CN103397127A - 一种熔融还原炼铁设备及炼铁方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种熔融还原炼铁设备及炼铁方法：把粉矿、粉煤和熔剂等原料放入料仓，原料在料仓里被烟囱里的炉煤气加热，原料通过料仓下面的万向分布器投放到加料管里、然后流入回转窑。驱动电机带动回转窑转动使流入回转窑前段的原料被流动的热气体进一步均匀地加热。部分粉煤与粉矿发生化学反应生成氧化亚铁和二氧化碳。还原气穿过回转窑中后八九点钟方向的炉箅把原料吹动使原料中的氧化亚铁与碳发生化学反应生成铁和二氧化碳。富氧和燃气火焰点燃回转窑内中后段内两三点钟方向的煤粉尘。从回转窑出来的熟料被送到铁浴熔融还原炉中。富氧把粉煤喷入铁浴熔融还原炉使粉煤燃烧。熔化后的氧化铁和氧化亚铁与熔解池中的熔解炭发生反应生成铁和二氧化碳。
Description
技术领域：
本发明涉及一种熔融还原炼铁设备及炼铁方法。
背景技术：
目前，世界上已经用于生产的熔融还原炼铁技术有三种：COREX、FINEX和HLSMELT.我国上海宝钢前几年引进的3000吨COREX炼铁设备安装在上海罗泾分厂，虽然环保但耗煤是高炉炼铁的两倍，运行了几年是年年亏损，目前已经将日产3000吨COREX炼铁设备转往煤炭丰富的新疆自治区。COREX炉本体由上部的还原炉和下部的熔融气化炉组成。还原炉分为竖炉、罐炉和流化床炉三种。使用竖炉还原炉的COREX炼铁原理如下：将块矿、球团矿和熔剂(石灰石和石英)通过无钟投放装置间断地投放到竖炉还原炉中，然后往竖炉中下部通入纯度很高的高温高压一氧化碳气体，一氧化碳气体与块矿、球团矿发生化学反应生成二氧化碳和铁，同时产生热量加热块矿、球团矿和熔剂。由于竖炉里所装原料间的空隙很小，而经过化学反应后松散开的球团矿和型煤使竖炉中下部的空隙更小；所以要往竖炉中下部通入0.6MPar压强的一氧化碳气体。铁矿经过还原后形成海绵铁沉到竖炉下部，然后海绵铁螺旋输送机送到熔融气化炉中，装在粉煤罐底部的粉煤螺旋输送机把粉煤罐里的粉煤输送到熔融气化炉中燃烧，从熔融气化炉中下部的高压纯氧支持粉煤的燃烧，粉煤燃烧产生的热量熔化落入熔融气化炉中的海绵铁和炉渣，还有一部分粉煤落入熔化的铁水和熔化的炉渣后熔解析…炉的熔液中产生大量的二氧化碳气泡，搅拌熔融气化炉中的熔液使熔液中的氧化铁尽数还原。铁水从熔融气化炉的下部流出，炉渣液从铁水上面熔融气化炉出口流出。在熔融气化炉里熔化的炉渣和铁水温度达到1700℃，熔融气化炉中产生的废热气向上升腾加热落下来的粉煤和海绵铁。从熔融气化炉上部出来的高温煤气温度仍然有1000℃，此煤气中含有的一氧化碳比高炉煤气中含有的一氧化碳高两倍；将这些煤气冷却、除尘、清除二氧化碳和水蒸气，再经过加压和加热后的一氧化碳气体作为还原气通入竖炉还原炉中。只是从熔融气化炉的废气中收集到的那一点一氧化碳用于还原竖炉中的氧化铁，是远远不够的；需要用热解煤炭来生产大量的一氧化碳(例如：用水煤气法生产出含有一氧化碳、二氧化碳、氮气和水蒸气的混合气体，然后去除其他气体，再把纯一氧化碳气体加压成为一氧化碳压缩气体通入熔融气化炉中还原氧化铁。)。由于出熔融气化炉中出来的煤气中的一氧化碳纯度不够、压强也低，无法直接用于还原竖炉中的氧化铁，这样从熔融气化炉中出来的1000℃煤气也无法用来加热竖炉中的原料。所以COREX炉内的热交换和高炉是不一样的，高炉的逆流传输过程时间相对较长，热量利用比较充分。而且COREX使用的富铁矿，我们国家没有；我国使用含量不高的铁矿和技术水平低下的水煤气生产一氧化碳，使我国的COREX炼铁的煤耗太高，而且使用竖炉还原炉的COREX炉不能直接使用粉矿。
目前，韩国探索使用150吨三段鼓泡流化床还原炉FINEX炼铁。流化床燃煤锅炉分为鼓泡流化床燃煤锅炉和循环流化床燃煤锅炉。首先研发出的是鼓泡流化床燃煤锅炉，其原理是：鼓风机吹出的风从流化床炉箅下面向上吹，把流化床上面燃烧的粉煤吹浮起来，就像吹气泡似的——气泡吹大到一定程度就会吹爆、然后又会从小到大吹起第二个气泡，燃烧的粉煤被吹起、又落下然后再被吹起…；粉煤燃烧产生的烟气烧锅炉，烧完锅炉带余热的烟气用来加热鼓风机吹出来的风。在鼓泡流化床燃煤锅炉的基础上开发出循环流化床燃煤锅炉，其原理是：鼓风机吹出的风从流化床炉箅下面向上吹，把流化床上面燃烧的粉煤吹浮起来，燃烧的小颗粒粉煤被高高吹起、小颗粒粉煤燃尽后留下的灰被吹落的炉灰室；燃烧的大颗粒粉煤被吹起到一定高度后又落回到流化床上，然后被再一次吹起…，大颗粒的粉煤越烧越小，最后变成小颗粒粉煤燃尽后留下的灰被吹落的炉灰室；粉煤燃烧产生的烟气烧锅炉，烧完锅炉带余热的烟气用来加热鼓风机吹出来的风。鼓泡流化床燃煤锅炉使用中压鼓风机，燃烧效率低；循环流化床燃煤锅炉使用高压鼓风机，燃烧效率高。FINEX的鼓泡流化床还原炉工作原理与鼓泡流化床燃煤锅炉的工作原理有相似的地方。使用三段式鼓泡流化床还原炉的FINEX的工作原理是：颗粒小于8mm的粉矿在预热炉里被加热到一定温度，从熔融气化炉顶部出来的炉煤气与水煤气装置产生的一部分水煤气混合后经过煤气冷却装置的冷却，旋风除尘装置的除尘，清洗装置用水清洗，提纯装置把气体中的二氧化碳和水蒸气除去生成只含有一氧化碳和氢气的还原气，用增压风机给还原气增压，然后经过煤气冷却装置加热还原气，被加热后的还原气从终还原流化床炉箅下面向上吹，把从再还原流化床流到终还原流化床上的再还原粉矿吹浮起来；在炉温800℃的状况下：一氧化碳和氢气充分地与再还原粉矿接触，发生化学反应生产二氧化碳、水蒸气和生成铁，形成终还原粉矿、并产生一定的热量；终还原粉矿中生成铁的含量占70％，由于从终还原流化床出来的终还原粉矿温度太低，不能直接投放到熔融气化炉中。所以要用压块机把终还原粉矿压成条状然后切成大颗粒，用螺旋输送机把这些大颗粒终还原矿输送到熔融气化炉中，把从粉煤罐出来的粉煤压成型煤，然后把型煤也投放到熔融气化炉中，终还原矿和型煤落在熔融气化炉的熔解池里高温的炉渣液上面被加热，部分终还原康和型煤溶解在炉渣液中形成铁水、氧化铁熔液和溶解碳，氧化铁熔液和溶解碳焚烧化学反应生产铁水和二氧化碳，并产生热量和大量二氧化碳气泡、搅拌熔解池里的熔液使氧化铁和碳的化学反应更加充分，氧气从熔解池上面水平吹入、与堆在熔解池上面的型煤发生化学反应产生的热气体与熔解池里发生化学反应产生的热气体一起加热上面的大颗粒终还原矿块和型煤，这样高温的大颗粒终还原矿块和型煤落入熔解池中就会很容易熔化、形成铁水、氧化铁熔液和溶解碳析出。铁水从熔解池的下部流出。炉渣液从熔解池的上部流出。从终流化床还原炉出来的炉煤气与水煤气装置产生的一部分水煤气混合后经过煤气冷却装置的冷却，旋风除尘装置的除尘，清洗装置用水清洗，提纯装置把气体中的二氧化碳和水蒸气除去生成只含有一氧化碳和氢气的还原气，用增压风机给还原气增压，然后经过煤气冷却装置加热还原气，被加热后的还原气从再还原流化床炉箅下面向上吹，把从初还原流化床流到再还原流化床上的初还原粉矿吹浮起来；在炉温600℃的状况下：一氧化碳和氢气充分地与初还原粉矿接触，发生化学反应生产二氧化碳、水蒸气和生成铁，形成再还原粉矿、并产生一定的热量；再还原粉矿中生成铁的含量占50％，从再流化床还原炉出来的炉煤气与水煤气装置产生的一部分水煤气混合后经过煤气冷却装置的冷却，旋风除尘装置的除尘，清洗装置用水清洗，提纯装置把气体中的二氧化碳和水蒸气除去生成只含有一氧化碳和氢气的还原气，用增压风机给还原气增压，然后经过煤气冷却装置加热还原气，被加热后的还原气从初还原流化床炉箅下面向上吹，把从预热流化床流到初还原流化床上的预热粉矿吹浮起来；在炉温450℃的状况下：一氧化碳和氢气充分地与预热后的粉矿接触，发生化学反应生产二氧化碳、水蒸气和生成铁，形成初还原粉矿、并产生一定的热量；初还原粉矿中生成铁的含量占30％，热风炉出来的热风从预热流化床炉箅下面向上吹，把从预热流化床流上的粉矿吹浮起来、并加热到450℃。
目前，澳大利亚已经开发出80吨的HLSMELT炼铁炉。HLSMELT炼铁炉原理如下：煤内燃热风炉或者煤气热风炉把空气加热到1200℃，1200℃的热空气从终加热循环流化床的炉箅下面向上吹，把从再加热循环流化床流到终加热循环流化床的炉箅上的450℃的热粉矿继续加热到650℃。从终加热循环流化床上面出来的热风经过加压后从再加热循环流化床的炉箅下面向上吹，把从初加热循环流化床流到再加热循环流化床的炉箅上的250℃的热粉矿继续加热到450℃。从再加热循环流化床上面出来的热风经过加压后从出加热循环流化床的炉箅下面向上吹，把投放到初加热循环流化床的炉箅上的粉矿加热到250℃。由于从终加热循环流化床上面和再加热循环流化床上面出来的热风降低太多和风量损失，需要用热风炉出来的1200℃的热空气补充。螺旋输送机把650℃的热粉矿输送到铁浴还原炉顶部，然后用氮气把650℃的粉矿喷入铁浴还原炉里，粉矿中的氧化铁与铁浴还原炉里的溶解炭发生化学反应生产二氧化碳和铁，中熔液里生产的二氧化碳气泡搅拌了熔液使熔液里的氧化铁与溶解炭、熔剂与粉矿中的杂质发生更充分的化学反应。粉煤被碾碎加热、除去粉煤中的水份，然后用富氧把粉煤喷入铁浴还原炉中、燃烧产生二氧化碳和大量的一氧化碳，并释放出热量加热喷入铁浴还原炉里的粉矿和粉煤，产生的一氧化碳与喷入铁浴还原炉里的粉矿中的氧化铁发生化学反应生成铁和二氧化碳。未燃烧而落入铁浴还原炉的熔液里粉煤被加热成为溶解炭析出后与落入铁浴还原炉的熔液里的粉矿中的氧化铁发生剧烈的化学反应，生成铁和在熔液产生大量的二氧化碳、并释放出热量。铁水从铁浴还原炉的下侧流出。炉渣液从铁浴还原炉的熔液上部流出加热富氧和氮气。
COREX、LINEX和HLSMELT的熔融还原炉产生的煤气和热量没有被直接利用。COREX不可以直接利用大量的粉矿和粉煤，需要用块矿、烧结矿、块煤、型煤和少量的粉矿、粉煤、焦煤。在COREX的竖炉中加热后的还原气与块矿和烧结矿的化学反应非常慢，而且要消耗很多还原气。在LINEX中加热后的还原气与鼓泡流化床上粉矿中的氧化铁发生化学反应，一些穿过粉矿没有与粉矿中的氧化铁发生化学反应的还原气成为炉煤气。从FINEX的鼓泡流化床还原炉和熔融还原炉中出来的炉煤气需要用旋风除尘器除去灰尘、再用冷却装置冷却炉煤气、然后经过提纯去除炉煤气中的二氧化碳和水蒸气才能使用，由于从终还原流化床出来的终还原粉矿温度太低，不能直接投放到熔融气化炉中。终还原矿需要压块、然后切成颗粒才能使用，粉煤要压成型煤才能使用；工艺复杂消耗很多能量，而且余热没有很好地利用。在HLSMELT1中循环流化床上的粉矿需要用热风炉加热的高温空气来加热，由于粉矿没有在循环流化床上被还原，所以热粉矿中的氧化铁要在铁浴熔融还原炉中的熔液中与溶解炭发生剧烈的化学反应才能被还原成铁，铁浴熔融还原炉被损坏的速度是很快的，铁浴熔融还原炉的寿命很短。从COREX、LINEX和HLSMELT的熔融还原炉出来的炉煤气的余热都没有被直接利用，损耗非常大。
发明内容：
本发明熔融还原炼铁设备及炼铁方法可以克服COREX、LINEX和HLSMLT的缺陷。
本发明一种熔融还原炼铁设备包括：回转式流化床还原炉、铁浴熔融还原炉、水煤气发生装置、煤气冷却装置、除尘装置、洗涤器、还原气提纯装置、还原气增压风机、氮气与富氧发生装置、粉煤罐、粉煤螺旋输送机、熟料螺旋输送机。氮气与富氧发生装置是用空压机把空气压缩后通过分子筛把氮气回收到氮气罐里，空压机里剩余的气体就是富氧、用氧气罐储存富氧。回转式流化床还原炉的结构与生产水泥的回转水泥窑有相似的地方：在回转窑的前段和后段外面套有环形轨道，前环形轨道之前的回转窑上套有从动齿轮；回转窑前高后低倾斜地安装在两个支撑台上，回转窑上的前后两个轨道分别压在前后两个支撑台的两对滚轮上，回转窑上的从动齿轮与驱动电机转轴上的主动齿轮啮合。回转式流化床还原炉的结构与生产水泥的回转水泥窑不同的地方是：回转式流化床还原炉有外壳，外壳把回转窑、滚轮、主动齿轮和从动齿轮包在里面；外壳有夹层、夹层内有冷却水或气体，或者外壳内衬耐火陶瓷外包保温材料；回转窑中段和后段有炉箅孔，外壳的中段和后段的下部有裂口，外壳下部的裂口与炉灰螺旋输送机的输送管上部的裂口相通，炉灰螺旋输送机的出口接在尘灰管上，回转窑上方的外壳上依次装有数个温度传感器；回转窑入口和前环形轨道后面与外壳之间各有一石棉毛毡密封圈被弹簧压在回转窑上，回转窑的出口和后环形轨道前面与外壳之间也各有一石棉毛毡密封圈被弹簧压在回转窑上；回转式流化床还原炉有炉箅的地方八点钟至九点钟方向的外壳上有一长方形还原气进气口，回转式流化床还原炉有炉箅的地方两点钟至三点钟方向的外壳上有一长方形富氧进气口，在富氧进气口上每间隔一段距离有一条燃气点火管；装在外壳长方形还原气进气口上的石棉毛毡密封圈被弹簧压在回转窑外壁上，装在外壳长方形富氧进气口上的石棉毛毡密封圈也被弹簧压在回转窑外壁上，所有安装在外壳上用于夹住石棉毛毡密封圈的夹子都是带有夹层的夹子、夹层内有冷却水。回转窑出口对接熟料仓库，熟料仓库下方有熟料螺旋输送机的入料口。铁浴熔融还原炉顶部的炉煤气出口与熟料仓库上方之间有保温管相连通，保温管上装有电动碟阀风门。回转窑是在回转网管的前段内外侧镶嵌耐火陶瓷板，在回转网管的中后段内外侧镶嵌带孔的耐火陶瓷板或者带孔的石墨板、形成炉箅，在回转窑内侧装有抄板。加料管的下端伸入回转窑的入口，加料管的中部与外壳前端固定连接，加料管的上端通过万向分布器与上面的料仓连接。烟囱向下从料仓中央穿过之后再穿过万向分布器中央孔、然后烟囱的末端也与加料管相通。料仓内的粉矿、粉煤和熔剂通过一个万向布料器从加料管投放到回转窑中。从烟囱出来炉煤气和水煤气发生装置生产的水煤气一起依次经过煤气冷却装置使煤气冷却、除尘装置除去煤气中的大颗粒尘土、清洗器清洗掉煤气中的小颗粒尘土、还原气提纯装置除去二氧化碳和水蒸气后成为还原气，还原气经过还原气增压风机增压、再进入煤气冷却装置的外层被加热后从回转式流化床还原炉的还原气进气口进入穿过炉箅把粉矿吹动，与粉矿中的氧化亚铁发生化学反应生成铁、二氧化碳或水。熟料铁螺旋输送机把从回转式流化床还原炉的回转窑出的含氧化亚铁、粉煤和熔剂的熟料送到铁浴熔融还原炉的顶部，然后用氮气把熟料喷入铁浴熔融还原炉中。粉煤螺旋输送机从粉煤罐底部把粉煤也送到铁浴熔融还原炉顶部，然后用富氧把粉煤喷入铁浴熔融还原炉中。尘灰管穿过铁浴熔融还原炉侧壁，用尘埃螺旋输送机把大颗粒尘埃送到尘灰管中，从炉箅底部漏下来的炉灰被炉灰螺旋输送机也被输送到尘灰管中，用氮气把炉灰管中的尘埃和炉灰吹入铁浴熔融还原炉中。铁浴熔融还原炉的底部下侧有铁水出口，铁浴熔融还原炉中的炉渣液层有炉渣管通往外面，从铁浴熔融还原炉出来的炉渣液用来加热富氧。
使用熔融还原炼铁设备的炼铁方法：把粉矿、粉煤和熔剂放入料仓，粉矿、粉煤和熔剂在料仓里被烟囱里的炉煤气加热，料仓里的粉矿、粉煤和熔剂通过料仓下面的万向分布器投放到加料管里、然后从加料管流入回转窑。驱动电机转动主动齿轮带动回转窑上的从动齿轮转动使回转窑上的环形轨道压在支撑台上的滚轮转动。流入回转窑的粉矿、粉煤和熔剂在回转窑的前段由于回转窑的转动被回转窑内的抄板带到高处然后落下、被回转窑内流动的热气体进一步均匀地加热。在回转窑前段内高温下粉煤中的碳与粉矿中的一部分氧化铁发生化学反应生成氧化亚铁和二氧化碳。从烟囱出来的炉煤气和水煤气发生装置出来的水煤气一起依次经过煤气冷却装置使煤气冷却、除尘装置除去煤气中大颗粒尘埃、清洗器清洗掉煤气中的小颗粒尘埃、还原气提纯装置除去二氧化碳和水蒸气、还原气增压风机增压、煤气冷却装置的外层加热还原气后，从回转式流化床还原炉外壳的中后段的还原气入口进入穿过回转窑中后段八点钟至九点钟方向的炉箅把粉矿、粉煤和熔剂吹动、并与粉矿中的氧化亚铁发生化学反应生成铁和二氧化碳。由于回转窑的转动，被回转窑内的粉矿、粉煤和熔剂等原料被抄板的带到高处，在回转窑内八点钟至九点钟方向的地方形成一定的厚度；这些原料被炉箅外吹入的还原气吹动后，由于粉煤的比重小，一些小颗粒粉煤被吹到靠近回转窑的两点钟至三点钟方向的地方形成漂浮的煤粉尘。由于回转窑的转动在回转窑内两点钟至三点钟方向的地方的原料被抄板带走、只留下漂浮的煤粉尘。氮气与富氧发生装置产生的富氧从回转式流化床还原炉外壳的中后段富氧进气口进入、穿过回转窑中后段的炉箅，从炉箅两点钟至三点钟方向的地方吹出；富氧进气口内的燃气管喷出的燃气火焰点燃回转窑内两点钟至三点钟方向的地方漂浮的煤粉尘。由于回转窑内两点钟至三点钟方向的地方漂浮的煤粉尘的浓度较高、富氧支持这些漂浮的煤粉尘的燃烧只能是不充分燃烧。漂浮的煤粉尘在回转窑内两点钟至三点钟方向的地方不充分燃烧产生大量的一氧化碳、同时产生大量的热量加热回转窑内的原料，在回转窑内的中后段的原料被回转窑内两点钟至三点钟方向的地方燃烧的火焰从600℃加热到900℃。温度越高还原气与氧化亚铁的化学反应速度越快，使回转式流化床还原炉最终产生的熟料中纯铁的含量越高。由于回转窑转动把原料带到高处使处在高处的还原气也能与被带到高处的原料中的氧化亚铁发生化学反应，所以回转窑内的还原气被更充分地利用；因而使回转式流化床还原炉最终产生的熟料中纯铁的含量越高，和从烟囱里出来的炉煤气中的还原气含量很低。从回转窑出来的熟料落入熟料仓库。用尘埃螺旋输送机把从除尘器收集到的大颗粒尘埃送到尘灰管中，从回转窑底部漏下来的炉灰被炉灰螺旋输送机也被输送到尘灰管中，用氮气把炉灰管中的尘埃和炉灰吹入铁浴熔融还原炉中、落入熔解池中的尘埃和炉灰被熔解池里的熔液加热熔解。熟料铁螺旋输送机把熟料仓库的熟料送到铁浴熔融还原炉的顶部、然后用氮气把熟料喷入铁浴熔融还原炉中。粉煤螺旋输送机从粉煤罐底部把粉煤也送到铁浴熔融还原炉顶部，然后用富氧把粉煤喷入铁浴熔融还原炉中。在铁浴烙融还原炉中向上升腾炉煤气把落下来的熟料和粉煤加热。富氧把粉煤喷入铁浴熔融还原炉后被点燃，燃烧的粉煤产生的热量把落入铁浴熔融还原炉中的粉矿、氧化亚铁、还原铁、粉煤和熔剂进一步加热后熔化在熔解池里。熔剂与粉矿和粉煤中的杂质发生化学反应生产炉渣液。在熔解池中熔化后的氧化铁和氧化亚铁与熔解池中熔解炭发生剧烈的化学反应生成铁和二氧化碳气体，二氧化碳从熔解池的熔液中溢出产生大量的气泡，这些气泡搅拌熔解池中的各种物质使铁水下沉、炉渣液上浮、氧化铁和氧化亚铁与熔解炭接触发生化学反应。铁浴熔融还原炉里的1000℃的炉煤气中含有的一氧化碳比高炉气中的一氧化碳高两倍，从铁浴熔融还原炉出来的炉煤气在电动碟阀风门的调节下通过保温管进入熟料仓库的顶部，然后从回转窑1的出口进入回转窑；进入回转窑的炉煤气中的一氧化碳与原料中的氧化铁和氧化亚铁发生化学反应、进一步提高了熟料中生成铁的含量。铁浴熔融还原炉的最下侧的铁水出口流出，炉渣液从稍高一些的铁浴熔融还原炉的下侧的炉渣管流出。
本发明与LINEX相比，LINEX需要一个预热流化床与三个还原流化床串联起来使用。三个还原流化床所使用的还原气需要被加热到一级比一级高的温度。而本发明中的回转式流化床还原炉使用的还原气只需要用冷却水煤气和从回转式流化床还原炉出来的炉煤气的煤气冷却装置的外层加热既可。由于从LINEX的终还原流化床出来的终还原粉矿的温度低，把能够直接把终还原粉矿送入熔融气化炉中，需要把终还原粉矿压块和一点一点地投放的熔融气化炉中。而本发明的从回转窑出来的熟料温度近1000℃，我们可以直接把熟料投放的铁浴熔融还原炉中。吹入LINEX的三级还原流化床中的还原气穿过粉矿后就需要冷却、提纯和加热才能再使用，浪费很多热量，而本发明中的炉煤气和水煤气的煤气冷却装置也是还原气的加热器，进入回转式流化床还原炉还原气即使上升到高处也可以被充分利用。LINEX的熔融气化炉的炉煤气没有被直接利用、损失大量的热量，本发明中的铁浴熔融还原炉的炉煤气被直接利用。
本发明与HLSMELT相比，被发明中的回转式流化床还原炉中的原料被燃烧的煤粉尘直接加热，HLSMELT中循环流化床中的粉矿被热风炉吹出来的热空气加热、属于间接加热效率低；本发明中的回转式流化床还原炉中的原料被转动的回转窑直接搅拌，而HLSMELT中循环流化床中的粉矿被热热风炉吹出的热空气搅拌、属于间接搅拌效率低。HLSMELT中的终循环流化床出来的粉矿是没有经过还原的氧化铁，而从本发明中的回转式流化床还原炉出来的熟料中含有大量的氧化亚铁和生成铁，因而熟料投放到铁浴熔融还原炉时化学反应就不那么剧烈。从HLSMELT的铁浴熔融还原炉出来的炉煤气没有被直接利用、浪费大量热量，本发明中的铁浴熔融还原炉的炉煤气被直接利用。
附图说明：
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更具体详细的说明。
图1是本发明的熔融还原炼铁设备原理图。
图2是本发明中的回转式流化床还原炉的结构原理图。
图3是本发明中的回转式流化床还原炉的A-A剖视图。
图4是本发明中的回转式流化床还原炉的B-B剖视图。
图5是本发明中的回转式流化床还原炉的C-C剖视图。
具体实施方式：
图、图2、图3、图4、图5所示，本发明一种熔融还原炼铁设备包括：回转式流化床还原炉、铁浴熔融还原炉23、水煤气发生装置11、煤气冷却装置12、除尘装置13、洗涤器14、还原气提纯装置15、还原气增压风机、氮气与富氧发生装置18、粉煤罐22、粉煤螺旋输送机、熟料螺旋输送机。氮气与富氧发生装置18是用空压机把空气压缩后通过分子筛把氮气回收到氮气罐里，空压机里剩余的气体就是富氧、用氧气罐储存富氧。回转式流化床还原炉的结构与生产水泥的回转水泥窑有相似的地方：在回转窑1的前段和后段外面套有环形轨道，前环形轨道之前的回转窑1上套有从动齿轮；回转窑1前高后低倾斜地安装在两个支撑台6上，回转窑1上的前后两个轨道分别压在前后两个支撑台6的两对滚轮4上，回转窑1上的从动齿轮与驱动电机7转轴上的主动齿轮啮合。回转式流化床还原炉的结构与生产水泥的回转水泥窑不同的地方是：回转式流化床还原炉有外壳2，外壳2把回转窑1、滚轮4、主动齿轮和从动齿轮包在里面；外壳2有夹层、夹层内有冷却水或气体，或者外壳2内衬耐火陶瓷外包保温材料；回转窑1中段和后段有炉箅3孔，外壳2的中段和后段的下部有裂口，外壳2下部的裂口与炉灰螺旋输送机5的输送管上部的裂口相通，炉灰螺旋输送机5的出口接在尘灰管17上，回转窑1上方的外壳2上依次装有数个温度传感器；回转窑1入口和前环形轨道后面与外壳2之间各有一石棉毛毡密封圈被弹簧压在回转窑1上，回转窑1的出口和后环形轨道前面与外壳2之间也各有一石棉毛毡密封圈被弹簧压在回转窑1上；回转式流化床还原炉有炉箅3的地方八点钟至九点钟方向的外壳2上有一长方形还原气进气口16，回转式流化床还原炉有炉箅3的地方两点钟至三点钟方向的外壳2上有一长方形富氧进气口19，在富氧进气口19上每间隔一段距离有一条燃气点火管；装在外壳2长方形还原气进气口16上的石棉毛毡密封圈被弹簧压在回转窑1外壁上，装在外壳长方形富氧进气口19上的石棉毛毡密封圈也被弹簧压在回转窑1外壁上，所有安装在外壳2上用于夹住石棉毛毡密封圈的夹子都是带有夹层的夹子、夹层内有冷却水。回转窑1出口对接熟料仓库10，熟料仓库10下方有熟料螺旋输送机的入料口。铁浴熔融还原炉23顶部的炉煤气出口与熟料仓库10上方之间有保温管20相连通，保温管20上装有电动碟阀风门21。回转窑1是在回转网管的前段内外侧镶嵌耐火陶瓷板，在回转网管的中后段内外侧镶嵌带孔的耐火陶瓷板或者带孔的石墨板、形成炉箅3，在回转窑1内侧装有抄板。加料管的下端伸入回转窑1的入口，加料管的中部与外壳2前端固定连接，加料管的上端通过万向分布器与上面的料仓9连接。烟囱8向下从料仓9中央穿过之后再穿过万向分布器中央孔、然后烟囱8的末端也与加料管相通。料仓9内的粉矿、粉煤和熔剂通过一个万向布料器从加料管投放到回转窑1中。从烟囱8出来炉煤气和水煤气发生装置11生产的水煤气一起依次经过煤气冷却装置12使煤气冷却、除尘装置13除去煤气中的大颗粒尘土、清洗器14清洗掉煤气中的小颗粒尘土、还原气提纯装置15除去二氧化碳和水蒸气后成为还原气，还原气经过增压风机增压、再进入煤气冷却装置12的外层被加热后从回转式流化床还原炉的还原气进气口16进入穿过炉箅3把粉矿吹动，与粉矿中的氧化亚铁发生化学反应生成铁、二氧化碳或水。熟料铁螺旋输送机把从回转式流化床还原炉的回转窑1出的含氧化亚铁、粉煤和熔剂的熟料送到铁浴熔融还原炉23的顶部，然后用氮气把熟料喷入铁浴熔融还原炉23中。粉煤螺旋输送机从粉煤罐22底部把粉煤也送到铁浴熔融还原炉23顶部，然后用富氧把粉煤喷入铁浴熔融还原炉23中。尘灰管17穿过铁浴熔融还原炉23侧壁，用尘埃螺旋输送机把大颗粒尘埃送到尘灰管17中，从炉箅3底部漏下来的炉灰被炉灰螺旋输送机也被输送到尘灰管17中，用氮气把炉灰管17中的尘埃和炉灰吹入铁浴熔融还原炉23中。铁浴熔融还原炉23的底部下侧有铁水出口25，铁浴熔融还原炉23中的炉渣液层有炉渣管24通往外面，从铁浴熔融还原炉23出来的炉渣液用来加热富氧。
图1、图2、图3、图4、图5所示，使用熔融还原炼铁设备的炼铁方法：把粉矿、粉煤和熔剂放入料仓9，粉矿、粉煤和熔剂在料仓9里被烟囱8里的炉煤气加热，料仓9里的粉矿、粉煤和熔剂通过料仓9下面的万向分布器投放到加料管里、然后从加料管流入回转窑1。驱动电机7转动主动齿轮带动回转窑1上的从动齿轮转动使回转窑1上的环形轨道压在支撑台6上的滚轮4转动。流入回转窑1的粉矿、粉煤和熔剂在回转窑1的前段由于回转窑1的转动被回转窑1内的抄板带到高处然后落下、被回转窑1内流动的热气体进一步均匀地加热。在回转窑1前段内高温下粉煤中的碳与粉矿中的一部分氧化铁发生化学反应生成氧化亚铁和二氧化碳。从烟囱8出来的炉煤气和水煤气发生装置出来的水煤气一起依次经过煤气冷却装置使煤气冷却、除尘装置除去煤气中大颗粒尘埃、清洗器清洗掉煤气中的小颗粒尘埃、还原气提纯装置除去二氧化碳和水蒸气、煤气增压风机增压、煤气冷却装置的外层加热还原气后，从回转式流化床还原炉外壳的中后段的还原气入口16进入穿过回转窑1中后段八点钟至九点钟方向的炉箅3把粉矿、粉煤和熔剂吹动、并与粉矿中的氧化亚铁发生化学反应生成铁和二氧化碳。由于回转窑1的转动，被回转窑1内的粉矿、粉煤和熔剂等原料被抄板的带到高处，在回转窑1内八点钟至九点钟方向的地方形成一定的厚度；这些原料被炉箅3外吹入的还原气吹动后，由于粉煤的比重小，一些小颗粒粉煤被吹到靠近回转窑1的两点钟至三点钟方向的地方形成漂浮的煤粉尘。由于回转窑1的转动在回转窑1内两点钟至三点钟方向的地方的原料被抄板带走、只留下漂浮的煤粉尘。氮气与富氧发生装置产生的富氧从回转式流化床还原炉外壳2的中后段富氧进气口19进入、穿过回转窑1中后段的炉箅3，从炉箅3两点钟至三点钟方向的地方吹出；富氧进气口19内的燃气管喷出的燃气火焰点燃回转窑1内两点钟至三点钟方向的地方漂浮的煤粉尘。由于回转窑1内两点钟至三点钟方向的地方漂浮的煤粉尘的浓度较高、富氧支持这些漂浮的煤粉尘的燃烧只能是不充分燃烧。漂浮的煤粉尘在回转窑1内两点钟至三点钟方向的地方不充分燃烧产生大量的一氧化碳、同时产生大量的热量加热回转窑1内的原料，在回转窑1内的中后段的原料被回转窑1内两点钟至三点钟方向的地方燃烧的火焰从600℃加热到900℃。温度越高还原气与氧化亚铁的化学反应速度越快，使回转式流化床还原炉最终产生的熟料中纯铁的含量越高。由于回转窑1转动把原料带到高处使处在高处的还原气也能与被带到高处的原料中的氧化亚铁发生化学反应，所以回转窑1内的还原气被更充分地利用；因而使回转式流化床还原炉最终产生的熟料中纯铁的含量越高，和从烟囱8里出来的炉煤气中的还原气含量很低。从回转窑1出来的熟料落入熟料仓库10。用尘埃螺旋输送机把从除尘器13收集到的大颗粒尘埃送到尘灰管17中，从回转窑1底部漏下来的炉灰被炉灰螺旋输送机也被输送到尘灰管17中，用氮气把炉灰管17中的尘埃和炉灰吹入铁浴熔融还原炉23中、落入熔解池中的尘埃和炉灰被熔解池里的熔液加热熔解。熟料铁螺旋输送机把熟料仓库10的熟料送到铁浴熔融还原炉23的顶部、然后用氮气把熟料喷入铁浴熔融还原炉23中。粉煤螺旋输送机从粉煤罐22底部把粉煤也送到铁浴熔融还原炉23顶部，然后用富氧把粉煤喷入铁浴熔融还原炉23中。在铁浴熔融还原炉23中向上升腾炉煤气把落下来的熟料和粉煤加热。富氧把粉煤喷入铁浴熔融还原炉23后被点燃，燃烧的粉煤产生的热量把落入铁浴熔融还原炉23中的粉矿、氧化亚铁、还原铁、粉煤和熔剂进一步加热后熔化在熔解池里。熔剂与粉矿和粉煤中的杂质发生化学反应生产炉渣液。在熔解池中熔化后的氧化铁和氧化亚铁与熔解池中熔解炭发生剧烈的化学反应生成铁和二氧化碳气体，二氧化碳从熔解池的熔液中溢出产生大量的气泡，这些气泡搅拌熔解池中的各种物质使铁水下沉、炉渣液上浮、氧化铁和氧化亚铁与熔解炭接触发生化学反应。铁浴熔融还原炉23里的1000℃的炉煤气中含有的一氧化碳比高炉气中的一氧化碳高两倍，从铁浴熔融还原炉23出来的炉煤气在电动碟阀风门21的调节下通过保温管20进入熟料仓库10的顶部，然后从回转窑1的出口进入回转窑；进入回转窑1的炉煤气中的一氧化碳与原料中的氧化铁和氧化亚铁发生化学反应、进一步提高了熟料中生成铁的含量。铁浴熔融还原炉23的最下侧的铁水出口25流出，炉渣液从稍高一些的铁浴熔融还原炉23的下侧的炉渣管24流出。
Claims (2)
1.一种熔融还原炼铁设备，其特征在于：熔融还原炼铁设备包括：回转式流化床还原炉、铁浴熔融还原炉(23)、水煤气发生装置(11)、煤气冷却装置(12)、除尘装置(13)、洗涤器(14)、还原气提纯装置(15)、还原气增压风机、氮气与富氧发生装置(18)、粉煤罐(22)、粉煤螺旋输送机、熟料螺旋输送机，氮气与富氧发生装置(18)是用空压机把空气压缩后通过分子筛把氮气回收到氮气罐里，空压机里剩余的气体就是富氧、用氧气罐储存富氧，回转式流化床还原炉的结构与生产水泥的回转水泥窑有相似的地方：在回转窑(1)的前段和后段外面套有环形轨道，前环形轨道之前的回转窑(1)上套有从动齿轮；回转窑(1)前高后低倾斜地安装在两个支撑台(6)上，回转窑(1)上的前后两个轨道分别压在前后两个支撑台(6)的两对滚轮(4)上，回转窑(1)上的从动齿轮与驱动电机(7)转轴上的主动齿轮啮合；回转式流化床还原炉的结构与生产水泥的回转水泥窑不同的地方是：回转式流化床还原炉有外壳(2)，外壳(2)把回转窑(1)、滚轮(4)、主动齿轮和从动齿轮包在里面，外壳(2)有夹层、夹层内有冷却水或气体，或者外壳(2)内衬耐火陶瓷外包保温材料，回转窑(1)中段和后段有炉箅(3)孔，外壳(2)的中段和后段的下部有裂口，外壳(2)下部的裂口与炉灰螺旋输送机(5)的输送管上部的裂口相通，炉灰螺旋输送机(5)的出口接在尘灰管(17)上，回转窑(1)上方的外壳(2)上依次装有数个温度传感器，回转窑(1)入口和前环形轨道后面与外壳(2)之间各有一石棉毛毡密封圈被弹簧压在回转窑(1)上，回转窑(1)的出口和后环形轨道前面与外壳(2)之间也各有一石棉毛毡密封圈被弹簧压在回转窑(1)上，回转式流化床还原炉有炉箅(3)的地方八点钟至九点钟方向的外壳(2)上有一长方形还原气进气口(16)，回转式流化床还原炉有炉箅(3)的地方两点钟至三点钟方向的外壳(2)上有一长方形富氧进气口(19)，在富氧进气口(19)上每间隔一段距离有一条燃气点火管，装在外壳(2)长方形还原气进气口(16)上的石棉毛毡密封圈被弹簧压在回转窑(1)外壁上，装在外壳长方形富氧进气口(19)上的石棉毛毡密封圈也被弹簧压在回转窑(1)外壁上，所有安装在外壳(2)上用于夹住石棉毛毡密封圈的夹子都是带有夹层的夹子、夹层内有冷却水；回转窑(1)出口对接熟料仓库(10)，熟料仓库(10)下方有熟料螺旋输送机的入料口，铁浴熔融还原炉(23)顶部的炉煤气出口与熟料仓库(10)上方之间有保温管(20)相连通，保温管(20)上装有电动碟阀风门(21)，回转窑(1)是在回转网管的前段内外侧镶嵌耐火陶瓷板，在回转网管的中后段内外侧镶嵌带孔的耐火陶瓷板或者带孔的石墨板、形成炉箅(3)，在回转窑(1)内侧装有抄板，有加料管的下端伸入回转窑(1)的入口，加料管的中部与外壳(2)前端固定连接，加料管的上端通过万向分布器与上面的料仓(9)连接，烟囱(8)向下从料仓(9)中央穿过之后再穿过万向分布器中央孔、然后烟囱(8)的末端也与加料管相通，料仓(9)内的粉矿、粉煤和熔剂通过一个万向布料器从加料管投放到回转窑(1)中，从烟囱(8)出来炉煤气和水煤气发生装置(11)生产的水煤气一起依次经过煤气冷却装置(12)使炉煤气冷却、除尘装置(13)除去煤气中的大颗粒尘土、清洗器(14)清洗掉煤气中的小颗粒尘土、还原气提纯装置(15)除去二氧化碳和水蒸气后成为还原气，还原气经过还原气增压风机增压、再进入煤气冷却装置(12)的外层被加热后从回转式流化床还原炉的还原气进气口(16)进入穿过炉箅(3)把粉矿吹动，并与粉矿中的氧化亚铁发生化学反应生成铁、二氧化碳或水，熟料铁螺旋输送机把从回转式流化床还原炉生的回转窑(1)出来的含氧化亚铁、粉煤和熔剂的熟料送到铁浴熔融还原炉(23)的顶部，然后用氮气把熟料喷入铁浴熔融还原炉(23)中，粉煤螺旋输送机从粉煤罐(22)底部把粉煤也送到铁浴熔融还原炉(23)顶部，然后用富氧把粉煤喷入铁浴熔融还原炉(23)中，尘灰管(17)穿过铁浴熔融还原炉(23)侧壁，用尘埃螺旋输送机把大颗粒尘埃送到尘灰管(17)中，从炉箅(3)漏下来的炉灰被炉灰螺旋输送机也被输送到尘灰管(17)中，用氮气把炉灰管(17)中的尘埃和炉灰吹入铁浴熔融还原炉(23)中，铁浴熔融还原炉(23)的底部下侧有铁水出口(25)，铁浴熔融还原炉(23)中的炉渣液层有炉渣管(24)通往外面，从铁浴熔融还原炉(23)出来的炉渣液用来加热富氧。
2.使用熔融还原炼铁设备的炼铁方法，把粉矿、粉煤和熔剂放入料仓(9)，粉矿、粉煤和熔剂在料仓(9)里被烟囱(8)里的炉煤气加热，料仓(9)里的粉矿、粉煤和熔剂通过料仓(9)下面的万向分布器投放到加料管里、然后从加料管流入回转窑(1)，驱动电机(7)转动主动齿轮带动回转窑(1)上的从动齿轮转动使回转窑(1)上的环形轨道压在支撑台(6)上的滚轮(4)转动，流入回转窑(1)的粉矿、粉煤和熔剂在回转窑(1)的前段由于回转窑(1)的转动被回转窑(1)内的抄板带到高处然后落下、被回转窑(1)内流动的热气体进一步均匀地加热，在回转窑(1)前段内高温下粉煤中的碳与粉矿中的一部分氧化铁发生化学反应生成氧化亚铁和二氧化碳，从烟囱(8)出来的炉煤气和水煤气发生装置出来的水煤气依次经过冷却装置使上煤气冷却、除尘装置除去煤气中的大颗粒尘埃、清洗器清洗掉煤气中的小颗粒尘埃、还原气提纯装置除去二氧化碳和水蒸气、还原气增压风机增压、煤气冷却装置的外层加热还原气后，从回转式流化床还原炉外壳的中后段的还原气入口(16)进入穿过回转窑(1)中后段八点钟至九点钟方向的炉箅(3)把粉矿、粉煤和熔剂吹动、并与粉矿中的氧化亚铁发生化学反应生成铁和二氧化碳，由于回转窑(1)的转动，回转窑(1)内的粉矿、粉煤和熔剂等原料被抄板带到高处，在回转窑(1)的内八点钟至九点钟方向的地方形成一定的厚度；这些原料被炉箅(3)外吹入的还原气吹动后，由于粉煤的比重小，一些小颗粒粉煤被吹到靠近回转窑(1)的两点钟至三点钟方向的地方形成漂浮的煤粉尘；由于回转窑(1)的转动，在回转窑(1)内两点钟至三点钟方向的地方的原料被抄板带走、只留下漂浮的煤粉尘；氮气与富氧发生装置产生的富氧从回转式流化床还原炉外壳(2)的中后段富氧进气口(19)进入、穿过回转窑(1)中后段的炉箅(3)，从炉箅(3)两点钟至三点钟方向的地方吹出；富氧进气口(19)内的燃气管喷出的燃气火焰点燃回转窑(1)内两点钟至三点钟方向的地方漂浮的煤粉尘；由于回转窑(1)内两点钟至三点钟方向的地方漂浮的煤粉尘的浓度较高、富氧支持这些漂浮的煤粉尘的燃烧只能是不充分燃烧；漂浮的煤粉尘在回转窑(1)内两点钟至三点钟方向的地方不充分燃烧产生大量的一氧化碳、同时产生大量的热量加热回转窑(1)内的原料；在回转窑(1)内的中后段的原料被回转窑(1)内两点钟至三点钟方向的地方燃烧的火焰从600℃加热到900℃；温度越高还原气与氧化亚铁的化学反应速度越快，使回转式流化床还原炉最终产生的熟料中纯铁的含量越高；由于回转窑(1)转动把原料带到高处使处在高处的还原气也能与被带到高处的原料中的氧化亚铁发生化学反应，所以回转窑(1)内的还原气被更充分地利用；因而使回转式流化床还原炉最终产生的熟料中纯铁的含量越高，和从烟囱(8)里出来的炉煤气中的还原气含量很低；从回转窑(1)出来的熟料落入熟料仓库(10)，用尘埃螺旋输送机把从除尘器(13)收集到的大颗粒尘埃送到尘灰管(17)中，从回转窑(1)底部漏下来的炉灰被炉灰螺旋输送机也被输送到尘灰管(17)中，用氮气把炉灰管(17)中的尘埃和炉灰吹入铁浴熔融还原炉(23)中、落入熔解池中的尘埃和炉灰被熔解池里的熔液加热熔解；熟料铁螺旋输送机把熟料仓库(10)的熟料送到铁浴熔融还原炉(23)的顶部、然后用氮气把熟料喷入铁浴熔融还原炉(23)中，粉煤螺旋输送机从粉煤罐(22)底部把粉煤也送到铁浴熔融还原炉(23)顶部，然后用富氧把粉煤喷入铁浴熔融还原炉(23)中，在铁浴熔融还原炉(23)中向上升腾炉煤气把落下来的熟料和粉煤加热，富氧把粉煤喷入铁浴熔融还原炉(23)后被点燃，燃烧的粉煤产生的热量把落入铁浴熔融还原炉(23)中的粉矿、氧化亚铁、还原铁、粉煤和熔剂进一步加热后熔化在熔解池里，熔剂与粉矿和粉煤中的杂质发生化学反应生产炉渣液，在熔解池中熔化后的氧化铁和氧化亚铁与熔解池中熔解炭发生剧烈的化学反应生成铁和二氧化碳气体，二氧化碳从熔解池的熔液中溢出产生大量的气泡，这些气泡搅拌熔解池中的各种物质使铁水下沉、炉渣液上浮、氧化铁和氧化亚铁与熔解炭接触发生化学反应：铁浴熔融还原炉(23)里的1000℃的炉煤气中含有的一氧化碳比高炉气中的一氧化碳高两倍，从铁浴熔融还原炉(23)出来的炉煤气在电动碟阀风门(21)的调节下通过保温管(20)进入熟料仓库(10)的顶部然后从回转窑(1)的出口进入回转窑，进入回转窑(1)的炉煤气中的一氧化碳与原料中的氧化铁和氧化亚铁发生化学反应、进一步提高了熟料中生成铁的含量；铁水从铁浴熔融还原炉(23)的最下侧的铁水出口(25)流出，炉渣液从稍高一些的铁浴熔融还原炉(23)的下侧的炉渣管(24)流出。
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