CN203048972U - 一种直接还原铁的宽端面还原窑炉设备 - Google Patents

Abstract

一种直接还原铁的宽端面还原窑炉设备，属直接还原铁技术领域。本设备包括窑顶、助燃风管道和煤气管道、烧嘴、抽风烟道闸板，窑墙下烟道、总烟道、土层、燃烧室、宽端面料池、支撑座窑墙、窑车裙板、窑车砂封槽、还原窑炉基础、还原窑炉事故地坑，所述还原窑炉设备还包括中间设有开口的上曲封、下曲封、上曲封和下曲封的砂封、以及由上曲封下曲封围成的窑车台面下烟气通道。本设备由于料池上面的覆盖剂受热熔融后，会迅速形成10～25mm的熔融隔层，其向料池中的混合物料传导热量的同时起到了蓄热体的作用，使能量得到更好的利用，节省了能源；同时无需昂贵的耐火罐，降低生产运行成本并且还原时间大大的缩短。

Description

一种直接还原铁的宽端面还原窑炉设备

技术领域

本实用新型涉及直接还原铁技术领域，具体涉及一种直接还原铁的宽端面还原窑炉设备。

背景技术

中国是世界第一大粗钢产量国，2011年钢产量突破7亿吨，但每年还需要从国外进口6亿吨的铁矿石。另外，我国是贫矿（铁矿）资源丰富的国家，难选矿、贫矿资源占97%，没有得到较好的利用，同时每年还有上亿吨的硫酸渣、铜渣、除尘灰（污泥）等含铁废料产生。

现在，我国是一个非焦煤储量丰富的国家，焦煤资源日益频发，因此国家出台相关政策，鼓励发展直接还原铁和非焦炼铁工艺技术开发与应用。提高还原铁的产量和质量以及开发我国大量的低贫呆矿及含铁废料使其资源是一件化迫在眉睫的事业。

煤基隧道窑罐式法在我国走过30年历史，煤基隧道窑罐式法工艺比较稳定、成熟，项目分布相对比较普遍。目前，我国年50万吨直接还原铁（海绵铁），大都是煤基隧道窑罐式法生产的。

传统的煤基隧道窑罐式法生产直接还原铁（海绵铁），必须采用昂贵的耐火罐（吨还原铁消耗耐火罐一般在230-280元/吨），工艺落后造成能耗高、还原时间长，劳动力消耗高、产品质量差等原因，造成生产运行成本高、销路不畅等实际问题。使中国尽管是世界上钢产量第一大国，可直接还原铁的年产量不及印度半个月的产量，造成钢铁公司的直接还原铁有大量的缺口，不得不化高价大量进口国外的直接还原铁。煤基隧道窑罐式法生产还原铁的目前工艺，只能采用TFe≥66%的铁精矿粉或铁鳞直接还原还原铁。传统的煤基隧道窑罐式法也无法利用低品位矿石及含铁废料直接还原分离出高品位的还原铁产品。

本实用新型采用宽端面设计的还原窑炉，单条还原窑炉年可还原处理20万吨原矿，达到提高了生产能力，这是目前我国其它还原窑炉所不具备的生产能力。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有还原窑炉还原技术和产能的不足，提供一种能将高品位铁矿粉、难选矿、复合矿、含铁废料等一切含铁物料，直接还原成还原铁的窑炉设备。

一种直接还原铁宽端面的还原窑炉设备，包括窑顶、助燃风管道和煤气管道、烧嘴、抽风烟道闸板，窑墙下烟道、总烟道、土层、燃烧室、宽端面料池、支撑座窑墙、窑车裙板、窑车砂封槽、还原窑炉基础、还原窑炉事故地坑，所述还原窑炉设备还包括中间设有开口的上曲封、下曲封、上曲封和下曲封的砂封、以及由上曲封下曲封围成的窑车台面下烟气通道。 

所述宽端面的料池下部由20个支撑座支撑起，料池下面与上曲封（5）之间的空间为烟气料盘下面通风层，上曲封和下曲封之间为窑车台面下烟气通道，窑车台面下烟气通道与窑墙下烟道连通；窑墙下烟道和总烟道连通，烟道外设有引风机烟道外设有引风机。

窑车台面下烟气通道与窑墙下烟道联通，窑车设计的上曲封和下曲封、上曲封和下曲封的砂封及窑车裙板、窑车砂封槽，确保烟气按照箭头方向运行，并且不漏风，风量由抽风烟道闸板控制。最终确保料池料池下的温度达到1050℃～1100℃，使料池中的还原物料还原均匀、彻底，也能使其还原速度大大提高。

所述料池的料盘采用碳化硅或耐热钢材质。

与现用技术相比，本实用新型的特点及其有益效果是：

1．本实用新型窑炉料池材质为碳化硅或者ZG35Cr28Ni48等耐热钢，其耐温高、导热系数很高、传导和辐射热量效果较好；

2.由于料池上面的覆盖剂受热熔融后，会迅速形成10～25mm的熔融隔层，其向料池中的混合物料传导热量的同时起到了蓄热体的作用，使能量得到更好的利用，节省了能源；

3.宽端面的料池下部是靠20个支撑座支撑着的一个空腔，目的是使料池下部有高温热风通过，从而使料池下部温度达到1050℃～1100℃以上，使料池内物料温度快速提高并加快物料还原速度。由于窑炉和窑车的端面较宽，料池下部的热风难于流通，使料池下部温度难以达到1050℃～1100℃，因此窑炉和窑车的特殊设计，在窑车中设有通向两侧窑墙的多个烟气通道，在窑墙中也设有烟气通道，在烟道外设有引风机，使料池下形成了烟气的流动，将料池上方燃烧室的1100℃～1250℃的高温烟气的一部分，引到料池下部，从而使料池下部温度达到1050℃～1100℃。

由于窑车为运动状态，而窑墙为固定的，窑车两侧的烟气通道上下各设有上曲封、下曲封及砂封以及各曲封上部又设有砂封，确保窑车两侧的烟气通道与窑墙烟气通道能顺通并不漏气。

窑墙总烟道内设有换热器，可以将800℃～1000℃的高温烟气经换热用于助燃风后降温排放。

4.在窑炉高温还原阶段，覆盖剂形成的熔融隔层使混合物料料池处于半密封状态，料池中的还原剂在1100～1250℃温度下形成了主要成分为H₂和CO的还原气体，还原气体气压高于标注气压300～1100Pa，其只能从熔融隔层的缝隙挥发，燃烧室内氧气无法接触混合物料，使被还原物料在还原气体气氛下还原，当窑车运行到冷却段时，熔融隔层随温度的降低，逐渐凝固成一体，有效防止了氧气进入料池内，防止还原铁二次氧化，从而使被还原物料金属化率最高达到99%。

5.窑车料盘下部多处设置的支撑座，也使料盘下部窑车的耐火砖形成了蓄热辐射室，有利于被还原物料的温度相对均匀。

6.窑车的料盘下设有的上曲封，防止火热上窜并防止料池两侧的烟气下行，减少能用浪费。

7.传统隧道窑罐式法生产还原铁的还原时间一般为：粘土罐28～31小时、碳化硅罐38～42小时，本实用新型无需昂贵的耐火罐，降低生产运行成本200多元/吨，并且还原时间大大的缩短，还原时间缩短至4～8小时。

附图说明

图1为本实用新型的直接还原铁窑炉设备的结构示意图，

图2为本实用新型的直接还原铁窑炉设备料盘端面放大图，

图3为本实用新型的直接还原铁窑炉窑车俯视图，

图4为本实用新型的直接还原铁窑炉设备端面上下曲封结构示意图，

其中1窑顶，2助燃风管道和煤气管道，3烧嘴，4料盘下面通风层，5上曲封，6窑车台面下烟气通道，7下曲封，8抽风烟道闸板，9窑墙下烟道，10总烟道，11土层，12燃烧室，13料池中的还原物料，14料池，15支撑座，16窑墙，17上曲封和下曲封的砂封，18窑车裙板，19窑车砂封槽，20还原窑炉基础，21还原窑炉事故地坑。

具体实施方式

采用22.5米中试直接还原铁宽端面的的还原窑炉设备，端面宽1.2米。

包括窑顶（1）、助燃风管道和煤气管道（2）、烧嘴（3）、抽风烟道闸板（8），窑墙下烟道（9）、总烟道（10）、土层（11）、燃烧室（12）、宽端面料池（14）、支撑座（15）窑墙（16）窑车裙板（18）、窑车砂封槽（19）、还原窑炉基础（20）、还原窑炉事故地坑（21），所述还原窑炉设备还包括中间设有开口的上曲封（5）、下曲封（7）、上曲封和下曲封的砂封（17）、以及由上曲封（5）下曲封（7）围成的窑车台面下烟气通道（6）； 

所述宽端面的料池下部由20个支撑座（15）支撑起，料池（14）下面与上曲封（5）之间的空间为烟气料盘下面通风层（4），上曲封（5）和下曲封（7）之间为窑车台面下烟气通道（6），窑车台面下烟气通道（6）与窑墙下烟道（9）连通；窑墙下烟道（9）和总烟道（10）连通，烟道（10）外设有引风机烟道（10）外设有引风机。

窑车台面下烟气通道（6）与窑墙下烟道（9）联通，窑车设计的上曲封（5）和下曲封（7）、上曲封和下曲封的砂封（17）及窑车裙板（18）、窑车砂封槽（19），确保烟气按照箭头方向运行，并且不漏风，风量由抽风烟道闸板（8）控制。最终确保料池料池（14）下的温度达到1050℃～1100℃，使料池中的还原物料（13）还原均匀、彻底，也能使其还原速度大大提高。所述料池（14）的料盘采用碳化硅或耐热钢材质。

采用上述直接还原铁宽端面窑炉设备直接还原铁，首先使其燃烧室（12）温度达到1100～1250，料池（14）下面受热温度达到1050℃～1100℃以上，将被还原氧化物物料制成直径为Φ8～25mm球团或压制成（120～140）×（50～80）×（230～320）mm的块状后与还原剂按质量比为（3:1～4：1）均匀混合，并将混合物料装入窑车的料池（14）中，通过布料机将料池的还原物料上部布有一层20～25mm后的废煤粉，平铺厚度为10～25mm，将窑车推入窑炉其燃烧室（12），被还原物料在还原气体气氛下还原得到还原铁产品，还原温度为1100℃～1250℃，还原时间为4～8小时，所述还原气体为煤炭在高温时挥发出的H₂和CO，使料池中形成正压，使物料被还原的同时，也防止了氧气进入料池中，使产品不容易再氧化。

料车经过还原窑炉的预热段、还原段（也叫高温段）、冷却段后出窑，料车的物料自然冷却到≤200℃后，采用机械后人工，将料车的料盘里的物料取出，进行破碎、干选、打磨水选后，获得TFe≥90.0%、ηFe≥93.0%、回收率≥93.0%的金属铁产品。并且做到料池各个部位的产品指标比较稳定。

上述直接还原铁宽端面窑炉设备适用于各种高、低品位矿，尤其适合难选矿、复合矿和工业含铁废渣，例如：羚羊石矿、鲕状赤矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、红土镍矿、锰铁矿、铬铁矿、硼铁矿、钒钛磁铁矿、富钛渣、金矿粉、氧化铜矿粉及含铁的硫酸渣、铅锌渣、铜渣、除尘灰或除尘污泥等一切难选矿、复合矿及含铁废料的氧化物还原，还原分离生产出TFe≥90%、ηFe≥93%、回收率≥93%的还原铁产品，甚至是砾铁产品。

Claims (2)

1.一种直接还原铁的宽端面还原窑炉设备，包括窑顶（1）、助燃风管道和煤气管道（2）、烧嘴（3）、抽风烟道闸板（8），窑墙下烟道（9）、总烟道（10）、土层（11）、燃烧室（12）、宽端面料池（14）、支撑座（15）窑墙（16）窑车裙板（18）、窑车砂封槽（19）、还原窑炉基础（20）、还原窑炉事故地坑（21），其特征在于所述还原窑炉设备还包括中间设有开口的上曲封（5）、下曲封（7）、上曲封和下曲封的砂封（17）、以及由上曲封（5）下曲封（7）围成的窑车台面下烟气通道（6）； 

所述宽端面的料池下部由20个支撑座（15）支撑起，料池（14）下面与上曲封（5）之间的空间为烟气料盘下面通风层（4），上曲封（5）和下曲封（7）之间为窑车台面下烟气通道（6），窑车台面下烟气通道（6）与窑墙下烟道（9）连通；窑墙下烟道（9）和总烟道（10）连通，烟道（10）外设有引风机烟道（10）外设有引风机。

2.根据权利要求1所述的一种直接还原铁的宽端面还原窑炉设备，其特征在于所述料池（14）的料盘采用碳化硅或耐热钢材质。

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