CN207031480U - 矿粉还原系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种矿粉还原系统，包括：还原反应装置；预热装置，预热装置内限定出预热腔室，预热装置的侧壁上还设有第二进料口，在第二进料口的下部还设有进气口，进气口与还原尾气出口相连，在预热腔室内，进气口处还设有开口朝上的分风器，在第二进料口的上部还设有第二出料口，预热腔室的底部还设有第三出料口，下落至预热腔室底部的矿粉经第三出料口排出预热腔室；气固分离装置，气固分离装置与第二出料口相连，气固分离装置的固体出口与第一进料口相连。本实用新型的矿粉还原系统，可提前对矿粉进形预热，提高工作效率，降低系统的能耗及运行成本，同时操作简单，运行过程易于控制。

Description

矿粉还原系统

技术领域

本实用新型涉及冶金技术领域，尤其涉及一种矿粉还原系统。

背景技术

直接还原炼铁技术是钢铁工业发展的前沿技术，是钢铁工业发展摆脱焦煤资源的羁绊、降低能耗、减少CO2排放、改善钢铁产品结构、提高钢铁产品质量的重要发展方向。直接还原铁是优质废钢的替代品，是生产高品质纯净钢的不可短缺的铁源原料和转炉炼钢的优质冷却剂。

现在达到工业生产水平或仍在继续试验的直接还原方法主要分为两类：使用气体还原剂的直接还原法和使用固体还原剂的直接还原法。其中，使用气体还原剂的直接还原法按工艺设备来分又可分为三类，分别是竖炉法、反应罐法和流态化法。

竖炉法是指炉料与煤气在炉内逆向运动，下降的炉料逐步被煤气加热和还原的方法。该法以Midrex法为代表，是当前发展最快、应用最广的直接还原炼铁法。作为原料的氧化球团矿自炉顶加入竖炉后，依次经过预热、还原和冷却三个阶段。还原所得的海绵铁，冷却到50℃后排出炉外，以防再氧化。还原煤气用天然气及竖炉本身的一部分煤气制造，加热到760～900℃，在竖炉还原段下部通入。炉顶煤气回收后分别用于煤气再生、转化炉加热和竖炉冷却。此法的传热传质效率高，每吨产品能耗可低达2.56×106千卡，产品质量好，金属化率达92％。

墨西哥的HyL法是唯一的工业化反应罐法。炉料在反应罐中固定不动，通入热还原煤气依次进行预热、还原和冷却，最后定期停气，把炉料排出罐外。为了克服固定床还原煤气利用不良的缺点，HyL法采用了4个反应罐串联操作，还原煤气用天然气制造，先在换热式转化炉中不充分转化。经过每一个反应罐反应后都进行脱水、二次转化和提温，煤气在1100℃的高温下进行还原。在停止通气下，HyL法使用排料杆强制排料，因此不怕炉料粘结，操作温度较高，虽然HYL法为间断作业，但是生产率并不低。缺点是煤气利用差，热耗大，产品质量不均。

流态化法是在流化床中用煤气还原铁矿粉的方法。在流态化法还原中，煤气除用作还原剂及热载体外，还用作散料层的流化介质。细粒矿石料层被穿过的气流流态化并依次被加热、还原和冷却。还原产品冷却后压块保存。流态化还原有直接使用矿粉省去造块的优点，并且由于矿石粒度小而能加速还原。缺点是细粒矿粉甚易粘结，一般在600～700℃不高的温度下操作，不仅还原速率不大，而且极易促成CO的析碳反应，碳素沉析过多，则妨碍正常操作。

现有技术提供了一种气基还原竖炉生产直接还原铁的方法及装置，该技术采用煤制还原气和焦炉煤气结合供给竖炉生产直接还原铁。该工艺只能处理块状物料，不能直接处理粉状铁矿石。处理粉状铁矿石时需要造块，该工序繁琐且耗能耗水，经济性差。

现有技术还提供了一种流化床还原粉状铁矿石的系统和方法，该实用新型通过高气速操作加快铁矿石还原速率并同时大幅提高单位截面流化床的气体处理能力，通过还原煤气并联降低通过单级流化床的气量，通过还原煤气串-并联操作提高煤气的利用率，实现在近常压下粉状铁矿石在流化床内的高效还原。该工艺流程太复杂，对于单个流化床而言，需要调节气体流速来控制床内铁矿石粉的流态化情况及反应过程。同时，调节气体流速的难度较大。而对于铁矿石粉在床内的流动过程而言，一旦气速没有调节在合理范围内，极易出现“粘结失流”现象，进而导致生产停工。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种矿粉还原系统，可提前对矿粉进形预热，提高工作效率，降低系统的能耗及运行成本，同时操作简单，运行过程易于控制。

根据本实用新型实施例的矿粉还原系统，包括：还原反应装置，所述还原反应装置内限定出还原反应腔室，所述还原反应装置在自上而下的方向上依次设有与所述还原反应腔室连通且彼此间隔的第一进料口、还原尾气出口、还原气进口和第一出料口，在所述还原尾气出口和所述还原气进口之间设有加热组件以为所述还原反应腔室内的还原反应提供热源；预热装置，所述预热装置内限定出预热腔室，所述预热装置的侧壁上还设有第二进料口，所述矿粉通过所述第二进料口进入到所述预热腔室内，在所述第二进料口的下部还设有进气口，所述进气口与所述还原尾气出口相连以限定出气体通道以将所述还原反应腔室内的还原尾气导入所述预热腔室内，以对所述预热腔室内的所述矿粉进行预热，在所述预热腔室内，所述进气口处还设有开口朝上的分风器，在所述第二进料口的上部还设有第二出料口，所述矿粉在所述还原尾气的带动下经过所述第二出料口排出所述预热腔室，所述预热腔室的底部还设有第三出料口，下落至所述预热腔室底部的所述矿粉经所述第三出料口排出所述预热腔室；气固分离装置，所述气固分离装置与所述第二出料口相连，所述气固分离装置的固体出口与所述第一进料口相连。

根据本实用新型实施例的矿粉还原系统，通过设置预热装置，从而能够提高热量的利用率，提升还原的均衡度，增加矿粉处理量，进而提高矿粉还原系统的工作效率，降低矿粉还原系统的能耗及运行成本，同时操作简单，运行过程易于控制。

根据本实用新型的一些实施例，所述气体通道内设有鼓风机。

根据本实用新型的一些实施例，在自上而下的方向上，所述分风器的横截面逐渐增大。

具体地，所述预热腔室内还设有挡料板，所述挡料板沿所述预热腔室的周向方向延伸，所述挡料板的两端分别与所述预热腔室的底壁和侧壁连接且所述挡料板与所述底壁之间具有一定的夹角。

具体地，所述加热组件为多个在水平方向或竖直方向相互间隔设置的蓄热式辐射管，所述蓄热式辐射管的两端分别设有燃烧器，两个所述燃烧器交替点火燃烧。

根据本实用新型的一些实施例，所述还原反应装置还包括水冷壁，所述水冷壁位于所述还原气进口和所述第一出料口之间，所述水冷壁设在所述还原反应腔室的外周壁上。

具体地，所述还原反应装置还包括螺旋输送机，螺旋输送机设在第一出料口处。

可选地，所述第一进料口设在所述还原反应腔室的顶壁上，所述第一进料口处设有进料斗，所述进料斗的横截面在自上而下的方向上逐渐减小以在进料时可形成料封。

根据本实用新型的一些实施例，所述还原反应装置还包括多个插板阀，所述多个插板阀设在所述第一进料口和所述还原尾气出口之间，在自上而下的方向上所述多个插板阀间隔设置，进料时相邻两个所述插板阀交替开闭。

进一步地，所述还原反应装置还包括：设置在所述多个插板阀下方的漏料锥和振动布料筛。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的矿粉还原系统的示意图；

图2是根据本实用新型实施例的预热装置的示意图。附图标记：

矿粉还原系统100；

还原反应装置1；还原反应腔室a；第一进料口11；进料斗111；还原尾气出口12；还原气进口13；布风板131；出料口14；螺旋输送机141；加热组件15；蓄热式辐射管151；水冷壁16；流体入口161；流体出口162；第一插板阀171；第二插板阀172；漏料锥18；振动布料筛19；燃气进口20；烟气出口21；

预热装置3；预热腔室b；第二进料口31；进气口32；分风器321；气体通道c；鼓风机33；第二出料口34；第三出料口35；挡料板36；

气固分离装置4；固体出口41；气体出口42；

原料仓5。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面参考图1-图2描述根据本实用新型实施例的矿粉还原系统100。

如图1-图2所示，根据本实用新型实施例的矿粉还原系统100，包括：还原反应装置1、预热装置3和气固分离装置4。

具体而言，还原反应装置1内限定出还原反应腔室a，还原反应装置1在自上而下的方向上依次设有与还原反应腔室a连通且彼此间隔的第一进料口11、还原尾气出口12、还原气进口13和第一出料口14，在还原尾气出口12和还原气进口13之间设有加热组件15以为还原反应腔室a内的还原反应提供热源。

由此可知，矿粉通过第一进料口11进入还原反应腔室a，在自身重力的作用下下落。还原气体通过还原气进口13进入到还原反应腔室a并上升，矿粉与还原气体逐渐接触。当矿粉和还原气体在加热组件15的供热条件下，温度升高至反应温度后在还原反应腔室a内发生还原反应。反应完成后，生成的固态产物通过第一出料口14排出还原反应腔室a，高温的还原尾气通过还原尾气出口12排出还原反应腔室a。

可以理解的是，由于还原尾气出口12位于第一进料口11和加热组件15之间，从而反应后形成的还原尾气在还原反应腔室a内朝向还原尾气出口12流动时会与排入到还原反应腔室a内的还未与还原气体发生反应的矿粉接触，从而高温的还原尾气与矿粉进行换热，可实现矿粉的预热，有利于减少矿粉反应前的升温时间。由于第一出料口14位于还原气进口13的下方，因此还原反应生成的固态产物在下落过程中会与继续通入到还原反应腔室a内的还原气体接触并换热，从而使固态产物温度降低，使上升的还原气体温度升高，可实现还原气体的预热及固态产物的降温，有利于减少还原气体反应前的升温时间，保证固体产物的稳定性。由此，可以提高还原反应腔室a内的还原反应效率，即在一定程度上可提高矿粉还原系统100的工作效率。同时可以提高热量的利用率，降低能耗。

另外由于矿粉的粒径较小，采用直接加热的方式使气固间传热条件及反应动力学条件大大改善，还原反应可以在数秒内就完成。这种直接加热方式相比先将还原气体加热再通入还原反应腔室a的方式，还原反应速率较快，热量的利用率高且安全性较好。

同时，与现有技术相比，本实用新型实施例的矿粉还原系统100可直接对矿粉进行还原，从而可以使还原反应进行的较为彻底，提高了还原均衡度，同时还能避免工序繁琐的造块流程。

预热装置3内限定出预热腔室b，预热装置3的侧壁上还设有第二进料口31，矿粉通过第二进料口31进入到预热腔室b内，在第二进料口31的下部还设有进气口32，进气口32与还原尾气出口12相连以限定出气体通道c以将还原反应装置1内的还原尾气导入预热腔室b内，以对预热腔室b内的矿粉进行预热，在预热腔室b内，进气口32处还设有开口朝上的分风器321，在第二进料口31的上部还设有第二出料口34，矿粉在还原尾气的带动下经过第二出料口34排出预热腔室b，预热腔室b的底部还设有第三出料口35，下落至预热腔室b底部的矿粉经第三出料口35排出预热腔室b。

预热后的矿粉从第二出料口34排出后，经第一进料口11进入还原反应腔室a，从而降低还原进行的能耗。由此可知，还原尾气沿着气体通道c通过进气口32进入到预热腔室b内，然后通过分风器321的分风作用均匀地排入到预热腔室b内并上升。矿粉通过第二进料口31进入到预热腔室b内，在自身重力的作用下下落。由于进入到预热腔室b内的高温的还原尾气具有一定的向上吹力，同时进气口32位于第二进料口31的下方，从而预热腔室b内的矿粉及还原尾气会相互接触而换热，同时在还原尾气的吹力的作用下，矿粉被还原尾气带动上升，从而排出第二出料口34。而颗粒较大的矿粉由于自身重力较大，无法被还原尾气带动上升，而是克服还原尾气的吹力而继续下落，最后从第三出料口35排出预热腔室b。从而可知，预热装置3可以对矿粉进行预热，同时还具有一定的筛选矿粉的作用，进而提高矿粉还原系统100的工作效率。

气固分离装置4与第二出料口34相连，气固分离装置4的固体出口41与第一进料口11相连。由此可知，从第二出料口34排出的矿粉和还原尾气通过气固分离装置4进行气固分离，分离出的矿粉通过固体出口41及第一进料口11进入到还原反应腔室a内以进行还原反应。

综上可知，预热装置3可以对进入到还原反应腔室a内的矿粉进行预热及筛选，提高进入到还原反应腔室a内的矿粉的温度，控制进入到还原反应腔室a内的矿粉的粒度，使还原反应腔室a内的矿粉粒度均匀，减少矿粉升温时间。另外由于矿粉粒度小，与还原气体接触面积大，二者间的化学反应速率加快，可增加矿粉处理量。进而可提高还原反应腔室a内的还原反应速率，提升还原的均衡度，从而提高矿粉还原系统100的工作效率。预热装置3内的热源来自于还原反应装置1内的还原尾气，进而能够降低矿粉还原系统100的能耗及运行成本。与现有技术相比，本实用新型实施例的矿粉还原系统100只需控制还原反应装置1内的温度即可，操作简单，运行过程易于控制。

根据本实用新型实施例的矿粉还原系统100，通过设置预热装置3，从而能够提高热量的利用率，提升还原的均衡度，增加矿粉处理量，进而提高矿粉还原系统100的工作效率，降低矿粉还原系统100的能耗及运行成本，同时操作简单，运行过程易于控制。

具体地，气固分离装置4上还设有气体出口42。从而使分离出的还原尾气通过气体出口42排出气固分离装置4，进而提高气固分离装置4的可靠性。

根据本实用新型的一些实施例，气体通道c内设有鼓风机33。从而，可以通过控制鼓风机33的转动速率来控制进入到预热腔室b内的还原尾气的速度及流量，进而控制还原尾气对矿粉的预热温度及筛选矿粉的粒度。

根据本实用新型的一些实施例，在自上而下的方向上，分风器321的横截面逐渐增大。从而可以在一定程度上避免下落的矿粉沉积在分风器321上而堵塞分风器321，同时便于下落的矿粉排出预热装置3，有利于提高预热装置3的可靠性。

可选地，第二出料口34位于预热腔室b的顶部。从而便于筛选出的矿粉及还原尾气的排出，保证矿粉和还原尾气排出的量。

具体地，预热腔室b内还设有挡料板36，挡料板36沿预热腔室b的周向方向延伸，挡料板36的两端分别与预热腔室b的底壁和侧壁连接且挡料板36与底壁之间具有一定的夹角。从而可以有效地避免下落的矿粉沉积在预热腔室b的角落而无法排出预热腔室b，有利于提高预热装置3的可靠性。

进一步地，挡料板36可以有多个，多个挡料板36在预热腔室b的周向方向上均匀地间隔设置。由此可知挡料板36的结构简单，预热装置3制造方便。

具体地，加热组件15为多个在水平方向或竖直方向相互间隔设置的蓄热式辐射管151，蓄热式辐射管151的两端分别设有燃烧器（图未示出），两个燃烧器交替点火燃烧。由此可知，加热组件15供热稳定，温度便于控制。蓄热式辐射管151一端的燃烧器燃烧产生的火焰在喷出时形成温度梯度，即从燃烧器向外温度逐渐降低。而另一端燃烧器燃烧产生的火焰在喷出时也形成温度梯度。当两端的燃烧器交替进行燃烧时，所形成的两个温度梯度叠加，使得整个蓄热式辐射管151整体温度均匀。由此，矿粉能够实现均匀的加热，提高了还原反应的均匀度。

可以理解的是，加热组件15可以形成为多个在水平方向间隔设置的蓄热式辐射管151，也可以形成为多个在竖直方向间隔设置的蓄热式辐射管151。从而可通过控制多个蓄热式辐射管151的个数、层数及相互之间的间距来控制加热组件15的整体温度，当然也可以通过控制每个蓄热式辐射管151的温度来控制加热组件15的整体温度。

另外由于加热组件15为多个蓄热式辐射管151。从而可知，还原反应装置上还设有燃气进口20和烟气出口21，进而可以保证燃烧器的燃烧稳定性，使加热组件15供热稳定。

具体地，在还原反应腔室a内，还原气进口13处设有开口朝上的布风板131。从而使进入到还原反应腔室a内的还原气体可以均匀地分布在还原反应腔室a内且均匀地上升，进而有利于提高还原反应腔室a内的还原反应的速率，提高矿粉还原系统100的工作效率。

根据本实用新型的一些实施例，还原反应装置1还包括水冷壁16，水冷壁16位于还原气进口13和第一出料口14之间，水冷壁16设在还原反应腔室a的外周壁上。

具体地，水冷壁16分布在还原反应腔室a的外周壁的底端，内部为流动的水或蒸汽，其作用是吸收还原反应腔室a内固态产物的热量，实现固态产物的二次降温。从而可知，还原反应生成的固态产物在与还原气体换热降温后，继续下落时会经过外周壁上设有水冷壁16的还原反应腔室a的区域，从而能够进一步地冷却固态产物，使固态产物的温度降至常温，进一步地提高固态产物的稳定性。最后，冷却后的固态产物经第一出料口14排出还原反应腔室a。

具体地，水冷壁16包括流体入口161和流体出口162。由此可知，水或者水蒸汽通过流体入口161进入水冷壁16内部，然后从流体出口162流出水冷壁16，进而实现水冷壁16的冷却降温功能。

具体地，所述还原反应装置1还包括螺旋输送机141，螺旋输送机141设在第一出料口14处。从而可以将还原反应腔室a内第一出料口14处的固态产物输送至还原反应腔室a的外部，在一定程度上避免固态产物在第一出料口14堆积而堵塞第一出料口14。

可选地，第一出料口14设在还原反应腔室a的底壁上。从而便于固态产物的排出，提高矿粉还原系统100的可靠性。

可选地，第一进料口11设在还原反应腔室a的顶壁上，第一进料口11处设有进料斗111，进料斗111的横截面在自上而下的方向上逐渐减小以在进料时可形成料封。由此，可以防止外界空气进入还原反应腔室a内而影响还原反应，同时还有利于保证还原反应腔室a的密封性，进而提高矿粉还原系统100的工作效率。

根据本实用新型的一些实施例，还原反应装置1还包括多个插板阀，多个插板阀设在第一进料口11和还原尾气出口12之间，在自上而下的方向上多个插板阀间隔设置，进料时相邻两个插板阀交替开闭。从而有利于保证还原反应腔室a的密封性。

具体地，插板阀为两个，上方的插板阀为第一插板阀171，下方的插板阀为第二插板阀172。

可以理解的是，矿粉落在进料斗111中，首先落在第一插板阀171上，此时打开第一插板阀171，关闭第二插板阀172。使得矿粉从第一插板阀171落入第二插板阀172上，当矿粉完全落在第二插板阀172上时，先关闭第一插板阀171，再打开第二插板阀172使得矿粉进入还原反应腔室a内。由上述的分析过程可以看出，进料时相邻两个插板阀17交替开闭可以实现进料过程中矿粉始终处于密闭状态，实现了料封，提高了还原反应腔室a的密封性，在一定程度上避免热量流失，进而提高矿粉还原系统100的工作效率。

进一步地，还原反应装置1还包括：设置在多个插板阀下方的漏料锥18和振动布料筛19。由此，当矿粉在重力作用下落时，布置漏料锥18能避免矿粉聚集，保证了矿粉下落的顺畅性，同时在振动布料筛19的振动作用下，矿粉能够更为均匀地下落，进而提高还原的均衡度。

可选地，矿粉还原系统100还包括原料仓5，原料仓5与第二进料口31相连。从而可将原料仓5内的矿粉投入预热腔室b内。

根据本实用新型实施例的矿粉还原系统100的还原方法，矿粉还原系统为根据本实用新型上述实施例的矿粉还原系统100，还原方法包括如下步骤：

S1：通过还原气进口13向还原反应腔室a内通入还原尾气，控制加热组件15工作以为还原反应腔室a提供热量。

S2：通过第二进料口31将矿粉投入预热装置3内，将还原反应腔室a内的还原尾气导入预热腔室b内，控制分风器321工作以使还原尾气在预热腔室b内均匀上升以对预热腔室b内的矿粉进行预热。

S3：控制气固分离装置4工作以对从第二出料口34排出的矿粉和还原尾气进行气固分离，分离出的矿粉通过固体出口41和第一进料口11进入到还原反应腔室a内，还原反应后生成的固态产物通过第一出料口14排出还原反应腔室a。

根据本实用新型实施例的矿粉还原系统100的还原方法，能够提高热量的利用率，提升矿粉还原系统100还原的均衡度，增加矿粉处理量，进而提高矿粉还原系统100的工作效率，降低矿粉还原系统100的能耗及运行成本，同时矿粉还原系统100的操作简单，运行过程易于控制。

下面参考图1-图2对根据本实用新型一个具体实施例的矿粉还原系统100结构进行详细说明。但是需要说明的是，下述的说明仅具有示例性，普通技术人员在阅读了本实用新型的下述技术方案之后，显然可以对其中的技术方案或者部分技术特征进行组合或者替换、修改，这也落入本实用新型所要求的保护范围之内。

如图1-图2所示，本实用新型实施例的矿粉还原系统100，包括：还原反应装置1、预热装置3、气固分离装置4和原料仓5。

本实用新型实施例的矿粉还原系统100针对的矿粉粒度的取值范围为0.05mm-3mm。

还原反应装置1内限定出还原反应腔室a，还原反应装置1在自上而下的方向上依次设有与还原反应腔室a连通且彼此间隔的第一进料口11、还原尾气出口12、还原气进口13和第一出料口14，在还原尾气出口12和还原气进口13之间设有加热组件15以为还原反应腔室a内的还原反应提供热源。

第一进料口11设在还原反应腔室a的顶壁上。第一进料口11处设有进料斗111，进料斗111的横截面在自上而下的方向上逐渐减小以在进料时可形成料封。

在进料斗111和还原尾气出口12之间，在自上而下的方向上，还原反应装置1上还设有依次间隔的第一插板阀171、第二插板阀172、漏料锥18和振动布料筛19。从而可以保证还原反应腔室a的密封性、矿粉分布的均匀性及还原反应装置1的热利用率，避免浪费能耗。

加热组件15为多个在水平方向相互间隔设置的蓄热式辐射管151，蓄热式辐射管151的沿水平方向延伸，蓄热式辐射管151的两端分别设有燃烧器，两个燃烧器交替点火燃烧。控制每个蓄热式辐射管151上的温度差不超过30℃，使矿粉与还原尾气发生还原反应的区域的温度为900℃-1200℃。

矿粉与还原气体的还原反应机理为：MexOy+CO→Me+CO2，MexOy+H2→Me+H2O。

还原气进口13处设有开口朝上的布风板131。从布风板131排出的还原气体与下落的还原反应生成的固态产物换热以降低固态产物的温度、预热还原气体，使换热后的还原气体温度达300℃-600℃，使换热后的固态产物的温度降至600℃-900℃。

在还原气进口13和第一出料口14之间，还原反应腔室a的外周壁上设有水冷壁16。水冷壁16分布在还原反应腔室a的外周壁的底端，水冷壁16包括流体入口161和流体出口162。水冷壁16内部为流动的水。固态产物经过水冷壁16所在区域后，固态产物的温度可降至常温。

第一出料口14设在还原反应腔室a的底壁上，第一出料口14处还设有螺旋输送机141。

预热装置3内限定出预热腔室b，预热装置3的侧壁上还设有第二进料口31。原料仓5与第二进料口31相连，原料仓5内的矿粉通过第二进料口31进入到预热腔室b内。在第二进料口31的下部还设有进气口32，进气口32与还原尾气出口12相连以限定出气体通道c，气体通道c内设有鼓风机33以控制进入到预热腔室b内的还原尾气的速率和流量。

在预热腔室b内，进气口32处还设有开口朝上的分风器321，在自上而下的方向上，分风器321的横截面逐渐增大。第二出料口34位于预热腔室b的顶部。

预热腔室b内还设有多个挡料板36，多个挡料板36在预热腔室b的周向方向上均匀地间隔设置，每个挡料板36的两端分别与预热腔室b的底壁和侧壁连接，并且每个档料板36与底壁之间具有一定的夹角。

由第二进料口31投入到预热腔室b内的矿粉在还原尾气的吹力和筛选作用下经过第二出料口34排出预热腔室b。预热腔室b的底部还设有第三出料口35，下落至预热腔室b底部的矿粉经第三出料口35排出预热腔室b。

气固分离装置4与第二出料口34相连以分离从第二出料口34排出的矿粉和还原尾气，气固分离装置4的固体出口41与第一进料口11相连以将分离出的矿粉投入到进料斗111内。分离出的还原尾气通过气体出口42排出气固分离装置4。

下面描述两个利用本实用新型实施例的矿粉还原系统100进行还原反应的具体示例。

实施例一：利用本实用新型实施例的矿粉还原系统100对铁品位为65%，矿粉粒度小于0.074mm且比例不少于80%的铁精矿进行还原反应。控制加热组件15的整体温度为950℃，进入到还原反应腔室a内的还原尾气中CO体积分数为80%，H2体积分数为15%。最终金属化粉料铁的金属化率为95%。

实施例二：利用本实用新型实施例的矿粉还原系统100对铁品位为65%，矿粉粒度小于0.5mm且比例不少于80%的铁精矿进行还原反应。控制加热组件15的整体温度为950℃，进入到还原反应腔室a内的还原尾气中CO体积分数为60%，H2体积分数为30%。最终金属化粉料铁的金属化率为95%。

根据本实用新型实施例的矿粉还原系统100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述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实用新型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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种矿粉还原系统，其特征在于，包括：

还原反应装置，所述还原反应装置内限定出还原反应腔室，所述还原反应装置在自上而下的方向上依次设有与所述还原反应腔室连通且彼此间隔的第一进料口、还原尾气出口、还原气进口和第一出料口，在所述还原尾气出口和所述还原气进口之间设有加热组件以为所述还原反应腔室内的还原反应提供热源；

预热装置，所述预热装置内限定出预热腔室，所述预热装置的侧壁上还设有第二进料口，所述矿粉通过所述第二进料口进入到所述预热腔室内，在所述第二进料口的下部还设有进气口，所述进气口与所述还原尾气出口相连以限定出气体通道以将所述还原反应腔室内的还原尾气导入所述预热腔室内,以对所述预热腔室内的所述矿粉进行预热，在所述预热腔室内，所述进气口处还设有开口朝上的分风器，在所述第二进料口的上部还设有第二出料口，所述矿粉在所述还原尾气的带动下经过所述第二出料口排出所述预热腔室，所述预热腔室的底部还设有第三出料口，下落至所述预热腔室底部的所述矿粉经所述第三出料口排出所述预热腔室；

气固分离装置，所述气固分离装置与所述第二出料口相连，所述气固分离装置的固体出口与所述第一进料口相连。

2.根据权利要求1所述的矿粉还原系统，其特征在于，所述气体通道内设有鼓风机。

3.根据权利要求1所述的矿粉还原系统，其特征在于，在自上而下的方向上，所述分风器的横截面逐渐增大。

4.根据权利要求1所述的矿粉还原系统，其特征在于，所述预热腔室内还设有挡料板，所述挡料板沿所述预热腔室的周向方向延伸，所述挡料板的两端分别与所述预热腔室的底壁和侧壁连接，并且所述挡料板与所述底壁之间具有一定的夹角。

5.根据权利要求1所述的矿粉还原系统，其特征在于，所述加热组件为多个在水平方向或竖直方向相互间隔设置的蓄热式辐射管，所述蓄热式辐射管的两端分别设有燃烧器，两个所述燃烧器交替点火燃烧。

6.根据权利要求1所述的矿粉还原系统，其特征在于，所述还原反应装置还包括水冷壁，所述水冷壁位于所述还原气进口和所述第一出料口之间，所述水冷壁设在所述还原反应腔室的外周壁上。

7.根据权利要求1所述的矿粉还原系统，其特征在于，所述还原反应装置还包括螺旋输送机，螺旋输送机设在第一出料口处。

8.根据权利要求1所述的矿粉还原系统，其特征在于，所述第一进料口设在所述还原反应腔室的顶壁上，所述第一进料口处设有进料斗，所述进料斗的横截面在自上而下的方向上逐渐减小以在进料时可形成料封。

9.根据权利要求1所述的矿粉还原系统，其特征在于，所述还原反应装置还包括多个插板阀，所述多个插板阀设在所述第一进料口和所述还原尾气出口之间，在自上而下的方向上所述多个插板阀间隔设置，进料时相邻两个所述插板阀交替开闭。

10.根据权利要求9所述的矿粉还原系统，其特征在于，所述还原反应装置还包括：设置在所述多个插板阀下方的漏料锥和振动布料筛。