CN101845529A - 一种熔融还原炼铁用预热还原炉 - Google Patents

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一种熔融还原炼铁用预热还原炉，属于熔融还原炼铁技术领域。包括料仓、下料阀、炉壳、排气管、耐火砖、进气管、排气总管、蓄热烟道、炉膛、进气总管、给料机、输料管、煤气回收管；炉膛、蓄热烟道以及进气总管、排气总管用耐火材料砌筑而成；其中，蓄热烟道与进气总管和排气总管相连通；炉膛与热烟气隔绝，上部有下料阀加料，下部设有给料机用于排出炉料；高温烟气经过进气管进入进气总管后，再通过几条蓄热烟道)向其周围的耐火砖传热，将热量传给炉膛、及加热炉膛内的矿粉、煤粉和熔剂等，并使其发生裂解、分解和还原反应；蓄热烟道中的烟气最后通过排气总管汇集后经排气管进入烟气回收处理系统。能够将煤粉中的挥发份去除，提高熔融还原炉的生产效率和热效率。

Description

一种熔融还原炼铁用预热还原炉
技术领域
本发明属于熔融还原炼铁技术领域，特别是提供了涉及一种熔融还原炼铁用预热还原炉，为熔融还原炼铁工艺提供预热和还原矿粉的装置，适用于黑色和有色冶金行业进行的熔融还原工艺。
背景技术
钢铁工业目前正面临资源、环保、经济等各种问题，优质资源的供给量不断匮乏，特别是优质焦煤的资源不足，使现代高炉愈来愈暴露出它本身的局限性。熔融还原炼铁工艺由于能够直接使用非焦煤和粉矿，具有高效利用资源、环境污染小、生产效率高等特点，是实现炼铁生产高效、长寿、低耗发展的必然趋势。
熔融还原炼铁工艺是在终还原炉的高温环境中，将矿粉熔化并用熔池中溶解的碳还原熔渣中的氧化铁，极大地提高了氧化亚铁的还原速率。但由于熔融和还原反应均需要吸收大量的热，要想使熔融和还原反应能够连续进行下去，就必须同时燃烧还原过程中产生的煤气为其提供热量，并尽可能的提高矿粉的预热温度和还原度，减少不必要的热量支出。另外，直接喷入熔池中的煤粉在其分解、加热过程中也需要吸收大量的热，如果能够在熔池之外将其进行干馏，也可以在一定程度上减少熔池的热量支出，提高熔融还原炉的效率。
澳大利亚的HIsmelt工艺采用二级流化床对矿粉进行预热和还原，由于矿粉的粒度范围在0～8mm之间波动，致使流化床的正常运转存在较大难度，矿粉的预热温度和还原度很难达到设计要求，严重影响了其工业化进程。韩国的FINEX工艺采用四级流化床工艺对矿粉进行还原，已经达到了90％以上的金属化率，但由于其对还原气体的要求过高(CO+H2＞90％)，致使熔融造气炉产出来的高热值煤气还必须进行CO2脱除，致使整个系统相当复杂，投资过大并且操作难度较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种熔融还原炼铁用预热还原炉，可人服了现有技术的不足，能够将煤粉中的挥发份去除，可进一步提高熔融还原炉的生产效率和热效率。
本发明利用熔融还原炉产生的高温热烟气对预热还原炉内的蓄热式耐火材料进行加热，使装入炉膛内的原料，包括矿粉、熔剂、煤粉等，在炉膛内进行加热、分解和裂解、还原，高温的炉料最终通过给料机排出，并通过喷吹管道直接喷入熔融还原炉内进行熔融和还原反应，生产铁水。
本发明的预热还原炉包括给料仓、下料阀、炉体外壳、排气管、耐火砖、进气管、排气总管、蓄热烟道、炉膛、进气总管、给料机、输料管、煤气回收管等。炉膛、蓄热烟道以及进气总管、排气总管用耐火材料砌筑而成；其中，蓄热烟道与进气总管和排气总管相连通；炉膛与热烟气隔绝，上部有下料阀加料，下部设有给料机用于排出炉料；终还原炉的高温烟气经过进气管进入进气总管后，再通过几条蓄热烟道)向其周围的耐火砖传热，将热量传给炉膛、及加热炉膛内的矿粉、煤粉和熔剂等，并使其发生裂解、分解和还原反应；蓄热烟道中的烟气最后通过排气总管汇集后经排气管进入烟气回收处理系统。
本发明所述的蓄热烟道采用迷宫式设计及砌筑，不但延长了蓄热烟道的长度，增加了高温烟气与耐火砖的接触时间，提高了烟气表热的利用率；而且还提高了炉膛砖的强度。
所述的进气总管和排气总管与耐火砖采用一体化设计并砌筑，提高了烟气表热的利用率。
所述的炉膛与蓄热烟道之间的耐火砖为高导热性的耐火材料，炉膛的厚度在100～500之间，以利于提高烟气表热的利用率。
所述的炉膛的温度最高可达1100℃，炉料最终加热温度可达到800℃，还原度达到30～50％，使煤粉、熔剂完全裂解。
所述的入炉的矿粉、煤粉和熔剂的比例可以根据生产及工艺要求在0～100％之间任意控制，实现不同的功能。
矿粉、熔剂、煤粉等按一定配比混合后，通过料仓和下料阀进入到炉膛内，随着下部给料机的不断排出，炉料在炉膛内的位置逐渐下降，并逐渐被加热、分解和还原，其中煤粉中的挥发份裂解、熔剂中的碳酸盐分解、矿粉中的氧化铁还原。炉料最后通过给料机排出炉膛，进入输料管，喷入终还原炉进行熔融还原反应。
炉料被加热、分解和还原产生的烟气从炉膛上部的煤气回收管中排出并进行回收。
本发明的有益效果是依靠终还原炉产生的高温烟气加热预热还原炉，可以使炉膛的温度达到1100℃以上，此时将矿粉、煤粉和溶剂等同时加入炉膛内进行加热、分解和还原，可以最终将矿粉加热到600～800℃，并使其还原度达到30～50％，不但极大增加了终原炉的热量来源，而且稳定了入炉原燃料的质量，将会大大提高终还原炉的热效率和生产效率，大幅度降低燃料消耗和生产成本。
另外，本发明的预热还原炉还可以根据生产需要，单独处理矿粉、煤粉和熔剂等中的一种或多种，分别实现预热、焦化、煅烧等功能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
图1为本发明预热还原炉的剖面图。其中，料仓1、下料阀2、炉体外壳3、排气管4、耐火砖5、进气管6、排气总管7、蓄热烟道8、炉膛9、进气总管10。
图2为预热还原炉的蓄热烟道剖面图。其中，炉体外壳3、耐火砖5、气总管7、蓄热烟道8、进气总管10。
图3为预热还原炉的炉膛剖面图。其中，料仓1、下料阀2、炉体外壳3、耐火砖5、排气总管7、进气总管10、给料机11、输料管12、煤气回收管13。
具体实施方式
熔融还原炼铁用预热还原炉，由料仓1、下料阀2、炉体外壳3、排气管4、耐火砖5、进气管6、排气总管7、蓄热烟道8、炉膛9、进气总管10、给料机11、输料管12、煤气回收管(13)组成。
在预热还原炉内，用耐火砖5砌筑成炉膛9、蓄热烟道8以及进气总管10、排气总管7等部分，其中蓄热烟道8与进气总管10和排气总管7相连接，炉膛9与蓄热烟道8、进气总管10、排气总管7相互隔绝。
终还原炉的高温热烟气经过进气管6进入进气总管10后，再通过几条蓄热烟道8向其周围的耐火砖5传热，将热量通过耐火砖5传递给炉膛9，加热炉膛9内的矿粉、煤粉和熔剂等。蓄热烟道8中的烟气最后通过排气总管7进入排气管4进行回收处理。
矿粉、熔剂、煤粉等按一定比例混合后输送到料仓1，通过下料阀2加入到炉膛(9)。在炉膛9内，随着下部给料机1)的不断排出，炉料的位置逐渐下降并被加热、分解和还原，其中煤粉中的挥发份裂解、熔剂中的碳酸盐分解、矿粉中的氧化铁进行还原。炉料最后通过给料机11排出炉膛9，进入输料管12，喷入终还原炉进行熔融还原反应。炉料被加热、分解和还原产生的烟气从炉膛9上部的煤气回收管13中排出并进行回收。
依靠熔融还原终还原炉产生的1500℃高温烟气加热预热还原炉，可以使预热还原炉的炉膛(9)温度达到1100℃以上，此时将矿粉、煤粉和溶剂等混合后同时加入炉膛(9)内进行加热、分解和还原反应，可以最终将矿粉加热到600～800℃，并使其还原度达到30～50％，将会大大提高终还原炉的热利用效率和生产效率，大幅度降低燃料消耗和生产成本，提高熔融还原的竞争力。
由于本发明使用熔融还原炉的终还原炉烟气进行隔绝加热，为此，可以根据加热温度的需要对烟气进行全燃烧处理，也可以直接应用其表热后再与原烟气混合后同时处理。生产中可以通过控制给料机的排料速度来调整炉料温度和还原度，同时，还可以通过调整烟气量通入的办法，实现更高的预热温度和还原度。
另外，本发明的预热还原炉还可以单独加入矿粉，进行预热处理；单独加热煤粉，进行焦化和半焦化处理；单独加热熔剂，进行煅烧处理。

Claims (6)

1.一种熔融还原炼铁用预热还原炉，包括料仓、下料阀、炉体外壳、排气管、耐火砖、进气管、排气总管、蓄热烟道、炉膛、进气总管、给料机、输料管、煤气回收管；其特征在于，炉膛(9)、蓄热烟道(8)以及进气总管(10)、排气总管(7)用耐火材料砌筑而成；其中，蓄热烟道(8)与进气总管(10)和排气总管(7)相连通；炉膛(9)与热烟气隔绝，上部有下料阀(2)加料，下部设有给料机(11)用于排出炉料；终还原炉的高温烟气经过进气管(6)进入进气总管(10)后，再通过几条蓄热烟道(8)向其周围的耐火砖(5)传热，将热量传给炉膛(9)、及加热炉膛(9)内的矿粉、煤粉和熔剂，并使其发生裂解、分解和还原反应；蓄热烟道(8)中的烟气最后通过排气总管(7)汇集后经排气管(4)进入烟气回收处理系统。
2.根据权利要求1所述的还原炉，其特征在于，所述的蓄热烟道(8)采用迷宫式设计及砌筑，不但延长了蓄热烟道(8)的长度，增加了高温烟气与耐火砖(5)的接触时间，提高了烟气表热的利用率；而且还提高了炉膛砖的强度。
3.根据权利要求1所述的熔融还原炼铁用预热还原炉，其特征在于，所述的进气总管(10)和排气总管(7)与耐火砖(5)采用一体化设计并砌筑，提高了烟气表热的利用率。
4.根据权利要求1所述的熔融还原炼铁用预热还原炉，其特征在于，所述的炉膛(9)与蓄热烟道(8)之间的耐火砖(5)为高导热性的耐火材料，炉膛的厚度在100～500之间，以利于提高烟气表热的利用率。
5.根据权利要求1所述的熔融还原炼铁用预热还原炉，其特征在于，所述的炉膛(9)的温度最高可达1100℃，炉料最终加热温度可达到800℃，还原度达到30～50％，使煤粉、熔剂完全裂解。
6.根据权利要求1所述的熔融还原炼铁用预热还原炉，其特征在于，所述的入炉的矿粉、煤粉和熔剂的比例可以根据生产及工艺要求在0～100％之间任意控制，实现不同的功能。
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