CN103993116B - 双塔闪速炼铁炉及炼铁方法 - Google Patents

双塔闪速炼铁炉及炼铁方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了双塔闪速炼铁炉及炼铁方法，其中，双塔闪速炼铁炉包括：炉底，炉底内限定出熔池；第一还原塔，第一还原塔内限定出第一塔腔；第二还原塔，第二还原塔内限定出第二塔腔；第一还原塔和第二还原塔的下端与炉底相连；第二塔腔内设有隔墙并将第二塔腔分成上升烟道和还原通道；第一塔腔与上升烟道的下端连通，上升烟道的上端与还原通道的上端彼此连通。上述双塔闪速炼铁炉具有低投资、高产能和节能的优点。炼铁方法包括：通过精矿喷嘴向第一塔腔内喷入干精矿、熔剂包括焦炭、粉煤和氧气的燃料；通过加料口向还原通道内加入干精矿和熔剂；以及将第一塔腔内的烟气对还原通道内的干精矿进行还原。利用该方法炼铁效率高、成本低。

Description

双塔闪速炼铁炉及炼铁方法
技术领域
本发明属于炼铁技术领域，尤其是涉及一种双塔闪速炼铁炉及双塔闪速炼铁炉的炼铁方法
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双塔闪速炼铁炉，利用该双塔闪速炼铁炉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。
本发明的另一个目的在于提出了一种利用上述双塔闪速炼铁炉炼铁的方法，利用该方法可同时对两部分的铁精矿进行还原，提高还原煤气的利用率，进而提高炼铁产率。
根据本发明实施例的双塔闪速炼铁炉包括：炉底，所述炉底内限定出熔池，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；第一还原塔，所述第一还原塔内限定出第一塔腔，所述第一还原塔的下端与所述炉底相连，所述第一还原塔的顶部设有用于向所述第一塔腔内喷入干精矿、熔剂和包括焦炭、粉煤和氧气的燃料的精矿喷嘴；第二还原塔，所述第二还原塔内限定出第二塔腔，所述第二塔的下端与所述炉底相连，所述第二塔腔内设有隔墙，所述隔墙将所述第二塔腔分成上升烟道和还原通道，所述第一塔腔与所述上升烟道的下端连通，所述上升烟道的上端与所述还原通道的上端彼此连通，所述第二还原塔的顶部设有用于向所述还原通道内加入干精矿和熔剂的加料口。
根据本发明实施例的双塔闪速炼铁炉，具有第一和第二两个还原塔，可以同时对两部分的铁精矿进行还原，由此可以显著提高炼铁效率。第一和第二两个还原塔的还原产物均存在于共有的熔池中。在第二还原塔内设置有上升烟道将第一还原塔内产生的含有还原性气体的高温烟气输送到第二还原塔内，进而对第二还原塔内的干精矿进行还原，因此，第二还原塔内只需加入干精矿和熔剂即可，进而节省了向第二还原塔内提供焦炭、粉煤和氧气等燃料，节省了还原剂的用量。此外在对第一还原塔内的含有还原性气体的高温烟气进行充分利用的同时也减少了烟气的排放，避免对环境造成污染。因此本发明上述实施例的双塔闪速炼铁炉是一种高效、节能、环保的新型炼铁炉。尤其与常规的单塔闪速炼铁炉比较，上述双塔闪速炼铁炉具有投资省、产能大和节能的优点。
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，所述热风粉煤喷嘴和氧气喷嘴均为多个，且均沿所述炉底的长度方向间隔布置。由此可以进一步提高炼铁的产率。
在本发明的一个实施例中，还包括余热锅炉，所述余热锅炉的进气口与所述还原通道的下部连通。由此可以回收烟尘中的热量，提高热量利用率。
在本发明的一个实施例中，所述隔墙的下端支撑在所述熔池的底壁上，且所述隔墙的下端设有连通通道。由此使得熔池内的各区保持同一水平面，便于铁水和渣的排出以及准确地向渣层区喷入热风粉煤。
在本发明的一个实施例中，所述连通通道的上端与所述焦炭层区与所述渣层区的分界面平齐。由此可以避免烟气从底部进入还原通道。
在本发明的一个实施例中，所述加料口内设有加料机。由此可以进一步提高还原通道内的还原效率。
根据本发明实施的双塔闪速炼铁炉结构简单、制造方便，充分利用含有还原性气体的高温烟气，显著提高炼铁效率和产率。
根据本发明实施例的利用双塔闪速炼铁炉的炼铁方法，包括以下步骤：
通过所述精矿喷嘴从所述第一还原塔的顶部向所述第一塔腔内喷入干精矿、熔剂和包括焦炭、粉煤和氧气的燃料；
通过所述加料口从所述第二还原塔的顶部向所述还原通道内加入干精矿和熔剂；以及
将所述第一塔腔内的烟气从所述上升烟道的顶部输送至所述还原通道内以便对所述还原通道内的干精矿进行还原。
根据本发明上述实施例的利用双塔闪速炼铁炉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。
在本发明的一个实施例中，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还原通道排出的烟气中的热量。由此提高热量回收效率，降低能耗。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的双塔闪速炼铁炉的结构示意图。
图2是根据本发明一个实施例的利用双塔闪速炼铁炉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双塔闪速炼铁炉。
根据本发明实施例的双塔闪速炼铁炉100，包括炉底10，第一还原塔20，第二还原塔30。
其中，炉底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；
第一还原塔20内限定出第一塔腔21，第一还原塔的下端与炉底10相连，使得第一塔腔21形成密闭反应空间，第一还原塔的顶部设有用于向第一塔腔内21喷入干精矿、熔剂、粉煤和氧气的精矿喷嘴22；由此通过喷入的方式向第一塔腔21内喷入干精矿、熔剂和包括焦炭、粉煤和氧气的燃料，进而可以显著提高铁精矿的还原效率和炼铁效率。
第二还原塔30内限定出第二塔腔，第二塔的下端与炉底10相连，第二塔腔内设有隔墙31，隔墙31将第二塔腔分成上升烟道32和还原通道33，第一塔腔21与上升烟道32的下端连通，上升烟道32的上端与还原通道33的上端彼此连通，第二还原塔30的顶部设有用于向还原通道32内加入干精矿和熔剂的加料口34。
根据本发明实施例的双塔闪速炼铁炉100具有两个还原塔，可以同时对精矿进行还原，还原得到的铁水和炉渣，其中加入的燃料焦炭由于密度较小，漂浮与炉底熔池的最上层，形成焦炭层。通过在第二还原塔内设置隔墙31，分隔出上升烟道32和还原通道33，上升烟道32的上端与还原通道33的上端彼此连通，由此通过上升烟道32可以将第一还原塔20内的含有还原性气体的高温烟气输送至还原通道33(图1中的箭头标识烟气的走向)，进而对从还原通道33上方的加料口34加入的干精矿进行还原。因此，第二还原塔内只需加入干精矿和熔剂即可，进而节省了向第二还原塔内提供焦炭、粉煤和氧气，节省了还原剂、燃料的用量，降低了成本和能耗。此外在对烟气进行充分利用的同时也减少了烟气的排放，避免对环境造成污染。
根据本发明的具体实施例，如图1所示，隔墙31的下端支撑在熔池的底壁上，且隔墙31的下端设有连通通道35。由此使得熔池的下部是连通的，进而可以使得熔池内的各区保持同一水平面，便于铁水和渣的排出以及准确地向渣层区和焦炭层区喷入热风粉煤。根据本发明的具体实施例，连通通道35的上端可以与熔池内焦炭层区13与渣层区12的分界面平齐。由此可以避免烟气从连通通道35进入还原通道33内。
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40，根据本发明的具体实施例，炼铁喷嘴40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，以便进一步提高双塔闪速炼铁炉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的侧壁上设有炼铁喷嘴41，进而通过炼铁喷嘴41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40和炼铁喷嘴41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40和炼铁喷嘴41的大小和倾角并不受特别限制，具体可以根据双塔闪速炼铁炉的大小、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，上述双塔闪速炼铁炉100还可以包括余热锅炉50，余热锅炉50的进气口51与还原通道33的下部连通。由此利用该余热锅炉50可以回收还原通道33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。根据本发明的具体实施例，从余热锅炉50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，加料口34内设有加料机36。利用该加料机36可以向还原通道33内加入干精矿和熔剂，还原通道33内无需加入氧气和粉煤等燃料或者还原气，由此可以进一步提高还原通道内的还原效率。
根据本发明的具体实施例，双塔闪速炼铁炉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双塔闪速炼铁炉100的使用寿命。
根据本发明的一个具体示例，第一还原塔20可以呈圆形，内径为5米，高7米。第二还原塔30为方形，内部尺寸为6×6米，高7米。利用上述尺寸大小的双塔闪速炼铁炉100炼铁，年产铁量可以达到300～600万吨。
根据本发明另一具体示例，第一还原塔20和第二还原塔30可以呈矩形，内部尺寸为宽8米，长22米，高6米。利用上述尺寸大小的双塔闪速炼铁炉100炼铁，年产铁量可以达到4000～6000万吨。
根据本发明实施例的双塔闪速炼铁炉，其容积系数可以达到为10～30t/m3d。
根据本发明实施例的双塔闪速炼铁炉，结构简单，通过上升烟道32将第一还原塔20内的含有还原性气体的高温烟气输送至还原通道33内，使得无需向还原通道33内添加燃料，即可还原干精矿。利用该双塔闪速炼铁炉可以充分利用含有还原性气体的高温烟气，可以节省冶炼能源、同时避免烟气排放污染环境，进而显著提高炼铁效率。另外，可以通过热风粉煤喷嘴40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；通过氧气喷嘴41向铁水层区11的铁水内喷入纯氧，进而将铁水转化为钢。因此根据本发明实施例的双塔闪速炼铁炉是一款新型高效、节能、环保的炼铁设备。
下面参考图2描述利用本发明上述实施例的双塔闪速炼铁炉炼铁的方法。该方法包括下列具体步骤：
S100：通过精矿喷嘴22从第一还原塔20的顶部向第一塔腔21内喷入干精矿、熔剂和包括焦炭、粉煤和氧气的燃料；
S200：通过加料口34从第二还原塔30的顶部向还原通道33内加入干精矿和熔剂；以及
S300：将第一塔腔21内的烟气从上升烟道32的顶部输送至还原通道33内以便对还原通道33内的干精矿进行还原。
根据本发明上述实施例的利用双塔闪速炼铁炉的炼铁方法可以显著提高炼铁效率和产率。
根据本发明上述实施例的炼铁方法还可以包括通过炼铁喷嘴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。
根据本发明的另一个具体实施例，上述炼铁方法还可以包括：通过余热锅炉回收从还原通道下部排出的烟气中的热量。由此提高热量回收效率，降低能耗。根据本发明的具体实施例，从余热锅炉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。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
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。
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)

1.一种双塔闪速炼铁炉，其特征在于，包括：
炉底，所述炉底内限定出熔池，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，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；
第一还原塔，所述第一还原塔内限定出第一塔腔，所述第一还原塔的下端与所述炉底相连，所述第一还原塔的顶部设有精矿喷嘴；
第二还原塔，所述第二还原塔内限定出第二塔腔，所述第二还原塔的下端与所述炉底相连，所述第二塔腔内设有隔墙，所述隔墙将所述第二塔腔分成上升烟道和还原通道，所述第一塔腔与所述上升烟道的下端相连通，所述上升烟道的上端与所述还原通道的上端彼此连通，所述第二还原塔的顶部设有用于向所述还原通道内加入干精矿和熔剂的加料口，所述隔墙的下端支撑在所述熔池的底壁上，且所述隔墙的下端设有连通通道，
其中，所述精矿喷嘴用于向所述第一塔腔内喷入干精矿、熔剂和包括焦炭、粉煤和氧气的燃料。
2.根据权利要求1所述的双塔闪速炼铁炉，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。
3.根据权利要求2所述的双塔闪速炼铁炉，其特征在于，还包括余热锅炉，所述余热锅炉的进气口与所述还原通道的下部连通。
4.根据权利要求1所述的双塔闪速炼铁炉，其特征在于，所述连通通道的上端与所述焦炭层和所述渣层的分界面平齐。
5.根据权利要求1所述的双塔闪速炼铁炉，其特征在于，所述加料口内设有用于加入干精矿和熔剂的加料机。
6.一种利用权利要求1所述双塔闪速炼铁炉的炼铁方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过所述精矿喷嘴从所述第一还原塔的顶部向所述第一塔腔内喷入干精矿、熔剂和包括焦炭、粉煤和氧气的燃料；
通过所述加料口向所述还原通道内加入干精矿和熔剂；以及
将所述第一塔腔内的烟气从所述上升烟道的顶部输送至所述还原通道内以便对所述还原通道内的干精矿进行还原。
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。
8.根据权利要求7所述的炼铁方法，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，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。
9.根据权利要求6所述的炼铁方法，其特征在于，进一步包括：通过余热锅炉回收从所述还原通道内排出的烟气中的热量。
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Address after: 100083 Beijing City, Haidian District Zhongguancun South Street No. 12 day International Center B-1712

Applicant after: Beijing Shantie Technology Co., Ltd.

Address before: 300220, Tianjin, Hexi District Dongting Road, 20, Chen Tong Technology Business District Service Center room number 309-5

Applicant before: TIANJIN FLASH IRONMAKING TECHNOLOGY CO., LTD.

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Address after: 100083 Beijing City, Haidian District Xueyuan Road No. 30, large industrial building 14 storey block B room 1401

Applicant after: Beijing Shantie Technology Co., Ltd.

Address before: 100083 Beijing City, Haidian District Zhongguancun South Street No. 12 day International Center B-1712

Applicant before: Beijing Shantie Technology Co., Ltd.

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Address after: Room 528, No. 67, Fucheng Road, Haidian District, Beijing 100142

Patentee after: Beijing Hengyi Zhengxing Investment Co.,Ltd.

Address before: Room 1401, 14 / F, block B, Tiangong building, No.30 Xueyuan Road, Haidian District, Beijing 100083

Patentee before: BEIJING SHANTIE TECHNOLOGY Co.,Ltd.

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