CN113073162B - 短流程熔融炼铁系统和高炉改造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属冶炼技术领域，具体涉及一种短流程熔融炼铁系统和高炉改造方法。所述短流程熔融炼铁系统包括熔炼炉和烟道，熔炼炉包括高炉的炉身、高炉的炉腰、高炉的炉腹和高炉的炉缸，炉身上设有加料口，炉缸上设有第一喷枪口、第一排铁口、第一排渣口，炉身的上端部设有烟气出口。烟道具有烟气进口，烟气进口与烟气出口相连。根据本发明实施例的短流程熔融炼铁系统具有改造难度低、改造成本低、工艺流程短、生产成本低、设备投资成本低等优点。

Description

短流程熔融炼铁系统和高炉改造方法

技术领域

本发明涉及金属冶炼技术领域，具体涉及一种短流程熔融炼铁系统和高炉改造方法。

背景技术

现有的高炉需要配备热风炉和烧结机使用，具有工艺流程长、设备投资成本高的缺点，此外，现有的高炉炼铁工艺需要使用昂贵的焦炭，导致原料成本较高，因此，1000m³以下的高炉逐渐被淘汰。目前，国内有大量高炉处于闲置或准备拆除的境地，造成资源浪费。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种由高炉改造得到的短流程熔融炼铁系统；

本发明的实施例还提出一种高炉改造方法。

根据本发明实施例的短流程熔融炼铁系统包括：

熔炼炉，所述熔炼炉包括高炉的炉身、高炉的炉腰、高炉的炉腹和高炉的炉缸，所述炉身上设有加料口，所述炉缸上设有第一喷枪口、第一排铁口、第一排渣口，所述炉身的上端部设有烟气出口；和

烟道，所述烟道具有烟气进口，所述烟气进口与所述烟气出口相连。

根据本发明实施例的短流程熔融炼铁系统具有改造难度低、改造成本低、工艺流程短、生产成本低、设备投资成本低等优点。

在一些实施例中，所述炉身上设有第二喷枪口，所述第二喷枪口与所述加料口在所述炉身的周向上错开布置；

进一步包括第二喷枪，所述第二喷枪设在所述第二喷枪口处。

在一些实施例中，所述烟道为余热锅炉。

在一些实施例中，所述烟道上设有第一通风口，所述炉身上设有第二通风口，所述第二通风口设在所述加料口的上方。

在一些实施例中，进一步包括：

电炉，所述电炉上设有进料口、第二排铁口和第二排渣口，所述进料口与所述第一排渣口连通。

根据本发明实施例的高炉改造方法包括以下步骤：

拆除高炉的炉喉和布料装置，将高炉的其余部分用作熔炼炉；

在所述高炉的炉身上增加设置加料口；

在所述高炉的炉缸上增加设置第一喷枪口；

将所述高炉的排铁口用作第一排铁口；

将所述高炉的排渣口用作第一排渣口；

在所述炉身的上端部增加设置烟气出口,在烟气出口上安装烟道，使烟道的烟气进口与所述烟气出口相连。

根据本发明实施例的高炉改造方法具有改造难度低、改造成本低等优点，高炉改造成的短流程熔融炼铁系统100具有工艺流程短、生产成本低、设备投资成本低等优点。

在一些实施例中，在所述炉身上增加设置第二喷枪口，使所述第二喷枪口与所述加料口在所述炉身的周向上错开，在所述第二喷枪口上安装第二喷枪。

在一些实施例中，余热锅炉用作烟道。

在一些实施例中，在烟道上增加设置第一通风口，在所述炉身上增加设置第二通风口，使所述第二通风口位于所述加料口的上方。

在一些实施例中，在所述第一排渣口处增加设置电炉，在所述电炉上增加设置进料口、第二排铁口和第二排渣口，使所述进料口与所述第一排渣口连通。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的短流程熔融炼铁系统的结构示意图。

图2是相关技术中高炉的结构示意图。

附图标记：短流程熔融炼铁系统100；熔炼炉1；热渣溜槽101；加料口102；第一喷枪口103；第一排铁口104；第一排渣口105；烟气出口106；第二喷枪口107；第二通风口108；烟道2；上升烟道201；第一通风口202；烟道闸板203；烟气进口204；电炉3；加热电极301；进料口302；第二排铁口303；第二排渣口304；高炉4；炉身401；炉腰402；炉腹403；炉缸404；炉喉405。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明的发明构思和发明难点并不在于通过设置全新的装置得到短流程熔融炼铁系统，本发明的发明构思和发明难点在于仅对现有的、处于闲置和准备拆除境地的高炉进行较少的改造，就能够得到工艺流程短、原料成本低和投资成本低的短流程熔融炼铁系统。

下面参考附图描述根据本发明实施例的短流程熔融炼铁系统。如图1和图2所示，根据本发明实施例的短流程熔融炼铁系统100包括熔炼炉1和烟道2。

熔炼炉1包括高炉4的炉身401、高炉4的炉腰402、高炉4的炉腹403和高炉4的炉缸404，炉身401上设有加料口102。炉缸404上设有第一喷枪口103、第一排铁口104、第一排渣口105，炉身401的上端部设有烟气出口106。烟道2具有烟气进口203，烟气进口203与烟气出口106相连。

如图2所示，现有的高炉4的炼铁原理为料柱熔炼，需要使用焦炭、烧结矿等，一方面，焦炭价格昂贵，导致高炉4的炼铁工艺成本较高；另一方面，需要配备烧结机对铁矿石进行烧结处理，不仅增加了高炉4的炼铁工艺成本、设备投资成本，而且导致高炉4的炼铁工艺流程较长。此外，还需要给高炉4配备热风炉，进一步增加了高炉4的炼铁工艺的设备投资成本和延长了高炉4的炼铁工艺流程。基于高炉4的上述缺点，目前高炉4已经被淘汰，现有的高炉4处于闲置或准备拆除的境地。

下面参考图1描述根据本发明实施例的短流程熔融炼铁系统100的炼铁工艺过程：利用加料口102向熔炼炉1内加入铁矿石、熔剂和煤，该煤可以是块煤；在第一喷枪口103处安装第一喷枪，利用第一喷枪向熔炼炉1内喷射助燃气体和辅助燃料，该助燃气体可以是氧气或富氧空气，该辅助燃料可以是天然气或煤粉。助燃气体为煤和辅助燃料提供燃烧所需的氧气，煤和辅助燃料的燃烧为熔炼炉1内的反应提供热量，该熔炼炉1内的反应包括燃烧反应、还原反应和造渣反应。此外，从加料口102加入的煤还作为还原剂参与铁矿石的还原反应。通过熔炼炉1内的燃烧反应、还原反应和造渣反应得到烟气、铁水和熔渣，熔炼炉1内的烟气从烟道2排出，熔炼炉1内的铁水从第一排铁口排出，熔炼炉1内的熔渣从第一排渣口105排出。

通过将现有高炉4的炉身401、炉腰402、炉腹403和炉缸404用作熔炼炉1，在炉身401上增加设置加料口102、在炉缸404上增加设置第一喷枪口103和烟气出口106，并在第一喷枪口103上安装第一喷枪、在烟气出口106上增加设置烟道2，便可将现有的高炉4改造成短流程熔融炼铁系统100。高炉4改造成短流程熔融炼铁系统100的改造过程简单、方便且成本低。

此外，由于第一喷枪喷入的物料(助燃气体和辅助燃料)具有一定的流速，因此，熔炼炉1内的熔池(液态的熔渣)能够在通过第一喷枪喷入的物料的搅动作用下翻腾，即改造后的短流程熔融炼铁系统100的炼铁原理是熔池熔炼。与相关技术中高炉4采用料柱熔炼原理相比，短流程熔融炼铁系统100取消了热风炉和烧结机，降低了设备投资成本、缩短了炼铁工艺流程，短流程熔融炼铁系统100的燃料和还原剂可以采用煤，而不需要使用昂贵的焦炭，进一步降低了炼铁成本。

因此，根据本发明实施例的短流程熔融炼铁系统100具有改造难度低、改造成本低、工艺流程短、生产成本低、设备投资成本低等优点。

下面以图1和图2为例，详细描述根据本发明实施例的短流程熔融炼铁系统100。根据本发明实施例的短流程熔融炼铁系统100包括熔炼炉1、第一喷枪和烟道2。

熔炼炉1包括高炉4的炉身401、高炉4的炉腰402、高炉4的炉腹403和高炉4的炉缸404，炉身401上设有加料口102。炉缸404上设有第一喷枪口103、第一排铁口104、第一排渣口105，炉身401的上端部设有烟气出口106。第一喷枪设在第一喷枪口103处。烟道2具有烟气进口203，烟气进口203与烟气出口106相连。

具体地，利用本发明实施例的短流程熔融炼铁系统100炼铁时，铁矿石、熔剂、块煤等块料可以通过皮带经加料口104加入熔炼炉1的内部。

在一些实施例中，加料口104设置多个，多个加料口104沿熔炼炉1的周向间隔均布。优选地，加料口104设置2-4个。

在一些实施例中，第一喷枪口103和第一喷枪设置多个，多个第一喷枪口103和多个第一喷枪一一对应，多个第一喷枪口103沿熔炼炉1的周向间隔均布。优选地，第一喷枪设置8-20个。

可以理解的是，每个第一喷枪可以仅喷射助燃气体和辅助燃料的一种，每个第一喷枪也可以具有两个以上的喷口，每个第一喷枪的各喷口分别喷射助燃气体和辅助燃料。优选地，炼铁过程中熔炼炉1内的氧浓度控制在30％-90％，从而有效利用煤和辅助燃料的能量，进而有效降低炼铁过程的能耗。

优选地，第一喷枪口103与炉缸404的底端部的距离为0.5米-1.5米。

炼铁过程第一喷枪口103上部的熔池高度控制在1.0米-8.0米，优选2米-4米；熔炼炉1内的铁水厚度控制在0.3米-0.8米。

优选地，高炉4的排铁口用作第一排铁口104。由此，不需要在额外设置第一排铁口104，从而有利于进一步简化高炉的改造过程。

优选地，高炉4的排渣口用作第一排渣口105。由此，不需要额外设置第一排渣口，从而有利于进一步简化高炉的改造过程。

在一些实施例中，炉身401上设有第二喷枪口107，第二喷枪口107与加料口102在炉身401的周向上错开布置。短流程熔融炼铁系统100进一步包括第二喷枪，第二喷枪设在第二喷枪口107处。

由此，可以利用第二喷枪向熔炼炉1的内部喷射部分粉状的铁矿石、煤粉等，从而不仅利用第二喷枪向熔炼炉1内添加物料，而且能够利用由第二喷枪喷入的粉料对熔炼炉1内的熔池进一步搅动，利于熔池熔炼。当然，也可以利用第二喷枪向熔炼炉1的内部喷射氢气作为还原剂，利于铁矿石的铁还原。

在一些实施例中，烟道2为余热锅炉。例如，烟道2采用授权公告号为CN208519744U的实用新型专利中公开的侧吹余热回收装置(余热锅炉)，余热锅炉的上升烟道201的入口用作烟道的烟气进口203，烟气进口203与烟气出口106相连。

熔炼炉1内产生的烟气中含有大量一氧化碳等可燃气体，由此，利用余热锅炉对熔炼炉1内的烟气的热量和能量进行回收，有利于提高能源利用率。烟气的热量被余热锅炉回收再利用后从余热锅炉的出口、沿图1中的箭头方向排出，余热锅炉的出口可以连接除尘和烟气处理装置，以便从余热锅炉排出的烟气经过收尘后送往烟气处理系统进行处理，从而降低避免从余热锅炉排出的烟气污染环境。

此外，为便于对烟道2进行维修，在上升烟道201处设有烟道闸板203，通过移动烟道闸板203可以实现烟道2与熔炼炉1与连通和断开。

优选地，烟道2上设有第一通风口202，炉身401上设有第二通风口108，第二通风口108设在加料口102的上方。

由此，利用第一通风口202和第二通风口108通助燃气体，可以保证从熔炼炉1中排出的烟气的充分燃烧，充分利用炼铁过程产生的烟气的能量，利于资源的充分利用。

短流程熔融炼铁系统100进一步包括电炉3，电炉3上设有进料口302、第二排铁口303和第二排渣口304，进料口302与第一排渣口105连通。

由此，从第一排渣口105排出的熔渣经进料口302进入电炉3的内部。例如，如图1所示，在第一排渣口105处设置热渣溜槽101，热渣溜槽101的一端与第一排渣口105相连，热渣溜槽101的另一端与电炉3的进料口302相连，从第一排渣口105排出的熔渣依次经热渣溜槽101和进料口302进入电炉3的内部。利用电炉3的加热电极301对进入电炉3内的熔渣进行加热，以便熔渣在电炉3的内部利用电能进一步进行澄清分离，分离出合格的铁水从第二排铁口303排出，分离出的炉渣从第二排渣口304排出后水淬外售，有利于提高铁的产量。

此外，还可以在电炉3上设置还原剂进口，通过还原剂进口向电炉3的内部添加氢气或碳粉，并利用氢气或碳粉作为还原剂进一步对熔渣中的铁进行还原，有利于进一步提高铁的产量。

本发明还提供了一种高炉改造方法，下面参看图1和图2描述根据本发明实施例的高炉改造方法。根据本发明实施例的高炉改造方法包括以下步骤：

拆除高炉4的炉喉405和布料装置，将高炉4的其余部分用作熔炼炉1；

在高炉4的炉身401上增加设置加料口102；

在高炉4的炉缸404上增加设置第一喷枪口103；

将高炉4的排铁口用作第一排铁口104；

将高炉4的排渣口用作第一排渣口105；

在炉身401的上端部增加设置烟气出口106,在烟气出口106上安装烟道2，使烟道2的烟气进口203与烟气出口106相连。

其中，上述步骤并无先后顺序。例如，可以先在在炉身401上增加设置加料口102，然后在炉缸404上增加设置第一喷枪口103并在第一喷枪口103上安装第一喷枪，之后在炉身401上增加设置烟气出口106并在烟气出口106上安装烟道2。

根据本发明实施例的高炉改造方法通过将高炉4的炉身401、炉腰402、炉腹403和炉缸404用作熔炼炉1，在炉身401上增加设置加料口102、在炉缸404上增加设置第一喷枪口103和烟气出口106，并在第一喷枪口103上安装第一喷枪、在烟气出口106上增加设置烟道2，便可将现有的高炉4改造成短流程熔融炼铁系统100。高炉4的改造成短流程熔融炼铁系统100的过程方便且成本低。

此外，改造成的短流程熔融炼铁系统100取消了热风炉和烧结机，降低了设备投资成本、缩短了炼铁工艺流程，短流程熔融炼铁系统100的燃料和还原剂可以直接采用煤，而不需要使用昂贵的焦炭，降低了炼铁成本。

因此，根据本发明实施例的高炉改造方法具有改造难度低、改造成本低等优点，高炉4改造成的短流程熔融炼铁系统100具有工艺流程短、生产成本低、设备投资成本低等优点。

在一些实施例中，在炉身401上增加设置第二喷枪口107，使第二喷枪口107与加料口102在炉身401的周向上错开，在第二喷枪口107上安装第二喷枪。

由此，可以利用第二喷枪向熔炼炉1的内部喷射部分粉状的铁矿石、煤粉等，从而不仅利用第二喷枪向熔炼炉1内添加物料，而且利用由第二喷枪喷入的粉料对熔炼炉1内的熔池进一步进行搅动。当然，也可以利用第二喷枪向熔炼炉1的内部喷射氢气作为还原剂，以便铁还原。

在一些实施例中，余热锅炉用作烟道。由此，利用余热锅炉对熔炼炉1内的烟气的热量进行回收利用，有利于提高能源利用率。

在一些实施例中，在烟道2上增加设置第一通风口202，在炉身401上增加设置第二通风口108，使第二通风口108位于加料口102的上方。

由此，利用第一通风口202和第二通风口108向烟道2通助燃气体，可以保证从熔炼炉1中排出的烟气的充分燃烧，充分利用炼铁过程产生的烟气的能量，利于资源的充分利用。

在一些实施例中，在所述第一排渣口处增加设置电炉3，在电炉3上增加设置进料口302、第二排铁口303和第二排渣口304，使进料口302与第一排渣口105连通。

由此，从第一排渣口105排出的熔渣经进料口302进入电炉3的内部，利用电炉3的加热电极301对进入电炉3内的熔渣进行加热，以便熔渣在电炉3的内部利用电能进一步进行澄清分离，有利于提高铁的产量。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种短流程熔融炼铁系统，其特征在于，包括：

熔炼炉，所述熔炼炉包括高炉的炉身、高炉的炉腰、高炉的炉腹和高炉的炉缸，所述炉身上设有加料口，所述炉缸上设有第一喷枪口、第一排铁口、第一排渣口，所述炉身的上端部设有烟气出口，所述炉身上设有第二喷枪口，所述第二喷枪口与所述加料口在所述炉身的周向上错开布置；烟道，所述烟道具有烟气进口，所述烟气进口与所述烟气出口相连，所述第一喷枪安装在所述第一喷枪口上，所述熔炼炉内的熔池通过第一喷枪喷入的物料的搅动作用下翻腾，所述第一喷枪口上部的熔池高度控制在1.0米-8.0米；

第二喷枪，所述第二喷枪设在所述第二喷枪口处，利用所述第二喷枪向所述熔炼炉的内部喷射氢气作为还原剂。

2.根据权利要求1所述的短流程熔融炼铁系统，其特征在于，所述烟道为余热锅炉。

3.根据权利要求2所述的短流程熔融炼铁系统，其特征在于，所述烟道上设有第一通风口，所述炉身上设有第二通风口，所述第二通风口设在所述加料口的上方。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的短流程熔融炼铁系统，其特征在于，进一步包括：

电炉，所述电炉上设有进料口、第二排铁口和第二排渣口，所述进料口与所述第一排渣口连通。

5.一种高炉改造方法，其特征在于，得到权利要求1-4中任一项所述的短流程熔融炼铁系统，包括以下步骤：

拆除高炉的炉喉和布料装置，将高炉的其余部分用作熔炼炉；

在所述高炉的炉身上增加设置加料口；

在所述高炉的炉缸上增加设置第一喷枪口；

将所述高炉的排铁口用作第一排铁口；

将所述高炉的排渣口用作第一排渣口；

在所述炉身的上端部增加设置烟气出口,在烟气出口上安装烟道，使烟道的烟气进口与所述烟气出口相连；

在所述炉身上增加设置第二喷枪口，使所述第二喷枪口与所述加料口在所述炉身的周向上错开，在所述第二喷枪口上安装第二喷枪。

6.根据权利要求5所述的高炉改造方法，其特征在于，余热锅炉用作烟道。

7.根据权利要求6所述的高炉改造方法，其特征在于，在烟道上增加设置第一通风口，在所述炉身上增加设置第二通风口，使所述第二通风口位于所述加料口的上方。

8.根据权利要求5-7中任一项所述的高炉改造方法，其特征在于，在所述第一排渣口处增加设置电炉，在所述电炉上增加设置进料口、第二排铁口和第二排渣口，使所述进料口与所述第一排渣口连通。

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