CN111424130B - 改进的蓄热式煤基还原装置及还原方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改进的蓄热式煤基还原装置及方法，涉及火法冶金直接还原领域。还原装置包括还原单元，还原单元包括还原室、燃烧室和蓄热室，还原室顶部设有装料和出料的端口，四周为密封墙体，端口设有炉盖；还原室两侧设有燃烧室，还原室与燃烧室间设有导热炉墙，还原室和燃烧室下方设有蓄热室，蓄热室与燃烧室有通道相连。还原方法将炉料装入装置中加热还原，排出后经过分选得到还原产品。本发明采用蓄热式燃烧技术，充分利用了烟气余热，降低能耗，解决了现有技术中烟气换热能耗损失大的问题；还原室只设顶部端口，有效减少了热量散失，节约能耗。

Description

改进的蓄热式煤基还原装置及还原方法

技术领域

本发明涉及火法冶金直接还原领域，尤其涉及一种改进的蓄热式煤基还原装置及还原方法。

背景技术

目前直接还原的主要工艺包括：气基竖炉工艺、煤基回转窑工艺、转底炉工艺、隧道窑工艺和煤基竖炉工艺等。其中，气基竖炉采用天然气或煤制气为原料，而我国是缺气多煤的国家，以气为原料不太适合中国国情，势必造成成本升高，产品竞争力降低。煤基回转窑工艺由于结圈问题和单体产量小等原因，使得天津大无缝和新疆富蕴等项目停产。转底炉工艺在国内处理废弃物领域得到了一定的发展，但该工艺产品质量差、品位低，产品应用受到了限制。隧道窑工艺由于产量低、自动化程度低，能耗高等原因已被市场淘汰。煤基竖炉工艺适合中国以煤炭为主要能源的现状，最有发展潜力。但现有的煤基竖炉工艺存在一些不足，主要体现在：(1)没有考虑燃烧废气热能的最佳回收利用，只是简单地采用了换热方式，没有充分地利用余热；(2) 还原室温度分布不均，影响产品质量；(3)窑炉结构不合理，炉墙易损坏。

公开号为CN201166513《煤基直接还原铁外热式竖炉》的专利，公开了一种煤基直接还原铁外热式竖炉，其采用在炉体内设置多个独立的矩形竖式还原反应室，并在每个矩形竖式还原反应室的两侧分别设置煤气燃烧室，燃烧室沿高度方向设多层煤气烧嘴，热烟气在炉子上部通过换热方式回收部分热量。该竖炉存在以下几方面的缺点：(1)烧嘴附近温度高，远离烧嘴处温度低，造成炉料温度不均，影响产品质量，对还原效果产生影响；(2)矩形竖式还原反应室两侧外墙没有加强筋固定，当炉内炉料高温反应时，侧壁受力加大，易损坏炉墙；(3)高温烟气经换热器虽可以回收部分热量但热回收效果不理想。

公开号为CN204529897U《一种生产直接还原铁的外热式煤基竖炉》的专利，该专利描述炉料还原室两侧设置有气流通道，分隔墙中设置有补气道，气流通道上方与烟气汇集道连通，气流通道下方与供气道连通，分隔墙下部设置有供气道，供气道下部设置有还原气道，气流通道和供气道之间设置有气流分布砖。分隔墙由立墙、气流通道、整体砌筑而成。气流通道在炉体中部为竖直通道。根据该专利描述，其缺点为：(1)结构相当复杂，施工困难，耐火材料用量大，整体投资高；(2)供气通道温度分布不均，影响产品质量，对还原效果产生影响；(3)热交换面墙无有效的加固处理，当炉内炉料高温反应时，侧壁受力加大，易损坏热交换面墙；(4)高温烟气无有效的热回收设施。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种改进的蓄热式煤基还原装置及还原方法，具有能耗低，加热温度均匀，外力出料，装置作业率高，设备投资低的优点。

为实现此技术目的，本发明装置采用如下方案：一种改进的蓄热式煤基还原装置包括还原单元；还原单元包括还原室、燃烧室和蓄热室，还原室顶部设有端口，四周为密封墙体，端口设有炉盖；还原室两侧布置有燃烧室，还原室与燃烧室间设有导热炉墙；还原室和燃烧室下方设有蓄热室，蓄热室通过连接通道与燃烧室连接。

与现有技术相比，本发明装置的有益效果在于：

本发明还原装置采用蓄热式燃烧技术，充分利用了烟气余热，降低能耗，解决了现有技术中烟气换热能耗损失大的问题；还原室只设顶部端口，结构简单、维护方便，有效减少了热量散失，节约能耗；还原单元减少了冷却部分，大幅度减少砌筑材料用量及相关辅助设备，。

本发明中蓄热式煤基还原装置的优选方案为：

燃烧室内设有至少一个火道组，火道组包括一个单数火道和一个双数火道，单数火道和双数火道的上部设有流动通道，下部设有通道墙隔开。燃烧室的火道组定期更换废热烟气流量方向，使还原室加热温度更加均匀，燃烧室火道同时起到了加筋作用，使还原室炉墙更加牢固。

蓄热室分别与其上方一个燃烧室的单数火道和另一个燃烧室的双数火道相连，一个还原单元两端分别设有单一蓄热室，单一蓄热室只与其上方一个燃烧室的单数火道或双数火道相连。

一个还原单元中还原室数量为n个，燃烧室数量为n+1个，当蓄热室数量为n个，单一蓄热室数量为2；当蓄热室数量为2n个，单一蓄热室数量为 4个。

还原装置还包括排料装置，排料装置包括出料机，出料机位于还原室炉顶平台。采用排料装置排料，避免了因炉料与侧壁粘结造成炉料运行受阻、靠自重从还原室下部排料困难的情况，快速地将多个还原室的炉料全部排出，提高了设备作业率。

出料机采用螺旋出料机，排料装置还包括移动大车、导料装置和料罐，依次横跨还原室和燃烧室的移动大车在还原单元顶部平台移动，移动大车上设有可移动的螺旋出料机和可移动的起吊炉盖机，螺旋出料机与导料装置连接，导料装置与料罐连接，料罐位于还原单元地面的轨道上。

螺旋出料机在移动大车上仅做竖直方向运动时，导料装置包括水平螺旋出料机、水平密封壳体和出料管；移动大车设有可上下移动的密封用炉盖，密封用炉盖活动地套装在稳定架内，密封用炉盖上贯穿有螺旋出料机，螺旋出料机包括上料螺旋轴和圆柱套筒，圆柱套筒与水平密封壳体垂直连接，水平密封壳体内部设有贯穿的水平螺旋出料机，水平密封壳体下侧两端分别与出料管固定连接，出料管与料罐活动连接。

水平密封壳体上设有接料口。

螺旋出料机在移动大车上做水平方向和竖直方向运动时，导料装置包括水平出料链、环形密封壳体和分料螺旋出料机；螺旋出料机包括上料螺旋轴和U型筒，U型筒外侧套装有接料盘，接料盘通过管道与环形密封壳固定连接，环形密封壳内装有接料链，环形密封壳一端设有垂直贯穿的分料螺旋出料机，分料螺旋出料机与料罐连接。

本发明方法采用如下方案：

一种采用改进的蓄热式煤基还原装置的还原方法，包括以下步骤：

a、制备炉料和还原剂：将炉料塑型，或将炉料和还原剂混匀塑型，或将炉料和还原剂制成粉状；

b、装料：将制备好的炉料和还原剂混匀，从顶部端口装入还原室内，装料结束后，密封顶部端口；

c、加热还原炉料：利用蓄热式燃烧技术加热还原炉料；

d、热料的排出：将还原室顶部端口打开，出料机从顶部端口将热料排出，并运输至料罐或分选装置；

e、热料的分选提纯：热料经过分选将还原产品与杂质分离，得到还原产品。

与现有技术相比，本发明方法的有益效果在于：

还原方法将燃烧过程中的废热烟气回收至蓄热室二次利用，降低了能耗，并在燃烧过程中进行烟气交替流动，使还原室加热温度均匀；采用排料装置顶部出料，避免了炉料与侧壁粘结，影响炉料顺行的问题，快速地将多个还原室的炉料全部排出，提高了设备作业率。

优选地，步骤a中炉料为铁精粉、金属氧化物或冶金废弃物，还原剂为煤和/或其他碳质炉料，炉料和还原剂总用量比在1:0.1～1:0.5。

优选地，步骤c中预热气体为空气和/或煤气，燃气为煤气和/或天然气；炉料的加热温度在1000～1250℃，加热时间在10～20小时。

优选地，步骤c中蓄热式燃烧技术中蓄热室的预热气体经通道上升至燃烧室单数火道，与燃气混合发生燃烧反应，燃烧产生的废热烟气在单数火道内上升，经过流动通道进入双数火道内下降，下降的高温烟气进入相邻蓄热室内蓄热，下降烟气的蓄热室变换为上升气体的蓄热室，重复燃烧过程，为还原室提供热能。

优选地，步骤e中分选方法为磁选、风选或重选时，热料集中冷却后进行分选处理；若分选方法为熔融分选时，则还原室内排出的热料不需要经过冷却装置，经热筛分或直接进行熔融分选。

优选地，热料排除和输送过程中采用惰性气体保护炉料不被二次氧化。

附图说明

图1为本发明实施例提供的还原单元的纵向剖面示意图；

图2为本发明实施例提供的沿图1中A-A线的剖视图；

图3为本发明实施例提供的还原单元燃烧过程的纵向剖视图；

图4为本发明实施例提供的排料装置优选实施例一的局部剖视图；

图5为本发明实施例提供的排料装置优选实施例一的局部左视图；

图6为本发明实施例提供的排料装置优选实施例一的局部俯视图；

图7为本发明实施例提供的排料装置优选实施例二的局部主视图；

图8为本发明实施例提供的排料装置优选实施例二的局部俯视图；

图9为本发明实施例提供的排料装置优选实施例二的还原单元炉顶处俯视图；

图10为本发明实施例提供的密封用炉盖的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的稳定架的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的料罐与冷却装置连接的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的蓄热式煤基还原方法的工艺流程图；

图中标记为：1-顶部端口，2-燃烧室，3-还原室，4-连接通道，5-天然气通道，6-蓄热室，7-单一蓄热室，8-烟道，9-单数火道，10-双数火道，11-流动通道，12-通道墙，13-提升装置，14-料罐排料塞，15-除尘口，16-料斗，17- 密封罩，18-冷却筒，19-马达，20-溢流水槽，21-出水槽，22-料仓，23-惰性气体入口，24-螺旋出料机，241-上料螺旋轴，242-U型筒，243-圆柱套筒，25- 料罐，26-接料盘，27-移动大车，271-第一移动小车，272-第二移动小车，273- 液压油缸，28-水平出料链，29-分料螺旋出料机，30-环形密封壳体，31-滑轨， 32-起吊炉盖机，33-水平螺旋出料机，34-水平密封壳体，341-接料口，35-出料管，36-稳定架，37-密封用炉盖，371-圆孔，301-还原室一，302-还原室二， 201-燃烧室一，202-燃烧室二，203-燃烧室三，601-蓄热室一，602-蓄热室二， 603-蓄热室三，604-蓄热室四。

具体实施方式

为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明，但本发明并不仅仅限于此。

请参阅图1至图7，本发明提供的一种改进的蓄热式煤基还原装置由排料装置和还原单元等组成，还原单元由还原室3、燃烧室2和蓄热室6等组成，还原室3数量为1个以上，冷却装置数量为1个；还原室3顶部设有端口1，四周为密封墙体；还原室3两侧布置有燃烧室2，还原室3与燃烧室2间设有导热炉墙，燃烧室2内设有至少一个火道组，每个火道组包括一个单数火道9 和一个双数火道10，单数火道9和双数火道10的上部设有流动通道11，下部设有通道墙12隔开；还原室3下方设有蓄热室6，蓄热室6分别与其上方一个燃烧室2的单数火道9和另一个燃烧室2的双数火道10相连，一个还原单元两端分别设有单一蓄热室7，单一蓄热室7只与其上方一个燃烧室2的单数火道9或双数火道10相连。

每个还原室3宽度通常在0.3～0.7米，优选0.3～0.5米宽度。还原室3上部为顶部端口1，用于装料和排料。为保证加热还原的效果，加热过程中顶部端口1采用耐火保温材料的炉盖密封。还原室3宽向两侧为提供热量的燃烧室2，燃烧室2通过连接通道4与蓄热室6或单一蓄热室7相连，其中连接通道4数量与燃烧室2内单双火道数量相一致。优选地，燃气可以是煤气和/或天然气。

请参阅图1和图2，还原室3加热采用蓄热式燃烧技术，蓄热式燃烧技术采用如下方式实现：当燃气为煤气或煤气与天然气混合时，蓄热室6和单一蓄热室7用于预热空气和煤气，一个还原单元中还原室3数量为n个，则燃烧室2数量为n+1个，蓄热室6数量为2n个，单一蓄热室7数量为4个。每个还原室3下部设有两个蓄热室6，一个蓄热室6用于预热煤气，一个蓄热室 6用于预热空气，煤气蓄热室分别与其上方一个燃烧室2的单数火道9和另一燃烧室2的双数火道10相连，空气蓄热室与煤气蓄热室连接方式一致。炉内两端无还原室处分别设有两个单一蓄热室7，两个单一蓄热室7分别与其上方燃烧室2的单数火道9或偶数火道10相连，一个单一蓄热室7用于预热煤气，一个单一蓄热室7用于预热空气。

当燃气采用天然气时，蓄热室6和单一蓄热室7只用于预热空气，一个还原单元中还原室3数量为n个，则燃烧室2数量为n+1个，蓄热室6数量为n个，单一蓄热室7数量为2个。每个还原室3下部设有蓄热室6，蓄热室 6分别与其上方一个燃烧室2的单数火道9和另一个燃烧室2的双数火道10 相连，两端无还原室处分别设有一个单一蓄热室7，单一蓄热室7与其上方燃烧室2的单数火道9或双数火道10相连。

请参阅图2和图3，本发明还原装置的燃烧过程：经废热烟气蓄热的还原室二302下的蓄热室一601和蓄热室二602分别同时与燃烧室二202的单数火道9和燃烧室一201的双数火道10相连，蓄热室三603和蓄热室四604分别同时与燃烧室201的单数火道9和燃烧室三203的双数火道10相连。蓄热室一601的预热空气和蓄热室二602的预热煤气同时输送至燃烧室一201 的双数火道10与天然气混合燃烧，产生的废热烟气在双数火道10上升，经单数火道9下降，回收至蓄热室三603和蓄热室四604进行蓄热，完成一个燃烧过程。蓄热室一601和蓄热室二602在给燃烧室一201的双数火道10输送气体的同时，也给燃烧室二202的单数火道9输送气体进行混合燃烧。蓄热室三603和蓄热室四604将烟气余热蓄热完成后，转为向上输送气体作业，将预热气体输送至燃烧室一201的单数火道9与天然气混合燃烧，而蓄热室一601和蓄热室二602从输送气体转为回收经双数火道10下降的废热烟气。蓄热室交替进行供应气体和回收烟气作业，如此反复上述燃烧过程，直到加热过程结束。蓄热后烟气经烟道8排出。

还原室3、燃烧室2、蓄热室6及其附属装置构成一个还原单元，还原装置可以由n个还原单元构成。

炉料还原结束后采用顶部螺旋出料方式。排料装置由出料机等组成，出料机位于还原室顶部端口。出料机优选螺旋出料机24，排料装置还包括移动大车27、料罐25和导料装置，依次横跨还原室和燃烧室的移动大车27在还原单元顶部移动，移动大车27上设有可移动的螺旋出料机24和可移动的起吊炉盖机32，螺旋出料机24与导料装置垂直连接，导料装置与料罐25连接，料罐25位于还原单元地面的轨道上，出料时料罐25与移动大车27同步移动。出料机也可以不经料罐将炉料直接输送到分选装置。

还原单元顶部铺设有横跨多个还原室3的滑轨31，移动大车27在滑轨 31上移动，滑轨31位于顶部端口1两侧。移动大车27上设有第一移动小车 271和第二移动小车272，第一移动小车271上安装有螺旋出料机24，第二移动小车272上安装有起吊炉盖机32，第一移动小车271和第二移动小车272 可在移动大车27上水平横移和纵移。

排料装置的优选实施例一：

请参阅图4至图6，螺旋出料机24在移动大车27上做水平方向和竖直方向运动时，导料装置由水平出料链28、环形密封壳体30和分料螺旋出料机 29等组成，水平出料链28位于环形密封壳体30内部。螺旋出料机24由上料螺旋轴241和U型筒242等组成，U型筒242套在上料螺旋轴241外侧，U 型筒242开口朝向有炉料侧，上料螺旋轴241与电机相连。U型筒242外套装有接料盘26，接料盘26可在U型筒242上移动，但出料时，接料盘26位置确定后不再发生改变。连料盘26通过密封管道与环形密封壳体30固定密封连接，环形密封壳体30一端垂直贯穿有分料螺旋出料机29，分料螺旋出料机29与水平出料链28相切，使得炉料的运动方向由水平运动改变为空间垂直运动，从而将炉料运送至分料螺旋出料机29的出料口处。分料螺旋出料机 29出料口通过密封管道与料罐25连接。料罐25上部设有除尘口15，出料时除尘口15与移动除尘设备相连。优选地，水平出料链28由转轮和链体等组成，链体采用耐高温的金属材质，链体结构类似于出料皮带的环形结构，转轮位于链体内部的两端，用于带动链体转动，链体外侧设有环形密封壳体。

停止加热后，为了保证出料作业的顺利进行，需要利用起吊炉盖机32将还原室3炉顶的重体炉盖更换为轻体耐温隔热材料制成的轻体炉盖，每块长度为0.6m，方便出料时移动。移动大车27沿滑轨31水平横移到顶部端口1 一侧，第一移动小车271水平纵移到顶部端口1处，起吊炉盖机32进行炉盖的更换工作。

出料时，先将还原室3一侧的一个轻体炉盖打开，打开时用惰性气体保护装置密封还原室3，移动大车27沿滑轨32水平横移至顶部端口1一侧，载有螺旋出料机24的第二移动小车272水平纵移至端口开口处，启动上料螺旋轴241逐渐深入还原室3，在旋转深入过程中上料螺旋轴241将炉料提升至上端落入接料盘26，接料盘26内炉料进入密封出料链28，经过分料螺旋出料机29，储存在料罐25内。当上料螺旋轴241下降到还原室3底部时，启动第二垂直轨道272在移动大车27上水平横移带动螺旋出料机24向有炉料一侧移动，同时套装在螺旋出料机24上的接料盘26、与接料盘26固定连接的水平出料链28和分料螺旋出料机29在螺旋出料机24的带动下同步向前移动，为了配合分料螺旋出料机29的移动，料罐25同步向前移动，保持其相对位置不变。螺旋出料机24移动前，打开前方一块轻体炉盖，移动盖到后方打开的端口上，保证每次只打开一个轻体炉盖，减少还原室3内热量散失，有效地储存还原室3内的热能。移动大车27沿滑轨32移动带动螺旋出料机24移动，将多个还原室3内的炉料全部排出。

排料装置的优选实施例二：

请参阅图7至图11，螺旋出料机24在移动大车27上仅做竖直方向运动时，导料装置由水平螺旋出料机33、水平密封壳体34和出料管35等组成；移动大车27分别设有两个稳定架36、可竖直方向运动的起吊炉盖机32和密封用炉盖37。两个稳定架36分别用于固定起吊炉盖机32和密封用炉盖37的运行空间，稳定架36的长度和宽度略大于还原室炉盖外沿。起吊炉盖机32 和密封用炉盖37与安装在移动大车27上的液压油缸273相连，由液压油缸 273提供动力在稳定架36内运行，移动大车27位于起吊炉盖机32和密封用炉盖37正下方处是镂空的，即起吊炉盖机32和密封用炉盖37可以穿过移动大车27底部。密封用炉盖37上部长方体大于下部长方体，下部长方体略小于还原室顶部端口1。密封时下部长方体进入还原室顶部端口1，与还原室顶部端口1缝隙处采用保温隔热材料填充，上部长方体在稳定架36内固定，防止水平晃动，密封用炉盖37上用多个圆孔371，多个螺旋出料机24分别通过圆孔371穿过密封用炉盖37。此时，密封用炉盖37还起到固定螺旋出料机 24的作用，密封用炉盖37整体用厚钢板焊接，内部填充耐热保温材料。螺旋出料机24的数量随炉口长度而定。螺旋出料机24由上料螺旋轴241和圆柱套筒243等组成，圆柱套筒243与水平密封壳体34垂直连接，连接部分设有导料孔，水平密封壳体34内部设有水平螺旋出料机33，水平密封壳体34下侧两端分别与出料管35固定连接，出料管35活动地套接连在料罐25内部，活动连接采用套筒方式。水平密封壳体34上侧两端设有带密封盖的接料口 341。

排料时，将移动大车27通过炉顶轨道31水平横移至准备出料的还原室顶部端口1上面，将出料管35套装在料罐25内部，利用起吊炉盖机32提起炉盖，启动还原室顶部端口的惰性气体保护装置。调整移动大车27位置直到螺旋出料机24与稳定架36对准开启的顶部端口1，下放密封用炉盖37到开启的顶部端口1内，关闭惰性气体保护装置。启动螺旋出料机24旋转并向下运动，将炉料提出炉内，通过螺旋出料机24与水平螺旋出料机33连接部分设有的导料孔，改变炉料由竖直运动变为水平横向运动，经出料管35储存在料罐25内。排料作业完成后，打开出料管35与料罐25的连接。打开水平密封壳体34的接料口341，将新的带加热炉料给入接料341，通过水平螺旋出料机33和螺旋出料机24的共同反向旋转，加上螺旋出料机24的逐渐提升，将新的待还原炉料加入还原室3内。炉料装满后，提起密封用炉盖37，利用起吊炉盖机32将炉盖重新盖到顶部端口1。完成出料和装料过程，移动大车 27至下一炉顶端口。

请参阅图12，装满炉料的料罐25密封后运到冷却车间经惰性气体或冷却装置冷却，冷却的还原产品和煤灰及未燃尽的煤经磁选得到直接还原产品。冷却装置为水冷装置，水冷装置由冷却筒18及其附属装置组成。料罐25下部有出口，出口由料罐排料塞14密封。料罐25下部出口与料斗16连接，料斗16与冷却筒18之间通过密封罩17连接，冷却筒18上部通过溢流水槽20 淋水冷却，下部与出水槽21水面接触，与水接触的深度可根据冷却强度调整，冷却筒18有一定的倾斜角，冷却筒18由马达19驱动转动，以保证炉料排除，冷却筒18的出口直径小于冷却筒18直径，料斗16通过惰性气体入口23连接惰性气体保护装置。出料时，提升机13提起料罐排料塞14，炉料经料斗 16进入冷却筒18冷却，烟尘通过料斗16上部设置的除尘口15进入除尘系统。冷却处理后的还原产品和煤灰及未燃尽的煤进入料仓22。

在出料和冷却操作过程中充入惰性保护气体使高温炉料不与空气接触，防止产品氧化。惰性保护气体可以是氮气也可以将本系统燃烧产生的烟气处理后用于高温炉料的保护。

请参阅图13，一种采用改进的蓄热式煤基还原装置的还原方法，包括以下步骤：

a、制备炉料和还原剂：将炉料塑型，或将炉料和还原剂混匀塑型，或将炉料和还原剂制成粉状。

b、装料：将制备好的炉料和还原剂混匀，从顶部端口1装入还原室3内，装料结束后，密封顶部端口1。

c、加热还原炉料：利用蓄热式燃烧技术加热还原炉料。

d、热料的排出：将还原室顶部端口1打开，出料机从顶部端口1将热料排出，并运输至料罐25或直接输送到分选装置。

e、热料的分选提纯：热料经过分选将还原产品与杂质分离，得到还原产品。

热料排除和输送过程中采用惰性气体保护炉料不被二次氧化。

炉料可以是铁精粉、其它金属氧化物或冶金废弃物，还原剂为煤和/或其它碳质炉料，炉料既可内配还原剂也可外配还原剂。外配还原剂时，将炉料制成一定形状，与还原剂混匀；内配还原剂时，将炉料和还原剂混匀制成一定形状，由顶部端口装入还原室3，装料结束后，密封顶部端口1。其中，炉料的制备形状和还原剂用量根据炉料的成分及最终产品要求确定，炉料和还原剂总用量的比例范围在1:0.1～1:0.5。

炉料在还原室3加热温度通常在1000～1250℃，优选温度1050～1200℃，也可以根据产品要求调整温度范围。加热时间通常在10～20小时，也可以根据产品要求调整加热时间。加热时间指升温时间和保温时间的总和。

加热还原后的炉料经排料装置集中储存至料罐25中，料罐25密闭运送到冷却车间，与一个冷却装置连接，集中进行炉料的冷却。冷却后产品通过输送机进入分选作业，如还原产品为磁性物，则分选选用磁选；还原产品密度较大，则分选选用重选或风选。如果分选方法为熔融分选时，则还原单元排出的炉料不需要进行冷却作业，热料经过热筛分进入电炉或者直接装入电炉进行熔融分选。经分选将还原产品和煤灰及未燃尽煤分开，得到最终还原产品。

实施例一

改进的蓄热式煤基还原装置及还原方法在钒钛磁铁矿综合利用上的应用。将钒钛磁铁矿制成2cm左右椭圆球，烘干后与兰炭按照1:0.45的配比通过布料混合，从还原室3顶部端口1加料，装料结束后，密封顶部端口1。炉料在还原室3内加热温度为1000℃，加热时间20小时，燃气为天然气和还原室兰炭自产煤气。还原结束后，利用出料机将炉料从还原室顶部端口拉出至料罐，运输至冷却装置进行冷却处理。冷却后的混合料经磁选得到钒钛直接还原产品，将产品装入电炉熔分成钢水和钒渣。

实施例二

改进的蓄热式煤基还原装置及还原方法在高品位铁精矿上的应用。将铁精矿制成直径5mm～20mm球体，铁精粉与煤配比按照1:0.5，将混匀后的炉料和还原剂从还原室3顶部端口1加料，装料结束后，密封顶部端口1。炉料在还原室3内加热温度1200℃，加热时间10小时，加热燃气为天然气和还原室煤炭自产煤气。还原结束后，利用出料机将炉料从还原室顶部端口拉出至料罐，运输至冷却装置进行冷却处理。经冷却筒排除的的炉料温度小于100℃，排出的炉料是直接还原铁、煤灰和未燃尽的小粒煤，经磁选机分离获得直接还原铁。

实施例三

改进的蓄热式煤基还原装置及还原方法在氧化铁皮废弃物上的应用。将氧化铁皮制成直径为5mm～20mm的圆球，氧化铁皮与煤配比按照1:0.5。将混匀后的原料和还原剂从还原室3顶部端口1加料，装料结束后，密封顶部端口1。炉料在还原室3内加热温度1100℃，加热时间15小时，加热燃气为天然气和还原室煤炭自产煤气。还原结束后，利用出料机将炉料从还原室顶部端口拉出至料罐，运输至热筛分装置将还原铁和煤灰及未燃尽的煤粉分开，还原铁热装入电炉，熔分后形成铁水和炉渣。

实施例四

改进的蓄热式煤基还原装置及还原方法在赤泥综合利用上的应用。将磁化精选后铁品位达到30％-46％的赤泥干粉与阴极炭废料磨成的粉末按照 1:0.1～1:0.15的配比混合均匀，从还原室3顶部端口1加料。装料结束后，密封顶部端口1。炉料在还原室3内加热温度为1050℃，加热时间12小时，燃气为天然气。还原结束后，利用出料机将炉料从还原室顶部端口拉出至料罐，运输到电炉车间，将产品装入电炉熔分成钢水和炉渣。

最后，需要注意的是：以上列举的仅是本发明的优选实施例，当然本领域的技术人员可以对本发明进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种改进的蓄热式煤基还原装置，包括还原单元；其特征在于，还原单元包括还原室、燃烧室和蓄热室，还原室顶部设有端口，四周为密封墙体，端口设有炉盖；还原室两侧布置有燃烧室，还原室与燃烧室间设有导热炉墙；还原室和燃烧室下方设有蓄热室，蓄热室通过连接通道与燃烧室连接；

燃烧室内设有至少一个火道组，火道组包括一个单数火道和一个双数火道，单数火道和双数火道的上部设有流动通道，下部设有通道墙隔开；

蓄热室分别与其上方一个燃烧室的单数火道和另一个燃烧室的双数火道相连，一个还原单元两端分别设有单一蓄热室，单一蓄热室只与其上方一个燃烧室的单数火道或双数火道相连；

一个还原单元中还原室数量为n 个，燃烧室数量为n+1 个，当蓄热室数量为n 个，单一蓄热室数量为2；当蓄热室数量为2n 个，单一蓄热室数量为4 个；

还原装置还包括排料装置，排料装置包括出料机，出料机位于还原室炉顶平台；

出料机采用螺旋出料机，排料装置还包括移动大车、导料装置和料罐，依次横跨还原室和燃烧室的移动大车在还原单元顶部平台移动，移动大车上设有可移动的螺旋出料机和可移动的起吊炉盖机，螺旋出料机与导料装置连接，导料装置与料罐连接，料罐位于还原单元地面的轨道上。

2. 根据权利要求1 所述的还原装置，其特征在于，螺旋出料机在移动大车上仅做竖直方向运动时，导料装置包括水平螺旋出料机、水平密封壳体和出料管；移动大车设有可上下移动的密封用炉盖，密封用炉盖活动地套装在稳定架内，密封用炉盖上贯穿有螺旋出料机，螺旋出料机包括上料螺旋轴和圆柱套筒，圆柱套筒与水平密封壳体垂直连接，水平密封壳体内部设有水平螺旋出料机，水平密封壳体下侧两端分别与出料管固定连接，出料管与料罐活动连接。

3. 根据权利要求2 所述的还原装置，其特征在于，水平密封壳体上设有接料口。

4. 根据权利要求1 所述的还原装置，其特征在于，螺旋出料机在移动大车上做水平方向和竖直方向运动时，导料装置包括水平出料链、环形密封壳体和分料螺旋出料机；螺旋出料机包括上料螺旋轴和U 型筒，U 型筒外侧套装有接料盘，接料盘通过管道与环形密封壳固定连接，环形密封壳内装有出料链，环形密封壳一端设有垂直贯穿的分料螺旋出料机，分料螺旋出料机与料罐连接。

5. 一种采用权利要求1-4 任一项所述改进的蓄热式煤基还原装置的还原方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、制备炉料和还原剂：将炉料塑型，或将炉料和还原剂混匀塑型，或将炉料和还原剂制成粉状；

b、装料：将制备好的炉料和还原剂混匀，从顶部端口装入还原室内，装料结束后，密封顶部端口；

c、加热还原炉料：利用蓄热式燃烧技术加热还原炉料；

d、热料的排出：将还原室顶部端口打开，出料机从顶部端口将热料排出，并运输至料罐或分选装置；

e、热料的分选提纯：热料经过分选将还原产品与杂质分离，得到还原产品。

6. 根据权利要求5 所述的还原方法，其特征在于，步骤a 中炉料为铁精粉、金属氧化物或冶金废弃物，还原剂为煤和/或其他碳质炉料，炉料和还原剂总用量比在1:0.1~1:0.5。

7. 根据权利要求5 所述的还原方法，其特征在于，步骤c 中预热气体为空气和/或煤气，燃气为煤气和/或天然气；炉料的加热温度在1000~1250°C，加热时间在10~20 小时。

8. 根据权利要求5 所述的还原方法，其特征在于，步骤c 中蓄热式燃烧技术中蓄热室的预热气体经通道上升至燃烧室单数火道，与燃气混合发生燃烧反应，燃烧产生的废热烟气在单数火道内上升，经过流动通道进入双数火道内下降，下降的高温烟气进入相邻蓄热室内蓄热，下降烟气的蓄热室变换为上升气体的蓄热室，重复燃烧过程，为还原室提供热能。

9. 根据权利要求5所述的还原方法，其特征在于，步骤e 中分选方法为磁选、风选或重选时，热料集中冷却后进行分选处理；若分选方法为熔融分选时，则还原室内排出的热料不需要经过冷却装置，经热筛分或直接进行熔融分选。

10. 根据权利要求5 所述的还原方法，其特征在于，热料排出和输送过程中采用惰性气体保护炉料不被二次氧化。