CN114921602B

CN114921602B - 一种超短流程炼钢装置系统

Info

Publication number: CN114921602B
Application number: CN202210684328.4A
Authority: CN
Inventors: 唐竹胜; 唐佳; 苗广友; 靳志刚
Original assignee: Shandong Honglin New Material Technology Co ltd
Current assignee: Shandong Honglin New Material Technology Co ltd
Priority date: 2022-06-16
Filing date: 2022-06-16
Publication date: 2023-10-10
Anticipated expiration: 2042-06-16
Also published as: CN114921602A

Abstract

本发明涉及一种超短流程炼钢装置系统，包括炼钢区和用于将铁矿粉还原为深度粉状DRI的粉状铁矿气基或氢基悬浮还原系统，所述炼钢区包括热液压机和炼钢炉，粉状铁矿气基或氢基悬浮还原系统的出料口放出的深度粉状DRI通过管道加入热液压机进行热压成金属球块或柱，所述液压机的出料口与所述炼钢炉的进料口通过管道连接，从所述液压机的出料口流出的金属球块或柱加入炼钢炉内进行熔炼。本发明采用的是‑300～‑600目超细度的粉状铁矿进行还原后炼钢，大大缩短了炼钢时间，而且无需配料、润磨、造球、烘干和烧结，在后序熔融还原时，也无需进行选煤、洗煤和焦化，减少了多道工序，也减少了占地面积，降低了设备投资和生产运行成本，属于超短流程炼钢。

Description

一种超短流程炼钢装置系统

技术领域

本发明涉及一种超短流程炼钢装置系统，属于还原铁和冶金技术和装备领域。

背景技术

用氧化方法去除生铁和废钢中的杂质，加入适量的合金元素，使之成为具有高的强度、韧性或其他特殊性能的钢，这一工艺过程称为“炼钢"。传统的采用铁矿石和焦炭冶炼铁水作为炼钢原料的炼钢生产工艺流程为长流程炼钢，长流程炼钢生产工艺流程包括焦煤焦化、铁矿石烧结、高炉炼铁、转炉炼钢和出钢浇筑等主要生产工序。传统的长炼钢工艺技术具有如下缺点：（1）长流程炼钢大都采用氧化球团作为被还原的铁原料，铁矿粉磨矿细度越细就越利于铁精矿粉富集和提高品位，但矿粉细度一旦达到-325目后，就不利于造球，越细的矿粉造球就越困难，即便成球了，球团的圆度很差，很不规矩，球团表面也很难看；（2）需要对铁矿粉进行配料、润磨、造球、烘干和烧结等多道工序，后序熔融还原时还需要经过选煤、洗煤和焦化等多道工序，其还原时间较长，还原时间一般在8～10h以上，设备投资和生产运行成本高；（3）我国尽管已经出现了ML-HIsmelt工艺、CISP工艺熔融还原铁技术和山西太行CSDRI气基竖炉球团还原铁技术，但其采用的还原剂分别为优质煤粉或焦炉煤气，依然属于化石能源，还算不上真正的清洁、绿色氢冶金技术，还原铁的过程中会排放大量的二氧化碳；（4）传统的炼钢工艺中的还原铁系统产生的余热只能经换热进行余热发电，但是经过几次换热，能量就会递减60%以上，因此造成大量的热能的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的技术方案以改善或解决如上所述的现有技术中存在的技术问题。

本发明提供了一种超短流程炼钢装置系统，包括炼钢区和用于将铁矿粉还原为深度粉状DRI的粉状铁矿气基或氢基悬浮还原系统，所述炼钢区包括热液压机和炼钢炉，粉状铁矿气基或氢基悬浮还原系统的出料口放出的深度粉状DRI通过管道加入热液压机进行热压成金属球块或柱，所述热液压机的出料口与所述炼钢炉的进料口通过管道连接，从所述热液压机的出料口流出的金属球块或柱加入炼钢炉内进行熔炼。

需要说明的是，DRI是直接还原铁的英文简称，DRI的英文全称为Direct ReducedIron，直接还原铁的化学成分稳定，杂质含量少，主要用作电炉炼钢的原料，也可作为转炉炼钢的冷却剂，如果经二次还原还可供粉末冶金用。

进一步的，所述炼钢炉为电弧炉，所述炼钢区还包括料斗，所述料斗包括合金入口、金属球块入口和混合料出口，所述电弧炉设有电弧炉加料口、出渣出钢口和高温烟气出口，所述料斗的合金入口与所述热液压机的出料口通过管道连接，所述料斗的混合料出口与所述电弧炉的加料口通过管道连接，从所述热液压机的出料口流出的金属球块从电弧炉加料口加入电弧炉，合金钢液从电弧炉的冶炼出渣、出钢口排出，电弧炉产生高温烟气从高温烟气出口排出。

进一步的，所述炼钢炉为电渣重熔炉，从所述热液压机的出料口流出的金属柱通过焊接的方式连接成还原铁钢坯件，所述还原铁钢坯件为所述电渣重熔炉的自耗电极安装在所述电渣重熔炉内进行熔炼。

进一步的，一种粉状铁矿气基或氢基悬浮还原系统，包括铁矿粉预处理区、氧化焙烧改性区、悬浮预还原区、流化床沸腾初还原区、压力深度还原区、换热区、还原气体提纯区和除尘排烟区；所述铁矿粉预处理区设有原铁矿粉入料口，含水湿的原铁矿粉从原铁矿粉入料口进入所述铁矿粉预处理区，经所述铁矿粉预处理区进行干燥和预热处理后通过废烟气管路进入除尘排烟区进行气固分离，分离出来的废烟气从烟筒排出，分离出来的高纯铁精矿粉通过管路进入氧化焙烧改性区进行氧化焙烧，还原气体提纯区提取的非氢可燃气体，通过燃气管道为所述氧化焙烧改性区提供燃气，换热区通过助燃热风管路为所述氧化焙烧改性区提供助燃风，氧化焙烧改性区产生的高温热风由热风管路进入铁矿粉预处理区，氧化焙烧改性区产生的氧化铁粉通过管道输送至悬浮预还原区进行悬浮预还原，流化床沸腾初还原区的还原尾气通过管道输送至所述悬浮预还原区成为所述悬浮预还原区的还原气体，经悬浮预还原区悬浮预还原后产生的预还原尾气通过还原尾气管路进入换热区进行换热降温处理，经悬浮预还原区悬浮预还原后产生的预粉状DRI通过管道输送至流化床沸腾初还原区进行沸腾初还原，压力深度还原区通过还原气体压力管路为所述流化床沸腾初还原区提供氢气，经流化床沸腾初还原区沸腾初还原后产生的初粉状DRI通过管路进入压力深度还原区进行深度还原，所述还原气体提纯区内的常温氢气通过管道输送至换热区进行热交换后，再次通过管道输送至压力深度还原区为其提供氢基还原剂。

进一步的，所述铁矿粉预处理区包括旋转闪蒸干燥机和第一热风炉，所述旋转闪蒸干燥机上设有原铁矿粉入料口；

所述氧化焙烧改性区包括依次通过管道连接的氧化焙烧沸腾炉、第一高温旋风分料器和第二高温旋风分料器，所述氧化焙烧沸腾炉的燃气入口还设有第二热风炉，所述第二高温旋风分料器内的高温热风通过热风管路与所述第一热风炉连接；

所述悬浮预还原区包括依次通过管道连接的悬浮还原炉、第三高温旋风分料器和第四高温旋风分料器，第一高温旋风分料器和第二高温旋风分料器的出料口与所述悬浮还原炉的入料口连接；

所述流化床沸腾初还原区包括流化床沸腾还原炉和第五高温旋风分料器，所述悬浮预还原区的第三高温旋风分料器和第四高温旋风分料器的出料口与所述流化床沸腾还原炉的入料口连接，第五高温旋风分料器通过流化床引风管路与所述悬浮还原炉连通；

所述压力深度还原区包括压力还原罐，所述压力还原罐的入料口与所述第五高温旋风分料器的出料口连接，压力还原罐的氢气出口通过管道输送至所述流化床沸腾还原炉内。

进一步的，所述除尘排烟区包括旋风除尘器和布袋除尘器，所述旋转闪蒸干燥机通过废烟气管路与旋风除尘器连接，旋风除尘器的含尘热风出口与布袋除尘器连接，所述旋风除尘器和布袋除尘器的高纯铁精矿粉出口均通过管道与所述氧化焙烧沸腾炉的进料口连接。

进一步的，所述换热区包括热风换热器和还原气体换热器，所述第四高温旋风分料器通过还原尾气管路与热风换热器连接，所述热风换热器通过降温还原尾气管路与还原气体换热器连接，所述热风换热器的热风出口通过助燃热风管路与所述第二热风炉连接，所述还原气体换热器，还原气体换热器73通过管道为所述压力还原罐提供氢气。

进一步的，所述压力还原罐的压力保持在0.4～0.42MPa，还原温度为590～620℃，还原时间为10～20min。

进一步的，还原气体提纯区包括依次连接的喷淋洗涤塔、干燥塔和变压吸附塔，喷淋洗涤塔通过管道与还原气体换热器连接，所述变压吸附塔的氢气出口与氢气储存罐连接，所述变压吸附塔的一氧化碳出口与气体储存罐连接。

进一步的，所述炼钢区还包括CO气体换热器，所述CO气体换热器包括高温烟气进口、烟气出口、CO气体进口和热CO气体出口，所述电弧炉的高温烟气出口与所述CO气体换热器的高温烟气进口进入，所述CO气体换热器的低温废气从烟气出口排出。

本发明的有益效果是：

1、本发明可以直接采用粉状普通铁矿粉（TFe55～68%）、高纯铁矿粉（TFe 68～71%）、超纯铁矿粉（TFe71～72%），其中TFe表示铁含量，粉状铁矿直接进入还原铁系统，要求铁矿粉的细度在-300～-600目，越细越好，矿粉越细，还原速度也快，悬浮效果好，还原温度要求也越低，沸腾过程中矿粉悬浮的时间相对就越长，还原的更加彻底。

2、本发明采用的是-300～-600目超细度的粉状铁矿进行还原，大大缩短了还原时间，而且无需配料、润磨、造球、烘干和烧结，在后序熔融还原时，也无需进行选煤、洗煤和焦化，减少了多道工序，也减少了占地面积，降低了设备投资和生产运行成本。

3、本发明采用的还原气体为氢气或氢气与一氧化碳的混合气，替代了传统的煤粉或焦炉煤气还原剂，从而减少了大量烧结、焦化、熔分时产生的二氧化碳排放量，节能减排。

4、本发明不设余热发电系统，而是全部返回循环再利用，最大限度的做到余热充分、综合利用。

5、本发明的整个装置系统，工序中铁矿粉物料经历过三次还原过程，由（850～900）℃→（790～820）℃→（620～650）℃→（590～620）℃的一个逐渐降温过程中，铁矿粉原料进行预还原、初还原到深度还原的整体还原过程是一个降温还原过程，温度曲线为降温斜线，这样可节省大量给物料加热的热量，并利于后续工序形成良性循环和顺行，满足了工艺细节的要求，使装置系统的工艺设计，更加合理和科学，也实现了节能减排，余热综合利用。

6、本发明能够实现多种冶金方式，即本发明是采用了超细粉矿直接气基或氢基还原，本发明中所指的气基是氢气和一氧化碳的混合气，如果超细粉矿进行气基或氢基还原后，直接再进行热熔分炼铁，能够实现熔融还原铁工艺，如果超细粉矿进行气基或氢基还原后的粉状DRI，直接再进行热压块，热装热送进行炼钢，能够实现超短流程炼钢工艺，因此本发明能够实现粉矿气基、氢基悬浮还原铁、熔融还原铁、超短流程炼钢的冶金装置和工艺。

附图说明

图1为本发明的炼钢区的结构示意图；

图2为本发明的具体实施例一的结构示意图；

图3为本发明的具体实施例二的结构示意图；

图4为本发明的具体实施例四的结构示意图；

图5为本发明的具体实施例五的结构示意图；

图6为本发明的流化床沸腾还原炉的结构示意图；

具体实施方式

以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

具体实施例一：

如图1和2所示，一种超短流程炼钢装置系统，包括炼钢区A06-2和用于将铁矿粉还原为深度粉状DRI的粉状铁矿气基或氢基悬浮还原系统，所述炼钢区A06-2包括热液压机93和炼钢炉，粉状铁矿气基或氢基悬浮还原系统的出料口放出的深度粉状DRI通过管道加入热液压机93进行热压成金属球块或柱，所述热液压机93的出料口与所述炼钢炉的进料口通过管道连接，从所述热液压机93的出料口流出的金属球块或柱加入炼钢炉内进行熔炼。

需要说明的是，本发明是采用了超细粉矿直接气基或氢基还原，本发明所指的气基还原法是指氢气和一氧化碳的混合气作为还原剂；氢基还原法是指纯氢气作为还原剂，超细粉矿进行气基或氢基还原后，直接再进行热压块，热装热送进行炼钢，其流程比短流程炼钢工艺更短，所以称之为超短流程炼钢。

更具体地，所述炼钢炉为电弧炉97，所述炼钢区A06-2还包括料斗94，所述料斗94包括合金入口95、金属球块入口和混合料出口，所述电弧炉97设有电弧炉加料口96、出渣出钢口98和高温烟气出口99，所述料斗94的合金入口95与所述热液压机93的出料口通过管道连接，所述料斗94的混合料出口与所述电弧炉97的电弧炉加料口96通过管道连接，从所述热液压机93的出料口流出的金属球块从电弧炉加料口96加入电弧炉97，合金钢液从电弧炉97的冶炼出渣、出钢口98排出，电弧炉97产生高温烟气从高温烟气出口99排出。

从粉状铁矿气基或氢基悬浮还原系统放出的温度在590～620℃深度粉状DRI，加入还原铁储仓92，再加入热液压机93进行热压成金属球块，再装入料斗94，并加入部分熔剂和合金95，一起热装热送从电弧炉加料口96加入电弧炉97，合金钢液从冶炼出渣、出钢口98排出。电弧炉97产生高温烟气，从高温烟气出口99排出，经换热、脱硫、脱硝、除尘后排空。

所述粉状铁矿气基或氢基悬浮还原系统包括铁矿粉预处理区A01、氧化焙烧改性区A02、悬浮预还原区A03、流化床沸腾初还原区A04、压力深度还原区A05、换热区A07、还原气体提纯区A08和除尘排烟区A09；所述铁矿粉预处理区A01设有原铁矿粉入料口1，含水湿的原铁矿粉从原铁矿粉入料口1进入所述铁矿粉预处理区A01，经所述铁矿粉预处理区A01进行干燥和预热处理后通过废烟气管路4进入除尘排烟区A09进行气固分离，分离出来的废烟气从烟筒排出，分离出来的高纯铁精矿粉通过管路进入氧化焙烧改性区A02进行氧化焙烧，还原气体提纯区A08提取的CO或/和甲烷通过燃气管道为所述氧化焙烧改性区A02提供燃气，换热区A07通过助燃热风管路7为所述氧化焙烧改性区A02提供助燃风，氧化焙烧改性区A02产生的高温热风由热风管路5进入铁矿粉预处理区A01，氧化焙烧改性区A02产生的氧化铁粉通过管道输送至悬浮预还原区A03进行悬浮预还原，流化床沸腾初还原区A04的还原尾气通过管道输送至所述悬浮预还原区A03成为所述悬浮预还原区A03的还原气体，经悬浮预还原区A03悬浮预还原后产生的预还原尾气通过还原尾气管路68进入换热区A07进行换热降温处理，经悬浮预还原区A03悬浮预还原后产生的预粉状DRI通过管道输送至流化床沸腾初还原区A04进行沸腾初还原，压力深度还原区A05通过还原气体压力管路52为所述流化床沸腾初还原区A04提供氢气，经流化床沸腾初还原区A04沸腾初还原后产生的初粉状DRI通过管路进入压力深度还原区A05进行深度还原，所述还原气体提纯区A08内的常温氢气通过管道输送至换热区A07进行热交换后，再次通过管道输送至压力深度还原区A05为其提供氢基还原剂。

另外，在具体实施例中，

铁矿粉预处理区A01：含水湿的高纯铁精矿粉从原铁矿粉入料口1加入旋转闪蒸干燥机2；温度830～880℃的高温热风经由热风管路5打入第一热风炉3，以4KPa～8KPa的鼓风压力，炉膛的中上部引风形成-100Pa～-300Pa的负压，物料从旋转闪蒸干燥机2底部进入搅拌粉碎干燥室，对物料产生强烈的剪切、吹浮、旋转作用，物料受到离心、剪切、碰撞、摩擦而被进一步微粒化，并强化了物料传热方式。在旋转闪蒸干燥机2底部，较湿的颗粒团在搅拌器的作用下被机械破碎，湿含量较低，铁矿粉颗粒被旋转气流夹带上升，在上升过程中进一步干燥。由于气-固两相作旋转流动，固相惯性大于气相，气-固两相间的相对速度较大，强化两相间的交换传热，所以该装置产能很高。

含水湿的高纯铁精矿粉经旋转闪蒸干燥机2经12～15s的干燥和预热后，粉状干燥和预热的高纯铁精矿粉与废气，通过废烟气管路4一起进入旋风除尘器84进行气-固分离，含尘热风再进入布袋除尘器88，将两次分离和除尘，烟气中的粉尘高纯铁精矿粉含量很少，不大于0.1%；旋风除尘器84和布袋除尘器88下的高纯铁精矿粉，通过第八双密封下料口85和密封卸料口86，密闭再进入螺旋输送机87，经螺旋密闭卸料口91将温度在300～500℃的高纯铁精矿粉，再密闭加入第一加料口10。

氧化焙烧改性区A02：被烘干、预热到300～500℃的铁精矿粉，经第一加料口10密闭加入氧化焙烧沸腾炉8进行氧化焙烧，燃气采用CO气体储存罐82等非氢燃气，助燃风采用热风换热器67经助燃热风管路7，一起进入第二热风炉9，使其燃烧温度达到850～900℃，在风压2KPa～3KPa，炉膛的中上部本引风形成-100Pa～-300Pa的负压，铁矿粉的颗粒被旋转气流夹带上升，使氧化焙烧沸腾炉8的铁精矿粉在旋转上升过程中，进行氧化焙烧12～15s并改性；850～900℃的高温粉状铁矿与烟气一起经过第一高温旋风分料器11和第二高温旋风分料器12两次气-固分离，温度降低到830～880℃的氧化铁粉分别通过第一双密封下料口13、第二双密封下料口14汇集到第一高温密闭螺旋输送机15，经螺旋密闭出料口16密闭加入悬浮还原炉17的第二加料口18；830～880℃温度氧化焙烧沸腾炉8的烟气，再通过热风管路5，进入旋转闪蒸干燥机2进行烘干、预热余热铁精矿粉，做到余热循环利用。

悬浮预还原区A03：温度为830～880℃被改性的深度氧化铁粉经第二加料口18被密闭加入悬浮还原炉17，进行第一次悬浮预还原。还原气体来源为流化床沸腾初还原区A04温度在600～650℃的还原尾气，经流化床引风管路44和第二防爆密闭风机119打入第二鼓风室110，风压为2KPa～3KPa，炉膛的中上部本引风形成-100Pa～-300Pa的负压，铁矿粉的颗粒被旋转气流夹带上升，铁精矿粉在旋转上升过程中进行气-固间热交换并进行快速、激烈的还原反应，高温氧化铁与还原气体迅速中和到温度790～820℃，还原时间大约在10～12s后，还原率达到60～65%，预粉状DRI与还原尾气，一起再进入第三高温旋风分料器19和第四高温旋风分料器20进行气-固分离，预粉状DRI分别经第三双密封下料口21、第四双密封下料口22汇集到第二高温密闭螺旋输送机23经第二螺旋密闭出料口24，再密闭加入流化床沸腾还原炉25的流化床沸腾炉入料口26；

还原尾气管路68的粉尘氧化铁粉含量不大于0.1%，其尾气温度大约在770～800℃，并含有45～55%的过热水蒸气，其含过热水蒸气和含H₂的还原，因含还原气体浓度较低，本气体无法再用于后续还原炉使用，需要重整提纯处理，因此，本还原尾气需要进入换热区A07换热降温后再处理，以回收富集H₂。

如图5所示，流化床沸腾初还原区A04：流化床沸腾还原炉25是一个典型非标还原装置，进行第二次沸腾初还原。

所述流化床沸腾还原炉25包括还原炉本体、第一层网格板27、第二层网格板28、沸腾床29、风箱30、若干组鼓风管和阻风板38，所述还原炉本体上设有流化床沸腾炉入料口26、沉降室39和流化床出料口41，所述第一层网格板27和第二层网格板28由上至下安装在所述流化床沸腾炉入料口26下方，还原炉本体下方设置风箱30，风箱30与所述鼓风管连通，所述沸腾床上还设立了多个阻挡板40，所述阻风板38设置在沉降室39的入口处，所述还原炉本体内还设有若干自循环鼓风总成。在本实施例中，所述鼓风管优选四组，包括首段鼓风管31、第一中段鼓风管32、第二中段鼓风管33、末段鼓风管34，所述自循环鼓风总成优选三组，包括第一自循环鼓风总成35、第二自循环鼓风总成36、第三自循环鼓风总成37。

温度770～800℃的预粉状DRI密闭加入流化床沸腾还原炉25，物料先落入一层网格板27，再缓慢落到二层网格板28，目的是减缓预还原铁的降落速度，使其尽可能增加下落的时间和增加气-固还原反应的效果，最后，预粉状DRI再飘落在沸腾床29上，沸腾床29上表面设有无数个风帽，还原H₂的温度在580～620℃来源于还原气体压力管路52和温热还原气体管路66的二股温热还原H₂中和温度，与刚飘落在一层网格板27，温度770～800℃、的预粉状DRI，迅速进行反复的气-固沸腾状态，进行还原反应，使其温度很快就会中和到620～650℃。

其氢基还原剂是来源于两部分：

（1）一部分来源于压力还原罐50顶部的自动放散阀51散放，经还原气体压力管路52，温度为570～600℃的纯H₂，直接被打入首段鼓风管31；

（2）另一部分来源于气氛保护缓冷区A06-1，悬浮缓冷炉56后的第一低温旋风分料器58和第二低温旋风分料器59排出的冷却H₂，再经第一防爆密闭风机64打入电磁加热炉65被预热到温度620～650℃的温热还原H₂，经温热还原气体管路66直接打入首段鼓风管31。

两股还原气体从首段鼓风管31，通过鼓入风箱30，再穿过沸腾床29的风帽后进入流化床沸腾还原炉25的炉腔内。流化床沸腾还原炉25内为充分的氢基还原气氛，室内温度一般在580～620℃，沸腾床29的风帽鼓出的风H₂压力为4KPa～8KPa，预粉状DRI在流化床沸腾还原炉25的还原时间控制在40～60min，还原率达到93～96%。

需要说明的是，本发明的粉状铁矿气基或氢基悬浮还原系统，需要消耗一定量的气体还原剂，需要不断的补充新鲜的还原剂，所需要补充的新鲜还原剂气体来源于两个部分：

（1）如果是补充的是H₂和CO混合气体，则在混合还原剂来源接口130处加入；

（2）如果是补充的是纯H₂气体，则在纯氢还原剂来源接口131处加入。

为了进一步增加沸腾床29上预粉状DRI的反应时间和增强其沸腾效果，沸腾床29上还设立了多个阻挡板40，阻挡板40的间隔距离一般为300～600mm，高度一般为100～300mm，从入料端到流化床出料口41端，是逐个降低高度的，以利于初粉状DRI物料向流化床出料口41运动。

粉状DRI随着还原率的提高，其松装密度也越来越低，超细铁矿粉的松装密度一般在2.3～2.5t/m³，当还原率在93%以上时，氢基粉状DRI的松装密度可达到1.2～1.8t/m³。因此，沸腾床29内的初还原铁的沸腾状态越来越强、越来越好。

为了减少鼓入流化床沸腾还原炉25的还原H₂总量，还要加强沸腾床29沸腾效果，又要增加还原H₂的利用率，在流化床沸腾还原炉25的风室内（即还原炉本体内）设了3组自循环鼓风总成和4组鼓风管，其鼓风风压均为4KPa～8KPa，使流化床沸腾还原炉25内的还原H₂，一共经过3～5次的循环还原反应，并且，在流化床沸腾还原炉25的末端，还设有阻风板38，减缓了还原H₂外流速度，同时设立的沉降室39也利用还原铁收集。

由于此阶段的还原反应低于818℃的激烈反应温度点，但为了防止还原粘结失流现象发生，因此，此阶段还原时间需要长一些，需要持续还原反应40～60min；而且还原率由60～65%增长到93～96%的过程中，还原温度必须小于727℃，因此，流化床沸腾还原炉25的后期的还原温度需要控制在590～620℃，确保初还原铁不能出现黏结、粘连或粘壁的情况，有效防止了失流现象发生。

压力深度还原区A05：还原率达到93～96%的初粉状DRI，绝大部分从流化床出料口41密闭排出，少量初粉状DRI随还原尾气，经沉降室39和流化床出风管路42进入第五高温旋风分料器43，分离出的初粉状DRI从第五双密封下料口45密闭排出，与流化床出料口41密闭排出的初还原铁一起，再密闭加入加料双密闭仓48，进行第三次的深度还原或终还原。

流化床引风管路44内的粉尘初粉状DRI含量一般不大于0.5%，其悬浮的效果好，就证明其还原率低一些，因此，温度620～650℃含有少量初粉状DRI和少量过热水蒸气的还原H₂，经第二防爆密闭风机119、温热还原气体47和第二鼓风室110，将其打入悬浮还原炉17，进行循环再利用和再还原。

初粉状DRI经密闭加入两道加料双密闭仓48和两道密闭仓阀49，进入压力还原罐50。

压力还原罐50的还原H₂，来源于还原气体换热器73换热在280～380℃、减压到0.4～0.42MPa的新鲜H₂，使压力还原罐50的压力保持在0.4～0.42MPa、中和在590～620℃的还原温度，还原时间在10～20min，使其还原率达到95～99%，形成深度还原的优质粉状DRI产品。

由于流化床沸腾还原炉25排出的初粉状DRI，还原率在93～96%、温度为620～650℃被管路降温到590～620℃，由于本发明采用的是-300～-600目的细铁粉，在600℃温度左右进行还原，还具有一定的还原活性，为了增加其还原速度和还原率，而又不能发生初粉状DRI粘连、黏结、粘壁等现象，工艺设定：可在590～620℃的还原温度下，物料温度中和到570～600℃，加压到0.4～0.42MPa，保持10～20min的还原时间，以确保还原率达到95～99%，生产出深度还原的散状的优质还原铁产品。

换热区A07：还原尾气管路68中的还原尾气，温度大约在中790～820℃，上有大量的高温显热，但因为还含有45～50%的过热水蒸气，无法再应用于后续工序的深度氢基还原剂，因此，需要对其显热回收，再经洗涤、脱水、变压吸附等处理，以回收H₂，循环利用。

还原尾气管路68后接有热风换热器67和还原气体换热器73两组换热器，对其回收显热。所述第四高温旋风分料器20通过还原尾气管路68与热风换热器67连接，所述热风换热器67通过降温还原尾气管路72与还原气体换热器73连接，所述热风换热器67的热风出口71通过助燃热风管路7与所述第二热风炉9连接，所述还原气体换热器73，还原气体换热器73通过管道为所述压力还原罐50提供氢气。

冷风鼓风机69将空气经热风换热器进风口70打入热风换热器67，经热交换出300～500℃的热助燃风，从助燃热风管路7打入第二热风炉9为氧化焙烧沸腾炉8提供热量和沸腾动力。

氢气储存罐81经减压到0.4～0.42MPa后的常温H₂，通过还原气体换热器进气口76进入还原气体换热器73进行热交换，从热气出口74出来的200～300℃温热H₂，再直接打入压力还原罐50为其提供氢基还原剂。

还原尾气管路68中，820～850℃温度的还原尾气，被两次降温到200～300℃，管路中的过热水蒸气转化成饱和水蒸气，可再进入还原气体提纯区A08，进行经处理。

还原气体提纯区A08：温度200～300℃还原尾气管路68中，含有部分H₂、饱和水蒸气、H₂S、SO₂、甚至含有CO、粉状DRI末等杂质，可先经第三防爆密闭风机121，将其打入喷淋洗涤塔78，采用石灰乳液进行洗涤、脱硫、脱尘、脱水，再进入干燥塔79将气体水分干燥后，进入空气压缩机120，将气体加压到1.0MPa，后进入PSA变压吸附塔80分离出99.99%的纯氢气和99.99%的CO可燃气体，压力1.0MPa氢气打入氢气储存罐81，压力1.0MPa的CO气体打入CO气体储存罐82，作为还原和加热的气体还原剂和能源使用。

除尘排烟区A09：废烟气管路4的140～220℃的含水废气，经低温旋风除尘器84将烘干、预热后铁矿粉，气-固分离，废气再进入布袋除尘器88，再回收残留的铁矿粉。

被烘干、预热到300～500℃的高纯铁矿粉，经第八双密封下料口85和密封卸料口86，进入螺旋输送机87，经螺旋密闭卸料口91，加入氧化焙烧沸腾炉8的第一加料口10。

布袋除尘器88的废气温度大约在140～220℃，粉尘含量仅为0.1%，可经洗涤、脱硫、脱水等处理后，由引风机89引风，经烟囱90排空。

本发明的第一加料口10加入氧化焙烧沸腾炉8，烘干、预热后的温热铁矿粉，采用CO气体储存罐82的富含CO气体的可燃气体和经热风换热器67换出的热助燃风，经助燃热风管路7一起加入第二热风炉9，使氧化焙烧沸腾炉8形成850～900℃温度，进行氧化焙烧和改性，氧化焙烧后的高温氧化铁粉经过第一高温旋风分料器11和第二高温旋风分料器12与高温烟气分离回收后，850～900℃的高温烟气，经热风管路5再打入第一热风炉3，进入旋转闪蒸干燥机2，对湿的氧化铁矿进行烘干、预热，最后使除尘排烟区A09的排烟温度控制在140～220℃，本发明不设余热发电系统，而是全部返回循环再利用，最大限度的做到余热充分、综合利用。

另外，采用粉状铁矿进行气基或氢基还原的装置系统的前半部分，无需对铁矿粉进行配料、润磨、造球、烘干和烧结，而且是采用-300～-600目超细的铁矿粉，直接进行粉矿气基或氢基还原，尽管如此，本发明依然还是先采用余热将其烘干、预热，铁矿粉加入氧化焙烧沸腾炉8，因为，目前的技术水平，生产的纯H₂还比较珍贵，因此，本专利是采用CO气体储存罐82的富含CO气体的生物可燃气体或来源于其它可燃气体，先对其进行氧化焙烧，为悬浮还原炉17，提供了850～900℃被分离装置和管路降温到830～880℃的高温显热铁矿粉物料，减轻了各还原炉对还原剂需求总量的压力，也就是说，如果采用常温铁矿粉还原入炉，要满足各还原炉内总热量的平衡，就需要在炉外，对大量的还原气体的保护加热到950～1050℃，而将大量气体保护加热到950～1050℃是比较困难的，如果入炉还原气体的温度较低，还原气体量就需要很大，而还原尾气带走的总热量也很大，会形成大量的余热，造成能源浪费，也会增加热态还原气体总量加热的工作负荷；如果采取先将铁矿粉加热的方法，就会减少还原气体量和降低其保护加热的温度，也会减轻了后序还原炉的工作负荷，使其各工序顺行，使工序工艺设计更加合理和科学，也就是说：采用少量温热显热的还原气体，直接对高温显热的铁矿粉，从容的进行气基或氢基还原，可大大减少了各还原炉内还原气体循环的流量及其带走的热量；同时，也使Fe₃O₄被进一步氧化成Fe₂O₃，使单颗粒铁矿形成扭曲、变形、裂纹等现象的物相结构和矿物结构，改变了原有磁铁矿致密的物理性能，也就是所谓的改性，形成利用后续工序还原的矿物结构和物相结构。

本发明改性后的铁矿粉利用高温显热在降温和低温过程中快速、深度还原，具体地，具有850～900℃高温显热和改性后的深度氧化铁矿粉，经过第一高温旋风分料器11和第二高温旋风分料器12后被降温到830～880℃，再被密闭加入悬浮还原炉17，与620～650℃温热的还原气体，进行沸腾、悬浮状态的气-固接触，二者瞬间发生激烈还原反应，其温度迅速中和到820～850℃，超过了818℃气基或氢基激烈还原反应的温度点。H₂还原氧化铁的反应是从200℃开始反应，但要基本实现深度、彻底还原的温度要求在818℃以上，实现彻底反应，其反应条件是“加热”，当还原温度达到818℃时，H₂的还原速度是CO的还原速度的5倍以上，开始发生激烈还原反应；而由于金属纯铁会在727℃开始发生表面液相趋势的特征，为了防止粉状DRI出现黏结、粘连、粘壁等现象，最后造成还原粘结失流粉状DRI粘结造成失去沸腾及流动性现象，因此，铁矿粉在随着其还原率提高的同时，其还原温度也需要逐渐的降温，因此，悬浮还原炉17的一次还原温度先由820～850℃，随着其化学反应加快，也开始大量吸热，炉内温度会很快降低到790～820℃，其悬浮还原时间在10～12s，还原率控制在60～65%；流化床沸腾还原炉25的二次还原温度控制在620～650℃，还原时间在40～60min，还原率控制在93～96%；压力还原罐50是三次终结还原，其温度控制在590～620℃，还原罐始终保持压力在0.4～0.42MPa，还原时间在10～20min，终还原率控制在95～99%，实现了深度还原。

整个装置系统，工序中铁矿粉物料，经历过三次还原过程，由850～900℃→790～820℃→620～650℃→590～620℃的一个逐渐降温过程中，进行预还原、初还原到深度还原的整体还原过程，是一个降温还原过程，温度曲线为降温斜线，这样可节省大量给物料加热的热量，并利于后续工序形成良性循环和顺行，满足了工艺细节的要求，使装置系统的工艺设计，更加合理和科学，也实现了节能减排，余热综合利用。

具体实施例二：

如图2所示，区别于具体实施例一，所述超短流程炼钢装置系统还包括CO气体换热器123，所述CO气体换热器123包括高温烟气进口124、烟气出口125、CO气体进口126和热CO气体出口127，电弧炉97产生高温烟气，从高温烟气出口99，通过高温烟气进口124进入CO气体换热器123，低温废气从烟气出口125排出，经经脱硫、脱硝、除尘后排空。

另外，如果粉状铁矿气基或氢基悬浮还原系统的H₂还原剂量不足，或者是想采用部分富含CO气体用于气体还原剂，可将CO气体储存罐82的富含CO气体，经CO气体管路83进入CO气体换热器123进行换热，换热后温度大约在600～650℃的CO气体，从热CO气体出口127排出，经温热CO管路128进行分配：

一部分打入第二鼓风室110，为悬浮还原炉17应用；

另外一部分还是通过CO气体管路6加入第二热风炉9，经燃烧后，为氧化焙烧沸腾炉8提供能源和动力。

还有一部分在CO气体，通过CO管路129，经还原气体换热器73后，分别打入压力还原罐50和通过温热还原气体管路66打入首段鼓风管31。为流化床沸腾还原炉25和压力还原罐50提供部分CO气体。

为悬浮还原炉17预还原炉、流化床沸腾还原炉25初还原炉、压力还原罐50深度还原炉，提供部分CO还原气体的目的，就是为了使深度粉状DRI能形成微量或少量的渗碳体还原铁，也就是说让深度粉状DRI增加微量或少量的碳元素，以满足后序炼钢所需要的碳元素，同时，也为了减少了H₂还原剂的消耗量，否则，在炼钢时，钢水还需要进行补碳或增碳操作。

具体实施例三：

区别于具体实施例一，具体实施例三公开了一种超短流程炼钢装置系统，其中所述炼钢炉为电渣重熔炉，从所述热液压机93的出料口流出的金属柱通过焊接的方式连接成还原铁钢坯件，所述还原铁钢坯件作为所述电渣重熔炉的自耗电极安装在所述电渣重熔炉内进行熔炼。所述电渣重熔炉为现有装置，在本发明中不再详细描述。

另外，所述电渣重熔炉的水冷结晶器可以做成圆柱型、正方体型或长方体型，因此，经焊接组成一体的还原铁钢坯，经这种电渣重熔炉精炼处理后，可获得纯净的圆坯、方坯或板坯多种合金钢坯料。

传统的利用电渣重熔炉进行炼钢的工艺，需要将粉状还原铁压块，然后送进电弧炉冶炼铸成钢坯后，再将钢坯进行电渣重熔二次精炼；而本发明利用电渣重熔炉进行炼钢的工艺，由于从粉状铁矿气基或氢基悬浮还原系统内流出的粉状DRI为深度粉状DRI，可以直接将其送至热液压机内压制成金属柱，通过焊接的方式将金属柱连接成还原铁钢坯件，所述还原铁钢坯件为所述电渣重熔炉的自耗电极安装在所述电渣重熔炉内进行熔炼精炼，因此在还原系统内只进行一次冶炼即可铸成纯净的钢坯。

具体实施例四：

如图4所示，区别于具体实施例一，具体实施例四公开了一种熔融还原铁装置，具体实施例四的熔融还原铁装置没有炼钢区（A06-2），而是更改为熔融还原区A06-3。

炼铁或者是熔融还原铁工艺技术，要求还原铁含有C量在2.5～3.5%，甚至更高，因此，本实施例的还原铁的还原剂采用气基还原剂，本发明中所说的气基是指氢气和一氧化碳的混合气，也就是说需要CO气体为主要还原剂，以利于还原铁中渗碳量就是Fe₃C的成份要偏高些，必要时在熔分炉中需要配加部分生物质炭粉，利于熔分炉顺行并保证高纯生铁的化学成份达标和稳定。

具体地，压力还原罐出料口54放出的温度在580～620℃深度粉状DRI，及部分生物质碳粉、合金粉、熔剂等，其中富含CO₂压缩气体101可以采用氧化焙烧沸腾炉8的尾气，将其高压输送加入氧热熔分炉100的熔池，热源为电解水制氢分离出的高纯氧气，高压氧气喷嘴102喷吹的高纯氧气与外配加的生物质炭和还原铁中的碳元素进行氧化反应，从而释放出大量的热量，为氧热熔分炉100提供加热能源，氧热熔分炉100下面设有出渣口103和出铁口104。

高温煤气出口105的温度大约在1200～1400℃，并且富含CO，直接应用其温度有些偏高，可经第一煤气换热器106进行换热降温处理，高温煤气经高温煤气进口107进入第一煤气换热器106进行换热，降温后的煤气，经热风管路5为第二热风炉9提供能源。

CO气体储存罐82经进入冷CO气体进口108进入第一煤气换热器106，由热煤气出口109排出，为第二鼓风室110提供动力和气基还原剂。

另外，CO气体储存罐82的部分CO气体，通过CO管路129加入了还原气体换热器进气口76。

也就是说，整个装置系统，均形成了CO+H₂混合气体的气基还原，目的就是生产含碳还原铁（含Fe₃C的还原铁），或者说是含碳还原铁或高碳还原铁，以利于氧热熔分炉100熔分出高碳高纯铁水。

本发明的熔融还原铁装置主要用于高品位TFe60～70%的铁矿粉，气基还原粉状粉状DRI，高品位TFe80～96%的粉状DRI产品，特别适合用于熔分生产半钢高纯铁水，进行铸造或再进行炼钢。熔分或炼钢过程采用的铁原料为深度还原铁，熔分时不再吸收化学反应热，余热得到更科学的利用

我国比较成熟的熔融还原铁技术，主要是ML-HIsmelt工艺以及CISP工艺熔融还原铁技术为代表。它的熔融还原炉（SRV炉）熔分原理是“铁浴法”，

铁浴式熔融还原法可以直接使用氧化铁粉矿进行全煤冶炼，将预热过的铁矿粉+优质煤粉，喷射到SRV炉内的液态渣层，先将氧化铁矿粉熔化，液态氧化铁再在上浮过程中，快速还原成液态金属，也就是高纯铁水，但由于要在铁浴炉下部完成铁矿粉的还原与熔化，在铁浴炉的上部完成气体的二次燃烧，氧化气氛和还原气氛同时出现在SRV的熔炼炉渣层界面，如何使得上部燃烧充分进行炉膛升温，而下部氧化铁的还原又不会出现二次氧化这对生产控制的要求很高；另外，铁浴炉上部二次燃烧产生的热，要通过炉渣带入下部还原区，如何保证二者之间的热量迅速高效的传递，也是需要进一步解决的问题。因此，ML-Hismelt工艺和CISP工艺存在氧化与还原矛盾和吸热与供热矛盾，而且，显热在1200～1400℃的大量高温尾气也带走了相当多的热量，至今此类流程也未完全打通。

也就是说：液态氧化铁在还原成金属铁水的过程中，需要吸收大量的化学反应热和物理显热，而吸收的化学反应热量占总热量大约为75%，由于还原反应需要2倍以上的过量还原剂，因此，本方法的熔融还原就会形成大量温度1200～1400℃的高温烟气（高浓度煤气量），高浓度煤气烟气，显热经换热进行发电后的低温煤气再进入热风炉燃烧，用于隔焰加热纯氧，预热后的纯氧再用于燃烧加热SRV炉；

SRV炉出口大量温度1200～1400℃的高温烟气（高浓度煤气量）的显热无处可用，只能经换热进行余热发电，ML-HIsmelt工艺和CISP工艺（赛思普），年30万吨熔融还原铁的规模，余热发电量可达40000～50000kw/h，可见高温烟气的量有多大；

SRV炉产生大量温度1200～1400℃的高温烟气（高浓度煤气量），经过几次换热，能量就会递减60%以上，因此，能量消耗依然较大，自然说明工艺设计的不是很合理和科学。

而本发明的熔分炉100采用的是余热，还需要继续补充部分新鲜的还原剂及能源，返回到工序前端，用于铁矿粉烘干、预热、预还原、初还原到深度还原后，再热装热送加入电热或氧热熔分炉进行熔分，熔分炉熔分的是金属化还原铁，形成金属液，或者是直接热压块，热装热送进行炼钢，因此，熔分炉的熔分过程，就相当于是个化铁炉、冲天炉，不再吸收化学反应热，只是吸收少量高温熔化的物理显热，只需要总热量25%熔分的能量，也只产生相当于ML-HIsmelt工艺及CISP工艺的25%的高温烟气量（高浓度煤气量），并且，还这部分含有高温显热的高浓度煤气，还需要返回到前段工序，用于被还原物料的焙烧和还原应用，而没有进行余热发电，并且还需要补充新的能源或还原气体，因此，本发明的工艺技术更加节能、合理和科学。

另外需要说明的是，如果将熔分炉100熔分出高碳高纯铁水连同一定量的废钢或合金加入至转炉或电弧炉内可以进行超短流程炼钢。

具体实施例五：

如图5所示，区别于具体实施例一，具体实施例五公开了一种熔融还原铁装置，具体实施例五的熔融还原铁装置没有炼钢区（A06-2），而是更改为熔融还原区A06-4。炼铁或者是熔融还原铁工艺技术，要求还原铁含有C量在2.5～3.5%，甚至更高，因此，本实施例的还原铁的还原剂采用气基还原剂，本发明中所说的气基是指氢气和一氧化碳的混合气，也就是说需要CO气体为主要还原剂，以利于还原铁中渗碳量就是Fe₃C的成份要偏高些，必要时在熔分炉中需要配加部分生物质炭粉，利于熔分炉顺行并保证高纯生铁的化学成份达标和稳定。

具体地，压力还原罐出料口54放出的温度在580～620℃深度粉状DRI，及部分生物质碳粉、合金粉、熔剂等，富含CO₂压缩气体112可以采用氧化焙烧沸腾炉8的尾气，将其高压输送加入电热炉111的熔池，热源为电能，电热炉111下设有出铁出渣口113。

高温烟气出口114的温度大约在1200～1400℃，并且富含CO，直接应用其温度有些偏高，可经第二煤气换热器115进行换热降温处理，高温煤气经高温煤气进口117进入第二煤气换热器115进行换热，降温后的煤气，经热风管路5为第二热风炉9提供加热能源。

CO气体储存罐82经进入冷CO气体进口116进入第二煤气换热器115，由温热CO气体出口122排出，为第二鼓风室110提供动力和气基还原剂。

CO气体储存罐82的部分CO气体，通过CO管路129加入了还原气体换热器进气口76。

也就是说，整个装置系统，均形成了CO+H₂混合气体的气基还原，目的就是生产含碳还原铁含Fe₃C的还原铁，或者说是含碳还原铁或高碳还原铁，以利于氧热熔分炉100熔分出高碳高纯铁水。

本发明的装置系统也可以采用细度-80～-200目细度的生物质材料粉、生物质炭粉或者各种煤粉等有机炭粉，按重量比例在第二加料口18处与830～880℃改性后热态铁矿粉一起加入悬浮还原炉17进行预还原，再经流化床沸腾还原炉25初还原和压力还原罐50深度还原，含有碳粉的粉状DRI，再热装热送到氧热熔分炉100或者电热炉111进行熔分出高纯铁水。

还原剂可以全部采用固体煤基碳热或者双基还原反应；也可以采用部分固体还原剂和部分CO+H₂混合气体，进行煤基+气基复合式的双基还原反应。

本发明采用的纯氢还原剂及气基还原剂均来源于生物质热解气化获得的富氢高纯生物燃气，再经PSA变压吸附获得的纯氢的氢基还原剂或H₂+CO混合气基还原剂；或新能源电能电解水获得的纯氢，用于本发明装置的绿色还原剂，可实现真正的绿色超短流程冶金。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种超短流程炼钢装置系统，其特征在于，包括炼钢区（A06-2）和用于将铁矿粉还原为深度粉状DRI的粉状铁矿气基或氢基悬浮还原系统，所述炼钢区（A06-2）包括热液压机（93）和炼钢炉，粉状铁矿气基或氢基悬浮还原系统的出料口放出的深度粉状DRI通过管道加入热液压机（93）进行热压成金属球块或柱，从所述热液压机（93）的出料口流出的金属球块或柱加入炼钢炉内进行熔炼；

所述粉状铁矿气基或氢基悬浮还原系统包括铁矿粉预处理区（A01）、氧化焙烧改性区（A02）、悬浮预还原区（A03）、流化床沸腾初还原区（A04）、压力深度还原区（A05）、换热区（A07）、还原气体提纯区（A08）和除尘排烟区（A09）；

所述铁矿粉预处理区（A01）设有原铁矿粉入料口（1），含水湿的原铁矿粉从原铁矿粉入料口（1）进入所述铁矿粉预处理区（A01），经所述铁矿粉预处理区（A01）进行干燥和预热处理后通过废烟气管路（4）进入除尘排烟区（A09）进行气固分离，分离出来的废烟气从烟筒排出，分离出来的高纯铁精矿粉通过管路进入氧化焙烧改性区（A02）进行氧化焙烧，还原气体提纯区（A08）通过燃气管道为所述氧化焙烧改性区（A02）提供燃气，换热区（A07）通过助燃热风管路（7）为所述氧化焙烧改性区（A02）提供助燃风，氧化焙烧改性区（A02）产生的高温热风由热风管路（5）进入铁矿粉预处理区（A01），氧化焙烧改性区（A02）产生的氧化铁粉通过管道输送至悬浮预还原区（A03）进行悬浮预还原，流化床沸腾初还原区（A04）的还原尾气通过管道输送至所述悬浮预还原区（A03）成为所述悬浮预还原区（A03）的还原气体，经悬浮预还原区（A03）悬浮预还原后产生的预还原尾气通过还原尾气管路（68）进入换热区（A07）进行换热降温处理，经悬浮预还原区（A03）悬浮预还原后产生的预粉状DRI通过管道输送至流化床沸腾初还原区（A04）进行沸腾初还原，压力深度还原区（A05）通过还原气体压力管路（52）为所述流化床沸腾初还原区（A04）提供氢气，经流化床沸腾初还原区（A04）沸腾初还原后产生的初粉状DRI通过管路进入压力深度还原区（A05）进行深度还原，所述还原气体提纯区（A08）内的常温氢气通过管道输送至换热区（A07）进行热交换后，再次通过管道输送至压力深度还原区（A05）为其提供氢基还原剂。

2.根据权利要求1所述的超短流程炼钢装置系统，其特征在于，所述炼钢炉为电弧炉（97），所述炼钢区（A06-2）还包括料斗（94），所述料斗（94）包括合金入口（95）、金属球块入口和混合料出口，所述电弧炉（97）设有电弧炉加料口（96）、出渣出钢口（98）和高温烟气出口（99），所述料斗（94）的合金入口（95）与所述热液压机（93）的出料口通过管道连接，所述料斗（94）的混合料出口与所述电弧炉（97）的电弧炉加料口（96）通过管道连接，从所述热液压机（93）的出料口流出的金属球块从电弧炉加料口（96）加入电弧炉（97），合金钢液从电弧炉（97）的冶炼出渣、出钢口（98）排出，电弧炉（97）产生高温烟气从高温烟气出口（99）排出。

3.根据权利要求1所述的超短流程炼钢装置系统，其特征在于，所述炼钢炉为电渣重熔炉，从所述热液压机（93）的出料口流出的金属柱通过焊接的方式连接成还原铁钢坯件，所述还原铁钢坯件作为所述电渣重熔炉的自耗电极安装在所述电渣重熔炉内进行熔炼。

4.根据权利要求1所述的超短流程炼钢装置系统，其特征在于，所述铁矿粉预处理区（A01）包括旋转闪蒸干燥机（2）和第一热风炉（3），所述旋转闪蒸干燥机（2）上设有原铁矿粉入料口（1）；

所述氧化焙烧改性区（A02）包括依次通过管道连接的氧化焙烧沸腾炉（8）、第一高温旋风分料器（11）和第二高温旋风分料器（12），所述氧化焙烧沸腾炉（8）的燃气入口还设有第二热风炉（9），所述第二高温旋风分料器（12）内的高温热风通过热风管路（5）与所述第一热风炉（3）连接；

所述悬浮预还原区（A03）包括依次通过管道连接的悬浮还原炉（17）、第三高温旋风分料器（19）和第四高温旋风分料器（20），第一高温旋风分料器（11）和第二高温旋风分料器（12）的出料口与所述悬浮还原炉（17）的入料口连接；

所述流化床沸腾初还原区（A04）包括流化床沸腾还原炉（25）和第五高温旋风分料器（43），所述悬浮预还原区（A03）的第三高温旋风分料器（19）和第四高温旋风分料器（20）的出料口与所述流化床沸腾还原炉（25）的入料口连接，第五高温旋风分料器（43）通过流化床引风管路（44）与所述悬浮还原炉（17）连通；

所述压力深度还原区（A05）包括压力还原罐（50），所述压力还原罐（50）的入料口与所述第五高温旋风分料器（43）的出料口连接，压力还原罐（50）的氢气出口通过管道输送至所述流化床沸腾还原炉（25）内。

5.根据权利要求4所述的超短流程炼钢装置系统，其特征在于，所述除尘排烟区（A09）包括旋风除尘器（84）和布袋除尘器（88），所述旋转闪蒸干燥机（2）通过废烟气管路（4）与旋风除尘器（84）连接，旋风除尘器（84）的含尘热风出口与布袋除尘器（88）连接，所述旋风除尘器（84）和布袋除尘器（88）的高纯铁精矿粉出口均通过管道与所述氧化焙烧沸腾炉（8）的进料口连接。

6.根据权利要求5所述的超短流程炼钢装置系统，其特征在于，所述换热区（A07）包括热风换热器（67）和还原气体换热器（73），所述第四高温旋风分料器（20）通过还原尾气管路（68）与热风换热器（67）连接，所述热风换热器（67）通过降温还原尾气管路（72）与还原气体换热器（73）连接，所述热风换热器（67）的热风出口（71）通过助燃热风管路（7）与所述第二热风炉（9）连接，所述还原气体换热器（73），还原气体换热器（73）通过管道为所述压力还原罐（50）提供氢气。

7.根据权利要求6所述的超短流程炼钢装置系统，其特征在于，所述压力还原罐（50）的压力保持在0.4～0.42MPa，还原温度为590～620℃，还原时间为10～20min。

8.根据权利要求1所述的超短流程炼钢装置系统，其特征在于，还原气体提纯区（A08）包括依次连接的喷淋洗涤塔（78）、干燥塔（79）和PSA变压吸附塔（80），喷淋洗涤塔（78）通过管道与还原气体换热器（73）连接，所述PSA变压吸附塔（80）的氢气出口与氢气储存罐（81）连接，所述PSA变压吸附塔（80）的一氧化碳出口与CO气体储存罐（82）连接。

9.根据权利要求2所述的超短流程炼钢装置系统，其特征在于，所述炼钢区（A06-2）还包括CO气体换热器（123），所述CO气体换热器（123）包括高温烟气进口（124）、烟气出口（125）、CO气体进口（126）和热CO气体出口（127），所述电弧炉（97）的高温烟气出口（99）与所述CO气体换热器（123）的高温烟气进口（124）进入，所述CO气体换热器（123）的低温废气从烟气出口（125）排出。