CN101578378B - 回收铁粉的设备和包括该设备的制造铁水的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种回收粉矿的设备和一种包括该回收粉矿的设备的制造铁水的设备。回收铁粉的设备包括铁粉存储箱和旋风分离器，旋风分离器收集从铁粉存储箱提供的尾气中的铁粉。

Description

回收铁粉的设备和包括该设备的制造铁水的设备

技术领域

本发明涉及一种回收粉矿的设备和一种具有该回收粉矿的设备的制造铁水的设备，更具体地讲，涉及一种用于收集在尾气中存在的粉矿并将回收的粉矿循环利用的回收粉矿的设备和一种包括该回收粉矿的设备的制造铁水的设备。

背景技术

钢铁产业是为建筑和汽车、轮船、家用电器及我们使用的很多其它产品的制造提供所需要的基础材料的核心产业。钢铁产业也是与人类共同进步的具有最长历史之一的产业。在钢铁产业中起到关键作用的铁厂中，在利用作为原材料的铁矿石和煤生产铁水(处于熔融态的生铁)之后，由铁水生产钢，然后供应给客户。

当前，世界铁产量的大约60％是利用自14世纪以来发展的高炉生产的。根据高炉法，将经过烧结工艺的铁矿石和利用烟煤作为原料生产的焦炭一起装进高炉中，并向高炉中提供氧气以将铁矿石还原成铁，从而生产铁水。

考虑到反应的特性，制造铁水的工厂中最普遍的高炉法要求原材料具有至少预定等级的强度并具有在炉内能够保证渗透性的粒度。由于这种原因，如上所述，使用通过处理特定原煤得到的焦炭作为将要用作燃料和还原剂的碳源。此外，经过连续成块工艺的烧结矿主要被用作铁源。

因此，现代高炉法需要原材料预处理设备，例如焦炭生产设备和烧结设备。即，除了高炉，现代高炉法需要配备辅助设施，还需要具有防止和使辅助设施产生的污染最小化的设备。因此，存在由于在额外的设施和设备上的大量投资导致生产成本升高的问题。

为解决高炉法的这些问题，在全世界的铁工厂中已经作出了巨大努力，来开发通过直接使用原煤作为燃料和还原剂并通过直接使用占世界矿石产量80％以上的粉矿来生产铁水的冶炼还原工艺。

根据冶炼还原工艺的制造铁水的设备包括：还原反应器，用于还原铁矿石；熔融气化炉，在熔融气化炉中形成煤填充床。熔融气化炉与还原反应器相连。在室温下粉矿和添加剂被加入到流化床还原反应器中以进行预还原。

由于从熔融气化炉将热的还原气体提供到流化床还原反应器中，所以处于室温的粉矿和添加剂的温度通过接触热的还原气体而升高。室温下的粉矿和添加剂在流化床还原反应器中被还原并成为可塑体(plasticized)。将粉矿装入铁粉存储箱中存储，然后通过制造团矿的设备将粉矿制成团矿，然后将团矿装入熔融气化炉中。

同时，当从流化床还原反应器将粉矿装入铁粉存储箱时，流化床还原反应器中的尾气也被一起装入到铁粉存储箱中。在通过连接到粉矿存储箱的尾气管将尾气转移到尾气处理设备后，尾气中含有的粉尘被去除且尾气被冷却，然后将尾气排出。然而，从粉矿存储箱中排出的尾气含有大量的粉矿。这导致粉尘收集设备被堵塞并使产生的废渣量增加，从而增加原生产成本。此外，通过排出的气体分散的粉尘污染空气。

发明内容

技术问题

为了降低原生产成本并减少空气污染，提供了一种通过收集从铁粉存储箱排出的尾气中存在的粉矿并将收集的粉矿循环利用来回收铁粉的设备。此外，提供一种包括该回收铁粉的设备的制造铁水的设备。

技术方案

根据本发明实施例的回收铁粉的设备包括铁粉存储箱和旋风分离器，旋风分离器收集在从铁粉存储箱提供的尾气中的铁粉。

回收铁粉的设备还可以包括尾气管，尾气管被安装为从铁粉存储箱的上侧连接到旋风分离器的侧表面，尾气管将尾气从铁粉存储箱提供给旋风分离器。此外，回收铁粉的设备还可以包括滑门(slide gate)，滑门安装在旋风分离器下方，滑门将收集的铁粉装入铁粉存储箱。

滑门可以包括：第一滑门，连接到旋风分离器的下侧；第二滑门，连接到铁粉存储箱的上侧；回收漏斗(hopper)，布置在第一滑门和第二滑门之间。

回收铁粉的设备还可以包括供气装置，供气装置安装为连接到回收漏斗并在回收漏斗中形成正压。供气装置可以向回收漏斗提供氮气。

回收铁粉的设备还可以包括旁路线(bypass line)，旁路线连接到尾气管以使尾气不经过旋风分离器而排出到排气系统。回收铁粉的设备还可以包括安装在旋风分离器上侧的旋风尾气管，旋风尾气管将旋风分离器中与铁粉分离后的尾气排到排气系统。

根据本发明实施例的制造铁水的设备包括：至少一个流化床还原反应器，所述至少一个流化床还原反应器还原铁粉并使铁粉成为可塑体；回收铁粉的设备，从流化床还原反应器排出的铁粉被装入回收铁粉的设备；制造压缩铁的设备，制造压缩铁的设备将回收铁粉的设备提供的铁粉铸模并制造压缩铁；熔融气化炉，压缩铁被装入熔融气化炉，氧气被注入熔融气化炉，熔融气化炉制造铁水；还原气体供给线，将从熔融气化炉排出的还原气体提供给流化床还原反应器。

通过收集作为废渣排出的铁粉并将铁粉循环利用可以降低原生产的成本。此外，减少了包含在尾气中的铁粉的量以防止除尘设备的管道被堵塞，从而可以提高安装操作效率并减少尾气导致的空气污染。

附图说明

图1是根据本发明实施例的制造铁水的设备的示意图；

图2是根据本发明实施例的回收铁粉的设备的示意图；

图3和图4分别是示出回收铁粉的设备的运行状态的示意图。

具体实施方式

为使本发明所属领域的技术人员容易地执行本发明，以下，将参照最优选实施例和附图来详细说明本发明的示例性实施例。然而，实施例只是举例说明本发明，本发明不限于此。

图1示意性示出了根据本发明实施例的制造铁水的设备100。图1中示出的制造铁水的设备100的结构只是举例说明本发明，本发明不限于此。因此，制造铁水的设备100可以形成为其它结构且可以包括其它装置。

如图1所示，制造铁水的设备100包括作为还原反应器的流化床还原反应器10、回收铁粉的设备20、制造压缩铁的设备30、熔融气化炉40和还原气体供给线50。此外，制造铁水的设备100还可以包括连接在制造压缩铁的设备30和熔融气化炉40之间的热压平衡装置60。此外，制造铁水的设备100可以包括制造铁水所需的其它装置。

流化床形成在彼此连接的流化床反应器10中以在流化床中还原铁矿粉。通过还原气体供给线50将从熔融气化炉40排出的还原气体供应给每个流化床还原反应器10。还原气体在流化床还原反应器10中流动并还原铁矿粉。在这种情况下，可以通过将添加剂与铁矿粉混合来使用添加剂。

同时，可以提供多个流化床还原反应器10。例如，如图1所示，流化床还原反应器10包括预热还原反应器10a、第一预还原反应器10b、第二预还原反应器10c和最终还原反应器10d。

回收铁粉的设备20连接到最终还原反应器10d并回收还原的铁粉。回收铁粉的设备20将还原的铁粉作为还原材料提供给安装在回收铁粉的设备20之下的制造压缩铁的设备30。下文中将解释对回收铁粉的设备20进行的详细描述。

制造压缩铁的设备30将所述还原材料压缩以保证熔融气化炉40的渗透性并防止粉尘扩散。制造压缩铁的设备30包括装料漏斗32、一对辊34、破碎机36和压缩铁存储箱38。此外，如果需要，制造压缩铁的设备30还可以包括其它装置。

装料漏斗32回收从回收铁粉的设备20提供的还原材料，一对辊34将还原材料压缩以制造压缩的还原材料。破碎机36将压缩的还原材料破碎成合适的尺寸，压缩铁存储箱38临时存储破碎的还原材料。

热压平衡装置60位于制造压缩铁的设备30和熔融气化炉40之间。热压平衡装置60安装在熔融气化炉40之上以控制熔融气化炉40的压力。由于熔融气化炉40中的压力高，热压平衡装置60均匀地控制压力，从而容易地将破碎的压缩铁装进熔融气化炉40中。

将块煤或由煤粉模制的型煤提供给熔融气化炉40，从而在熔融气化炉40中形成煤填充床。装入熔融气化炉40的块煤或型煤通过在煤填充床的上部的热解反应和在煤填充床的下部的由氧气引起的燃烧反应而气化。

通过在熔融气化炉40中的气化反应产生的热的还原气体随后通过连接到最终还原反应器10d的后端部的还原气体供给线50被提供到流化床还原反应器10，从而作为还原剂和流态化气体被使用。下面将更详细地描述图1中的回收铁粉的设备20。

图2示意性地示出了图1的回收铁粉的设备20。

回收铁粉的设备20包括铁粉存储箱22、尾气管24、旋风分离器26、滑门28和旁路线29。铁粉存储箱22连接到上述流化床还原反应器10(示出在图1中，下同)。铁粉存储箱22存储流化床还原反应器10提供的铁粉。尾气管24布置为将铁粉存储箱22的上侧和旋风分离器26的侧表面连接。尾气通过尾气管24传递到旋风分离器26。尾气包含大量的铁粉。

尾气管26a安装在旋风分离器26之上，滑门28安装在旋风分离器26之下。滑门28具有能够打开和关闭的结构以将收集在旋风分离器26中的铁粉再装进铁粉存储箱22。

此外，滑门28可以包括：第一滑门28a，与旋风分离器26的下侧连接；第二滑门28b，与铁粉存储箱22的上侧连接；回收漏斗28c，设置为连接在第一滑门28a和第二滑门28b之间。在这种情况下，第一滑门28a和第二滑门28b独立地打开和关闭。旁路线29从尾气管24不经过旋风分离器26连接到排气系统(未示出)。

在具有上述结构的回收铁粉的设备20中，从铁粉存储箱22排出的尾气中含有的铁粉在通过尾气管24之后进入旋风分离器26。在这种情况下，铁粉在旋风分离器26中下沉，铁粉由于比重差异被分离，同时分离出铁粉后的尾气从旋风尾气管26a排到排气系统(未示出)并经过除尘工序。在这种情况下，下沉到旋风分离器26下侧的铁粉穿过滑门28再进入铁粉存储箱22。同时，如果旋风分离器26被堵塞或出现故障，则铁粉存储箱22中的尾气不穿过旋风分离器26，而是穿过尾气管24和旁路线29，从而排到排气系统(未示出)中并经过除尘工序。

图3和图4是分别示出滑门28的运行状态的示意图。

如图3所示，在第二滑门28b关闭且供气装置28d连接到滑门28的状态下，第一滑门28a打开以将在旋风分离器26中收集的铁粉再装入。在这种情况下，第一滑门28a打开大约10秒。从第一滑门28a下来的铁粉回收在安装在第一滑门28a和第二滑门28b之间的回收漏斗28c中。

之后，如图4所示，在第一滑门28a关闭时，第二滑门28b打开。在这种情况下，在第二滑门28b打开的同时，供气装置28d向回收漏斗28c提供诸如氮气的惰性的气体。因此，回收漏斗28c中的压力变得比铁粉存储箱22中的压力高。因此，防止了铁粉由于铁粉存储箱22中的压力而被排出铁粉存储箱22。如上所述，收集在旋风分离器26中的铁粉在穿过滑门28之后被再次装进铁粉存储箱22。将铁粉供应到制造压缩铁的设备再利用。

同时，从旋风尾气管排出的尾气在排气系统中经过除尘工序去除尾气中的粉尘。实施除尘工序的排气系统可以包括预除尘器、排气气泡器(bubbler)、排气除尘器和排气压缩机。进入排气系统的尾气在预除尘器和排气除尘器中经历两级除尘工序。

在这种情况下，如上所述，铁粉再次收集在回收铁粉的设备中并装入铁粉存储箱，从而相对减少了从尾气管排出的尾气中铁粉的量。因此，很大程度上减少了排气系统的管道由于铁粉而堵塞的现象。

尽管已经参照本发明的示例性实施例具体示出并描述了本发明，但本领域技术人员应该理解的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上作出各种改变。

Claims (16)

1.一种回收铁粉的设备，所述设备包括：

铁粉存储箱；

旋风分离器，收集从铁粉存储箱提供的尾气中的铁粉。

2.如权利要求1所述的设备，所述设备还包括尾气管，尾气管安装为从铁粉存储箱的上侧连接到旋风分离器的侧表面，尾气管将铁粉存储箱中的尾气提供给旋风分离器。

3.如权利要求2所述的设备，所述设备还包括滑门，滑门安装在旋风分离器下方，滑门将收集的铁粉装入铁粉存储箱。

4.如权利要求3所述的设备，其中，滑门包括：

第一滑门，连接到旋风分离器的下侧；

第二滑门，连接到铁粉存储箱的上侧；

回收漏斗，布置在第一滑门和第二滑门之间。

5.如权利要求4所述的设备，所述设备还包括供气装置，供气装置安装为连接到回收漏斗并在回收漏斗中形成正压。

6.如权利要求5所述的设备，其中，供气装置向回收漏斗提供氮气。

7.如权利要求2所述的设备，所述设备还包括旁路线，旁路线连接到尾气管以使尾气不经过旋风分离器而排出到排气系统。

8.如权利要求1所述的设备，所述设备还包括旋风尾气管，旋风尾气管安装在旋风分离器上侧，旋风尾气管将旋风分离器中与铁粉分离后的尾气排到排气系统。

9.一种制造铁水的设备，所述设备包括：

至少一个流化床还原反应器，所述至少一个流化床还原反应器还原铁粉并使铁粉成为可塑体；

回收铁粉的设备，从流化床还原反应器排出的铁粉被装入回收铁粉的设备；

制造压缩铁的设备，制造压缩铁的设备将回收铁粉的设备提供的铁粉铸模并制造压缩铁；

熔融气化炉，压缩铁被装入熔融气化炉，氧气被注入熔融气化炉，熔融气化炉制造铁水；

还原气体供给线，将从熔融气化炉排出的还原气体提供给流化床还原反应器，

其中，回收铁粉的设备包括铁粉存储箱和旋风分离器，旋风分离器收集从铁粉存储箱提供的尾气中的铁粉。

10.如权利要求9所述的设备，所述设备还包括尾气管，尾气管安装为从铁粉存储箱的上侧连接到旋风分离器的侧表面，尾气管将铁粉存储箱中的尾气提供给旋风分离器。

11.如权利要求10所述的设备，所述设备还包括滑门，滑门安装在旋风分离器下方，滑门将收集的铁粉装入铁粉存储箱。

12.如权利要求11所述的设备，其中，滑门包括：

第一滑门，连接到旋风分离器的下侧；

第二滑门，连接到铁粉存储箱的上侧；

回收漏斗，布置在第一滑门和第二滑门之间。

13.如权利要求12所述的设备，所述设备还包括供气装置，供气装置安装为连接到回收漏斗并在回收漏斗中形成正压。

14.如权利要求13所述的设备，其中，供气装置向回收漏斗提供氮气。

15.如权利要求10所述的设备，所述设备还包括旁路线，旁路线连接到尾气管以使尾气不经过旋风分离器而排出到排气系统。

16.如权利要求9所述的设备，所述设备还包括旋风尾气管，旋风尾气管安装在旋风分离器上侧，旋风尾气管将旋风分离器中与铁粉分离后的尾气排到排气系统。

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