CN205347481U - 一种煤基直接还原炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种煤基直接还原炉，所述煤基直接还原炉包含至少两组由矩形的还原室和燃烧室组成的模块，所述还原室由预热段和还原段组成，所述燃烧室由加热段和燃烧段组成，所述煤基直接还原炉还包含设置于还原段下方的排料装置。本实用新型能源利用充分、模块化组合生产效率高、温度均匀，具有原燃料适应性强、能耗低、产品质量好、产量高、投资低等显著优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及金属火法冶炼的技术领域，具体涉及一种煤基直接还原炉。
背景技术
目前国内外生产海绵铁的直接还原技术，根据还原剂种类，有气基和煤基两大类，气基主要有MIDREX(米德雷克斯法)、HYL(希尔法)等；煤基主要有回转窑法、转底炉法、外热反应罐法等。以上技术均存在各自的不足，气基还原技术需要优质的还原气资源作保障、还原过程难以控制、对原料要求高、投资大、运行费用高等缺点；煤基直接还原技术均存在原料要求高、能耗大、产量小、还原过程难以控制、作业率低、设备难以大型化等缺点，正是基于以上种种原因，目前世界范围内直接还原的推广受到限制，总产量也不大。
目前的煤基直接还原主要有转底炉、回转窑、隧道窑等，这些直接还原技术各自的具体缺点如下：
(1)转底炉存在炉床一直在作圆周运动，炉床不断地处于升温、降温的循环过程，带来床体耐材易损坏、降低其寿命、床体结构件易变形、还原性气氛难以控制、产品金属化率低、能耗高、产量受到技术限制、难以大型化等缺点；
(2)回转窑存在窑内易结圈、还原区温度难以控制、操作困难、能耗高、产品质量不稳定、还原效果差等缺点；
(3)隧道窑的机械化装卸罐不稳定、人工装卸罐劳动强度很大、环保差、反应罐处于反复升温降温过程导致罐体寿命低、能耗高、产量低等缺点。
近几年新出现了一种煤基竖炉技术，专利号为CN200620095509.X，这是一种外燃管式煤基直接还原竖炉，特点是竖炉中含有若干个长圆形的各自独立的反应罐，该技术存在以下问题：
(1)还原空间为一个个独立的反应罐，年产量受到严重制约，不能实现单条生产线30万吨以上的规模化生产；
(2)反应罐的耐材要求高、寿命有限，造成投资大、成本高；
(3)燃烧室为无规则空间，各个反应罐的温度场不均匀，导致能耗高和产品质量容易出现差异。
实用新型内容
本实用新型目的在于，提供了一种煤基直接还原炉，该技术方案具有原料适应范围广、产品金属化率高、能耗低、产量大、能够实现规模化生产、投资低等显著优点。
本实用新型所采用的技术方案如下：
一种煤基直接还原炉，所述煤基直接还原炉包含至少两组由矩形的还原室和燃烧室组成的模块，所述还原室由上、下两部分组成，分别为预热段和还原段，所述煤基直接还原炉还包含设置于所述还原段下方用于连续或间断排料的排料装置。
优选地，所述预热段、所述还原段水平方向的截面均为矩形，宽度为300～600mm，长度为3000～12000mm，所述预热段、所述还原段垂直方向的截面同为矩形或梯形，所述预热段高度为3000～6000mm，所述还原段高度为4000～8000mm。
所述燃烧室由上、下两部分组成，分别为加热段和燃烧段。
优选地，所述燃烧段内设置有两个以上烧嘴。
优选地，所述加热段、燃烧段水平方向的截面均为矩形，宽度为100～400mm，长度为3000～12000mm，所述加热段、燃烧段垂直方向的截面同为矩形或梯形，高度分别为3000～6000mm、4000～8000mm。
实施本实用新型的煤基直接还原技术，具有以下有益效果：
1.采用本实用新型煤基直接还原技术，可以实现高产量和规模化生产，原因在于：还原室为细长的矩形结构，单个还原室的容积大，一个还原室单元中储存的被还原的物料量大；还原室和燃烧室两个单元可以进行模块化组合，通过组合很多的还原室和燃烧室单元来实现高产量与规模化生产。
2.还原室分为预热段、还原段，可达到的效果有：被还原物料在还原前，经过了充分的预热，热量得到有效利用，还原的效率得到提高；被还原物料在还原过程中采用缓慢向下的连续运动或间断运动，以避免还原室中物料的粘结，不至于造成排料困难和中断生产。
3.还原室和燃烧室各自独立，各自的还原气氛和氧化气氛互不干涉，能够实现温度场均匀，能够得到高金属化率的产品。
4.含金属原料和还原剂粉料在还原室中处于分散、均匀分布的状态，可达到的效果有：还原剂和含金属原料充分接触，提高了还原效率；含金属原料处于疏松状态的还原剂粉料中，能充分消除还原过程中粒状原料的膨胀作用，整体物料对还原室隔墙无应力作用，延长了还原炉整体寿命。
5.燃烧室最终排出的高温烟气采用高温热交换器进行热量回收，用来预热进入燃烧室的助燃空气，提高还原炉系统热效率。
6.还原室预热段排出的还原性气体返回至燃烧室再利用，可节约能源。
7.在还原段的底部设置冷却段，采取预热段顶部装料，从冷却段底部排料，排料的温度可以控制，生产操作可靠、方便。
8.可通过调节燃烧室温度来控制还原室温度，因此，该还原技术可实现多种不同金属原料的直接还原，可处理金属原料范围广。
附图说明
图1为本实用新型煤基直接还原炉的立面示意图；
图2为本实用新型煤基直接还原炉的平面示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型技术方案更容易理解，现结合附图采用具体实施例的方式，对本实用新型的技术方案进行清晰、完整的描述。应当注意，在此所述的实施例仅为本实用新型的部分实施例，而非本实用新型的全部实现方式，所述实施例只有示例性，其作用只在于为审查员及公众提供理解本实用新型内容更为直观明了的方式，而不是对本实用新型所述技术方案的限制。在不脱离本实用新型构思的前提下，所有本领域普通技术人员没有做出创造性劳动就能想到的其它实施方式，及其它对本实用新型技术方案的简单替换和各种变化，都属于本实用新型的保护范围。
实施例1
如图1所示，本实用新型的煤基直接还原炉包括4个还原室(1)和3个燃烧室(2)，还原室(1)与燃烧室(2)通过隔墙间隔布置，形成两还原室(1)之间共用一个燃烧室(2)的结构，所示隔墙为耐高温、防氧化、抗还原和耐磨损的耐材隔墙；还原室(1)由上、下两部分组成，分别为预热段(3)和还原段(4)；燃烧室(2)上、下两部分分别为加热段和燃烧段；该煤基直接还原炉的还原室(1)顶部设置有进料口，还原段下方设置有冷却段(5)与排料装置(6)；燃烧室(2)下部的燃烧段内设置两个烧嘴。
该煤基直接还原炉的还原室(1)与燃烧室(2)同为长方体，还原室(1)宽度为300mm，长度为3000mm，其中，预热段(3)高度为3000mm，还原段(4)高度为4000mm；燃烧室(2)宽度为100mm，长度为3000mm,其中，加热段高度为3000mm，燃烧段高度为4000mm。
本实用新型煤基直接还原技术所达到的效果：还原室和燃烧室两个单元可以进行模块化组合，通过组合很多的还原室和燃烧室单元来实现高产量与规模化生产；还原室分为预热段、还原段，被还原物料在还原前，经过了充分的预热，热量得到有效利用，还原的效率得到提高；还原室和燃烧室各自独立，各自的还原气氛和氧化气氛互不干涉，能够实现温度场均匀，能够得到高金属化率的产品；在还原段的底部设置冷却段，采取预热段顶部装料，从冷却段底部排料，排料的温度可以控制，生产操作可靠、方便；在还原段的底部设置冷却段，采取预热段顶部装料，从冷却段底部排料，排料的温度可以控制，生产操作可靠、方便。
实施例2
如图1所示，本实用新型的煤基直接还原炉包括4个还原室(1)和3个燃烧室(2)，还原室(1)与燃烧室(2)通过隔墙间隔布置，形成两还原室(1)之间共用一个燃烧室(2)的结构，所示隔墙为耐高温、防氧化、抗还原和耐磨损的耐材隔墙；还原室由上、下两部分组成，分别为预热段(3)和还原段(4)；燃烧室上、下两部分分别为加热段和燃烧段；该煤基直接还原炉的还原室(1)顶部设置有进料口，还原段下方设置有冷却段(5)与排料装置(6)。
该煤基直接还原炉的还原室(1)与燃烧室(2)同为长方体，还原室(1)宽度为400mm，长度为6000mm，其中，预热段(3)高度为3000mm，还原段(4)高度为6000mm；燃烧室(2)宽度为200mm，长度为6000mm,其中，加热段高度为3000mm，燃烧段高度为6000mm。
本实用新型煤基直接还原技术所达到的效果：还原室和燃烧室两个单元可以进行模块化组合，通过组合很多的还原室和燃烧室单元来实现高产量与规模化生产；还原室分为预热段、还原段，被还原物料在还原前，经过了充分的预热，热量得到有效利用，还原的效率得到提高；还原室和燃烧室各自独立，各自的还原气氛和氧化气氛互不干涉，能够实现温度场均匀，能够得到高金属化率的产品；在还原段的底部设置冷却段，采取预热段顶部装料，从冷却段底部排料，排料的温度可以控制，生产操作可靠、方便；在还原段的底部设置冷却段，采取预热段顶部装料，从冷却段底部排料，排料的温度可以控制，生产操作可靠、方便。
实施例3
如图1所示，本实用新型的煤基直接还原炉包括4个还原室(1)和3个燃烧室(2)，还原室(1)与燃烧室(2)通过隔墙间隔布置，形成两还原室(1)之间共用一个燃烧室(2)的结构，所示隔墙为耐高温、防氧化、抗还原和耐磨损的耐材隔墙；还原室(1)由上、下两部分组成，分别为预热段(3)和还原段(4)；燃烧室(2)上、下两部分分别为加热段和燃烧段；该煤基直接还原炉的还原室(1)顶部设置有进料口，还原段下方设置有冷却段(5)与排料装置(6)。
该煤基直接还原炉的还原室(1)与燃烧室(2)同为长方体，还原室(1)宽度为500mm，长度为8000mm，其中，预热段(3)高度为4000mm，还原段(4)高度为6000mm；燃烧室(2)宽度为300mm，长度为8000mm,其中，加热段高度为4000mm，燃烧段高度为6000mm。
本实用新型煤基直接还原技术所达到的效果：还原室和燃烧室两个单元可以进行模块化组合，通过组合很多的还原室和燃烧室单元来实现高产量与规模化生产；还原室分为预热段、还原段，被还原物料在还原前，经过了充分的预热，热量得到有效利用，还原的效率得到提高；还原室和燃烧室各自独立，各自的还原气氛和氧化气氛互不干涉，能够实现温度场均匀，能够得到高金属化率的产品；在还原段的底部设置冷却段，采取预热段顶部装料，从冷却段底部排料，排料的温度可以控制，生产操作可靠、方便；在还原段的底部设置冷却段，采取预热段顶部装料，从冷却段底部排料，排料的温度可以控制，生产操作可靠、方便。
实施例4
如图1所示，本实用新型的煤基直接还原炉包括4个还原室(1)和3个燃烧室(2)，还原室(1)与燃烧室(2)通过隔墙间隔布置，形成两还原室(1)之间共用一个燃烧室(2)的结构，所示隔墙为耐高温、防氧化、抗还原和耐磨损的耐材隔墙；还原室(1)由上、下两部分组成，分别为预热段(3)和还原段(4)；燃烧室(2)上、下两部分分别为加热段和燃烧段；该煤基直接还原炉的还原室(1)顶部设置有进料口，还原段下方设置有冷却段(5)与排料装置(6)；燃烧室(2)下部的燃烧段内设置4个烧嘴。
该煤基直接还原炉的还原室(1)与燃烧室(2)同为长方体，还原室(1)宽度为600mm，长度为12000mm，其中，预热段(3)高度为6000mm，还原段(4)高度为8000mm；燃烧室(2)宽度为400mm，长度为12000mm,其中，加热段高度为6000mm，燃烧段高度为8000mm。
本实用新型煤基直接还原技术所达到的效果：还原室和燃烧室两个单元可以进行模块化组合，通过组合很多的还原室和燃烧室单元来实现高产量与规模化生产；还原室分为预热段、还原段，被还原物料在还原前，经过了充分的预热，热量得到有效利用，还原的效率得到提高；还原室和燃烧室各自独立，各自的还原气氛和氧化气氛互不干涉，能够实现温度场均匀，能够得到高金属化率的产品；在还原段的底部设置冷却段，采取预热段顶部装料，从冷却段底部排料，排料的温度可以控制，生产操作可靠、方便；在还原段的底部设置冷却段，采取预热段顶部装料，从冷却段底部排料，排料的温度可以控制，生产操作可靠、方便。
实施例5
如图1所示，本实用新型的煤基直接还原炉包括4个还原室(1)和3个燃烧室(2)，还原室(1)与燃烧室(2)通过隔墙间隔布置，形成两还原室(1)之间共用一个燃烧室(2)的结构，所示隔墙为耐高温、防氧化、抗还原和耐磨损的耐材隔墙；还原室(1)由上、下两部分组成，分别为预热段(3)和还原段(4)；燃烧室上、下两部分分别为加热段和燃烧段；该煤基直接还原炉的还原室(1)顶部设置有进料口，还原段下方设置有冷却段(5)与排料装置(6)。
该煤基直接还原炉的还原室(1)与燃烧室(2)同为梯体，还原室(1)水平方向的截面为矩形，宽度为300mm，长度为3000mm，该还原室(1)垂直方向的截面为梯形，其中，预热段(3)高度为3000mm，还原段(4)高度为4000mm；燃烧室(2)水平方向的截面为矩形，宽度为100mm，长度为3000mm,该燃烧室(2)垂直方向的截面为梯形，其中，加热段高度为3000mm，燃烧段高度为4000mm。
本实用新型煤基直接还原技术所达到的效果：还原室和燃烧室两个单元可以进行模块化组合，通过组合很多的还原室和燃烧室单元来实现高产量与规模化生产；还原室分为预热段、还原段，被还原物料在还原前，经过了充分的预热，热量得到有效利用，还原的效率得到提高；还原室和燃烧室各自独立，各自的还原气氛和氧化气氛互不干涉，能够实现温度场均匀，能够得到高金属化率的产品；在还原段的底部设置冷却段，采取预热段顶部装料，从冷却段底部排料，排料的温度可以控制，生产操作可靠、方便；在还原段的底部设置冷却段，采取预热段顶部装料，从冷却段底部排料，排料的温度可以控制，生产操作可靠、方便。
实施例6
如图1所示，本实用新型的煤基直接还原炉包括4个还原室(1)和3个燃烧室(2)，还原室(1)与燃烧室(2)通过隔墙间隔布置，形成两还原室(1)之间共用一个燃烧室(2)的结构，所示隔墙为耐高温、防氧化、抗还原和耐磨损的耐材隔墙；还原室(1)由上、下两部分组成，分别为预热段(3)和还原段(4)；燃烧室上、下两部分分别为加热段和燃烧段；该煤基直接还原炉的还原室(1)顶部设置有进料口，还原段下方设置有冷却段(5)与排料装置(6)；燃烧室(2)下部的燃烧段内设置4个烧嘴。
该煤基直接还原炉的还原室(1)与燃烧室(2)同为梯体，还原室(1)水平方向的截面为矩形，宽度为600mm，长度为12000mm，该还原室(1)垂直方向的截面为梯形，其中，预热段(3)高度为6000mm，还原段(4)高度为8000mm；燃烧室(2)水平方向的截面为矩形，宽度为400mm，长度为12000mm,该燃烧室(2)垂直方向的截面为梯形，其中，加热段高度为6000mm，燃烧段高度为8000mm。
本实用新型煤基直接还原技术所达到的效果：还原室和燃烧室两个单元可以进行模块化组合，通过组合很多的还原室和燃烧室单元来实现高产量与规模化生产；还原室分为预热段、还原段，被还原物料在还原前，经过了充分的预热，热量得到有效利用，还原的效率得到提高；还原室和燃烧室各自独立，各自的还原气氛和氧化气氛互不干涉，能够实现温度场均匀，能够得到高金属化率的产品；在还原段的底部设置冷却段，采取预热段顶部装料，从冷却段底部排料，排料的温度可以控制，生产操作可靠、方便；在还原段的底部设置冷却段，采取预热段顶部装料，从冷却段底部排料，排料的温度可以控制，生产操作可靠、方便。
本实用新型的煤基直接还原炉，还原室(1)与燃烧室(2)的个数可根据生产规模需求确定，单个还原室中预热段与还原段和燃烧室中加热段与燃烧段的长度、宽度、高度以及烧嘴的个数均可以根据生产规模灵活确定。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
Claims (3)
1.一种煤基直接还原炉，其特征在于，所述煤基直接还原炉包含至少两组由矩形的还原室和燃烧室组成的模块，所述还原室由上、下两部分组成，分别为预热段和还原段，所述煤基直接还原炉还包含设置于所述还原段下方用于连续或间断排料的排料装置。
2.根据权利要求1中所述的煤基直接还原炉，其特征在于，所述预热段、所述还原段水平方向的截面均为矩形，宽度为300～600mm，长度为3000～12000mm，所述预热段、所述还原段垂直方向的截面同为矩形或梯形，所述预热段高度为3000～6000mm，所述还原段高度为4000～8000mm。
3.根据权利要求1中所述的煤基直接还原炉，其特征在于，所述燃烧室由上、下两部分组成，分别为加热段和燃烧段，所述燃烧段内设置有两个以上烧嘴，所述加热段、燃烧段水平方向的截面均为矩形，宽度为100～400mm，长度为3000～12000mm，所述加热段、燃烧段垂直方向的截面同为矩形或梯形，高度分别为3000～6000mm、4000～8000mm。
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| GR01 | Patent grant | ||
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