CN104630405B - 一种铁电焦联合生产的间壁回转窑 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铁电焦联合生产的间壁回转窑，包括回转窑、铁粉预热器和烟气余热发电设备。回转窑为间壁式两段结构，包括还原炼铁和高温焦化段，铁粉预热器为套筒式结构。铁粉预热器的预热后铁粉出口与还原炼铁段的铁矿粉入口连接，预热气体入口与还原气体出口连接。高温焦化段的煤粉入口与煤粉仓连接，焦炉煤气出口通过煤气净化设备和焦油提取设备连接到还原铁冷却器，焦炭出口通过焦炭仓连接到焦炭冷却器。铁粉预热器的预热后气体出口的一路连接到多弯道除尘设备，一路连接到燃料气罐。本发明通过两段和间壁结构的回转窑，煤的焦化和还原炼铁过程分别在回转窑的还原炼铁段和高温焦化段进行，同时生产还原铁、焦炭和电力，提高了回转窑的生产效率。

Description

一种铁电焦联合生产的间壁回转窑

技术领域

本发明属于冶金化工材料生产设备技术领域，涉及一种回转窑，具体涉及一种铁电焦联合生产的间壁回转窑。

背景技术

还原炼铁是用气体或固体还原剂在低于矿石软化温度下，在反应装置内将铁矿石或铁矿粉还原成金属铁，这种铁保留了失氧前的外形，因失氧形成大量微孔隙，显微镜下形似海绵结构，故又称海绵铁。回转窑法还原炼铁用非焦煤作还原剂送入稍有倾斜的回转窑内，从窑头和窑身多点送入空气，用以助燃从窑头喷入和窑尾加入的还原煤中所释放的挥发分及还原反应产生的CO和碳，获取反应需要的950～1100℃高温和热量，将从窑尾加入的铁矿石还原成海绵铁，经冷却、筛分、磁选得到直接还原铁。

公开号为CN103757168A发明专利公开“一种炼铁回转窑及其炼铁工艺，炼铁工艺，按下述步骤进行：（1）燃烧气预热 ；（2）回转窑加热 ；（3）炼铁；炼铁回转窑，包括蓄热室、回转窑、尾气回收装置；所述蓄热室包括煤气蓄热室和空气蓄热室；这样将窑内的温度提升到1700℃，可以实现用回转窑炼铁目的，这样改变传统高炉炼铁的工艺，减少团球、烧结工艺，节约煤炭用量，减少炼铁的工艺环节，减少炼铁的生产环节，从而降低成本和对环境的污染”。该回转窑为普通回转窑，铁矿粉与煤粉等原料混合均匀后进入窑体内进行还原，煤粉中的硫、磷和灰分等杂质进入还原物料中影响还原的的质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种铁电焦联合生产的间壁回转窑，同时生产还原铁、焦炭和电力，提高回转窑的生产效率和还原铁的质量，降低能量消耗和生产成本。

本发明的技术方案是：铁电焦联合生产的间壁回转窑，包括回转窑、铁粉预热器、焦炭冷却器、还原铁冷却器、煤气净化设备、烟气余热发电设备和废气排放系统。回转窑由内筒和外筒构成，内筒和外筒之间为环形物料空间，环形物料空间设有支撑，内筒的中间为窑膛。窑膛的窑头罩侧设有烧嘴。回转窑分为还原炼铁段和高温焦化段，铁粉预热器为套筒式结构，预热器内筒和外壁构成，预热器内筒的中间为烟气道，预热器内筒和外壁之间为环形预热仓。环形预热仓设有预热后气体出口、预热气体入口和预热后铁粉出口，还原炼铁段的环形空间设有铁矿粉入口、还原气体出口和还原铁出口。预热后铁粉出口通过管路与铁矿粉入口连接，还原气体出口通过管路与预热气体入口连接。预热后气体出口通过管路连接到燃料气罐，还原铁出口与还原铁冷却器连接。高温焦化段的环形空间设有煤粉入口、焦炉煤气出口和焦炭出口，煤粉入口与煤粉仓连接，焦炉煤气出口通过煤气净化设备连接到还原铁冷却器，焦炭出口通过焦炭仓连接到焦炭冷却器。炉膛通过窑尾罩连接到烟气道，烟气道上部的废烟气出口通过烟气余热发电设备连接到废气排放系统。

间壁回转窑设有焦油提取设备，焦油提取设备的入口与焦炉煤气出口连接，出口与煤气净化设备连接。间壁回转窑设有多弯道除尘设备，多弯道除尘设备设有高温烧嘴；所述铁粉预热器的预热后气体出口分为两路，一路连接到多弯道除尘设备的高温烧嘴，一路连接到燃料气罐，燃料气罐连接到烧嘴。间壁回转窑设有换热器，鼓风机通过换热器连接到烧嘴的气体入口。焦炭冷却器的焦炭冷却气体出口通过换热器和循环风机连接到焦炭冷却气体入口。间壁回转窑设有二氧化碳储罐，二氧化碳储罐连接到循环风机入口，连接管路设有阀门。间壁回转窑设有电炉炼铁设备，还原铁冷却器连接到电炉炼铁设备。烟气余热发电设备包括废热锅炉、蒸汽轮机和发电机，废热锅炉设有蒸汽盘管，蒸汽盘管与蒸汽轮机连接，蒸汽轮机与发电机轴连接。废气排放系统包括布袋除尘器、引风机和烟囱，烧嘴为气体燃料烧嘴、液体燃料烧嘴或固体燃料烧嘴。煤气净化设备设有除尘器、脱硫设备和冷却器。

本发明铁电焦联合生产的间壁回转窑通过两段和间壁结构的回转窑，煤的焦化和还原炼铁过程分别在回转窑的还原炼铁段和高温焦化段进行，高温焦化过程产生的焦炉煤气经过提油和净化后用作还原炼铁的还原剂，提高了还原铁的质量。通过套筒结构的铁粉预热器，利用焦化过程和还原炼铁后的烟气和还原后气体预热铁粉，以及利用排出的废烟气余热发电，使热量得到充分利用，有利于降低能量消耗和生产成本，提高经济效益。利用多弯道除尘设备通过弯道中的高温烧嘴喷出燃料燃烧，不仅能除去烟气中的灰尘，而且能提高烟气温度。利用二氧化碳循环进行熄焦和冷却焦炭，不仅可以减少湿式熄焦造成的环境污染，而且可以用熄焦过程的热量预热助燃空气。用同一回转窑同时生产还原铁、焦炭和电力，提高了回转窑的生产效率。

附图说明

图1为本发明铁电焦联合生产的间壁回转窑的流程示意图；

图2为图1的A图；

其中：

1—铁矿粉上料设备、2—铁粉预热器、3—废烟气出口、4—环形预热仓、5—预热器内筒、6—烟气道、7—回转窑、8—窑尾罩、9—预热后气体出口、10—预热气体入口、11—预热后铁粉出口、12—铁矿粉入口、13—还原气体出口、14—还原炼铁段、15—煤粉仓、16—煤粉入口、17—高温焦化段、18—窑头罩、19—烧嘴、20—还原铁出口、21—还原铁冷却器、22—煤气入口、23—电炉炼铁设备、24—焦炉煤气出口、25—焦油提取设备、26—煤气净化设备、27—焦炭仓、28—焦炭冷却气体出口、29—焦炭冷却器、30—焦炭冷却气体入口、31—换热器、32—鼓风机、33—二氧化碳储罐、34—多弯道除尘设备、35—烟气余热发电设备、36—废气排放系统、37—支撑、38—环形物料空间、39—外筒、40—内筒、41—窑膛。42—循环风机、43—燃料气罐。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。

本发明铁电焦联合生产的间壁回转窑如图1所示，包括回转窑7、铁粉预热器2、焦炭冷却器29、鼓风机32、还原铁冷却器21、煤气净化设备26、换热器31、多弯道除尘设备34、电炉炼铁设备23、焦油提取设备25、烟气余热发电设备35和废气排放系统36。如图2所示，回转窑由内筒40和外筒39构成，内筒和外筒之间为环形物料空间38，环形物料空间设有支撑37，内筒的中间为窑膛41。铁粉预热器为套筒式结构，预热器内筒5和外壁构成，预热器内筒的中间为烟气道6，预热器内筒和外壁之间为环形预热仓。环形预热仓设有预热后气体出口9、预热气体入口10和预热后铁粉出口11，环形预热仓的上部与铁矿粉上料设备1连接。窑膛的窑头罩18侧设有烧嘴19，烧嘴为气体燃料烧嘴。炉膛通过窑尾罩8连接到烟气道，烟气道上部的废烟气出口3与多弯道除尘设备连接，多弯道除尘设备的出口通过烟气余热发电设备连接到废气排放系统。回转窑分为还原炼铁段14和高温焦化段17。还原炼铁段的环形空间设有铁矿粉入口12、还原气体出口13和还原铁出口20。预热后铁粉出口11通过管路与铁矿粉入口连接，还原气体出口通过管路与预热气体入口连接。预热后气体出口9分为两路，一路连接到燃料气罐43，燃料气罐连接到烧嘴19的燃料入口，一路连接到多弯道除尘设备的高温烧嘴。还原铁出口与还原铁冷却器连接，还原铁冷却器连接到电炉炼铁设备23。高温焦化段的环形空间设有煤粉入口16、焦炉煤气出口24和焦炭出口，煤粉入口与煤粉仓连接，焦炭出口通过焦炭仓27连接到焦炭冷却器，焦炉煤气出口通过焦油提取设备和煤气净化设备连接到还原铁冷却器21，用提油和净化冷却后的煤气冷却还原铁。鼓风机32通过换热器31连接到烧嘴19的气体入口，焦炭冷却器的焦炭冷却气体出口28通过换热器和循环风机42连接到焦炭冷却气体入口30，二氧化碳储罐连接到循环风机入口，连接管路设有阀门，用二氧化碳作熄焦和冷却焦炭的介质。烟气余热发电设备35包括废热锅炉、蒸汽轮机和发电机，废热锅炉设有蒸汽盘管，蒸汽盘管与蒸汽轮机连接，蒸汽轮机与发电机轴连接。煤气净化设备设有除尘器、脱硫设备和冷却器。

本发明铁电焦联合生产的间壁回转窑的运行过程为，铁矿粉经铁矿粉上料设备1进入铁粉预热器2的环形预热仓4，由回转窑还原炼铁段14还原炼铁后气体和烟气道6一同预热环形预热仓中铁矿粉。预热后的铁矿粉经预热后铁粉出口11和铁矿粉入口12进入还原炼铁段的环形物料空间38，净化后煤气作为还原性气体经还原铁冷却器21预热后进入环形物料空间。窑膛41中烧嘴19燃烧产生的烟气间壁加热环形物料空间的物料，铁矿粉在还原气氛中还原成金属铁。还原铁经还原铁出口20进入还原铁冷却器21，用净化后煤气冷却还原铁，同时预热煤气，冷却后的海绵铁到电炉炼铁设备23进行熔融炼铁。还原后气体经还原气体出口13和预热气体入口10进入环形预热仓4预热铁矿粉，放出热量后的气体经预热后气体出口9离开铁粉预热器，一路到燃气储罐，为烧嘴燃烧提供燃料；一路到多弯道除尘设备高温烧嘴燃烧，多弯道除尘设备一方面除尘，另一方面加热烟气。煤粉仓15中煤粉经煤粉入口16进入高温焦化段17的环形物料空间38，窑膛中的高温烟气间壁加热环形物料空间中物料，对煤粉进行干馏，产生的焦炉煤气经焦炉煤气出口24到焦油提取设备25进行油气分离，分离出煤焦油到化工装置继续加工，分离出煤气经煤气净化设备26净化，然后经还原铁冷却器21预热后到还原炼铁段作还原气体。焦炭经焦炭出口和焦炭仓27到焦炭冷却器29，用二氧化碳循环进行熄焦和冷却，熄焦和焦炭冷却放出的热量通过换热器31为烧嘴的助燃空气预热。

Claims (7)

1.一种铁电焦联合生产的间壁回转窑，包括回转窑(7)、铁粉预热器(2)、焦炭冷却器(29)、还原铁冷却器(21)、煤气净化设备(26)、烟气余热发电设备(35)和废气排放系统(36)；所述回转窑由内筒(40)和外筒(39)构成，内筒和外筒之间为环形物料空间(38)，环形物料空间设有支撑(37)，内筒的中间为窑膛(41)；窑膛的窑头罩(18)侧设有烧嘴(19)，其特征是：所述回转窑分为还原炼铁段(14)和高温焦化段(17)；所述铁粉预热器为套筒式结构，预热器内筒(5)和外壁构成，预热器内筒的中间为烟气道(6)，预热器内筒和外壁之间为环形预热仓；所述环形预热仓设有预热后气体出口(9)、预热气体入口(10)和预热后铁粉出口(11)，所述还原炼铁段的环形空间设有铁矿粉入口(12)、还原气体出口(13)和还原铁出口(20)；所述预热后铁粉出口通过管路与铁矿粉入口连接，所述还原气体出口通过管路与预热气体入口连接；所述预热后气体出口通过管路连接到燃料气罐(43)，所述还原铁出口与还原铁冷却器连接；所述高温焦化段的环形空间设有煤粉入口(16)、焦炉煤气出口(24)和焦炭出口，所述煤粉入口与煤粉仓连接，焦炉煤气出口通过煤气净化设备连接到还原铁冷却器(21)，所述焦炭出口通过焦炭仓(27)连接到焦炭冷却器；所述窑膛通过窑尾罩(8)连接到烟气道，烟气道上部的废烟气出口(3)通过烟气余热发电设备连接到废气排放系统。

2.根据权利要求1所述的铁电焦联合生产的间壁回转窑，其特征是：所述间壁回转窑设有焦油提取设备(25)，所述焦油提取设备的入口与焦炉煤气出口(24)连接，出口与煤气净化设备(26)连接。

3.根据权利要求1所述的铁电焦联合生产的间壁回转窑，其特征是：所述间壁回转窑设有多弯道除尘设备(34)，多弯道除尘设备设有高温烧嘴；所述铁粉预热器的预热后气体出口(9)分为两路，一路连接到多弯道除尘设备的高温烧嘴，一路连接到燃料气罐(43)，燃料气罐连接到烧嘴(19)。

4.根据权利要求1所述的铁电焦联合生产的间壁回转窑，其特征是：所述间壁回转窑设有换热器(31)，鼓风机(32)通过换热器连接到烧嘴(19)的气体入口；所述焦炭冷却器(29)的焦炭冷却气体出口(28)通过换热器和循环风机(42)连接到焦炭冷却气体入口(30)。

5.根据权利要求1所述的铁电焦联合生产的间壁回转窑，其特征是：所述间壁回转窑设有二氧化碳储罐(33)，所述二氧化碳储罐连接到循环风机入口，连接管路设有阀门。

6.根据权利要求1所述的铁电焦联合生产的间壁回转窑，其特征是：所述间壁回转窑设有电炉炼铁设备(23)，所述还原铁冷却器(21)连接到电炉炼铁设备。

7.根据权利要求1所述的铁电焦联合生产的间壁回转窑，其特征是：所述烟气余热发电设备(35)包括废热锅炉、蒸汽轮机和发电机，废热锅炉设有蒸汽盘管，蒸汽盘管与蒸汽轮机连接，蒸汽轮机与发电机轴连接。