CN102127609B

CN102127609B - 一种短流程铁合金熔炼装置

Info

Publication number: CN102127609B
Application number: CN201110041158XA
Authority: CN
Inventors: 张维田; 霍岭; 刘健; 王娜
Original assignee: JIAHENG INDUSTRY Co Ltd TANGSHAN CITY
Current assignee: JIAHENG INDUSTRY Co Ltd TANGSHAN CITY
Priority date: 2011-02-21
Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2031-02-21
Also published as: CN102127609A

Abstract

本发明涉及一种短流程铁合金熔炼装置，包括辐射还原炉、熔炼原料输送系统、热风输送系统、燃料输送系统和废气回收系统组成，辐射还原炉上部设置半球形炉顶，该半球形炉顶内设置球形反射面，所述炉体顶部设置密封式螺旋加料机，所述炉体中部设置废气排出管道，所述炉体中下部设置燃料喷枪，所述炉体下部设置渣铁混合物排放道；所述辐射还原炉上方架设一个混料仓，该混料仓底部设置两条分料管道，该分料管道底部设置进料缓冲仓；所述热风输送系统包括鼓风机、热风炉、热风管道；所述燃料输送系统包括燃气输送管道、空气输送管道、热交换器；所述的废气回收系统包括汽化冷却器、除尘器、引风机、储气柜、废气回收管道。

Description

一种短流程铁合金熔炼装置

技术领域

本发明涉及一种短流程铁合金熔炼装置，该装置包括辐射还原炉、熔炼原料输送系统、热风输送系统、燃料输送系统和废气回收系统，所述辐射还原炉上部设置半球形炉顶，该半球形炉顶内设置球形反射面。

背景技术

现有技术中，钢铁工业中存在高能耗、高污染问题，钢铁工业的废热排放损失约占总能耗的38.5％，各种产物的物理余热占总能耗的29—39％，其中炼焦废气显热、焦炭显热、烧结矿显热、烧结烟气显热、高炉煤气显热等占有很大比例，炼铁系统占钢铁工业总能耗的46％，因此，解决高能耗、高污染问题应从炼铁系统入手。如果能采用短流程炼铁技术，即可大幅度降低生产成本，又可以大量减少无组织排放源污染物的产生。中国专利200820080213.X公开了一种非高炉炼铁用预还原炉，包括炉体，所述炉体自上而下分别为炉体顶部、炉体喉部、炉体下部和炉体底部，炉体下部安装有煤气分配器，炉体底部安装有自炉体外深入炉体内的螺旋排料机，所述炉体底部设置有一个耐热铸钢结构的导料锥，所述导料锥的侧壁设置有螺旋排料机支撑托辊，深进炉体内的螺旋排料机安装在螺旋排料机支撑托棍上。所述炉体喉部设置有一层耐热抗磨材质的炉喉钢砖层。所述煤气分配器包括煤气主管通道及和煤气主管通道相连通的煤气环管通道，所述煤气环管通道上均匀连通有多个煤气分配嘴。本实用新型通过炉体底部的导料锥安装有螺旋排料机支撑托棍，使得深入炉体内的螺旋排料机得到支撑，螺旋排料机的长度减少，占地面积减少，便于布置；延长了螺旋排料机的使用寿命，并解决了炉体喉部砌砖易脱落问题，大大减少预还原炉更换炉衬的次数，延长了预还原炉的使用寿命。但是该专利并没有解决炼铁过程中二氧化碳排放量大的问题，也没有解决能源消耗大的问题。因此，需要提出一种短流程铁合金熔炼装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种短流程铁合金熔炼装置，本发明包括辐射还原炉、熔炼原料输送系统、热风输送系统、燃料输送系统和废气回收系统，所述辐射还原炉上部设置半球形炉顶，该半球形炉顶内设置球形反射面，所述炉体顶部设置密封式螺旋加料机，所述炉体中部设置废气排出管道，所述炉体中下部设置燃料喷枪，所述炉体下部设置渣铁混合物排放道。本发明的还原炉内温度极高，喷入的燃料与进入炉内的煤粉一同作为还原剂，完成铁矿粉在炉内的还原冶炼。整个还原过程中产生的高温一氧化碳的混合气体经过一系列的降温、除尘处理后被收集利用。本发明冶炼流程短、能耗低、排放的烟尘少。

本发明的目的是由下述技术方案实现的：一种短流程铁合金熔炼装置，包括辐射还原炉、熔炼原料输送系统、热风输送系统、燃料输送系统和废气回收系统，所述辐射还原炉上部设置半球形炉顶，该半球形炉顶内设置球形反射面，所述辐射还原炉中部设置圆筒形炉体，该炉体内设置锥形壁面，所述炉体顶部设置密封式螺旋加料机，所述炉体中部设置废气排出管道，所述炉体中下部设置燃料喷枪，所述炉体下部设置渣铁混合物排放道；所述辐射还原炉上方架设一个混料仓，该混料仓底部设置两条分料管道，该分料管道底部设置进料缓冲仓，该进料缓冲仓底部与所述密封式螺旋加料机进料口连通；所述热风输送系统包括鼓风机、热风炉、热风管道；所述燃料输送系统包括燃气输送管道、空气输送管道、热交换器；所述的废气回收系统包括汽化冷却器、除尘器、引风机、储气柜、废气回收管道。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

l、由于本发明具有富氧的热风输送系统和球形反射面，可以大大提高炉内的冶炼温度，使还原反应温度达到1500℃左右，因而大大缩短冶炼时间，提高了生产效率。

2、由于本发明的炉内温度高，对原料的适应性强，节约了资源。

3、本发明的反应过程中产生含有大量高温一氧化碳的混合气体，本发明的废气回收系统可以将其携带的热能和可燃气体全部回收利用，有利环境保护。

附图说明

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

图1、本发明的辐射还原炉结构示意图；

图2、本发明的系统流程框图；

图3、本发明的密封式螺旋加料机结构示意图；

图4、本发明实施例二的辐射还原炉结构示意图；

图5、本发明的滚筒式混料机结构示意图；

图6、本发明的双阀式密封加料阀结构示意图。

具体实施方式

实施例一：

参见图1、图2，本发明的短流程铁合金熔炼装置，包括辐射还原炉、熔炼原料输送系统、热风输送系统、燃料输送系统和废气回收系统，所述辐射还原炉上部设置半球形炉顶2，该半球形炉顶内设置球形反射面，所述辐射还原炉中部设置圆筒形炉体6，该炉体内设置锥形壁面，所述炉体顶部设置密封式螺旋加料机3，所述炉体中部设置废气排出管道603，所述炉体中下部设置燃料喷枪601，所述炉体下部设置渣铁混合物排放道602；所述辐射还原炉上方架设一个混料仓1，该混料仓底部设置两条分料管道101，该分料管道底部设置进料缓冲仓103，该进料缓冲仓底部与所述密封式螺旋加料机进料口连通；所述热风输送系统包括鼓风机、热风炉、热风管道4（图中没有显示鼓风机和热风炉）；所述燃料输送系统包括燃气输送管道、空气输送管道、热交换器；燃气输送管道输送的是高温燃气，空气输送管道输送的是高温空气，两条管道汇聚到一个燃料喷吹管道5上，然后与燃料喷枪连接；所述的废气回收系统包括汽化冷却器、除尘器、引风机、储气柜、废气回收管道。本实施例中，废气回收管道与炉体中部的废气排出管道连通，将冶炼废气引入废气回收系统。燃料喷枪通过热风管道4与热风输送系统连通，该热风输送系统向燃料喷枪提供富氧热风。燃料输送系统中的燃料喷吹管道5与燃料喷枪连通，通过燃料喷枪向辐射还原炉内提供燃气。燃料输送系统中的燃料来自废气回收系统。

本实施例中，半球形炉顶内设置的球形反射面可以把冶炼过程中产生的辐射热全部反射集中到炉体中下部的熔池中，增加炉体内熔池的温度，强化了金属铁的还原率，降低炉体对外散热。所述球形反射面的型线可以是正球形，也可以是回转抛物线形。炉体内设置锥形壁面是为了原料进入炉体内以后向熔池中心聚集。本发明的辐射还原炉是封闭型的炉体结构，没有烟尘和废气对外排放，有利于环境保护。

本实施例中，圆筒形炉体中下部设置燃料喷枪，当炉体内加入炉料后，燃料喷枪的头部实际是浸没在熔池的熔渣层内，熔炼工艺所需的燃料、空气及富氧气体则通过燃料喷枪喷入熔池，密封式螺旋加料机从燃料喷枪上方加入铁矿石粉、煤粉、熔剂等炉料，在喷枪喷出的高速气流作用下，熔池处于巨烈的搅动状态，在这种强烈的混和搅拌过程中完成热量、质量的传递，从而在熔融状态下还原出金属铁。熔池反应温度控制在1400℃-1500℃。

本实施例中，燃料喷枪是现有的常规产品，喷枪的直径为l00-200毫米，接入的高温燃气的温度是100℃，压力控制在0.3-1Mpa，流量为5-15立方米／分钟。接入的高温空气的温度是100℃，压力控制在0.3-1Mpa，流量为5-15立方米／分钟。为了保证上述技术参数，燃气输送管道和空气输送管道中还可以分别设置输送风机。燃料喷枪还与热风管道4连通，热风管道的直径为200-400毫米，热风管道提供富氧热风，富氧热风的温度是1000℃-1200℃，压力控制在0.3-1Mpa，流量为20-30立方米／分钟。

本实施例中，原料输送系统包括煤粉地仓、电动给料机、称量小仓；铁矿粉地仓、电动给料机、称量小仓；熔剂地仓、电动给料机、称量小仓；然后通过传送皮带102输送到混料仓。本实施例中的原料输送系统属于现有技术，不详细描述。

本实施例中，废气回收系统中的废气回收管道与炉体中部的废气排出管道连接，炉体中排出的冶炼废气经过汽化冷却器冷凝除水，除尘器除尘，板式换热器（板式换热器也可称为热交换器，使用冷却水作为工质）降温，然后经引风机加压进入储气柜。废气排出管道中的气体所携带的热量传递给进入辐射还原炉的燃气和空气，气体所携带的灰尘及有害气体被净化，既实现了能量的回收，又不污染环境。冶炼废气实质上是可燃气体，一部分供给燃气用户，另一部分作为辐射还原炉所需要的燃料，经过加热后通过燃料喷枪送入辐射还原炉。考虑到意外事故的发生和处理，本发明的废气回收系统末端设置一个排放烟囱。本实施例中的汽化冷却器，除尘器，板式换热器属于现有技术，不详细描述。

本实施例中，在温度极高的辐射还原炉内部，喷吹的燃料发生燃烧和还原等一系列反映，生成CO和H。它们与加入炉内的煤粉一同作为还原剂，促成铁矿粉在炉内的整个还原冶炼。随着炉料的不断加入，氧化铁不断被还原，炉膛内的铁水与熔渣逐渐增加，可以通过渣铁混合物排放道间断的放出炉外。

参见图3，本实施例中，密封式螺旋加料机包括带保温层的壳体301、推进螺杆302、驱动电机303、炉料进口304、炉料出口305，密封式螺旋加料机可以采用水冷套进行冷却。

本实施例中，辐射还原炉采用金属外壳，其内设置多条冷却水道用于调节辐射还原炉外表面温度。

本发明省去了矿粉烧结、炼焦等工艺，从原料加入还原炉体到出铁水仅花费2小时时间，流程短，节约能源。

实施例二：

本实施例中的短流程铁合金熔炼装置是在实施例一基础上的改进，实施例一中公开的技术内容不重复描述，实施例一公开的内容也属于本实施例公开的内容。

参见图4、图5，为了提高所述辐射还原炉的工作效率，所述混料仓入口处设置一个滚筒式混料机105，用于将原料输送系统输送来的炉料进行充分混合。所述滚筒式混料机包括旋转筒体1051、进料漏斗1052、驱动装置1053、驱动胶辊1054、支撑胶辊1056、档辊1055、混料机座1057；其中的驱动装置包括驱动电机、变速箱、传动轴；其中的挡辊是呈左右对称设置的两个；旋转筒体上设置环形从动辊道（与驱动胶辊匹配设置）、环形支撑辊道（与支撑胶辊匹配设置）、定位圈（与挡辊匹配设置）。旋转筒体呈倾斜设置，进料漏斗一端高于出料口端。

参见图4、图6，为了提高辐射还原炉的密封性，所述缓冲仓入口处设置一个双阀式密封加料阀104。用于防止添加炉料过程中辐射还原炉内的冶炼废气外泄。双阀式密封加料阀有一个均压阀仓1041，均压阀仓顶部与分料管道101底部连接，均压阀仓的底部与缓冲仓103入口连接。均压阀仓顶部设置插板阀，该插板阀的阀板1043设置在分料管道出口处，该插板阀的驱动油缸装置1042的活塞杆与阀板连接。均压阀仓底部设置翻板阀1046，翻板阀包括驱动油缸装置（图中没有显示）和阀板；均压阀仓上设置均压管道1044和1045，两个管道上设置电磁阀。打开均压管道上的电磁阀，启动驱动油缸装置打开插板阀，炉料落入均压阀仓内，关闭插板阀，关闭均压管道上的电磁阀，打开翻板阀，炉料落入缓冲仓内，完成添加炉料任务。

Claims

1. 一种铁合金熔炼装置，包括辐射还原炉、熔炼原料输送系统、热风输送系统、燃料输送系统和废气回收系统，其特征在于：所述辐射还原炉上部设置半球形炉顶，该半球形炉顶内设置球形反射面，所述辐射还原炉中部设置圆筒形炉体，该炉体内设置锥形壁面，所述炉体顶部设置密封式螺旋加料机，所述炉体中部设置废气排出管道，所述炉体中下部设置燃料喷枪，所述炉体下部设置渣铁混合物排放道；所述辐射还原炉上方架设一个混料仓，该混料仓底部设置两条分料管道，该分料管道底部设置进料缓冲仓，该进料缓冲仓底部与所述密封式螺旋加料机进料口连通；所述热风输送系统包括鼓风机、热风炉、热风管道；所述燃料输送系统包括燃气输送管道、空气输送管道、热交换器；所述的废气回收系统包括汽化冷却器、除尘器、引风机、储气柜、废气回收管道。

2.根据权利要求1所述的铁合金熔炼装置，其特征在于：所述混料仓入口处设置一个滚筒式混料机。

3.根据权利要求2所述的铁合金熔炼装置，其特征在于：所述缓冲仓入口处设置一个双阀式密封加料阀。