CN104630406B - 焦化炼铁联合发电的间壁回转窑装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种焦化炼铁联合发电的间壁回转窑装置，包括焦化回转窑、还原炼铁回转窑和余热发电单元，焦化回转窑和还原炼铁回转窑为间壁式结构。焦化回转窑的焦炉煤气出口通过脱水设备、焦油提取设备和脱硫设备连接到加压机的入口，加压机的出口通过换热器连接到还原炼铁回转窑的还原性气体入口。还原炼铁回转窑的还原后气体出口连接到焦化回转窑的气化剂入口。焦化回转窑和还原炼铁回转窑的烟气出口通过余热发电单元和换热器连接到废气排放系统。本发明通过焦化回转窑、还原炼铁回转窑和余热发电单元联合，焦炉煤气用作还原炼铁的还原剂，还原炼铁后的气体用作焦化气化剂，排出的废烟气余热发电，有利于降低能耗和生产成本，提高经济效益。

Description

焦化炼铁联合发电的间壁回转窑装置

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，具体涉及一种焦化炼铁联合发电的间壁回转窑装置。

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质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种焦化炼铁联合发电的间壁回转窑装置，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：焦化炼铁联合发电的间壁回转窑装置，包括焦化回转窑、还原炼铁回转窑、余热发电单元、煤粉仓、铁矿粉料仓和废气排放系统。焦化回转窑和还原炼铁回转窑为间壁式结构，分别由环形物料空间、窑膛、窑头罩、窑尾罩、加料环和出料环构成。窑膛的窑头罩一侧设有烧嘴，窑尾罩一侧设有烟气出口。焦化回转窑的加料环设有焦炉煤气出口，出料环设有气化剂入口。还原炼铁回转窑的加料环设有还原后气体出口，出料环设有还原性气体入口。煤粉仓通过加料环与焦化回转窑的环形物料空间连接，环形物料空间通过出料环连接到焦炭冷却器。铁矿粉料仓通过加料环与还原炼铁回转窑的环形物料空间连接，环形物料空间通过出料环连接到还原铁冷却器。装置设有脱水设备、焦油提取设备、脱硫设备、加压机和换热器，焦炉煤气出口通过脱水设备、焦油提取设备和脱硫设备连接到加压机的入口，加压机的出口通过换热器连接到还原性气体入口。还原后气体出口连接到气化剂入口。焦化回转窑和还原炼铁回转窑的烟气出口连接到余热发电单元，余热发电单元的烟气出口通过换热器连接到废气排放系统。

装置设有磨粉及输送设备，焦炭冷却器出口通过磨粉及输送设备连接到烧嘴的燃料入口。装置设有电炉冶炼设备，还原铁冷却器出口连接到电炉冶炼设备。装置设有变电设备，余热发电单元通过变电设备连接到电炉冶炼设备或与电网连接。余热发电单元包括废热锅炉、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。烧嘴为气体燃料烧嘴、液体燃料烧嘴或固体燃料烧嘴。

本发明焦化炼铁联合发电的间壁回转窑装置通过焦化回转窑、还原炼铁回转窑和余热发电单元联合，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。还原炼铁后的气体用作焦化过程的气化剂，有效利用了还原后废气，优化煤气化过程，提高焦化过程焦炉煤气的产率。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。余热发电单元的电力用作电炉冶炼设备的电力，有利于降低炼铁炼钢成本。

附图说明

图1为本发明焦化炼铁联合发电的间壁回转窑装置的流程示意图；

其中：

1—窑尾罩、2—加料环、3—煤粉仓、4—焦化回转窑、5—环形物料空间、6—窑膛、7—出料环、8—窑头罩、9—烧嘴、10—焦炭冷却器、11—脱水设备、12—焦油提取设备、13—余热发电单元、14—脱硫设备、15—加压机、16—废气排放系统、17—换热器、18—磨粉及输送设备、19—铁矿粉料仓、20—还原后气体出口、21—变电设备、22—还原性气体入口、23—还原铁冷却器、24—电炉冶炼设备、25—还原炼铁回转窑、26—焦炉煤气出口、27—气化剂入口。

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。

本发明焦化炼铁联合发电的间壁回转窑装置如图1所述，包括焦化回转窑4、还原炼铁回转窑25、余热发电单元13、电炉冶炼设备24、变电设备21、磨粉及输送设备18、煤粉仓3、铁矿粉料仓19、脱水设备11、焦油提取设备12、余热发电单元13、脱硫设备14、加压机15、换热器17和废气排放系统16。焦化回转窑和还原炼铁回转窑为间壁式结构，分别由环形物料空间5、窑膛6、窑头罩8、窑尾罩1、加料环2和出料环7构成。窑膛的窑头罩一侧设有烧嘴9，窑尾罩一侧设有烟气出口。焦化回转窑设有焦炭冷却器10，还原炼铁回转窑设有还原铁冷却器23。焦化回转窑的加料环设有焦炉煤气出口26，出料环设有气化剂入口27。还原炼铁回转窑的加料环设有还原后气体出口20，出料环设有还原性气体入口22。煤粉仓通过加料环与焦化回转窑的环形物料空间连接，环形物料空间通过出料环连接到焦炭冷却器，焦炭冷却器出口通过磨粉及输送设备连接到烧嘴9的燃料入口。铁矿粉料仓通过加料环与还原炼铁回转窑的环形物料空间连接，环形物料空间通过出料环连接到还原铁冷却器，还原铁冷却器23出口连接到电炉冶炼设备。焦炉煤气出口通过脱水设备、焦油提取设备和脱硫设备连接到加压机的入口，加压机的出口通过换热器连接到还原性气体入口。焦化回转窑和还原炼铁回转窑的烟气出口连接到余热发电单元，余热发电单元的烟气出口通过换热器连接到废气排放系统。还原后气体出口20连接到气化剂入口27。余热发电单元13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。发电机通过变电设备21连接到电炉冶炼设备。废气排放系统包括布袋除尘器、引风机和烟囱。

本发明焦化炼铁联合发电的间壁回转窑装置的运行过程是：煤粉仓3中煤粉经加料环2进入焦化回转窑4的环形物料空间5，窑膛6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26到脱水设备11脱水，再经焦油提取设备12提取焦油、脱硫设备14脱硫后到加压机15增压。加压后煤气在换热器17与废烟气换热后经还原性气体入口22进入还原回转窑的环形物料空间作还原炼铁的还原性气体。干馏的固体产品焦炭经出料环到焦炭冷却器10冷却，冷却后的焦炭经磨粉及输送设备18磨粉后输送到焦化回转窑和还原炼铁回转窑的烧嘴9作燃料。铁矿粉料仓19中的铁矿粉经加料环2进入还原炼铁回转窑的环形物料空间5，窑膛6中烧嘴9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。还原铁经出料环进入还原铁冷却器23，冷却后的海绵铁到电炉冶炼设备24进行精炼。还原后的气体富含H₂和CO，经还原后气体出口20和气化剂入口27到焦化回转窑的环形物料空间作气化剂。气化剂中的H₂O和CO₂与碳反应生成H₂和CO，扩大了焦炉煤气中的还原性气体成分。两台回转窑烟气出口的烟气到余热发电单元，利用烟气余热发生蒸汽，蒸汽驱动汽轮机组带动发电机发电，发出的电力经变电设备21变压后输送到到电炉冶炼设备作熔融炼铁的电力。发完电后的废烟气与还原性气体换热后到废气排放系统排放。

Claims (5)

1.一种焦化炼铁联合发电的间壁回转窑装置，包括焦化回转窑（4）、还原炼铁回转窑（25）、余热发电单元（13）、煤粉仓（3）、铁矿粉料仓（19）和废气排放系统（16），所述焦化回转窑和还原炼铁回转窑为间壁式结构，分别由环形物料空间（5）、窑膛（6）、窑头罩（8）、窑尾罩（1）、加料环（2）和出料环（7）构成；窑膛的窑头罩一侧设有烧嘴（9），窑尾罩一侧设有烟气出口；焦化回转窑的加料环设有焦炉煤气出口（26），出料环设有气化剂入口（27）；还原炼铁回转窑的加料环设有还原后气体出口（20），出料环设有还原性气体入口（22）；所述煤粉仓通过加料环与焦化回转窑的环形物料空间连接，所述环形物料空间通过出料环连接到焦炭冷却器（10）；所述铁矿粉料仓通过加料环与还原炼铁回转窑的环形物料空间连接，所述环形物料空间通过出料环连接到还原铁冷却器（23）；其特征是：所述装置设有脱水设备（11）、焦油提取设备（12）、脱硫设备（14）、加压机（15）和换热器（17），所述焦炉煤气出口通过脱水设备、焦油提取设备和脱硫设备连接到加压机的入口，加压机的出口通过换热器连接到还原性气体入口；所述还原后气体出口（20）连接到气化剂入口（27）；所述焦化回转窑和还原炼铁回转窑的烟气出口连接到余热发电单元，余热发电单元的烟气出口通过换热器连接到废气排放系统。

2.根据权利要求1所述的焦化炼铁联合发电的间壁回转窑装置，其特征是：所述装置设有磨粉及输送设备（18），所述焦炭冷却器（10）出口通过磨粉及输送设备连接到烧嘴（9）的燃料入口。

3.根据权利要求1所述的焦化炼铁联合发电的间壁回转窑装置，其特征是：所述装置设有电炉冶炼设备（24），所述还原铁冷却器（23）出口连接到电炉冶炼设备。

4.根据权利要求3所述的焦化炼铁联合发电的间壁回转窑装置，其特征是：所述装置设有变电设备（21），所述余热发电单元通过变电设备连接到电炉冶炼设备。

5.根据权利要求1所述的焦化炼铁联合发电的间壁回转窑装置，其特征是：所述余热发电单元（13）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。