CN105586462A - 铁水制造设备的排空用立管排出装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铁水制造设备的排空用立管排出装置，其中，铁水制造设备包括：多级流化床还原炉，所述多级流化床还原炉形成流化床对粉铁矿进行还原；熔炼气化炉，所述熔炼气化炉供应多级流化床还原炉中粉矿还原所需的还原气体，且形成有煤填充床；立管，所述立管连接多级流化床还原炉的各流化床还原炉，并具有立管控制阀，以使通过多级流化床还原炉的矿石及高温还原气体在各流化床还原炉之间移动；以及排空用立管，所述排空用立管设于多级流化床还原炉之间，并连接多级流化床还原炉的各流化床还原炉，在铁水制造设备的流化床还原炉停止时，用于将多级流化床还原炉的未还原残留粉铁矿按照从最上端流化床还原炉至最下端流化床还原炉的顺序排出。

Description

铁水制造设备的排空用立管排出装置

技术领域

本发明涉及一种铁水制造设备的排空用立管排出装置，更具体地涉及一种在使用通过立管连接的二级以上流化床还原炉的气固反应工艺中，流化床还原炉停止时可使用的铁水制造设备的排空用立管(emptyingstandpipe)排出装置，即通过尽量减少流化床还原炉内装填物的损失可提高工艺生产效率，而且通过在排空用立管设置至少一个控制阀及气扫管，可解决常规操作时固体所造成的堵塞现象，还可以有效地解决流化床还原炉停止时气体回流所造成的粉体流动干扰现象的铁水制造设备的排空用立管排出装置。

背景技术

至今铁水生产设备主要采用高炉法，这种高炉法由于反应器及工艺特性只使用具有能提供一定程度以上的强度及炉内透气性的粒度的原料，因此作为用作燃料及还原剂的碳源需要使用对特定原料煤进行加工而成的焦炭。

此外，作为铁源主要使用经预处理工艺——即烧结及造球等压块工艺——的烧结矿或者球团矿，因此存在需要解决设置附加设备而造成的成本增加以及附加设备导致的环境污染等问题。

因此，世界各国正在加紧研发一种采用新炼铁工艺的铁水制造设备，以便在制造铁水时，直接使用普通煤作为燃料及还原剂，而直接使用占全球矿产量的80％以上的粉矿作为铁源。

图1示出了直接使用普通煤及粉矿的典型的铁水制造设备。

请参照图1，铁水制造设备由形成流化床对粉铁矿进行还原的三级流化床还原炉30’和形成有煤填充床的熔炼气化炉10组成。

装入最上端的(预还原炉)流化床还原炉33的常温粉矿经过所述的三级流化床还原炉30’时与所述熔炼气化炉10所供应的高温还原气体(气流)接触，进而温度上升并且转化为60％以上被还原的高温还原粉矿并被排出。

还原粉矿通过压块装置20热压成型后，连续装入形成有煤填充床的熔炼气化炉10内，在煤填充床中熔融而转化成铁水并被排到所述的熔炼气化炉10外部。熔炼气化炉10从炉顶连续接收块状普通煤而在炉内形成具有一定高度的煤填充床，通过形成于煤填充床外壁下端的多个风口向所述煤填充床内吹入氧气，使煤填充床的煤炭燃烧，由此产生的燃烧气体从煤填充床上升而转化为高温还原气流，并向熔炼气化炉10外部排出而供应到所述的三级流化床还原炉30’。

经过三级流化床还原炉30’的矿石在各流化床还原炉之间的移动是通过将相邻的上端及下端流化床还原炉互相连接的立管41、42来实现的。在所述立管41、42内，因为上下端的压力差自下端流化床还原炉向上端流化床还原炉形成高温还原气体的流动，并且因为重力自上端流化床还原炉向下端流化床还原炉形成矿石的流动，而两种流动彼此交错。另外，从最下端流化床还原炉连续排出的还原粉矿通过矿石装入管被排出，被排出的还原粉矿根据形成于所述最下端流化床还原炉排出位置和所述熔炼气化炉顶部位置之间的高度差，当所述最下端流化床还原炉排出位置低时，通过供应到所述三级流化床还原炉的部分高温还原气体的输送作用被装入所述熔炼气化炉10，当所述最下端流化床还原炉排出位置高时，通过还原粉矿的自身重力被装入所述熔炼气化炉10的内部。

利用所述普通煤及粉铁矿的铁水制造设备的制造工艺与以往的工艺相比有利之处在于替代块矿使用粉铁矿、替代焦炭使用普通煤，更在于因为工艺特性设备的停止及再运行较为方便。然而，由于将粉铁矿用作原料的所述工艺的特性，设备停止时需要特别注意。这是因为在以通过从各流化床还原炉底部供应的还原气体形成流化床的状态进行操作的情况下，流化床还原炉停止时需要继续保持流化床的流态化。

如果流化床还原炉停止时，还原气体断供就会导致流态化的粉铁矿直接沉降到流化床还原炉底部，进而造成为使气流均匀分布于流化床还原炉底部而设置的气体分布板喷嘴被堵塞，不进行大规模整修就难以再运行。

而且，各流化床还原炉的粉铁矿排出口位于流化床的上部，因此从粉铁矿排出口排出粉铁矿受到限制，即使排出操作进行至再也无法从粉铁矿排出口排出粉铁矿为止，也会有相当多的粉铁矿残留在流化床还原炉内部的气体分布板上部至粉铁矿排出口之间，如果在此状态下停止流态化，残留粉铁矿还是会造成如上所述的气体分布板被堵塞的问题。

为了解决所述的问题，目前采用以下方式：继续保持还原气体的流动，在各流化床还原炉中保持粉铁矿流态化的状态下，通过气体分布板正上方的残留粉铁矿排出管(非现有粉铁矿排出口)，从流化床还原炉排出残留粉铁矿。此时，操作中一直开着的矿石装入管被控制阀关闭，各流化床还原炉中形成流化床，正被还原的矿石不会移动到其他流化床还原炉而是向外排出。被排出的粉铁矿是还原反应还未结束的矿石，因此不会再装入下一工序的熔炼气化炉而是进行废弃处理。被废弃的粉铁矿是高温粉铁矿，必须进行冷水处理，由此产生的淤渣会造成废弃费用及工艺用水净化费用增加的问题。

发明内容

技术问题

本发明提供一种铁水制造设备的排空用立管排出装置，其在直接使用普通煤及粉铁矿的铁水制造设备的流化床还原炉停止时，对流化床还原炉的未还原残留粉铁矿不进行废弃处理，而是在最上端流化床还原炉至最下端流化床还原炉按顺序进行还原并供应到熔炼气化炉，以尽量抑制粉铁矿的损失量，从而可以提高原料矿石的使用效率以及增加铁水制造设备的生产率。

技术方案

根据本发明的一示例性实施方案，可提供一种铁水制造设备的排空用立管排出装置，其中，该铁水制造设备可包括：

多级流化床还原炉，所述多级流化床还原炉形成流化床对粉铁矿进行还原；

熔炼气化炉，所述熔炼气化炉供应多级流化床还原炉中粉矿还原所需的还原气体，且形成有煤填充床；

立管，所述立管连接多级流化床还原炉的各流化床还原炉，并具有立管控制阀，以使通过多级流化床还原炉的矿石及高温还原气体在各流化床还原炉之间移动；以及

排空用立管，所述排空用立管设于多级流化床还原炉之间，并连接多级流化床还原炉的各流化床还原炉，在铁水制造设备的流化床还原炉停止时，用于将多级流化床还原炉的未还原残留粉铁矿按照从最上端流化床还原炉至最下端流化床还原炉的顺序排出。

所述排空用立管能够以相同的高度与多级流化床还原炉中上流化床还原炉分布板正上方的矿石排出口和多级流化床还原炉中下流化床还原炉的矿石装入口连接。

所述排空用立管可设置成与地面的角度呈45度以上，以使管内的矿石排流顺利进行。

在所述排空用立管上部可分别设置排空用立管上控制阀，用于控制所述排空用立管的开闭。

在所述排空用立管下部可分别设置排空用立管下控制阀，用于控制排空用立管的开闭。

所述排空用立管上控制阀可设置在与所述排空用立管入口相距全长的1/4以上之处。

所述排空用立管下控制阀可设置在离所述排空用立管出口1m以内。

在所述排空用立管的所述排空用立管上控制阀的上部、下部可分别设置对所述排空用立管可进行气体吹扫(gaspurge)的至少一个上控制阀用上气扫管及上控制阀用下气扫管。

在所述排空用立管的所述排空用立管下控制阀的上部、下部可分别设置对所述排空用立管可进行气体吹扫的至少一个下控制阀用上气扫管及下控制阀用下气扫管。

有利效果

根据本发明的示例性实施方案，在直接使用普通煤及粉铁矿的铁水制造设备的流化床还原炉停止时，对流化床还原炉的未还原残留粉铁矿不进行废弃处理，而是在最上端流化床还原炉至最下端流化床还原炉按顺序进行还原并供应到熔炼气化炉，以尽量抑制粉铁矿的损失量，从而可以提高原料矿石的使用效率以及增加铁水制造设备的生产率。

而且，利用排空用立管就能使图4所示高度100的矿石从最上端流化床还原炉移动至最下端流化床还原炉，因此多级流化床还原炉停止时不用进行冷水处理，从而可以增加生产量，由于不进行冷水处理不会出现工艺用水的水质降低的问题。

附图说明

图1是根据现有技术的铁水制造设备的构造示意图。

图2是根据本发明第一示例性实施方案的铁水制造设备的排空用立管排出装置的构造示意图。

图3是根据本发明第二示例性实施方案的铁水制造设备的排空用立管排出装置的构造示意图。

图4是图3的局部放大图。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的示例性实施方案，以使所属领域的技术人员可以容易实施本发明。所属领域的技术人员理应理解，在不脱离本发明的概念及范围的基础上，本文所述的示例性实施方案能够以各种不同方式变型实施。在附图中尽量采用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。

本文所使用的术语只是出于描述特定实施方案而不意在限制本发明。除非上下文中另给出明显相反的含义，否则本文所使用的单数形式也意在包括复数形式。还应该理解的是，术语“包括”和“包含”不是具体指某些特性、领域、整数、步骤、动作、要素及/或成分，而排除其他特性、领域、整数、步骤、动作、要素、成分及/或组的存在或附加。

本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)的含义与所属领域的技术人员通常理解的意思相同。对于辞典里面有定义的术语，应该被解释为具有与相关技术文献和本文中公开的内容一致的意思，而不应该以理想化或过于正式的含义来解释它们的意思。

图2是根据本发明第一示例性实施方案的铁水制造设备的排空用立管排出装置的构造示意图，图3是根据本发明第二示例性实施方案的铁水制造设备的排空用立管排出装置的构造示意图，图4是图3的局部放大图。

请参照图2至图4，根据本发明第一、第二示例性实施方案的铁水制造设备的排空用立管排出装置，其中，该铁水制造设备可包括：

多级流化床还原炉30，所述多级流化床还原炉形成流化床对粉铁矿进行还原；

熔炼气化炉10，所述熔炼气化炉10供应所述多级流化床还原炉30中粉矿还原所需的还原气体，且形成有煤填充床；

立管41、42，所述立管41、42连接多级流化床还原炉30的各流化床还原炉，以使通过多级流化床还原炉30的矿石及高温还原气体在各流化床还原炉之间移动；以及

排空用立管51、52，所述排空用立管51、52设于多级流化床还原炉30之间，并连接多级流化床还原炉的各流化床还原炉，在铁水制造设备的流化床还原炉停止时，用于将多级流化床还原炉的未还原残留粉铁矿按照从最上端流化床还原炉33至最下端流化床还原炉31的顺序排出。

所述流化床还原炉可以是二级或者三级以上的多级流化床还原炉。

在所述立管41、42可分别设置立管控制阀43、44，用于控制所述立管41、42的开闭。

此外，所述排空用立管51、52能够以相同的高度与多级流化床还原炉中上流化床还原炉分布板正上方的矿石排出口和多级流化床还原炉中下流化床还原炉的矿石装入口连接。

所述排空用立管51、52可设置成与地面的角度呈45度以上，以使管内的矿石排流顺利进行。

而且，如图2所示，在所述排空用立管51、52的上部可分别设置排空用立管上控制阀53、54，用于控制所述排空用立管51、52的开闭。

另外，如图3及图4所示，在所述排空用立管51、52的上部及下部可分别设置排空用立管上控制阀53、54及排空用立管下控制阀55、56，用于控制排空用立管51、52的开闭。

在常规操作时，将所述排空用立管上控制阀53、54及排空用立管下控制阀55、56都关闭，以避免流化床还原炉内部的矿石堆积而造成堵塞。

所述排空用立管上控制阀53、54要设置成尽量靠近所述排空用立管51、52的入口，而且设置在与所述排空用立管51、52的入口相距全长的1/4以上之处，使得在关闭所述排空用立管上控制阀53、54时，尽量抑制矿石堆积于所述排空用立管上控制阀53、54上游造成堵塞的现象。如果所述排空用立管上控制阀53、54设置在与所述排空用立管51、52的入口相距不足全长的1/4之处，则常规操作时反应器内部的颗粒堆积可能会造成立管堵塞，为了防止这种现象需要具备附加的气体吹扫系统。

另外，所述排空用立管下控制阀55、56也要设置成尽量靠近所述排空用立管51、52的出口，因为在矿石流动不畅时，当关闭排空用立管下控制阀55、56时得使矿石堆积在所述排空用立管下控制阀55、56上游，而且设置在离所述排空用立管51、52出口1m以内，当关闭所述排空用立管下控制阀55、56时，使矿石尽量堆积在所述排空用立管下控制阀55、56上游。

而且，在所述排空用立管51、52的所述排空用立管上控制阀53、54的上部、下部可分别设置对所述排空用立管51、52可进行气体吹扫的至少一个上控制阀用上气扫管61、62及上控制阀用下气扫管63、64。

此外，在所述排空用立管51、52的所述排空用立管下控制阀55、56的上部、下部可分别设置对所述排空用立管51、52可进行气体吹扫的至少一个下控制阀用上气扫管65、66及下控制阀用下气扫管67、68。

在图4中，对所述排空用立管51、52分别设置了四个气扫管，但气扫管的数量不限于此，可根据所述排空用立管51、52的长度及所述排空用立管上控制阀53、54和所述排空用立管下控制阀55、56之间的距离适当地进行设定。

因此，利用所述上控制阀用上气扫管61、62、上控制阀用下气扫管63、64、下控制阀用上气扫管65、66及下控制阀用下气扫管67、68，当所述排空用立管51、52被堵塞时，可通过阀门操作和气体吹扫迅速地解决堵塞问题。

下面，参照图3及图4说明根据本发明第二实施方案的铁水制造设备的排空用立管排出装置的运行。

首先，当铁水制造设备的流化床还原炉停止时，关闭现有的溢流形式的立管控制阀43、44，切断从多级流化床还原炉中的最上端流化床还原炉33流向中间流化床还原炉32的矿石流动后，再打开所述排空用立管上控制阀54及所述排空用立管下控制阀56，可通过上部排空用立管52使矿石流动。

那么，图4所示高度100的以往因冷水处理需要废弃的矿石会流向多级流化床还原炉中位于最上端的流化床还原炉33下部的中间流化床还原炉32。

如果矿石流动出现不畅，就可以通过对所述排空用立管下控制阀56进行周期性(cyclic)操作，使矿石充分填满所述排空用立管下控制阀56上游后，靠自身重量下落到多级流化床还原炉中的中间流化床还原炉32。

可通过如上所述的过程排空多级流化床还原炉中的最上端流化床还原炉33，而且通过同样的方法，利用下部排空用立管51和所述排空用立管上控制阀53及所述排空用立管下控制阀55可以对多级流化床还原炉中的中间流化床还原炉32进行排空。

在矿石流动顺畅时，不需要所述排空用立管下控制阀55、56，因此如图2所示可以省略，但是在常规操作时，为了防止堵塞所述排空用立管上控制阀53、54是必须的。另外，操作所述排空用立管51、52时，如果流动不畅没有得到解决且出现堵塞，就可以利用如下的控制阀操作和气体吹扫来解决。

也就是，可以利用所述上控制阀用上气扫管61、62、上控制阀用下气扫管63、64、下控制阀用上气扫管65、66及下控制阀用下气扫管67、68，在所述排空用立管51、52被堵塞时，通过控制阀操作和气体吹扫迅速地解决堵塞问题。

例如，当图4的所述排空用立管上控制阀54前端被堵塞时，关闭所述排空用立管上控制阀54后，通过位于所述排空用立管上控制阀54上部的所述上控制阀用上气扫管62吹入高压气体，就能解决所述排空用立管上控制阀54前端的堵塞。通过这种方法利用控制阀和气扫管的操作也可以解决所述排空用立管上控制阀54后端、所述排空用立管上控制阀53前后端及所述排空用立管下控制阀55、56前后端的堵塞。

符号说明

10：熔炼气化炉

20：压块装置

30’三级流化床还原炉

30多级流化床还原炉

31、32、33：流化床还原炉

41、42：立管

43、44：立管控制阀

51、52：排空用立管

53、54：排空用立管上控制阀

55、56：排空用立管下控制阀

61、62：上控制阀用上气扫管

63、64：上控制阀用下气扫管

65、66：下控制阀用上气扫管

67、68：下控制阀用下气扫管

Claims (9)

1.一种铁水制造设备的排空用立管排出装置，其中，所述铁水制造设备包括：

多级流化床还原炉，所述多级流化床还原炉形成流化床对粉铁矿进行还原；

熔炼气化炉，所述熔炼气化炉供应所述多级流化床还原炉中粉矿还原所需的还原气体，且形成有煤填充床；

立管，所述立管连接所述多级流化床还原炉的各流化床还原炉，并具有立管控制阀，以使通过所述多级流化床还原炉的矿石及高温还原气体在各流化床还原炉之间移动；以及

排空用立管，所述排空用立管设于所述多级流化床还原炉之间，并连接所述多级流化床还原炉的各流化床还原炉，在铁水制造设备的流化床还原炉停止时，用于将所述多级流化床还原炉的未还原残留粉铁矿按照从最上端流化床还原炉至最下端流化床还原炉的顺序排出。

2.根据权利要求1所述的排空用立管排出装置，其中，

所述排空用立管以相同的高度与所述多级流化床还原炉中上流化床还原炉分布板正上方的矿石排出口和所述多级流化床还原炉中下流化床还原炉的矿石装入口连接。

3.根据权利要求1或2所述的排空用立管排出装置，其中，

所述排空用立管设置成与地面的角度呈45度以上，以使所述排空用立管内的矿石排流顺利进行。

4.根据权利要求3所述的排空用立管排出装置，其中，

在所述排空用立管上部分别设置排空用立管上控制阀，用于控制所述排空用立管的开闭。

5.根据权利要求4所述的排空用立管排出装置，其中，

在所述排空用立管下部分别设置排空用立管下控制阀，用于控制所述排空用立管的开闭。

6.根据权利要求4所述的排空用立管排出装置，其中，

所述排空用立管上控制阀设置在从所述排空用立管入口相距全长的1/4以上之处。

7.根据权利要求5所述的排空用立管排出装置，其中，

所述排空用立管下控制阀设置在离所述排空用立管出口1m以内。

8.根据权利要求6所述的排空用立管排出装置，其中，

在所述排空用立管的所述排空用立管上控制阀的上部、下部分别设置对所述排空用立管可进行气体吹扫的至少一个上控制阀用上气扫管及上控制阀用下气扫管。

9.根据权利要求7所述的排空用立管排出装置，其中，

在所述排空用立管的所述排空用立管下控制阀的上部、下部分别设置对所述排空用立管可进行气体吹扫的至少一个下控制阀用上气扫管及下控制阀用下气扫管。