CN101875991A - 一种气流床气化炼铁的装置及方法 - Google Patents

一种气流床气化炼铁的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明以煤粉和铁粉为原料，采用气流床气化炉通过富氧空气多喷嘴对喷燃烧进行煤气化和高温直接还原炼铁，可完全不用冶金焦。气化炉顶部设用一个下喷式喷嘴，上中部沿圆周设有3个以上斜向上喷嘴，喷嘴成Y型分布，下部为渣铁分离段，底部设有出渣口、虹吸式出铁水口和紧急处理口。本发明具有如下有益效果：直接利用粉矿、粉煤冶炼，完全免除了烧结、球团、炼焦厂投资，消除了炼焦污染；设备故障率低，可实现规模化生产，易于联产铸造和电炉炼钢；流程短，成本低，易操作。

Description

一种气流床气化炼铁的装置及方法
一、技术领域
本发明涉及一种气流床气化炼铁的装置及方法，它属于熔融还原炼铁和煤化工领域。
二、背景技术
近代高炉已有数百年历史，其工艺已达到相当完善的地步。但是在它日益完善和大型化的同时，也带来了流程长、投资大以及污染环境等问题。世界上焦煤资源有限，中国的焦煤也不足，而且炼焦过程的污染严重。中国已是世界钢铁生产大国，生铁产量是世界之首。1995年生铁产量已超过1亿吨，焦炭产量达7200万吨，不仅每年要消耗1亿多吨焦煤，而且如此大量的焦炭生产对环境的污染更是不可忽视的。
由于炼焦煤资源日渐短缺，焦炉逐渐老化以及人们对焦炉污染日益关注，八十年代以来，各发达国家纷纷谋求开发无焦炼铁工艺：熔融还原与直接还原炼铁技术。熔融还原炼铁是以煤代焦和直接用粉矿炼铁，因而既无炼焦又无烧结或球团厂，使炼铁流程简化，目的是取代高炉，是炼铁技术发展的方向。但现有熔融还原炼铁过程均采用竖炉作为还原炉或终还原炉，需要将铁矿粉和煤粉成型为球团。采用竖炉这种固定床反应器生产规模难以大型化且流程较长，投资高。
三、发明内容
本发明的目的在于提供一种气流床气化炼铁的装置与方法，它不仅生产效率高，装置处理能力高，而且设备简单。
为了达到上述目的，本发明气流床气化炼铁装置，它由下喷式喷嘴、斜向上侧喷嘴、气化段、渣铁分离段、虹吸式出铁水口、紧急处理口、出渣口、煤气出口、废热锅炉、引风机等组成。其特征在于气流床的上部为圆筒形的气化段，下部为圆筒形的渣铁分离段，气化段和渣铁分离段呈倒T型结构；气化段采用水冷壁耐火衬里层，顶部设用一个下喷式喷嘴，上中部沿圆周设有3个以上斜向上侧喷嘴，喷嘴分布呈倒Y型结构；渣铁分离段采用保温衬里，底部设有出渣口、虹吸式出铁水口和紧急处理口。斜向上侧喷嘴与水平方向夹角15～75°。
利用本发明所属装置气化炼铁的方法，其特征在于该方法使用煤粉占15-30％得煤铁粉混合物为原料，直接从气化段的下喷式喷嘴和斜向上喷嘴被富氧空气携带喷入炉温在1500-1800℃的气流床，在炉膛中心形成Y型撞击区，强化了热质传递与混合过程，加快了反应速率并提高碳转化率和氧化铁的还原率，生成的煤气与铁水和熔渣并流进入下部的渣铁分离段；铁水和渣流入保温渣铁分离段，渣通过出渣口排出，铁水通过虹吸式出铁水口排出并维持稳定的铁水-渣的界面高度，煤气从煤气出口被循环煤气急冷后通过废热锅炉回收热量部分外排，部分被引风机抽回循环；保温渣铁分离段底部设有紧急处理口，保证在停工或紧急事故时排空。由于顶喷嘴的作用，Y型撞击区的煤粉和铁矿粉停留时间延长、火焰方向向下，高达2000℃的火焰不会冲击炉顶部耐火材料；加之耐火材料层在水冷壁管的冷却下，内壁壁温低于液渣的凝固温度，在耐火层表面结一层凝固渣层，起到以渣抗渣、保护耐火层的作用，气化炉使用寿命大大延长。
所述的富氧空气是含氧不小于21％的空气或氧气。
四、附图说明
附图为发明的装置结构示意图。
附图的图面设明如下：
1、下喷式喷嘴 2、斜向上侧喷嘴 3、气化炉 4、气化段 5、渣铁分离段 6、虹吸式出铁水口 7、紧急处理口 8、出渣口 9、煤气出口 10、废热锅炉 11、引风机
下面结合附图和实施例来详述本发明的工艺特点。
五、具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的介绍：气流床气化炼铁装置，它由下喷式喷嘴(1)、斜向上侧喷嘴(2)、气化段(4)、渣铁分离段(5)、虹吸式出铁水口(6)、紧急处理口(7)、出渣口(8)、煤气出口(9)、废热锅炉(10)、引风机(11)等组成。其特征在于气流床(3)的上部为圆筒形的气化段(4)，下部为圆筒形的渣铁分离段(5)，气化段(4)和渣铁分离段(5)呈倒T型结构；气化段(4)采用水冷壁耐火衬里层，顶部设用一个下喷式喷嘴(1)，上中部沿圆周设有3个以上斜向上侧喷嘴(2)，喷嘴分布呈倒Y型结构；渣铁分离段(5)采用保温衬里，底部设有出渣口(8)、虹吸式出铁水口(6)和紧急处理口(7)。斜向上侧喷嘴(2)与水平方向夹角15～75°。
利用本发明所属装置气化炼铁的方法，其特征在于该方法使用煤粉占15-30％得煤铁粉混合物为原料，直接从气化段(4)的下喷式喷嘴(1)和斜向上喷嘴(2)被富氧空气携带喷入炉温在1500-1800℃的气流床(3)，在炉膛中心形成Y型撞击区，强化了热质传递与混合过程，加快了反应速率并提高碳转化率和氧化铁的还原率，生成的煤气与铁水和熔渣并流进入渣铁分离段(5)；在渣铁分离段(5)渣通过出渣口(8)排出，铁水通过虹吸式出铁水口(6)排出并维持稳定的铁水-渣的界面高度，煤气从煤气出口(9)被循环煤气急冷后通过废热锅炉(10)回收热量部分外排，部分被引风机(11)抽回循环；渣铁分离段(5)底部设有紧急处理口(7)，保证在停工或紧急事故时排空。由于顶喷嘴(1)的作用，Y型撞击区的煤粉和铁矿粉停留时间延长、火焰方向向下，高达2000℃的火焰不会冲击气化段顶部耐火材料；加之耐火材料层在水冷壁管的冷却下，内壁壁温低于液渣的凝固温度，在耐火层表面结一层凝固渣层，起到以渣抗渣、保护耐火层的作用，气化炉(3)使用寿命大大延长。
所述的富氧空气是含氧不小于21％的空气或氧气。
本发明具有如下有益效果：直接利用粉矿、粉煤冶炼，完全免除了烧结、球团、炼焦厂投资，消除了炼焦污染；设备故障率低，可实现规模化生产，易于联产铸造和电炉炼钢；流程短，成本低，易操作。

Claims (4)

1.一种气流床气化炼铁的装置，由下喷式喷嘴、斜向上侧喷嘴、气化段、渣铁分离段、虹吸式出铁水口、紧急处理口、出渣口、煤气出口、废热锅炉、引风机组成，其特征在于气流床的上部为圆筒形的气化段，下部为圆筒形的渣铁分离段，气化段和渣铁分离段呈倒T型结构；气化段采用水冷壁耐火衬里层，顶部设用一个下喷式喷嘴，上中部沿圆周设有3个以上斜向上侧喷嘴，喷嘴分布呈倒Y型结构；渣铁分离段采用保温衬里，底部设有出渣口、虹吸式出铁水口和紧急处理口。
2.一种利用权利要求1所述装置气化炼铁的方法，其特征在于该方法使用煤粉占15-30％得煤铁粉混合物为原料，直接从气化段的下喷式喷嘴和斜向上喷嘴被富氧空气携带喷入炉温在1500-1800℃的气流床，在炉膛中心形成Y型撞击区，强化了热质传递与混合过程，加快了反应速率并提高碳转化率和氧化铁的还原率，生成的煤气与铁水和熔渣并流进入下部的渣铁分离段；铁水和渣流入保温渣铁分离段，渣通过出渣口排出，铁水通过虹吸式出铁水口排出并维持稳定的铁水-渣的界面高度，煤气从煤气出口被循环煤气急冷后通过废热锅炉回收热量部分外排，部分被引风机抽回循环；保温渣铁分离段底部设有紧急处理口，保证在停工或紧急事故时排空。
3.根据权利要求1所属的方法，其特征在于斜向上侧喷嘴与水平方向夹角15～75°。
4.根据权利要求2所属的方法，其特征在于富氧空气是含氧不小于21％的空气或氧气。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103194557A (zh) * 2013-03-28 2013-07-10 姜尊瀚 一种新型煤气熔融冶炼炉
CN109371189A (zh) * 2018-11-02 2019-02-22 中国石油大学(华东) 铁矿粉和煤粉y型气流床分级还原气化炼铁工艺
CN110129505A (zh) * 2019-05-30 2019-08-16 王立臣 一种双还原剂还原炉及其使用方法
CN115433610A (zh) * 2022-08-15 2022-12-06 万华化学（宁波）有限公司 一种水煤浆气化系统及方法

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PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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