CN207738792U - 一种带有短集气道的外热式煤基直接还原铁竖炉还原室 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及直接还原法炼海绵铁领域，尤其涉及一种外热式煤基直接还原铁竖炉还原室。一种带有短集气道的外热式煤基直接还原铁竖炉还原室，所述还原室沿高向自上而下依次分为预热段、还原段以及冷却段，预热段设有汇合气道，并通向上升管；还原室顶部和底部分别设有密封进料口和密封出料口。所述还原室两端和/或中间沿高向设有多个集气通道，所述集气通道分为长集气通道与短集气通道，且其中至少有一个集气通道为短集气通道；还原室和集气通道之间设有气体导出孔。本实用新型既能保证还原段以及冷却段具有良好的透气性，又可以保证还原室具有一定的反应压力。

Description

一种带有短集气道的外热式煤基直接还原铁竖炉还原室

技术领域

本实用新型涉及直接还原法炼海绵铁领域，尤其涉及一种外热式煤基直接还原铁竖炉还原室。

背景技术

海绵铁化学成分稳定，杂质含量少，是废钢的优质替代铁源和特种钢、优质钢的冶炼原料。生产海绵铁的直接还原炼铁工艺分为气基直接还原和煤基直接还原，而我国是一个多煤少气的国家，天然气资源有限、价格较高，煤基直接还原铁工艺更符合中国的具体国情。其中，可以连续生产的外热式煤基竖炉工艺具有原燃料适应性强、还原气氛好，产品金属化率高等优点，已经成为生产直接还原铁的主要设备装置。

在外热式煤基竖炉还原室中，碳直接还原的作用非常有限，煤基直接还原主要是以间接还原为主，也就是固定碳首先气化产生CO，然后CO作为实际还原剂参与还原反应。在实际生产过程中，随着反应的进行，加入的煤颗粒粒径会随着反应的进行逐渐减小，料层阻力逐渐增大，同时还原室产生大量的CO和CO2等还原尾气。因此，连续外热式煤基竖炉还原室料层阻力预热段最小，且其随着物料的下降逐渐增大，在还原段下部以及冷却段达到最大。

由于煤基竖炉是由耐火砖砌筑而成的，内部砖缝很多，当还原室内压力超过一定值时，会发生还原室内气体通过砖缝向燃烧室泄漏的情况。更严重的是，当还原室内部压力过高时，会影响系统整体压力，进而影响正常的生产操作。因此，在生产过程中，必须确保还原段、冷却段的料层阻力以及还原室内部压力不能过大。此外，由于煤基直接还原主要是CO参与的间接反应，因此竖炉中的CO浓度对反应速率有重要影响。竖炉内压力越大，CO浓度越大，还原反应速度越快。因此，为了保证还原室还原反应的速率，还原室内的压力也不能过小。然而，不幸的是，现有的连续外热式煤基直接还原铁竖炉还原室很难同时满足这两个要求。

发明内容

为了克服现有技术中的不足本实用新型提供一种带有短集气道的外热式煤基直接还原铁竖炉还原室，其既能保证还原段以及冷却段具有良好的透气性，又可以保证还原室具有一定的反应压力。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种带有短集气道的外热式煤基直接还原铁竖炉还原室，所述还原室沿高向自上而下依次分为预热段、还原段以及冷却段，预热段设有汇合气道，并通向上升管；还原室顶部和底部分别设有密封进料口和密封出料口。

所述还原室腔体两端和/或中间沿高向设有多个集气通道，所述集气通道分为长集气通道与短集气通道，且其中至少有一个集气通道为短集气通道；还原室和集气通道之间设有气体导出孔。

所述长集气通道与短集气通道底部均与还原室相通；长集气通道顶部与汇合气道相通；短集气通道顶部封闭。

所述短集气通道处在还原室的冷却段和/或还原段。

所述气体导出孔根据物料的粒径以及气体的产生量沿高向多层排布。

所述短集气通道的顶部封闭区为上窄下宽且带有坡度的锥状体，其坡角大于物料的堆积角。

所述长集气通道、短集气通道、气体导出孔以及汇合气道采用耐热材料制作。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)长、短集气通道可以保证还原段以及冷却段具有良好的透气性，防止因此处料层阻力大而引起的还原室内压力过大、进而引发的生产异常甚至生产事故；

2)短集气通道可以使集气通道中的还原尾气重新进入料层阻力较小的还原段以及预热段，使得还原段具有一定的反应压力，加快还原室内反应速率，提高竖炉单孔产能；

3)集气通道增加了炉体强度，避免还原室侧墙因球团矿以及海绵铁等高密度物料产生的较大侧压力而产生的损坏；

4)相较于长集气通道，短集气通道增大了还原室的有效容积，进而提高了单孔还原室产能。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图2的B-B剖视图。

图中：1-燃烧室 2-还原室 3-汇合气道 4-长集气通道 5-气体导出孔 6-集气通道底部出口 7-密封进料口 8-上升管 9-还原室隔墙 10-预热段 11-还原段 12-冷却段13-密封出料口 14-长集气通道顶部出口 16-深入煤斗 17-短集气通道 18-短集气通道顶部封口 21-第一还原室腔体 22-第二还原室腔体 23-第三还原室腔体 24-第四还原室腔体

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

如图1、图2、图3所示，一种带有短集气道的外热式煤基直接还原铁竖炉还原室，短集气道的外热式煤基直接还原铁竖炉包括燃烧室1和还原室2，每门还原室2被中间隔墙9等分成两孔还原室腔体，每孔还原室腔体两端设有长集气通道4，中间设有短集气通道17，将还原室2分为第一还原室腔体21、第二还原室腔体22、第三还原室腔体23、第四还原室腔体24。

还原室2和长集气通道4、短集气通道17之间均设有气体导出孔5。气体导出孔5沿高向每隔0.1m-2m设置一个，其开孔位置以及疏密程度与此处的料层阻力有关，其中，由于还原室2下部煤料粒径减小，因此长集气通道4上部气体导出口比下部稀疏，而长集气通道4下部以及整个短集气通道17的气体导出口分布相对密集。气体导出孔5的高度为20～200mm。

每孔还原室沿高向从上到下分为预热段10、还原段11以及冷却段12。还原段11或者整个还原室2宽度上窄下宽，锥度为1-200mm，避免物料在下降过程中发生卡料现象。长集气通道4和短集气通道17的底部6与还原室2相通，可将进入集气通道内的物料再排出到还原室2中。

在还原室预热段10沿长向设有汇合气道3。汇合气道3由预热段10的两侧凹槽组成，在进料口下方，深入煤箱16处在汇合气道3中间，气道由深入煤箱侧壁和预热段10凹槽组成。

长集气通道4顶部出口14与汇合气道3连通，以便于将还原气从每孔还原室的一端经上升管8顺利导出，避免还原室压力过大；而短集气通道17顶部密封，且带有坡度，短集气通道顶部封口18的坡角大于物料的堆积角，确保此处的物料可以顺利下落，且短集气通道顶部封口18根据物料的粒径处在还原段或者预热段，可以增大还原段气体浓度，确保还原室具有一定的反应压力。汇合气道3底部向下自然形成的开口。既有利于进一步收集还原室2预热段的还原气，又可防止还原气中的焦油等物质冷凝阻塞气道。

本实用新型一种带有短集气道的外热式煤基直接还原铁竖炉还原室的工作原理:煤基直接还原铁竖炉在正常生产时，煤或者半焦与球团矿的混合物料从还原室2顶部煤箱装入，经伸入煤斗16进入还原室2内。还原室2两侧为燃烧室1，可燃气体在燃烧室立火道内燃烧，产生的热量通过炉墙传递给还原室2内的混合物料，随着混合物料的下降，物料先在预热段10预热，进而进入还原段11，此时物料在高温作用下发生还原反应，煤或者半焦被逐渐消耗，球团矿被逐渐还原成海绵铁，同时生成大量还原尾气，主要成分为CO和CO2。

还原尾气经气体导出孔5进入长集气通道4以及短集气通道17。进入长集气通道4的还原尾气在长集气通道4内向上流动，进入还原室2顶部的汇合气道3，在汇合气道3内汇合后进入上升管8，经上升管8导出到炉外的集气管，避免还原室内压力过高。

而进入短集气通道17的还原尾气，由于集气通道上部封闭，因此只能从短集气通道密顶部封口18附近流出，进入还原段11或者预热段10，还原区域的气体压力增大，还原尾气浓度变大，还原反应加快，反应之后还原尾气通过汇合气道3的下部开口进入汇合气道中，在汇合气道3内汇合后进入上升管8，经上升管8导出到炉外的集气管。

从集气管出来的还原尾气最后进入还原尾气净化系统。而混合物料在还原段全部反应生成海绵铁和残碳后进入冷却段，海绵铁和残碳在冷却段被冷却后排出竖炉。

本实用新型一种带有短集气道的外热式煤基直接还原铁竖炉还原室，长集气通道4以及短集气通道17均能增强炉体结构，尤其是还原室下部的炉体结构，避免炉体因高密度物料对还原室侧墙产生的较大侧压力而破坏。短集气通道17既可以保证还原段以及冷却段具有良好的透气性，防止因此处料层阻力大而引起的还原室内压力过大、进而引发的生产异常甚至生产事故，又可以保证还原室具有一定的还原尾气浓度，增大还原室的反应压力以及反应速率，提高竖炉单孔产能。此外，短集气通道17相对于长集气通道4来说，增大了还原室的有效容积，进而提高了单孔还原室产能。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种带有短集气道的外热式煤基直接还原铁竖炉还原室，所述还原室沿高向自上而下依次分为预热段、还原段以及冷却段，预热段设有汇合气道，并通向上升管；还原室顶部和底部分别设有密封进料口和密封出料口；

其特征在于：所述还原室两端和/或中间沿高向设有多个集气通道，所述集气通道分为长集气通道与短集气通道，且其中至少有一个集气通道为短集气通道；还原室和集气通道之间设有气体导出孔。

2.根据权利要求1所述的一种带有短集气道的外热式煤基直接还原铁竖炉还原室，其特征在于：所述长集气通道与短集气通道底部均与还原室相通；长集气通道顶部与汇合气道相通；短集气通道顶部封闭。

3.根据权利要求1所述的一种带有短集气道的外热式煤基直接还原铁竖炉还原室，其特征在于：所述短集气通道处在还原室的冷却段和/或还原段。

4.根据权利要求1所述的一种带有短集气道的外热式煤基直接还原铁竖炉还原室，其特征在于：所述气体导出孔沿高向多层排布。

5.根据权利要求1所述的一种带有短集气道的外热式煤基直接还原铁竖炉还原室，其特征在于：所述短集气通道的顶部封闭区为上窄下宽且带有坡度的锥状体，其坡角大于物料的堆积角。

6.根据权利要求1所述的一种带有短集气道的外热式煤基直接还原铁竖炉还原室，其特征在于：所述长集气通道、短集气通道、气体导出孔以及汇合气道采用耐热材料制作。