CN108467913A - 一种生产直接还原铁的超大容积煤基直立炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生产直接还原铁的超大容积煤基直立炉，包括燃烧室、还原室、蓄热室、冷却室和炉顶，燃烧室和还原室沿高向分为多段，蓄热室沿高向分为多个，每段燃烧室的顶部和底部分别连接对应的水平气道，水平气道通过汇合气道连接对应的单个蓄热室的顶部，蓄热室的底部通过对应小烟道连接废气开闭器；最下方的分段燃烧室的底部设富煤气下喷的砖煤气道外，该分段燃烧室的顶部及其余分段燃烧室的顶部与底部分别设富煤气侧入的横排砖煤气道。本发明的炉体结构合理，传热条件好，炉体寿命长；能够适应大型化的需求，使直立炉还原室容积显著增加，从而显著提高直接还原铁的产量；同时能够方便地调节气体流量，燃烧过程可控性好，更有利于节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种生产直接还原铁的超大容积煤基直立炉。
背景技术
直接还原炼铁工艺(DRI)是指在低于铁矿石的熔化温度下，通过在固态下还原，把铁矿石炼制成金属铁的工艺过程，其产物叫做海绵铁。海绵铁是冶炼优特钢的必须原料。然而，我国直接还原铁的产量不及百万吨，不到世界直接还原铁产量的1％，远低于世界平均水平。
直接还原炼铁按工艺分成气基直接还原和煤基直接还原两种，其主体设备分为回转窑、转底炉、反应罐、管式炉和流化床等。目前，世界上90％以上的直接还原铁都是用气基还原法生产出来的，但是我国天然气资源有限、且价格较高，气基还原工艺不适合我国多煤少气的国情；而传统的煤基回转窑工艺、转底炉工艺、隧道窑工艺都存在能耗高、生产过程不易控制、产品质量品位低等问题。
外热式竖炉直接还原法(KM法)是用竖炉形式进行生产，国内研究者对外热式煤基直接还原工艺也做了一定的研究，如公开号为CN101832706A的专利《外燃管式直接还原竖炉》、公开号为CN201166513的专利《煤基直接还原铁外热式竖炉》，公开号为CN204529897U的专利《一种生产直接还原铁的外热式煤基竖炉》等。上述技术方案中，炉体结构均过于简单，且受炉体强度的限制，还原室的高度不能太高，导致产能受限，无法满足大型化的需求。
发明内容
本发明提供了一种生产直接还原铁的超大容积煤基直立炉，其炉体结构合理，传热条件好，炉体寿命长；能够适应大型化的需求，直立炉还原室容积可增加到现有容积的2倍以上，从而显著提高直接还原铁的产量；同时能够方便地调节气体流量，燃烧过程可控性好，更有利于节能环保。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种生产直接还原铁的超大容积煤基直立炉，包括燃烧室、还原室、蓄热室、冷却室和炉顶，所述燃烧室与还原室位于炉体一侧，且燃烧室与还原室相间分布，蓄热室位于炉体另一侧，蓄热室内设有格子砖；炉顶位于燃烧室和还原室的上方，冷却室设于还原室的下方；所述燃烧室沿高向分为多段，还原室对应分为多段；蓄热室沿高向分为多个，每段燃烧室的顶部和底部分别连接对应的水平气道，水平气道通过汇合气道连接对应的单个蓄热室的顶部，蓄热室的底部通过对应小烟道连接废气开闭器；最下方的分段燃烧室的底部设富煤气下喷的砖煤气道外，该分段燃烧室的顶部及其余分段燃烧室的顶部与底部分别设富煤气侧入的横排砖煤气道。
所述燃烧室沿高向分为上部燃烧室和下部燃烧室，蓄热室沿高向分为上部蓄热室、中部蓄热室和下部蓄热室；上部燃烧室的顶部通过对应水平气道和汇合气道连接上部蓄热室，上部燃烧室的底部及下部燃烧室的顶部通过对应水平气道和汇合气道连接中部蓄热室，下部燃烧室的底部通过对应水平气道和汇合气道连接下部蓄热室；上部燃烧室的顶部设富煤气侧入的上部横排砖煤气道，上部燃烧室的底部设富煤气侧入的中部横排砖煤气道，下部燃烧室的顶部设富煤气侧入的下部横排砖煤气道；下部燃烧室的底部设富煤气下喷的砖煤气道；还原室与上部燃烧室和下部燃烧室相对应地分为上部还原室和下部还原室。
所述还原室为单排还原室、双排还原室或三排还原室。
所述上部还原室与下部还原室之间设有缩径结构，上部还原室和下部还原室均为上口窄、下口宽的锥形结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)炉体结构合理，传热条件好，炉体寿命长；
2)通过结构改进，使直立炉的还原室容积显著增加，可以明显提高直接还原铁的产量；
3)操作方便，气体流量可调，易于控制燃烧温度和速度，减少高温点，从而降低NOx的生成，更利于环保。
附图说明
图1是本发明所述一种生产直接还原铁的超大容积煤基直立炉的主视剖面图。
图2是图1中的A-A视图。
图3是图2中的B-B视图。
图中：1.燃烧室 1-1.下部燃烧室 1-2.上部燃烧室 2.还原室 2-1.下部还原室2-2.上部还原室 3.蓄热室 3-1.下部蓄热室 3-2.中部蓄热室 3-3.上部蓄热室 4.小烟道4-1.下部蓄热室小烟道 4-2.中部蓄热室小烟道 4-3.上部蓄热室小烟道 5、炉顶 6.水平气道 7.汇合气道 8-1.富煤气侧入的下部横排砖煤气道 8-2.富煤气侧入的中部横排砖煤气道 8-3.富煤气侧入的上部横排砖煤气道 9.富煤气下喷的砖煤气道 10.冷却室 11.格子砖
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，本发明所述一种生产直接还原铁的超大容积煤基直立炉，包括燃烧室1、还原室2、蓄热室3、冷却室10和炉顶5，所述燃烧室1与还原室2位于炉体一侧，且燃烧室1与还原室2相间分布，蓄热室3位于炉体另一侧，蓄热室3内设有格子砖11；炉顶位于燃烧室1和还原室2的上方，冷却室10设于还原室2的下方；所述燃烧室1沿高向分为多段，还原室2对应分为多段；蓄热室3沿高向分为多个，每段燃烧室1的顶部和底部分别连接对应的水平气道6，水平气道6通过汇合气道7连接对应的单个蓄热室3的顶部，蓄热室3的底部通过对应小烟道4连接废气开闭器；最下方的分段燃烧室的底部设富煤气下喷的砖煤气道9外，该分段燃烧室的顶部及其余分段燃烧室的顶部与底部分别设富煤气侧入的横排砖煤气道。
所述燃烧室1沿高向分为上部燃烧室1-2和下部燃烧室1-1，蓄热室3沿高向分为上部蓄热室3-3、中部蓄热室3-2和下部蓄热室3-1；上部燃烧室1-2的顶部通过对应水平气道6和汇合气道7连接上部蓄热室3-3，上部燃烧室1-2的底部及下部燃烧室1-1的顶部通过对应水平气道6和汇合气道7连接中部蓄热室3-2，下部燃烧室1-1的底部通过对应水平气道6和汇合气道7连接下部蓄热室3-1；上部燃烧室1-2的顶部设富煤气侧入的上部横排砖煤气道8-3，上部燃烧室1-2的底部设富煤气侧入的中部横排砖煤气道8-2，下部燃烧室1-1的顶部设富煤气侧入的下部横排砖煤气道8-1；下部燃烧室1-1的底部设富煤气下喷的砖煤气道9；还原室2与上部燃烧室1-2和下部燃烧室1-1相对应地分为上部还原室2-2和下部还原室2-1。
所述还原室2为单排还原室、双排还原室或三排还原室。
所述上部还原室2-2与下部还原室2-1之间设有缩径结构，上部还原室2-2和下部还原室2-1均为上口窄、下口宽的锥形结构。
本发明中，各分段的燃烧室均作为独立的燃烧室，进入每段燃烧室的气体流量均可独立控制；多个蓄热室在焦炉进气时既可以全部作为空气蓄热室，也可以分别作为贫煤气蓄热室和空气蓄热室。
上部蓄热室3-3的底部通过上部蓄热室小烟道4-3连接对应的废气开闭器；中部蓄热室3-2通过中部蓄热室小烟道4-2连接对应的废气开闭器；下部蓄热室3-1通过下部蓄热室小烟道4-1连接对应的废气开闭器；各个废气开闭器均可单独调节。
本发明所述一种生产直接还原铁的外热式超大容积煤基直立炉，将直接还原炼铁过程中的燃料燃烧的氧化反应、原料的气化反应、原料的还原反应、生成的海绵铁的冷却过程及回收高温烟气余热利用的过程均集中在直立炉内，具有炉体结构合理、还原室高度可根据产能需求增加、炉体寿命长、热工效率高、附属设备投资低、易于实现工程化等特点。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种生产直接还原铁的超大容积煤基直立炉，包括燃烧室、还原室、蓄热室、冷却室和炉顶，所述燃烧室与还原室位于炉体一侧，且燃烧室与还原室相间分布，蓄热室位于炉体另一侧，蓄热室内设有格子砖；炉顶位于燃烧室和还原室的上方，冷却室设于还原室的下方；其特征在于，所述燃烧室沿高向分为多段，还原室对应分为多段；蓄热室沿高向分为多个，每段燃烧室的顶部和底部分别连接对应的水平气道，水平气道通过汇合气道连接对应的单个蓄热室的顶部，蓄热室的底部通过对应小烟道连接废气开闭器；最下方的分段燃烧室的底部设富煤气下喷的砖煤气道外，该分段燃烧室的顶部及其余分段燃烧室的顶部与底部分别设富煤气侧入的横排砖煤气道。
2.根据权利要求1所述的一种生产直接还原铁的超大容积煤基直立炉，其特征在于，所述燃烧室沿高向分为上部燃烧室和下部燃烧室，蓄热室沿高向分为上部蓄热室、中部蓄热室和下部蓄热室；上部燃烧室的顶部通过对应水平气道和汇合气道连接上部蓄热室，上部燃烧室的底部及下部燃烧室的顶部通过对应水平气道和汇合气道连接中部蓄热室，下部燃烧室的底部通过对应水平气道和汇合气道连接下部蓄热室；上部燃烧室的顶部设富煤气侧入的上部横排砖煤气道，上部燃烧室的底部设富煤气侧入的中部横排砖煤气道，下部燃烧室的顶部设富煤气侧入的下部横排砖煤气道；下部燃烧室的底部设富煤气下喷的砖煤气道；还原室与上部燃烧室和下部燃烧室相对应地分为上部还原室和下部还原室。
3.根据权利要求1所述的一种生产直接还原铁的超大容积煤基直立炉，其特征在于，所述还原室为单排还原室、双排还原室或三排还原室。
4.根据权利要求2所述的一种生产直接还原铁的超大容积煤基直立炉，其特征在于，所述上部还原室与下部还原室之间设有缩径结构，上部还原室和下部还原室均为上口窄、下口宽的锥形结构。
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