CN111876547A - 一种双炉型粉矿飞行熔融还原炼钢窑 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双炉型粉矿飞行熔融还原炼钢窑，属于炼钢技术领域。目前炼钢生产主要有转炉法和电炉法两种，两种方法都不能直接使用铁矿石炼钢，本发明通过两个蓄热室轮流用于预热含氧气体和冷确高温废气，由两个反应炉轮流进料，燃料分散在预热的含氧气体中能够迅速燃烧产生1550℃以上的高温还原性气体，粉状铁矿石原料分散在高温还原气体中，处于飞行状态，传热传质效率非常高，通过含氧气体输入设备或燃料流量调节控制设备可以控制合适的燃料和含氧气体比例，能够使粉状铁矿石原料高温还原产生的液态铁水中的碳含量达到炼钢的要求。

Description

一种双炉型粉矿飞行熔融还原炼钢窑

技术领域

本发明属于炼钢技术领域，具体为涉及一种将粉状炼钢原料在飞行状态下进行高温熔融还原炼钢的双炉型炼钢窑。

背景技术

目前炼钢生产主要有转炉法和电炉法两种，两种方法使用的原料是生铁、铁水、废钢、直接还原铁等，不能直接使用铁矿石炼钢。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种新的技术方案：

一种双炉型粉矿飞行熔融还原炼钢窑，它包括两个反应炉、两个蓄热室、两个气体换向闸板、两个烟气换向闸板、含氧气体输入设备和烟气排出设备；所述两个蓄热室中的一个用于预热含氧气体时，另一个用于冷确高温废气，用于预热含氧气体的蓄热室具有含氧气体入口和预热气出口，用于冷确高温废气的蓄热室具有高温废气入口和冷确废气出口；所述含氧气体输入设备通过一个处于打开状态的气体换向闸板与含氧气体入口连通，并且通过另一个处于关闭状态的气体换向闸板与冷确废气出口连接；所述烟气排出设备通过一个处于打开状态的烟气换向闸板与冷确废气出口连通，并且通过另一个处于关闭状态的烟气换向闸板与含氧气体入口连接；所述反应炉包括原料给料设备、原料进料管道、炉壁、进料口、进气口、炉膛和出气口；所述反应炉的原料进料管道包括出口端和进口端，其出口端与该反应炉的进料口连通，其进口端与该反应炉的原料给料设备连通；所述预热气出口通过预热气通道和一个反应炉的进气口连通，该反应炉的原料给料设备为启动给料状态，该反应炉的出气口和另一反应炉的进气口连通，另一反应炉的原料给料设备为停止给料状态，另一反应炉的出气口通过废气通道和高温废气入口连通；所述原料进料管道上或进料口附近设置有燃料输入口；所述燃料输入口连接燃料流量调节控制设备。

所述原料给料设备用于将粉状炼钢原料通过原料进料管道输入进料口；所述粉状炼钢原料包括粉状铁矿石原料。

所述炉膛基本为圆柱状，进气口和出气口分别位于圆柱状炉膛的两端附近并与之相切连接；所述进料口基本位于圆柱状炉膛的顶部中心。

所述双炉型粉矿飞行熔融还原炼钢窑还包括排液口，排液口位于炉膛的底部或底部附近。

作为本发明双炉型粉矿飞行熔融还原炼钢窑的一种改进，所述预热气通道和废气通道上均设有通气口，预热气通道上设置的通气口和废气通道上设置的通气口之间由通气管道连接；所述通气管道上设置有气体流量调节阀。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明双炉型粉矿飞行熔融还原炼钢窑及其有益技术效果进行详细说明。

图1为本发明第一实施方式的结构示意图。

图2为本发明第二实施方式的结构示意图。

图3为本发明第三实施方式的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

参看图1，图1所示为一种双炉型粉矿飞行熔融还原炼钢窑，它包括两个反应炉、两个蓄热室3、两个气体换向闸板4、两个烟气换向闸板5、含氧气体输入设备6和烟气排出设备7；两个蓄热室3中的一个用于预热含氧气体时，另一个用于冷确高温废气，用于预热含氧气体的蓄热室3具有含氧气体入口18和预热气出口19，用于冷确高温废气的蓄热室3具有高温废气入口20和冷确废气出口21；含氧气体输入设备6通过一个处于打开状态的气体换向闸板4(图1右侧的气体换向闸板4)与含氧气体入口18连通，并且通过另一个处于关闭状态的气体换向闸板4(图1左侧的气体换向闸板4)与冷确废气出口21连接；烟气排出设备7通过一个处于打开状态的烟气换向闸板5(图1左侧的烟气换向闸板5)与冷确废气出口21连通，并且通过另一个处于关闭状态的烟气换向闸板5(图1右侧的烟气换向闸板5)与含氧气体入口18连接；所述反应炉包括原料给料设备1、原料进料管道9、进气口10、炉膛11、出气口12、进料口13和炉壁14；所述反应炉的原料进料管道9包括出口端15和进口端16，其出口端15与该反应炉的进料口13连通，其进口端16与该反应炉的原料给料设备1连通；所述预热气出口19通过预热气通道24和一个反应炉的进气口10连通，该反应炉的原料给料设备1为启动给料状态，该反应炉的出气口12和另一反应炉的进气口10连通，另一反应炉的原料给料设备1为停止给料状态，另一反应炉的出气口12通过废气通道25和高温废气入口20连通；所述原料进料管道9上设置有燃料输入口23；所述燃料输入口23连接燃料流量调节控制设备8。

上述双炉型粉矿飞行熔融还原炼钢窑还包括排液口2，排液口2位于炉膛11的底部或底部附近。

上述气体换向闸板4和烟气换向闸板5用于换向操作，其中的一个气体换向闸板4和一个烟气换向闸板5处于打开状态时，另一个气体换向闸板4和另一个烟气换向闸板5处于关闭状态。每隔一段时间，气体换向闸板4和烟气换向闸板5换向一次，换向前处于打开状态的气体换向闸板4和烟气换向闸板5在换向后处于关闭状态，换向前处于关闭状态的气体换向闸板4和烟气换向闸板5在换向后处于打开状态。

上述换向操作一般每隔10～60分钟操作一次。

实施例1使用两个反应炉轮流进料，与预热含氧气体的蓄热室连接的反应炉处于进料状态，在该反应炉的炉膛内，燃料分散在预热的含氧气体中迅速燃烧，能够达到1550℃以上，产生含CO、H₂的高温还原性气体，从该反应炉连接的原料给料设备1输入粉状铁矿石原料，粉状铁矿石原料分散在高温还原气体中，处于飞行状态，传热传质效率非常高，迅速熔化成液体状态并还原析出液态铁和熔化状态的炉渣；熔化状态的铁矿石原料、液态铁和熔化状态的炉渣等熔融粉尘在炉膛内随着高温还原气体的流动冲刷炉壁14，绝大部分会粘附于炉壁14上，在重力作用下，液态铁和熔化状态的炉渣向下流到炉膛11底部附近的排液口2输出，该反应炉的排气口输出的高温还原气体中虽然还会携带小部分熔融粉尘，但是会接着进入第二个反应炉，第二个反应炉处于停止进料状态，高温还原气体携带的小部分熔融粉尘会粘附在第二个反应炉的炉壁上净化分离，净化后的高温还原气体输入用于冷确高温废气的蓄热室回收热量。由于粉状铁矿石原料和燃料均处于飞行状态，只要通过含氧气体输入设备6或燃料流量调节控制设备8控制合适的燃料和含氧气体比例，燃料在炉膛内基本被含氧气体气化为含CO、H₂的高温还原性气体，不会出现过量的碳混入液态铁水中，能控制粉状铁矿石原料高温还原产生的液态铁水中碳含量达到炼钢的要求。

实施例2

参看图2，图2所示为一种双炉型粉矿飞行熔融还原炼钢窑，它与实施例1的结构基本相同，区别是它的燃料输入口23没有设置在原料进料管道9上，而是设置在进料口13的附近；燃料输入口23开设于进料口13附近的炉壁14上。

实施例3

参看图3，图3所示为一种双炉型粉矿飞行熔融还原炼钢窑，它与实施例1的结构基本相同，区别是它的预热气通道24和废气通道25上均设有通气口22，预热气通道24上设置的通气口22和废气通道25上设置的通气口22之间由通气管道26连接；所述通气管道26上设置有气体流量调节阀27。

通气管道26能够将预热的含氧气体与高温还原废气混合燃烧后输入用于冷确高温废气的蓄热室回收热量，通过调节气体流量调节阀27控制输入的含氧气体流量，能够使高温还原性废气充分燃烧。

上述实施例中，所述烟气排出设备7可以采用引风机或烟囱，含氧气体输入设备6可以采用鼓风机，调节烟气排出设备7的抽力和含氧气体输入设备6的压力之间的差值，就可以控制炉压从负压到正压的任意值；所述进料口13、进气口10和出气口12分别开设于炉壁14上；原料给料设备1用于将粉状炼钢原料通过原料进料管道9输入进料口13；原料给料设备1可以采用叶轮喂料机、螺旋喂料机等用于粉状物料给料的设备，也可以使用其它常规设备，只要能将粉状炼钢物料送入原料进料管道9的进口端16即可；所述炉膛11基本为圆柱状，进气口10和出气口12分别位于圆柱状炉膛11的两端附近并与之相切连接；所述进料口13基本位于圆柱状炉膛11的顶部中心。

上述实施例中，所述粉状炼钢原料通常包括铁矿石粉料、粉状熔剂矿物、合金元素；熔剂矿物通常为石灰石。所述含氧气体可以使用空气，也可以使用富氧空气；所述燃料输入口可以输入液体燃料、气体燃料、粉状固体燃料，所述粉状固体燃料通常为煤粉。

转炉和电炉炼钢需要强烈搅拌铁水并吹氧，才能对铁水进行均匀脱碳并将合金元素与铁水混匀，炉体耐火材料极易损坏。本发明不需要搅拌就可以控制铁水含碳量达到炼钢的含碳量要求，将合金元素与铁矿石粉料一起从原料进料管道9输入炉膛11，合金元素能够在炉膛11内均匀地混合在高温铁水中，也不需要对铁水进行搅拌，不容易损伤炉壁14上的耐火材料。

本发明并不局限于上述具体方式。根据上述说明书的教导，本领域技术人员可以对上述实施方式进行适当修改，也应当落入本发明要求的保护范围。本说明书使用了一些特定术语，只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种双炉型粉矿飞行熔融还原炼钢窑，它包括两个反应炉、两个蓄热室、两个气体换向闸板、两个烟气换向闸板、含氧气体输入设备和烟气排出设备，其特征在于，所述两个蓄热室中的一个用于预热含氧气体时，另一个用于冷确高温废气，用于预热含氧气体的蓄热室具有含氧气体入口和预热气出口，用于冷确高温废气的蓄热室具有高温废气入口和冷确废气出口；含氧气体输入设备通过一个处于打开状态的气体换向闸板与含氧气体入口连通，并且通过另一个处于关闭状态的气体换向闸板与冷确废气出口连接；烟气排出设备通过一个处于打开状态的烟气换向闸板与冷确废气出口连通，并且通过另一个处于关闭状态的烟气换向闸板与含氧气体入口连接；所述反应炉包括原料给料设备、原料进料管道、进气口、炉膛、出气口、进料口和炉壁；所述反应炉的原料进料管道包括出口端和进口端，其出口端与该反应炉的进料口连通，其进口端与该反应炉的原料给料设备连通；所述预热气出口通过预热气通道和一个反应炉的进气口连通，该反应炉的原料给料设备为启动给料状态，该反应炉的出气口和另一反应炉的进气口连通，另一反应炉的原料给料设备为停止给料状态，另一反应炉的出气口通过废气通道和高温废气入口连通；所述原料进料管道上或进料口附近设置有燃料输入口。

2.根据权利要求1所述的双炉型粉矿飞行熔融还原炼钢窑，其特征在于：所述燃料输入口连接燃料流量调节控制设备。

3.根据权利要求1所述的双炉型粉矿飞行熔融还原炼钢窑，其特征在于：所述预热气通道和废气通道上均设有通气口，预热气通道上设置的通气口和废气通道上设置的通气口之间由通气管道连接。

4.根据权利要求3所述的双炉型粉矿飞行熔融还原炼钢窑，其特征在于：所述通气管道上设置有气体流量调节阀。

5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的双炉型粉矿飞行熔融还原炼钢窑，其特征在于：所述炉膛基本为圆柱状，进气口和出气口分别位于圆柱状炉膛的两端附近并与之相切连接。

6.根据权利要求5所述的双炉型粉矿飞行熔融还原炼钢窑，其特征在于：所述进料口基本位于圆柱状炉膛的顶部中心。

7.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的双炉型粉矿飞行熔融还原炼钢窑，其特征在于：所述双炉型粉矿飞行熔融还原炼钢窑还包括排液口，排液口位于炉膛的底部或底部附近。

8.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的双炉型粉矿飞行熔融还原炼钢窑，其特征在于：所述原料给料设备用于将粉状炼钢原料通过原料进料管道输入进料口；所述粉状炼钢原料包括铁矿石粉料。

9.根据权利要求8所述的双炉型粉矿飞行熔融还原炼钢窑，其特征在于：所述粉状炼钢原料还包括粉状熔剂矿物。

10.根据权利要求8或9所述的双炉型粉矿飞行熔融还原炼钢窑，其特征在于：所述粉状炼钢原料还包括合金元素。

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