550mm，烧嘴沿同心圆弧的径向间距为450mm～600mm，沿同心圆弧的圆周方向间距为1000mm～1500mm。

在所述的预热升温段，所述烧嘴与料面距离为450mm～550mm，烧嘴沿同心圆弧的径向间距为450mm～600mm，沿同心圆弧的圆周方向间距为1100mm～1600mm。

本发明的新型直接还原转底炉取消了传统直接还原转底炉炉身两侧的烧嘴，改为将加热用的烧嘴呈帘幕式布置在转底炉的顶部。为使料层受热均匀，并且达到工艺对温度的要求，需要合理的布置烧嘴。转底炉的台车绕转底炉的中心呈圆环布置，并绕转底炉的中心做圆周运动，台车在制作时外侧(离转底炉中心近的一侧)的长度大于台车内侧的长度，因此台车外侧的料面积大于内侧的料面积，外侧所需的热量相对内侧要多。而且在台车绕转底炉中心做圆周运动时，台车外侧的线速度大于台车内侧的线速度，为满足对台车上线速度较快的外侧物料的加热要求，沿台车宽度方向(转底炉径向)所布置的外侧烧嘴规格大于内侧。沿转底炉台车的长度方向(转底炉圆周方向、台车运行方向)上，烧嘴以转底炉中心为圆心，布置呈同心圆弧状。

转底炉一般分为四个区段：装料段、预热升温段、还原段、卸料段。需要加热的是预热升温段和还原段。根据转底炉上预热升温段和还原段对温度的要求不同，各段的烧嘴布置数量、密度不相同。

加热燃料采用发生炉煤气。在转底炉预热升温段进入烧嘴的煤气温度约400℃，空气经预热后温度达到800℃左右，通过旋流套筒烧嘴点火，点火温度约为1300℃。产生的高温气体直接对直接还原转底炉台车上的物料加热，并点燃料层中的碳，使物料迅速升温。在转底炉还原段，由于氧化物的还原需要吸收热量，以及不可避免的热损耗，还需要布置一定数量的烧嘴来保证还原对温度的要求。

沿台车宽度方向上的每3～4排以转底炉为中心呈同心圆弧状布置的烧嘴为一组，公用同一条管线供气，方便调节点火温度。

本发明与现有技术相比，其优点是配置合理，结构紧凑，加热速度快，热利用效率高，节省供热能源10％，减少产品中杂质的生成，提高产品产、质量，降低生产成本。

附图说明

图1为本发明的平面示意图。

图2为图1的A-A放大剖视图。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式。

如图1、图2所示，本发明的一种新型直接还原转底炉，包括耐火材料外墙10，设在耐火材料外墙10内的可绕转底炉中心做圆周运动的台车5，台车底部支撑件，沿台车5转动方向依次设有的装料段2、预热升温段1、还原段4、卸料段3，内部气氛与大气之间的水封装置11，燃气输送管道8，助燃空气输送管道9以及烧嘴13，其特征在于在所述的预热升温段1和还原段4的耐火材料外墙10顶部设有多个烧嘴13，此烧嘴13以转底炉的中心为圆心呈多圈同心圆弧布置，且垂直于台车5上的料面12，此烧嘴13的同心圆弧的径向断面呈帘幕式结构，所述的燃气输送管道8与所述的烧嘴13的顶部相连接，所述助燃空气输送管道9与所述烧嘴13的上部相连接。

所述的烧嘴13布置为10～14圈同心圆弧，圆弧圈与圆弧圈之间的烧嘴13交替布置。

所述的多圈同心圆弧布置的烧嘴13中，每3～4圈烧嘴13为一组，从外圈至内圈，每组烧嘴13的规格依次减小。

所述的燃气输送管道8和助燃空气输送管道9与烧嘴13的连接方式为沿同心圆弧的径向，3～4个烧嘴为一组，分别交错连接。

在所述的还原段4，所述烧嘴13与料面12距离为450mm～550mm，烧嘴13沿同心圆弧的径向间距为450mm～600mm，沿同心圆弧的圆周方向间距为1000mm～1500mm。

在所述的预热升温段1，所述烧嘴13与料面12距离为450mm～550mm，烧嘴13沿同心圆弧的径向间距为450mm～600mm，沿同心圆弧的圆周方向间距为1100mm～1600mm。

加热时，经预热的发生炉煤气通过管道8与通过管道9进入的高温助燃空气在烧嘴13点火后，直接对台车5上的料层12加热。

在如图1所示的实施例中，图中箭头方向代表台车运行方向。转底炉分四个区段：装料段2、预热升温段1、还原段4、卸料段3。装料段2和卸料段3占总面积的15～18％，预热升温段1占34～37％，还原段4占45～51％。烧嘴13主要分布在预热升温段1、还原段4。图中标号6所示的同心圆弧表示烧嘴在沿台车长度方向(转底炉圆周方向、台车运行方向)上的分布路线；图中的标号7所示的烧嘴沿台车宽度方向(转底炉径向)上的布置路线。

Claims

1、一种新型直接还原转底炉，包括耐火材料外墙，设在耐火材料外墙内的可绕转底炉中心做圆周运动的台车，台车底部支撑件，沿台车转动方向依次设有的装料段、预热升温段、还原段、卸料段，内部气氛与大气之间的水封装置，燃气输送管道，助燃空气输送管道以及烧嘴，其特征在于在所述的预热升温段和还原段的耐火材料外墙顶部设有多个烧嘴，此烧嘴以转底炉的中心为圆心呈多圈同心圆弧布置，且垂直于台车上的料面，此烧嘴的同心圆弧的径向断面呈帘幕式结构，所述的燃气输送管道与所述的烧嘴的顶部相连接，所述助燃空气输送管道与所述烧嘴的上部相连接。

2、根据权利要求1所述的新型直接还原转底炉，其特征在于所述的烧嘴布置为10～14圈同心圆弧，圆弧圈与圆弧圈之间的烧嘴交替布置。

3、根据权利要求1所述的新型直接还原转底炉，其特征在于所述的多圈同心圆弧布置的烧嘴中，每3～4圈烧嘴为一组，从外圈至内圈，每组烧嘴的规格依次减小。

4、根据权利要求1所述的新型直接还原转底炉，其特征在于所述的燃气输送管道和助燃空气输送管道与烧嘴的连接方式为沿同心圆弧的径向，3～4个烧嘴为一组，分别交错连接。

5、根据权利要求1所述的新型直接还原转底炉，其特征在于在所述的还原段，所述烧嘴与料面距离为450mm～550mm，烧嘴沿同心圆弧的径向间距为450mm～600mm，沿同心圆弧的圆周方向间距为1000mm～1500mm。

6、根据权利要求1所述的新型直接还原转底炉，其特征在于在所述的预热升温段，所述烧嘴与料面距离为450mm～550mm，烧嘴沿同心圆弧的径向间距为450mm～600mm，沿同心圆弧的圆周方向间距为1100mm～1600mm。