CN105352314B - 一种用于冶炼的隧道窑 - Google Patents

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本发明属于冶金设备技术领域,适用于炼铁工艺的隧道窑设备,包括窑体、穿过窑体的轨道、和设置在轨道上的窑车,该隧道窑沿窑体长度方向包括干燥段、预热段和焙烧段,干燥段的工作温度为常温~80℃,预热段的工作温度为80~600℃,焙烧段的工作温度为600~1500℃。用该设备将炉料坯块干燥、预热和焙烧,以满足熔炼需要,耗能低,环境友好。

Description

一种用于冶炼的隧道窑
技术领域
[0001] 本发明涉及一种冶金设备,尤其是一种用于冶金炉料块前处理的隧道窑。
背景技术
[0002] 目前,传统的隧道窑对密封要求不严,特别在窑车进、出隧道窑的时间阶段,隧道 窑是全部敞开的,隧道窑加工的产品都要进行冷却才能出窑,而且设置有极为复杂的风道 (或火道),由此现有隧道窑存在的主要问题是能耗高、成本高,同时现有的隧道窑需要设置 冷却带,单窑的生产能力低。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种用于冶炼的隧道窑,用该设备将炉料坯块干燥、预热和 焙烧便于后续金属的熔炼,实现节能减排,同时提高生产效率。
[0004] 本发明提供了一种用于冶炼的隧道窑,包括窑体、设置在窑内的轨道、以及设置在 轨道上的窑车,其特征在于:该隧道窑沿窑体长度方向包括干燥段、预热段和焙烧段,所述 焙烧段的侧壁设有开口,与熔炼炉连通,用于将焙烧的炉料卸入熔炼炉。窑体的形状为直线 型或曲线形,相应的轨道也为直线型或曲线形。
[0005] 进一步的是,在隧道窑的干燥段设置有哈风口,该哈风口与引风机相连,引风机进 行拉风,使隧道窑内的炉气从窑尾向窑头流动,并实现窑内为负压环境。负压操作能有效的 防止炉气的跑、冒现象,便于废气污染处理、环境友好;负压操作,安全性好;负压操作还便 于窑体和设备维修。负压操作即控制窑内压力低于大气压,例如根据情况可将窑内外的压 差控制在10-2000Pa。
[0006] 隧道窑的窑头还设有密封装置,该密封装置包括相对平行设置的两道密封门,实 现窑内操作的全程全天候密封,因此更易实现对窑内气氛的控制。密封段的温度为常温。 [0007]隧道窑设置有与动力机构相连的活动车底,作为窑头密封装置的组成部分,并用 于将窑车推进窑内。动力机构选自液压顶、步进机等类似装置。
[0008]焙烧段的侧壁设有开口,与熔炼炉连通,用于将焙烧的炉料直接卸入熔炼炉;从而 能够全部利用冶炼炉高温炉气的显热,溶炼炉不再需要余热发电和其他余热利用系统。 [0009]为了使得进入干燥、预热和焙烧隧道窑的含C0炉气充分燃烧,在干燥、预热和焙烧 隧道窑的焙烧段设置了二次风喷吹系统。吹入的二次风使熔炼炉的含有一定浓度CO的炉气 在窑内完全燃烧,实现窑内为氧化气氛。在焙烧过程中,炉内虽然处于氧化气氛,但是,炉料 块内部却始终保持强烈的还原气氛,使得炉料中的金属氧化物,例如铁的氧化物价位降低 和少量的金属铁被还原出来(被固定在炉料块中),为熔炼炉的还原冶炼当了先行。理想的 还原程度,金属化率可接近100%,使得炉料的冶炼性能极佳。
[0010]在所述焙烧段的侧壁的前述开口的相对位置安装有高温卸料装置,当炉料达到预 定位置时,不经冷却,即通过高温卸料装置将其卸入冶炼炉中。
[0011]所述隧道窑的尾部还设有窑车的冷却段,该冷却段与焙烧段通过窑尾密封装置隔 断,而不设坯块的冷却段。窑车冷却可通过自然冷却或在隧道窑的尾部强制冷却系统实现 冷却。炉料经干燥、预热和焙烧后直接入熔炼炉,有效利用了炉料本身的显热,不要将炉料 冷却后再入炉,没有这个过程的热损失。现有技术一般都需要在烧成后对坯块进行冷却,本 发明不设冷却段,能够大幅减少能耗。
[0012]由于窑头、窑尾均设置密封装置,窑道始终处于严格的密封状态,这不同于任何隧 道窑。
[0013]根据隧道窑的热工过程,炉料块在干燥段的温度为常温〜80°C,在预热段的温度为 80~600°C,在焙烧段的温度为600~1200°C。
[0014]所述隧道窑内设置有加热管道,该加热管道利用窑内的炉气热量与通过所述管道 通入的气体进行热交换,经热交换后被加热的气体用于恪炼炉的喷吹。经热交换后隧道窑 排放的废气温度为30〜70°C,系统的热损失很小,且对环境基本上不产生热污染。
[0015]所述窑体的窑头部分为钢结构,其余部分的墙体为耐火砖砌筑,窑的中间部分和 窑车冷却段的窑顶为陶瓷纤维棉吊顶,焙烧段的窑顶为耐火砖砌筑。在窑体的下部设有砂 封沟,窑车上设有与砂封沟匹配的砂封刀。
[0016] g体长度为50〜150米,§体的宽度为2〜12米,g体的高度为1〜7米。
[0017]本发明的隧道窑适用于多种金属原料的预处理,优选铁的氧化物。冶炼的铁的氧 化物可以使用含铁品位大于55%(质量百分比)的铁精粉,其配加一定的燃料、添加剂形成炉 料块,燃料可选择例如焦炭、烟煤、无烟煤。炉料的温度达到50(TC以上时发生自燃,产生大 量的热量,用以提高炉料本身的温度和补充预热、干燥所需热量。自燃时间越长,还原反应 越充分,环境温度越高(炉料所处的环境),自燃的趋势越强。
[0018]本发明中的干燥、预热和焙烧步骤,使用隧道窑来完成。窑车装载炉料块进入隧道 窑,在隧道窑内完成干燥、预热和焙烧后,将炉料块卸到熔炼炉。具体来说:
[0019]干燥:干燥的目的是去除炉料块中的重力水,温度范围为低于80 r。
[0020]预热:预热的目的是提高炉料块的温度,并去除物料中的毛细水和结晶水。温度范 围为80〜600°C。通过干燥,炉料块已经形成表面强度,预热步骤的操作比较容易。
[0021]焙烧:焙烧的主要目的是更进一步提高炉料块的温度,焙烧的温度范围为600〜 1200°C。焙烧过程是炉料块自燃和炉料块被炙热炉气加热的过程,随着温度越来越高,燃烧 的趋势越来越强;随着自燃的时间越来越长,燃烧也越来越旺。
[0022]炉料块的自燃,为本发明中炉料的一次燃烧,一次燃烧产生一定的热量,同时会有 少量的铁的氧化物被还原。这个还原可能是使铁的价位降低,或是少量的金属铁被还原出 来,但是被固化在炉料块中。
[0023]焙烧是在高温条件下进行,炉料块中储备大量的碳,无论是氧气还是二氧化碳气 体扩散进入炉料块,都将发生燃烧和产生一氧化碳还原气体来还原铁的氧化物。
[0024]上述在隧道窑中完成的干燥、预热和焙烧步骤中,炉料块之间不产生相对运动,几 乎不产生粉尘,从而减少了废气(排出的炉气)处理的负荷,环境友好。预热、焙烧可采用炉 料块自燃进行加热。炙热的炉料块被卸入熔炼炉,大大地减少了熔炼炉的热负荷,使熔炼炉 的溶炼变得轻松,从而提高了熔炼炉的产能。
[0025]本发明在炉料制备步骤之后,依次进行千燥、预热和焙烧步骤,这是非常重要和很 好的热工过程。干燥、预热和焙烧主要是利用焙炼炉产生的炉气的余热,利用余热直接加热 炉料,熔炼炉不再需要附加其他余热利用系统和设备;炉料块在干燥、预热和焙烧过程中, 不产生粉尘,环境非常友好。
附图说明
[0026] 图1是本发明的隧道窑的结构示意图。
[0027] 图2是本发明的隧道窑热工曲线图。
[0028]图中,1•液压顶,2•窑头密封装置,3•引风机,4•哈风口,5.砂封沟,6.窑车, 7.炉料块,8•二次风机,9•窑壁开口,10•高温卸料装置,11.窑尾密封墙。
具体实施方式
[0029]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的各实 施方式进行详细的阐述。然而,本领域的普通技术人员可以理解,在本发明实施方式中,为 了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是,即使没有这些技术细节和基于 以下实施方式的种种变化和修改,也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。 [0030]如图1、2所示,一种用于冶炼,特别是炉料块预处理的隧道窑,该隧道窑的结构包 含呈直线形的隧道窑窑室,在隧道窑窑室的两侧和顶部设有固定的窑壁和窑顶,构成隧道 窑窑体;在隧道窑窑室的底部设有窑车行走轨道,装载有炉料块7的多辆窑车6在窑车行走 轨道上运行;窑体长度为50米〜150米,根据熔炼炉的工艺要求,隧道窑中炉料块的温度区间 为0〜120(TC,大致分为5段:A、密封段(常温);B、坯块干燥段,工作温度为常温〜80°C;C、预热 段,工作温度为80~600°C ; D、焙烧段,工作温度600〜1200°C ;E、窑车冷却段,各段的长度可根 据炉内温度分布控制以及加热时间控制而定。
[0031]窑车6装载着炉料块7进入隧道窑,从隧道窑的窑头向窑尾运动,在隧道窑的窑头 干燥段设有哈风口4,该哈风口4与窑外的引风机3相连,引风机也可设置在窑头部位,还可 设置有除尘装置(未示出),对废气进行除尘处理,环境友好。引风机3进行拉风,使隧道窑内 的炉气从窑尾向窑头流动,优选实现窑内为负压环境。隧道窑内的炉气以对流传热的方式, 对炉料块进行干燥、预热和焙烧,炉料块升温至500〜550°C时点火自燃,出窑时炉料块的温 度达到例如1000〜1200°C。
[0032]隧道窑的窑头和窑尾分别安装了密封设置,窑头密封装置2为相对设置的两道密 封门,通过液压顶或步进机等推进设备实现窑车的连续进料,保持炉内的气氛波动小。在隧 道窑窑体的下部设有砂封沟5,窑车6上设有与砂封沟5匹配的砂封刀,进一步实现窑内密 封。
[0033] 在隧道窑的焙烧段侧壁设有窑壁开口 9,与熔炼炉的下料烟道连通,并设有高温卸 料装置10,用于将焙烧的炉料通过窑壁开口9直接卸入熔炼炉。本隧道窑不设炉料的冷却 段,但设有窑车的冷却区域,该冷却区域与焙烧段通过窑尾密封墙11隔断,窑尾密封墙11的 下端与窑车6间隔15-20_,便于窑车卸料后进入窑车的冷却区域,同时在卸料操作过程中, 上述间隔被卸料时的料渣填充,如此保证了隧道窑窑内与窑外的良好热隔绝。上述隧道窑 的结构设置使炉料块得以在隧道窑中完成干燥、预热和焙烧步骤,并通过高温卸料装置10 直接卸到熔炼炉的下料烟道,熔炼炉产生的含C0气体的炉气通过该窑壁开口 9进入隧道窑, 即窑壁开口9同时充当了高温含⑶炉气的入口,在引风机3的作用下炉气从窑尾向窑头流 动,通过二次风机8引入二次风使炉气中的co进行完全燃烧,如此实现隧道窑内的氧化气 氛。
[0034]以上实施例的说明只是用于帮助理解本方案的方法及其核心思想。应当指出,在 不脱离本方案原理的前提下,还可以对本方案进行若干改进,这些改进也同样落入本方案 权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于冶炼的隧道窑,包括窑体、窑体底部的轨道和设置在轨道上的窑车,其特征 在于:该隧道窑沿窑体长度方向包括干燥段、预热段和焙烧段,所述焙烧段的侧壁设有开 口,与熔炼炉连通,用于将焙烧的炉料卸入熔炼炉,窑体内设置有二次风口,吹入的二次风 使窑室内的炉气中的一氧化碳完全燃烧,所述隧道窑的尾部还设有窑车的冷却段,该冷却 段与焙烧段通过窑尾密封装置隔断。
2. 根据权利要求1所述的隧道窑,其特征在于:在隧道窑的干燥段设置有哈风口,该哈 风口与引风机相连,实现窑内为负压环境。
3. 根据权利要求1所述的隧道窑,其特征在于:所述隧道窑的窑头还设有密封装置,该 密封装置包括相对平行设置的两道密封门。
4. 根据权利要求3所述的隧道窑,其特征在于:所述隧道窑设置有与动力机构相连的活 动车底,作为窑头密封装置的组成部分,并用于将窑车推进窑内。
5.根据权利要求1所述的隧道窑,其特征在于:在所述焙烧段的开口相对位置安装有高 温卸料装置,当炉料达到预定位置时,该高温卸料装置将炉料卸入熔炼炉中。
6. 根据权利要求1所述的隧道窑,其特征在于:所述隧道窑内设置有加热管道,该加热 管道输出的气体用于熔炼炉的喷吹。
7. 根据权利要求1所述的隧道窑,其特征在于:炉料在干燥段的温度为常温〜80°C,在预 热段的温度为80〜600°C,在焙烧段的温度为600〜1200°C。
8. 根据权利要求1所述的隧道窑,其特征在于:窑头部分为钢结构,其余部分的墙体为 耐火砖砌筑,窑的中间部分和窑车冷却段的窑顶为陶瓷纤维棉吊顶,焙烧段的窑顶为耐火 砖砌筑;在窑体的下部设有砂封沟,窑车上设有与砂封沟匹配的砂封刀。
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