CN103993115B - 干燥与还原一体化闪速炼铁设备及炼铁方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了干燥与还原一体化闪速炼铁设备及炼铁方法，其中，干燥与还原一体化闪速炼铁设备包括：塔底、还原塔体、烟道和预还原干燥塔，塔底限定出熔池，熔池沿下向上的方向分为铁水层区、渣层区和焦炭层区；还原塔体内限定出还原塔腔，还原塔体的下端与塔底相连，还原塔体的顶部设有精矿喷嘴，精矿喷嘴用于向还原塔腔内喷入干燥铁精矿、熔剂和包括焦炭、粉煤和氧气的燃料；烟道的底端与塔底相连通；预还原干燥塔内限定出预还原干燥塔腔，预还原干燥塔腔的顶端与烟道的上端连通且预还原干燥塔的上部设有湿料加料口，湿料加料口用于向预还原干燥塔内供给湿精矿。利用该闪速炼铁设备可以显著提高炼铁效率，降低成本，减少设备投资。
Description
技术领域
本发明属于炼铁技术领域，尤其是涉及一种干燥与还原一体化闪速炼铁设备及炼铁方法。
背景技术
传统上通常利用高炉进行炼铁，但是高炉炼铁多存在流程长、投资大、产率低、能耗高、环境污染严重等诸多问题，虽然相关技术中也存在利用其它形式的炼铁炉进行炼铁，以克服高炉的问题，但是效果不理想，仍存在进一步改进的需求。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种干燥与还原一体化闪速炼铁设备，利用该干燥与还原一体化闪速炼铁设备可以显著提高炼铁效率和产率，提高原料的利用率，尤其可以对还原过程中产生的还原煤气进行充分利用，提高炼铁产率，降低投资。
本发明的另一个目的在于提出了一种利用上述干燥与还原一体化闪速炼铁设备炼铁的方法，利用该方法可以将还原产生的高温烟气对湿精矿进行干燥和预还原，由此可以提高能源利用率和炼铁效率。
根据本发明实施例的干燥与还原一体化闪速炼铁设备包括：塔底，所述塔底限定出熔池，所述熔池沿下向上的方向分为铁水层区、渣层区和焦炭层区；
还原塔体，所述还原塔体内限定出还原塔腔，所述还原塔体的下端与所述塔底相连，所述还原塔体的顶部设有精矿喷嘴；
烟道，所述烟道的底端与所述塔底相连通；
预还原干燥塔，所述预还原干燥塔内限定出预还原干燥塔腔，所述预还原干燥塔腔的上端与所述烟道的上端连通且所述预还原干燥塔的上部设有湿料加料口，所述湿料加料口用于向所述预还原干燥塔内供给湿精矿，其中，所述精矿喷嘴用于向所述还原塔腔内喷入干燥铁精矿、熔剂和包括焦炭、粉煤和氧气的燃料。
根据本发明实施例的干燥与还原一体化闪速炼铁设备具有还原塔和预还原干燥塔，可以利用还原塔内产生的高温烟气对预还原干燥塔内的湿精矿进行干燥和预还原，进而将预还原干燥塔内排出的干燥精矿直接输送还原塔内进行还原。由此可以对高温烟气进行再利用，同时避免高温烟气直接排放造成能量损耗和环境污染。进而可以显著提高能源利用率和炼铁效率。
在本发明的一个实施例中，还包括物料传输装置，所述物料传送装置设在所述预还原干燥塔腔的下方，用于承接从所述预还原干燥塔腔内排出的干燥精矿。由此可以进一步提高炼铁效率。
在本发明的一个实施例中，还包括余热锅炉，所述余热锅炉的进烟口与所述预还原干燥塔腔的下端相连通且罩在所述物料传输装置的上方。由此可以回收高温烟气的热量和烟气中的部分烟尘，进而可以显著提高热量利用率和降低烟尘对环境的污染。
在本发明的一个实施例中，所述刮板运输机与所述精矿喷嘴相连以将所述预还原干燥精矿输送到所述精矿喷嘴。由此可以进一步提高炼铁效率。
在本发明的一个实施例中，所述熔池处于所述渣层区、所述焦炭层区或者所述渣层区和焦炭层区的交界处的侧壁上设有炼铁喷嘴，所述炼铁喷嘴为热风粉煤喷嘴或者纯氧喷嘴，其中，所述热风粉煤喷嘴用于喷入热风粉煤或纯氧粉煤；所述纯氧喷嘴用于喷入纯氧。
在本发明的一个实施例中，所述熔池处于所述铁水区的侧壁上设有炼钢喷嘴，所述炼钢喷嘴用于喷入铁精粉或纯氧。
在本发明的一个实施例中，所述湿料加料口处设有湿精矿给料机。
根据本发明实施例的利用干燥与还原一体化闪速炼铁设备炼铁方法，包括以下步骤：
通过所述精矿喷嘴从所述还原塔体的顶部向所述还原塔腔内喷入干燥铁精矿、溶剂和包括焦炭、粉煤和氧气的燃料；
通过所述湿料加料口从所述预还原干燥塔的上部向所述预还原干燥塔腔内加入湿精矿；以及
将所述还原塔腔内的烟气从所述烟道的顶部输送至所述预还原干燥塔内以便对所述预还原干燥塔腔内的湿精矿进行干燥和预还原。
根据本发明上述实施例的利用干燥与还原一体化闪速炼铁设备的炼铁方法可以显著提高炼铁效率和产率。
在本发明的一些实施例中，所述熔池处于所述渣层区、所述焦炭层区或者所述渣层区和焦炭层区的交界处的侧壁上设有炼铁喷嘴，所述炼铁喷嘴为热风粉煤喷嘴或者纯氧喷嘴，其中所述方法还包括如下步骤：通过所述热风粉煤喷嘴向所述熔池内喷入热风粉煤或纯氧粉煤，或者通过所述纯氧喷嘴向所述熔池内喷入纯氧，以便还原所述渣层区和焦炭层区内的铁氧化物。
在本发明的一些实施例中，所述熔池处于所述铁水区的侧壁上设有炼钢喷嘴，通过所述炼钢喷嘴向所述熔池内喷入铁精粉或纯氧，以便降低所述铁水层区的铁水中的含碳量，得到钢水。
在本发明的一些实施例中，上述炼铁方法还可以进一步包括：物料传送装置设在所述预还原干燥塔腔的下方，用于承接从所述预还原干燥塔腔排出的干燥精矿，并将所述干燥精矿输送到所述精矿喷嘴处并通过所述精矿喷嘴供给至所述还原塔腔内。
在本发明的一些实施例中，上述炼铁方法还可以进一步包括：通过余热锅炉回收从所述预还原干燥塔内排出的烟气中的热量。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的干燥与还原一体化闪速炼铁设备的结构示意图。
图2是根据本发明一个实施例的利用干燥与还原一体化闪速炼铁设备的炼铁方法的流程图。
具体实施方式
下面首先参考图1描述根据本发明实施例的干燥与还原一体化闪速炼铁设备。
根据本发明实施例的干燥与还原一体化闪速炼铁设备100，包括塔底10，还原塔体20，烟道30以及预还原干燥塔40。
其中，塔底10内限定出熔池，熔池沿下向上的方向分为铁水层区11、渣层区12和焦炭层区13；
还原塔体20内限定出还原塔腔21，还原塔体20的下端与塔底10相连，还原塔体20的顶部设有用于向还原塔腔21内喷入干燥铁精矿、熔剂和包括焦炭、粉煤和氧气的燃料的精矿喷嘴22；由此通过喷入的方式向还原塔腔21内喷入干燥铁精矿、熔剂和包括焦炭、粉煤和氧气的燃料。其中，由于焦炭的比重比较小，容易浮在表面，进而形成了位于渣层区12上面的具有强还原性的过滤层(焦炭层区13)。所用熔剂为炼铁常用熔剂，例如碱性熔剂石灰石、白云石、石灰等。
烟道30的底端与塔底10相连通；
预还原干燥塔40内限定出预还原干燥塔腔41，预还原干燥塔腔41的顶端与烟道30的上端连通且预还原干燥塔40的上部设有湿料加料口42，湿料加料口42用于向预还原干燥塔腔41内供给湿精矿。由此可以利用烟道30将还原塔腔21内排出的高温烟气对预还原干燥塔腔41内的湿精矿进行干燥。
根据本发明的具体实施例，由于从还原塔腔21内排出的高温烟气中含有还原性气体，因此，利用其对湿精矿进行干燥，不仅可以使干燥后得到的干燥产物的含水量降至1.0重量％以下，同时还可以还原部分干燥精矿，得到的干燥精矿可以用于还原塔体20内进行炼铁。由此本发明上述实施例的干燥与还原一体化闪速炼铁设备100充分利用了还原塔体20自身内产生的高温烟气对还原塔体20自身所需的原料矿进行干燥，不仅节省了对烟气的处理能耗，同时还节省了用于干燥湿精矿所需的能耗。因此，利用本发明上述实施例的干燥与还原一体化闪速炼铁设备炼铁可以达到双倍节能的效果，显著提高能源利用率和炼铁效率。
根据本发明上述实施例的干燥与还原一体化闪速炼铁设备还包括物料传输装置50，物料传输装置50设在预还原干燥塔腔41的下方，用于承接从预还原干燥塔腔41内排出的干燥精矿。利用物料传输装置50可以实时对承接的干燥精矿进行输送和排出，使得工艺更加连续化。
根据本发明的具体实施例，物料传输装置50可以设置成将干燥精矿传输至精矿喷嘴22。由此可以将干燥精矿输送到还原塔腔21内用于炼铁。由此实现能量循环利用，节省能耗且提高炼铁效率。根据本发明的具体实施例，上述物料传输装置50可以为刮板运输机、皮带传输机或者气流输送机。由此可以满足不同的输送要求或者厂房设备配置要求。
根据本发明上述实施例的干燥与还原一体化闪速炼铁设备还可以包括余热锅炉60，余热锅炉60的进烟口61与预还原干燥塔腔41的下端相连且罩在物料传输装置50的上方。由此利用余热锅炉60可以回收预还原干燥塔腔41内排出的高温烟气中热量，吸收热量后的水可以用于供暖或发电，提高了热量利用效率。同时余热锅炉60罩在物料传输装置50的上方可以回收高温烟气中的烟尘，由此可以达到净化高温烟气的目的，进而避免资源浪费和环境污染。根据本发明的具体实施例，通过余热锅炉回收的烟尘可以落入物料传输装置50上与从预还原干燥塔腔41内排出的干燥精矿混合，进而利用物料传输装置50可以一同排出来自预还原干燥塔腔41内的干燥精矿和来自从余热锅炉内的烟尘，省去了单独排出烟尘的装置。同时，由于烟尘中含有大量的铁，因此利用物料传输装置50还可以将烟尘混入干精矿中用于炼铁，进而回收烟尘中的铁。
根据本发明的具体实施例，从余热锅炉60内排出的降温后的烟气可以送至再热式锅炉，以进一步转化烟气中的化学能，例如转化一氧化碳和氢气等化学能为可利用的能源。
根据本发明的具体实施例，熔池处于渣层区12、焦炭层区13或者渣层区12和焦炭层区13的交界处的侧壁上设有炼铁喷嘴70，根据本发明的具体实施例，炼铁喷嘴70可以为热风粉煤喷嘴或者纯氧喷嘴，其中，通过热风粉煤喷嘴可以向熔池内喷入热风粉煤或纯氧粉煤；通过纯氧喷嘴可以向熔池内喷入纯氧。根据本发明的具体实施例，喷入热风粉煤是以温度为800～1400摄氏度热风输送粉煤，热风的含氧量可以为21～99.99％；喷入纯氧粉煤是以含氧量为90～99.99％的纯氧输送粉煤；喷入纯氧则是单独喷入含氧量为90～99.99％的纯氧。由此可以对渣层区12和焦炭层区13内残余的未还原的铁氧化物进行还原，以便进一步提高干燥与还原一体化闪速炼铁设备100的炼铁产率。
根据本发明的具体实施例，熔池处于铁水区11的侧壁上设有炼钢喷嘴71，进而通过炼钢喷嘴71可以向铁水层区11的铁水内喷入纯氧，由此可以降低铁水中的含碳量，进而将铁水转化为钢，达到连续炼钢的目的。
根据本发明的具体实施例，该炼铁喷嘴70和炼钢喷嘴71可以为多个，且均沿炉底10的长度方向间隔布置。根据本发明的具体实施例，炼铁喷嘴70和炼钢喷嘴71的大小和倾角并不受特别限制，具体可以根据干燥与还原一体化闪速炼铁设备的大小、焦炭的粒度以及焦炭层的厚度进行调整。
根据本发明的具体实施例，预还原干燥塔40上方的湿料加料口42处还可以设有湿精矿给料机43。由此可以控制加料速度，提高还原效率。
根据本发明的具体实施例，干燥与还原一体化闪速炼铁设备100的内壁可以由无定形耐火材料构成，或由镶嵌水套的耐火砖砌筑。由此可以进一步提高干燥与还原一体化闪速炼铁设备100的使用寿命。
根据本发明的一个具体示例，还原塔20可以呈圆形，内径为5米，高6米。预还原干燥塔40为圆形，内径为5米，高12米。利用上述尺寸大小的干燥与还原一体化闪速炼铁设备100炼铁，年产铁量可以达到150～450万吨。
根据本发明另一具体示例，还原塔20可以呈矩形，内部尺寸为宽8米，长22米，高7米。预还原干燥塔40可以为矩形，内部尺寸为宽8米，长16米，高15米。利用上述尺寸大小的干燥与还原一体化闪速炼铁设备100炼铁，年产铁量可以达到4000～6000万吨。
根据本发明实施例的干燥与还原一体化闪速炼铁设备100，其容积系数可以达到为10～30t/m3d。
根据本发明实施例的干燥与还原一体化闪速炼铁设备100，结构简单，通过设置与烟道30相连通的预还原干燥塔40，充分利用了还原塔内排出的含有还原性气体的高温烟气，由此为湿精矿的干燥节省了能源、同时避免了烟气排放污染环境，同时将含有预还原精矿的干燥精矿用于炼铁还可以显著提高炼铁效率。另外，可以通过炼铁喷嘴70向熔池内的渣层区12及焦炭层区13喷入高温的热风和粉煤，进而提高炼铁产率；通过炼钢喷嘴71向铁水层区11的铁水内喷入纯氧，进而达到连续炼钢的目的。因此根据本发明实施例的干燥与还原一体化闪速炼铁设备100是一款新型高效、节能、环保的炼铁设备。
下面参考图2描述根据本发明实施例的利用干燥与还原一体化闪速炼铁设备炼铁的方法。
根据本发明的具体实施例，本发明实施例的利用干燥与还原一体化闪速炼铁设备炼铁的方法包括以下步骤：
S100：通过精矿喷嘴22从还原塔体20的顶部向还原塔腔21内喷入干燥精矿、溶剂和包括焦炭、粉煤和氧气的燃料；
S200：通过湿料加料口42从预还原干燥塔40的上部向预还原干燥塔腔41内加入湿精矿；以及
S300：将还原塔腔21内的烟气从烟道30的顶部输送至预还原干燥塔40内以便对预还原干燥塔腔41内的湿精矿进行干燥和预还原。
由此可以利用烟道30将还原塔腔21内排出的高温烟气对预还原干燥塔腔41内的湿精矿进行干燥和预还原，无需额外燃料进行干燥。由此可以充分利用还原塔体20内产生的高温烟气对湿精矿进行干燥和预还原，可以显著提高还原效率，节省能耗，提高资源利用率，同时可以避免高温烟气直接排放造成环境污染。因此，本发明上述实施例的利用干燥与还原一体化闪速炼铁设备炼铁的方法可以显著提高能源利用率和炼铁效率。
根据本发明上述实施例的炼铁方法还可以包括通过炼铁喷嘴70向熔池内喷入热风粉煤、纯氧粉煤或者纯氧。根据本发明的具体示例，炼铁喷嘴70可以为热风粉煤喷嘴或者纯氧喷嘴，由此，可以通过热风粉煤喷嘴向熔池内喷入热风粉煤或纯氧粉煤，或者通过纯氧喷嘴向熔池内喷入纯氧，以便还原渣层区和焦炭层区内的铁氧化物，进一步提高炼铁产率。
根据本发明上述实施例的炼铁方法还可以包括通过炼钢喷嘴70向熔池内喷入铁精粉或纯氧，以便降低铁水层区的铁水中的含碳量，得到钢水，由此达到连续炼钢的目的。
根据本发明的具体实施例，上述实施例的炼铁方法还可以包括利用物料传送装置50将从预还原干燥塔40排出的干燥精矿进行收集，并将干燥精矿输送到还原塔体20。利用物料传送装置50可以实时对承接的干燥精矿进行输送和排出，因此可以使得工艺更加连续化。
根据本发明的具体实施例，上述实施例的炼铁方法还可以包括通过余热锅炉60回收从预还原干燥塔40排出的烟气中的热量。由此余热锅炉60可以回收预还原干燥塔腔41内排出的高温烟气中热量，吸收热量后的水可以用于供暖或发电，提高了热量利用效率。同时余热锅炉60罩在物料传送装置50的上方可以回收高温烟气中的烟尘，由此可以达到净化高温烟气的目的，进而避免资源浪费和环境污染。根据本发明的具体实施例，从余热锅炉60内排出的降温后的烟气可以送至再热式锅炉，以进一步转化烟气中的化学能，例如转化一氧化碳和氢气等化学能为可利用的能源。
因此本发明实施例的利用干燥与还原一体化闪速炼铁设备炼铁的方法更加高效、节能和环保。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种干燥与还原一体化闪速炼铁设备，其特征在于，所述设备功能包括：湿精矿的干燥、预还原和闪速还原冶炼，
所述设备结构包括：
塔底，所述塔底限定出熔池，所述熔池沿下向上的方向分为铁水层区、渣层区和焦炭层区；
还原塔体，所述还原塔体内限定出还原塔腔，所述还原塔体的下端与所述塔底相连，所述还原塔体的顶部设有精矿喷嘴；
烟道，所述烟道的底端与所述塔底相连通；
预还原干燥塔，所述预还原干燥塔与所述烟道一体化布置，并且所述预还原干燥塔内限定出预还原干燥塔腔，所述预还原干燥塔腔的上端与所述烟道的上端直接连通且所述预还原干燥塔的上部设有湿料加料口，所述湿料加料口用于向所述预还原干燥塔内供给湿精矿；
物料传输装置，所述物料传送装置设在所述预还原干燥塔腔的下方，用于承接从所述预还原干燥塔腔内排出的干燥精矿；
余热锅炉，所述余热锅炉的进烟口与所述预还原干燥塔腔的下端相连通且罩在所述物料传输装置的上方，用于回收从所述预还原干燥塔腔内排出的高温烟气中的热量，同时回收所述高温烟气中的烟尘，
其中，
所述精矿喷嘴用于向所述还原塔腔内喷入干燥铁精矿、熔剂和包括焦炭、粉煤和氧气的燃料，
所述物料传输装置设置成将所述干燥精矿传输至所述精矿喷嘴。
2.根据权利要求1所述干燥与还原一体化闪速炼铁设备，其特征在于，所述熔池处于所述渣层区、所述焦炭层区或者所述渣层区和焦炭层区的交界处的侧壁上设有炼铁喷嘴，所述炼铁喷嘴为热风粉煤喷嘴或者纯氧喷嘴，
其中，所述热风粉煤喷嘴用于喷入热风粉煤或纯氧粉煤；
所述纯氧喷嘴用于喷入纯氧。
3.根据权利要求2所述干燥与还原一体化闪速炼铁设备，其特征在于，所述熔池处于所述铁水层区的侧壁上设有炼钢喷嘴，所述炼钢喷嘴用于喷入铁精粉或纯氧。
4.根据权利要求1所述干燥与还原一体化闪速炼铁设备，其特征在于，所述湿料加料口处设有湿精矿给料机。
5.一种利用如权利要求1所述干燥与还原一体化闪速炼铁设备的炼铁方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过所述精矿喷嘴从所述还原塔体的顶部向所述还原塔腔内喷入干燥铁精矿、溶剂和包括焦炭、粉煤和氧气的燃料；
通过所述湿料加料口从所述预还原干燥塔的上部向所述预还原干燥塔腔内加入湿精矿；以及
将所述还原塔腔内的烟气从所述烟道的顶部输送至所述预还原干燥塔内以便对所述预还原干燥塔腔内的湿精矿进行干燥和预还原。
6.根据权利要求5所述的炼铁方法，其特征在于，所述熔池处于所述渣层区、所述焦炭层区或者所述渣层区和焦炭层区的交界处的侧壁上设有炼铁喷嘴，所述炼铁喷嘴为热风粉煤喷嘴或者纯氧喷嘴，其中所述方法还包括如下步骤：
通过所述热风粉煤喷嘴向所述熔池内喷入热风粉煤或纯氧粉煤，或者通过所述纯氧喷嘴向所述熔池内喷入纯氧，以便还原所述渣层区和焦炭层区内的铁氧化物。
7.根据权利要求6所述的炼铁方法，其特征在于，所述熔池处于所述铁水区的侧壁上设有炼钢喷嘴，通过所述炼钢喷嘴向所述熔池内喷入铁精粉或纯氧，以便降低所述铁水层区的铁水中的含碳量，得到钢水。
8.根据权利要求5所述的炼铁方法，其特征在于，物料传送装置设在所述预还原干燥塔腔的下方，用于承接从所述预还原干燥塔腔排出的干燥精矿，并将所述干燥精矿输送到所述精矿喷嘴处并通过所述精矿喷嘴供给至所述还原塔腔内。
9.根据权利要求5-8中任一项所述的炼铁方法，其特征在于，还包括：通过余热锅炉回收从所述预还原干燥塔内排出的烟气中的热量。
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