CN113005252A - 一种含碳球团还原的转底炉装置及方法 - Google Patents

一种含碳球团还原的转底炉装置及方法 Download PDF

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CN113005252A CN202110220411.1A CN202110220411A CN113005252A CN 113005252 A CN113005252 A CN 113005252A CN 202110220411 A CN202110220411 A CN 202110220411A CN 113005252 A CN113005252 A CN 113005252A
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Abstract

本发明涉及一种含碳球团还原的转底炉装置，包括水平截面为“C”字型的炉体和球团输送通道。炉体底部开设有呈“C”字型的还原气体入口，还原气体入口内设置有若干高温还原气喷嘴。球团输送通道包括第一球团输送通道和第二球团输送通道，在第一球团输送通道和第二球团输送通道之间，形成进入炉体的转炉放散炉气流经的还原气体通道。转炉放散炉气流经还原气体通道后，流经第一球团输送通道和第二球团输送通道，以对炉体内部的含碳球团进行还原。通过在炉体底部设置有还原气体入口，其上分布有高温还原气体喷嘴，将由高炉产生的转炉放散炉气作为高温还原气，以对炉体内部的含碳球团进行还原，最大程度的提高了钢铁冶金副产资源的回收利用率。

Description

一种含碳球团还原的转底炉装置及方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金资源综合利用技术领域，尤其涉及一种含碳球团还原的转底炉装置及方法。
背景技术
转底炉直接还原技术是铁矿粉经配料、混料、制球和干燥后的含碳球团加入到具有环形炉膛和可转动的炉底的转底炉中，在1250～1350℃左右炉膛温度下，在随着炉底旋转一周的过程中，铁矿被碳还原，生成金属化球团，最后由螺旋出料机推出炉外，经冷却后运往熔分炉作原料，或作为电炉炼钢的原料。
目前，转底炉高温快速还原，主要采取高风温和煤气预热的方法。预热段、还原段喷吹二次空气并形成强紊流，使得预热段产生的挥发分和还原产生的CO在炉内快速、充分地燃烧。由于燃烧喷嘴一般在球团上部，料层存在由上至下递减的温度梯度，容易造成金属化球团的质量差、合格率低等问题。因此，一般转底炉中球团堆积2～3层，不宜过厚，生产率受到很大限制。除此之外，转底炉的旋转炉底(载球炉底)带有通气孔，以作为烟道和空气通道，但极容易被球团粉和还原铁屑堵塞，维修维护成本高，不利于生产的连续和稳定。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种含碳球团还原的转底炉装置及方法，其解决了转底炉还原球团热均匀性差、炉料堆层低、合格率不均匀的技术问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一种含碳球团还原的转底炉装置，包括水平截面为“C”字型的炉体和设置在所述炉体内部的球团输送通道；
所述炉体一端为进料口，其另一端为出料口；所述炉体底部开设有呈“C”字型的还原气体入口，所述还原气体入口内设置有若干高温还原气喷嘴，用于将高炉产生的转炉放散炉气吹入所述炉体内；
所述球团输送通道连通所述炉体的进料口和出料口，包括第一球团输送通道和第二球团输送通道，在所述第一球团输送通道和第二球团输送通道之间，形成进入所述炉体的转炉放散炉气流经的还原气体通道；所述转炉放散炉气流经所述还原气体通道后，流经所述第一球团输送通道和所述第二球团输送通道，以对所述炉体内部的含碳球团进行还原；
所述第一球团输送通道底部设置有第一传送机构，所述第二球团输送通道底部设置有第二传送机构；所述第一传送机构和第二传送机构用于将含碳球团从所述炉体的进料口运送至所述炉体的出料口。
可选地，所述球团通道由相互平行设置的隔板组件形成，所述隔板组件上开设有炉壁烟孔，所述炉壁烟孔供所述还原气体通道内的还原气体通过所述隔板组件流经所述第一球团输送通道和所述第二球团输送通道，用以对所述含碳球团还原。
可选地，所述含碳球团设置为5～10层。
可选地，所述隔板组件包括第一隔板、第二隔板、第三隔板以及第四隔板，所述第一隔板和所述第二隔板之间为所述第一球团输送通道，所述第二隔板和所述第三隔板之间为所述还原气体通道，所述第三隔板和所述第四隔板之间为所述第二球团输送通道。
可选地，所述第二隔板和所述第三隔板上分别开设有若干第一烟孔入口和若干第二烟孔入口，所述第一隔板和所述第四隔板上分别开设有若干第一烟孔出口和若干第二烟孔出口，其中，所述第一烟孔入口、所述第二烟孔入口、所述第一烟孔出口和所述第二烟孔出口均称为所述炉壁烟孔。
可选地，所述炉体包括相互平行设置的内炉壁和外炉壁，以及分别位于所述内炉壁和外炉壁底部的底面和顶部的顶面；
还设置有第一废气通道和第二废气通道，所述第一隔板与所述内炉壁之间以形成所述第一废气通道，且其设置于所述第一球团输送通道的内侧；所述第四隔板与所述外炉壁之间以形成所述第二废气通道，且其设置于所述第二球团输送通道的外侧。
可选地，所述转炉放散炉气来自于高炉生产过程中的前端和末端所产生的放散气体，并将放散气体收集至储气罐内，所述还原气体入口与所述储气罐相连通。
一种采用所述装置对含碳球团还原的方法，包括如下步骤：
将来自高炉生产过程中的转炉放散炉气通过所述高温还原气喷嘴进入所述炉体内，对所述炉体内的含碳球团进行还原；
所述转炉放散炉气为转炉生产过程中的前段和末段所产生的放散气体。
可选地，对所述装置内的含碳球团进行还原之前还包括如下步骤：
S1、含碳球团制备：将钒钛磁铁矿粉、煤粉、焦粉和塑料颗粒经过对辊压球机制备得到含碳球团；
S2、布料：将所述含碳球团布料于所述炉体内的所述第一隔板和所述第二隔板之间的第一传送机构以及所述第三隔板和所述第四隔板之间的第二传送机构上；
S3、还原：启动所述装置，所述含碳球团在所述第一传送机构以及所述第二传送机构的驱动下，从炉体的进料口进入炉体，由通过所述高温还原气喷嘴进入所述炉体内的转炉放散炉气进行还原。
可选地，所述转炉放散炉气来自于转炉生产过程中的生产前段和末段，其平均温度在800～1300℃，成分包含CO 20～30％，CO2 15～25％，N2 40～50％。
可选地，所述转炉放散炉气来自于高炉生产过程中的生产前段和末段所产生的放散气体，其平均温度在800～1300℃，成分包含CO 20～30％，CO2 15～25％，N2 40～50％。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：一种含碳球团还原的转底炉装置，通过在炉体底部设置有还原气体入口，其上分布有高温还原气体喷嘴，将由高炉产生的转炉放散炉气作为高温还原气，从还原气体入口进入，经过流经还原气体通道后，流经第一球团输送通道和第二球团输送通道，以对炉体内部的含碳球团进行还原，最大程度的提高了钢铁冶金副产资源的回收利用率。同时，可以降低球团中煤粉和焦粉等含碳还原剂的使用量，降低了整体工艺能耗。通过炉壁烟孔设计，相比传统的转底炉还原球团流程改善了热均匀性，可实现多层球团的还原，提高了球团的合格率和生产量。
附图说明
图1为本发明的含碳球团还原的转底炉装置的径向截面图；
图2为本发明的含碳球团还原的转底炉装置的俯视截面图。
【附图标记说明】
10：炉体；11：内炉壁；12：外炉壁；13：底面；14：顶面；15：第一废气通道；16：第二废气通道；
20：隔板组件；21：第一隔板；211：第一烟孔出口；22：第二隔板；221：第一烟孔入口；23：第三隔板；231：第二烟孔入口；24：第四隔板；241：第二烟孔出口；25：第一球团输送通道；26：还原气体通道；27：第二球团输送通道；
30：还原气体入口；
40：高温还原气喷嘴；
50：第一传送机构；
60：第二传送机构。
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。其中，本文所提及的“内”、“外”、“顶”和“底”等方位名词以图1的定向为参照。其中将距离炉体10的轴中心较近的一侧定义为“内”侧。
一方面，本发明实施例提出的一种含碳球团还原的转底炉装置，包括水平截面为“C”字型的炉体10和设置在炉体10内部的球团输送通道。
其中，炉体10一端为进料口，其另一端为出料口。炉体10底部开设有呈“C”字型的还原气体入口30，还原气体入口30内设置有若干高温还原气喷嘴40，用于将高炉产生的转炉放散炉气吹入炉体10内。
球团输送通道连通炉体10的进料口和出料口，包括第一球团输送通道25和第二球团输送通道27，在第一球团输送通道25和第二球团输送通道27之间，形成进入炉体10的转炉放散炉气流经的还原气体通道26。转炉放散炉气流经还原气体通道26后，流经第一球团输送通道25和第二球团输送通道27，以对炉体10内部的含碳球团进行还原。
第一球团输送通道25底部设置有第一传送机构50，第二球团输送通道27底部设置有第二传送机构60；第一传送机构50和第二传送机构60用于将含碳球团从炉体10的进料口运送至炉体10的出料口。
本发明提供的一种含碳球团还原的转底炉装置，通过在炉体10底部设置有还原气体入口30，其上分布有高温还原气体喷嘴40，将由高炉产生的转炉放散炉气作为高温还原气，从还原气体入口30进入，经过流经还原气体通道26后，流经第一球团输送通道25和第二球团输送通道27，以对炉体10内部的含碳球团进行还原，最大程度的提高了钢铁冶金副产资源的回收利用率。同时，可以降低球团中煤粉和焦粉等含碳还原剂的使用量，降低了整体工艺能耗。通过炉壁烟孔设计，相比传统的转底炉还原球团流程改善了热均匀性，可实现多层球团的还原，提高了球团的合格率和生产量。
进一步地，球团通道由相互平行设置的隔板组件2形成，隔板组件2上开设有炉壁烟孔，炉壁烟孔供还原气体通道26内的还原气体通过隔板组件2流经第一球团输送通道25和第二球团输送通道27，用以对含碳球团还原。
进一步地，隔板组件包括第一隔板21、第二隔板22、第三隔板23以及第四隔板24，第一隔板21和第二隔板22之间为第一球团输送通道25，第二隔板22和第三隔板23之间为还原气体通道26，第三隔板23和第四隔板24之间为第二球团输送通道27。
进一步地，第二隔板22和第三隔板23上分别开设有若干第一烟孔入口221和若干第二烟孔入口231，第一隔板21和第四隔板24上分别开设有若干第一烟孔出口211和若干第二烟孔出口241，其中，第一烟孔入口221、第二烟孔入口231、第一烟孔出口211和第二烟孔出口241均称为炉壁烟孔。其中，第一烟孔入口221、第二烟孔入口231、第一烟孔出口211和第二烟孔出口241均称为炉壁烟孔。高温还原气体通过还原气体入口30的高温还原气喷嘴40进入气体输入通道26，并经过气体输入通道26两侧的第二隔板22上的第一烟孔入口221进入第一球团输送通道25内以及第三隔板23上的第二烟孔入口231进入第二球团输送通道27内，分别对第一球团输送通道25内的球团以及第二球团输送通道27内的球团进行还原，以形成还原后的球团，最后，第一球团输送通道25内以及第二球团输送通道27内还原后的气体分别经过第一烟孔出口211和第二烟孔出口241排出。
具体地，还原气的流向是从还原气体通道26分别向两侧的第一球团输送通道25以及第二球团通道27运动，进而避免了外部空气流入，在一定程度上防止含碳球团氧化。
进一步地，炉体10包括相互平行设置的内炉壁11和外炉壁12，以及分别位于内炉壁11和外炉壁12底部的底面13和顶部的顶面14；
还设置有第一废气通道15和第二废气通道16，第一隔板21与内炉壁11之间以形成第一废气通道15，且其设置于第一球团输送通道25的内侧；第四隔板24与外炉壁12之间以形成第二废气通道16，且其设置于第二球团输送通道27的外侧。
具体地，由于还原含碳球团所用的还原气体以及热量均为炉体10的自身热量以及其在回收利用转炉生产过程中产生的放散炉气作为高温还原气作为还原含碳球团的还原剂，因此，整体的转炉为封闭式设计，在出气口使用气泵回收炉气，保证了还原气在炉体10内为恒速恒压的单向气流，使得含碳球团处于还原气氛中，从而防止了含碳球团的二次氧化。相比较现有技术而言，无需空气以及明火便可以燃烧。而且。本发明使用的是炉体10的自身的热量，也就是说炉体10是封闭的、保温的。
进一步地，第一传送机构50和第二传送机构60均为履带传送。履带传送较为稳定，进而提高含碳球团的还原稳定效果。
进一步地，转炉放散炉气来自于高炉生产过程中的前端和末端所产生的放散气体，并将放散气体收集至储气罐内，还原气体入口30与储气罐相连通。
另一方面，一种采用上述装置对含碳球团还原的方法，包括如下步骤：
将来自高炉生产过程中的转炉放散炉气通过高温还原气喷嘴40进入炉体10内，对炉体10内的含碳球团进行还原。
转炉放散炉气为转炉生产过程中的前段和末段所产生的放散气体。
对装置内的含碳球团进行还原之前还包括如下步骤：
S1、含碳球团制备：将钒钛磁铁矿粉、煤粉、焦粉和塑料颗粒经过对辊压球机制备得到含碳球团。
S2、布料：将含碳球团布料于炉体10内的第一隔板21和第二隔板22之间的第一传送机构50以及第三隔板23和第四隔板24之间的第二传送机构60上。
S3、还原：启动装置，含碳球团在第一传送机构50以及第二传送机构60的驱动下，从炉体10的进料口进入炉体10，由通过高温还原气喷嘴40进入炉体10内的转炉放散炉气进行还原。
本发明提供一种含碳球团还原的转底炉方法，该方法在回收利用转炉生产过程中产生的放散炉气作为高温还原气，通过炉体10的隔板组件2上的炉壁烟孔均匀的对球团进行热传递和还原，弥补了传统转底炉还原球团的传热不均匀性、还原量少、合格率低等问题。
为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例1
本实施例提供一种含碳球团还原的转底炉方法，转炉放散炉气来自于转炉生产过程中的生产前段和末段，其平均温度在800℃，成分包含CO 20％，CO2 15％，N2 40％。含碳球团设置为5层。
实施例2
本实施例提供一种含碳球团还原的转底炉方法，转炉放散炉气来自于转炉生产过程中的生产前段和末段，其平均温度在1300℃，成分包含CO 30％，CO2 25％，N2 50％。含碳球团设置为10层。
实施例3
本实施例提供一种含碳球团还原的转底炉方法，转炉放散炉气来自于转炉生产过程中的生产前段和末段，其平均温度在1100℃，成分包含CO 25％，CO2 20％，N2 45％。含碳球团设置为8层。
实施例4
本实施例提供一种含碳球团还原的转底炉方法，转炉放散炉气来自于转炉生产过程中的生产前段和末段，其平均温度在1200℃，成分包含CO 28％，CO222％，N2 43％。含碳球团设置为9层。
实施例5
本实施例提供一种含碳球团还原的转底炉方法，转炉放散炉气来自于转炉生产过程中的生产前段和末段，其平均温度在1100℃，成分包含CO 20％，CO2 15％，N2 50％。含碳球团设置为7层。
实施例6
本实施例提供一种含碳球团还原的转底炉方法，转炉放散炉气来自于转炉生产过程中的生产前段和末段，其平均温度在1300℃，成分包含CO 30％，CO2 24％，N2 44％。含碳球团设置为10层。
实施例7
本实施例提供一种含碳球团还原的转底炉方法，转炉放散炉气来自于转炉生产过程中的生产前段和末段，其平均温度在1000℃，成分包含CO 27％，CO2 23％，N2 41％。含碳球团设置为6层。
本发明通过上述实施例1-7的含碳球团还原的转底炉方法中得到的转底炉还原含碳球团的受热均匀、炉料堆层高、合格率高。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，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 (10)

1.一种含碳球团还原的转底炉装置，其特征在于：包括水平截面为“C”字型的炉体(10)和设置在所述炉体(10)内部的球团输送通道；
所述炉体(10)一端为进料口，其另一端为出料口；所述炉体(10)底部开设有呈“C”字型的还原气体入口(30)，所述还原气体入口(30)内设置有若干高温还原气喷嘴(40)，用于将高炉产生的转炉放散炉气吹入所述炉体(10)内；
所述球团输送通道连通所述炉体(10)的进料口和出料口，包括第一球团输送通道(25)和第二球团输送通道(27)，在所述第一球团输送通道(25)和第二球团输送通道(27)之间，形成进入所述炉体(10)的转炉放散炉气流经的还原气体通道(26)；所述转炉放散炉气流经所述还原气体通道(26)后，流经所述第一球团输送通道(25)和所述第二球团输送通道(27)，以对所述炉体(10)内部的含碳球团进行还原；
所述第一球团输送通道(25)底部设置有第一传送机构(50)，所述第二球团输送通道(27)底部设置有第二传送机构(60)；所述第一传送机构(50)和第二传送机构(60)用于将含碳球团从所述炉体(10)的进料口运送至所述炉体(10)的出料口。
2.如权利要求1所述的含碳球团还原的转底炉装置，其特征在于：所述球团通道由相互平行设置的隔板组件(2)形成，所述隔板组件(2)上开设有炉壁烟孔，所述炉壁烟孔供所述还原气体通道(26)内的还原气体通过所述隔板组件(2)流经所述第一球团输送通道(25)和所述第二球团输送通道(27)，用以对所述含碳球团还原。
3.如权利要求2所述的含碳球团还原的转底炉装置，其特征在于：所述含碳球团设置为5～10层。
4.如权利要求2所述的含碳球团还原的转底炉装置，其特征在于：所述隔板组件包括第一隔板(21)、第二隔板(22)、第三隔板(23)以及第四隔板(24)，所述第一隔板(21)和所述第二隔板(22)之间为所述第一球团输送通道(25)，所述第二隔板(22)和所述第三隔板(23)之间为所述还原气体通道(26)，所述第三隔板(23)和所述第四隔板(24)之间为所述第二球团输送通道(27)。
5.如权利要求4所述的含碳球团还原的转底炉装置及其特征在于：所述第二隔板(22)和所述第三隔板(23)上分别开设有若干第一烟孔入口(221)和若干第二烟孔入口(231)，所述第一隔板(21)和所述第四隔板(24)上分别开设有若干第一烟孔出口(211)和若干第二烟孔出口(241)，其中，所述第一烟孔入口(221)、所述第二烟孔入口(231)、所述第一烟孔出口(211)和所述第二烟孔出口(241)均称为所述炉壁烟孔。
6.如权利要求1所述的含碳球团还原的转底炉装置，其特征在于：所述炉体(10)包括相互平行设置的内炉壁(11)和外炉壁(12)，以及分别位于所述内炉壁(11)和外炉壁(12)底部的底面(13)和顶部的顶面(14)；
还设置有第一废气通道(15)和第二废气通道(16)，所述第一隔板(21)与所述内炉壁(11)之间以形成所述第一废气通道(15)，且其设置于所述第一球团输送通道(25)的内侧；所述第四隔板(24)与所述外炉壁(12)之间以形成所述第二废气通道(16)，且其设置于所述第二球团输送通道(27)的外侧。
7.如权利要求1所述的含碳球团还原的转底炉装置，其特征在于：所述转炉放散炉气来自于高炉生产过程中的前端和末端所产生的放散气体，并将放散气体收集至储气罐内，所述还原气体入口(30)与所述储气罐相连通。
8.一种采用权利要求1-7任一项所述装置对含碳球团还原的方法，其特征在于：包括如下步骤：
将来自高炉生产过程中的转炉放散炉气通过所述高温还原气喷嘴(40)进入所述炉体(10)内，对所述炉体(10)内的含碳球团进行还原；
所述转炉放散炉气为转炉生产过程中的前段和末段所产生的放散气体。
9.如权利要求8所述的含碳球团还原的方法，其特征在于：对所述装置内的含碳球团进行还原之前还包括如下步骤：
S1、含碳球团制备：将钒钛磁铁矿粉、煤粉、焦粉和塑料颗粒经过对辊压球机制备得到含碳球团；
S2、布料：将所述含碳球团布料于所述炉体(10)内的所述第一隔板(21)和所述第二隔板(22)之间的第一传送机构(50)以及所述第三隔板(23)和所述第四隔板(24)之间的第二传送机构(60)上；
S3、还原：启动所述装置，所述含碳球团在所述第一传送机构(50)以及所述第二传送机构(60)的驱动下，从炉体(10)的进料口进入炉体(10)，由通过所述高温还原气喷嘴(40)进入所述炉体(10)内的转炉放散炉气进行还原。
10.如权利要求9所述的含碳球团还原的方法，其特征在于：所述转炉放散炉气来自于高炉生产过程中的生产前段和末段所产生的放散气体，其平均温度在800～1300℃，成分包含CO 20～30％，CO215～25％，N240～50％。
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