CN109136443A - 用于煤气循环利用的预还原回转窑系统实验装置及其实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于煤气循环利用的预还原回转窑系统实验装置及其实验方法。所述实验装置包括进气系统，预还原回转窑，尾气检测系统以及控制系统；所述进气系统用于筛选进入预还原回转窑的气体，模拟实际生产中，参与预还原的循环利用煤气；所述循环利用煤气在所述预还原回转窑与铁矿进行预还原；所述尾气检测系统用于检测预还原回转窑内产生的尾气，并将信息反馈到控制系统；所述控制系统根据所述尾气检测系统提供的信息控制所述进气系统对进入预还原回转窑的气体进行调整。上述实验装置可以实现合理的模拟实际循环利用的煤气成分，从而结合最终产品质量，确定最佳循环煤气的成分配比。为煤基熔融还原炼铁新工艺的开发提供理论和数据支持。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种用于煤气循环利用的预还原回转窑系统实验装置及其实验方法。
背景技术
高炉炼铁工业经过几百年的发展，已经非常成熟，但是，高炉炼铁使用的焦炭和块状炉料存在铁烧焦工艺流程长，能耗消耗高，污染物排放大等问题。因此，开发不依赖焦炭的清洁非高炉炼铁技术一直是冶金工作者努力的方向。目前，回转窑预还原—氧煤熔分炼铁是炼铁技术的新工艺。在该新工艺的预还原过程中，如何对煤气进行循环利用，如何选择合适的回转窑加热温度、转速、倾角、调料量，以及窑内煤气成分和温度分布规律等，对最终获得最佳预还原产品具有巨大的现实意义。
因此，亟需一种可用于煤气循环利用的预还原回转窑系统实验装置。
发明内容
为解决现有技术中的问题，本发明提供一种用于煤气循环利用的预还原回转窑系统实验装置，所述实验装置包括进气系统，预还原回转窑，尾气检测系统以及控制系统；
所述进气系统用于筛选进入预还原回转窑的气体，模拟实际生产中，参与预还原的循环利用煤气；
所述循环利用煤气在所述预还原回转窑与铁矿进行还原反应；
所述尾气检测系统用于检测预还原回转窑内产生的尾气，并将信息反馈到控制系统；
所述控制系统根据所述尾气检测系统提供的信息控制所述进气系统对进入预还原回转窑的气体进行调整。
所述进气系统包括进气管路6、多通道质量流量计5和混气罐；
所述多通道质量流量计5用于精确控制从进气管路6进入的气体流量，模拟实际生产中产生的循环利用煤气；
所述混气罐使气体充分混合均匀后进入预还原回转窑4。
所述进气系统设有进气阀门8，由进气阀门8的开合控制循环利用煤气进入预还原回转窑4。
所述预还原回转窑4管径为200-300mm，旋转速度1-5r/min内可调，炉管在0-30°范围内倾角可调。
所述尾气检测系统包括烟气净化箱2和烟气检测仪1；
所述烟气检测仪1实时在线检测尾气中的成分，并将信息反馈到控制系统。
所述尾气检测系统设有尾气分流管路3和尾气分流阀门7，经预还原回转窑4反应后产生的尾气通过尾气分流管路3分流，一部分尾气直接排除，另一部分尾气通过尾气分流阀门7进入通过烟气净化箱2净化处理后，进入烟气分析仪1。
所述烟气净化箱2包括水冷排烟系统；
所述水冷排烟系统设置独立控制阀，预还原回转窑4反应后产生的尾气通过水冷排烟系统进行冷却处理。
另一方面，本发明提供一种基于所述实验装置的实验方法，包括以下步骤：
S1、多种气体通过进气管路6进入质量流量计5，在混气罐进行混合，形成模拟循环煤气；
S2、模拟循环煤气由进气阀门8控制进入预还原回转窑4，经预还原回转窑4内与预先填入的炼铁原料进行还原反应；
S3、预还原回转窑4产生的尾气经尾气分流管路3，一部分处理后直接排除，一部分通过控制尾气分流阀门7进入烟气净化箱2；
S4、经烟气净化箱2处理的尾气进入烟气检测仪1，进行尾气成分分析，并将尾气成分反馈到控制系统；
S5、控制系统根据烟气检测仪1反馈的信息控制质量流量计5调整模拟循环煤气成分。
上述实验装置可以实现合理的模拟实际循环利用的煤气成分，从而结合最终产品质量，确定最佳工艺参数。为熔融还原炼铁新工艺提供理论和数据支持。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为一种可用于煤气循环利用的预还原回转窑系统实验装置结构图。
1.烟气检测仪；2.烟气净化箱；3.尾气分流管路；4.预还原回转窑； 5.质量流量计；6.进气管路；7.尾气分流阀门；8.进气阀门。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，一种用于煤气循环利用的预还原回转窑系统实验装置，包括进气系统，预还原回转窑，以及尾气检测系统以及控制系统。
进气系统
所述进气系统用于筛选进入预还原回转窑的气体，模拟实际生产中，参与预还原的循环利用煤气。例如，通入H2、CO、CO2、N2等，通过进气系统精确控制改变每种气体的成分。
所述进气系统包括进气管路6、多通道质量流量计5和混气罐。
所述多通道质量流量计5用于精确控制从进气管路6进入的气体流量，模拟实际生产中产生的循环利用煤气。
本实施例中，所用的多通道质量流量计5为质子型流量计，可实现四路气体程控设置气体流量，精准度达到±1％。
所述混气罐使气体充分混合均匀后进入预还原回转窑4。
过混气罐使气体充分混合均匀后通入预还原回转窑，模拟循环利用的煤气。
所述进气系统设有进气阀门8，由进气阀门8的开合控制循环利用煤气进入预还原回转窑4。
预还原回转窑4
所述循环利用煤气在所述预还原回转窑与铁矿进行预还原。
所述预还原回转窑4预先装入炼铁原料及还原剂等，进入预还原回转窑4的循环利用煤气在预还原回转窑4中对炼铁原料起到加强还原的作用。
在实际应用中，为了实验更为精确，本实施例采用的回转窑炉管径为200-300mm，旋转速度1-5r/min内可调，并且炉管可在0-30°范围内调整倾角。
尾气检测系统
所述尾气检测系统用于检测预还原回转窑内产生的尾气，并将信息反馈到控制系统。
所述尾气检测系统包括烟气净化箱2和烟气检测仪1；
所述烟气检测仪1实时在线检测尾气中的成分，并将信息反馈到控制系统。
通过预还原回转窑反应后的尾气一部分经过处理排放，一部分进入烟气检测仪1。可实时在线检测尾气中主要成分，例如：H2、CO、CO2等。
所述尾气检测系统设有尾气分流管路3和尾气分流阀门7，经预还原回转窑4反应后产生的尾气通过尾气分流管路3分流，一部分尾气直接排除，另一部分尾气通过尾气分流阀门7进入通过烟气净化箱2净化处理后，进入烟气分析仪1。
所述烟气净化箱2包括水冷排烟系统；
所述水冷排烟系统设置独立控制阀，预还原回转窑4反应后产生的尾气通过水冷排烟系统进行冷却处理。
回转窑排放烟气气路分外排和检测两路，不设压力表，设置独立控制阀。检测烟气经水冷系统后温度降低至40℃以下，满足常规烟气检测分析设备要求后，进行尾气检测。
控制系统
所述控制系统根据所述尾气检测系统提供的信息控制所述进气系统对进入预还原回转窑的气体进行调整。
通过尾气成分的检测反馈到进气系统，调整进气系统的不同气体成分，让进气成分更加合理的模拟实际循环利用的煤气成分，从而结合最终产品质量，确定最佳循环煤气的成分配比。
本模拟装置通过质量流量计5模拟循环煤气，在预还原回转窑4内对矿物进行还原试验，通过烟气检测仪1进行尾气成分实时在线检测并反馈调整进气成分。完整的模拟了利用循环煤气炼铁的预还原工艺流程。可以对普通铁精矿、钒钛磁铁矿、含铁尘泥等多种原料进行处理，对所述原料进行实验评定，并获得各种数据：
1、矿物最佳还原时间及温度工艺；
2、矿物在回转窑内的爆裂、粉化、粘结等现象；
3、不同气体及气体成分对矿物还原的影响；
4、获得尾气成分与矿物还原过程的变化影响关系；
5、各种矿物还原后尾气成分及其利用价值；
6、煤气循环利用回转窑预还原新工艺最佳实验室参数，为后续工业化探索做指导。
并且由于本实验系统中回转窑炉管达到200mm，降低了传统实验室规模气氛炉炉管偏小对研究矿物原料尺寸的部分限制，扩大了可研究矿物范围。
本实施例用于煤气循环利用的预还原回转窑系统实验装置的实验方法包括以下步骤：
S1、多种气体通过进气管路6进入质量流量计5，在混气罐进行混合，形成模拟循环煤气。
将提前制备好的炼铁原料装入装置4回转窑内，多种气体通过6进气管路进入5质量流量计。通过5质量流量计对各种气体的流量进行精确控制并混合，形成模拟循环煤气。
S2、模拟循环煤气由进气阀门8控制进入预还原回转窑4，经预还原回转窑4内与预先填入的炼铁原料进行还原反应。
S3、预还原回转窑4产生的尾气经尾气分流管路3，一部分处理后直接排除，一部分通过控制尾气分流阀门7进入烟气净化箱2。
S4、经烟气净化箱2处理的尾气进入烟气检测仪1，进行尾气成分分析，并将尾气成分反馈到控制系统；
S5、控制系统根据烟气检测仪1反馈的信息控制质量流量计5调整模拟循环煤气成分。
通过本实验装置对铁矿含碳球团的预还原实验，通过调整进气成分，调整回转窑加热温度、转速、倾角、调料量等参数，最终获得最佳预还原产品。可为煤气循环利用回转窑预还原工艺提供理论支撑和数据参考，对回转窑预还原—氧煤熔分炼铁新工艺提供实验室参数，对后续半工业化、工业化提供指导。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种用于煤气循环利用的预还原回转窑系统实验装置，其特征在于，
所述实验装置包括进气系统，预还原回转窑，尾气检测系统以及控制系统；
所述进气系统用于筛选进入预还原回转窑的气体，模拟实际生产中，参与预还原的循环利用煤气；
所述循环利用煤气在所述预还原回转窑与铁矿进行还原反应；
所述尾气检测系统用于检测预还原回转窑内产生的尾气，并将信息反馈到控制系统；
所述控制系统根据所述尾气检测系统提供的信息控制所述进气系统对进入预还原回转窑的气体进行调整。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述进气系统包括进气管路(6)、多通道质量流量计(5)和混气罐；
所述多通道质量流量计(5)用于精确控制从进气管路(6)进入的气体流量，模拟实际生产中产生的循环利用煤气；
所述混气罐使气体充分混合均匀后进入预还原回转窑(4)。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，
所述进气系统设有进气阀门(8)，由进气阀门(8)的开合控制循环利用煤气进入预还原回转窑(4)。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述预还原回转窑(4)管径为200-300mm，旋转速度1-5r/min内可调，炉管在0-30°范围内倾角可调。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述尾气检测系统包括烟气净化箱(2)和烟气检测仪(1)；
所述烟气检测仪(1)实时在线检测尾气中的成分，并将信息反馈到控制系统。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
所述尾气检测系统设有尾气分流管路(3)和尾气分流阀门(7)，经预还原回转窑(4)反应后产生的尾气通过尾气分流管路(3)分流，一部分尾气直接排除，另一部分尾气通过尾气分流阀门(7)进入通过烟气净化箱(2)净化处理后，进入烟气分析仪(1)。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述烟气净化箱(2)包括水冷排烟系统；
所述水冷排烟系统设置独立控制阀，预还原回转窑(4)反应后产生的尾气通过水冷排烟系统进行冷却处理。
8.一种基于权利要求1-7所述的任一模拟装置的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、多种气体通过进气管路(6)进入质量流量计(5)，在混气罐进行混合，形成模拟循环煤气；
S2、模拟循环煤气由进气阀门(8)控制进入预还原回转窑(4)，经预还原回转窑(4)内与预先填入的炼铁原料进行还原反应；
S3、预还原回转窑(4)产生的尾气经尾气分流管路(3)，一部分处理后直接排除，一部分通过控制尾气分流阀门(7)进入烟气净化箱(2)；
S4、经烟气净化箱(2)处理的尾气进入烟气检测仪(1)，进行尾气成分分析，并向控制系统反馈尾气成分；
S5、控制系统根据烟气检测仪(1)反馈的信息控制质量流量计(5)调整模拟循环煤气成分。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190104 |