CN207738835U - 低阶煤热解耦合转底炉生产镍铁合金的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低阶煤热解耦合转底炉生产镍铁合金的系统，包括：低阶煤破碎装置，低阶煤烘干装置，下行床快速热解装置，红土镍矿破碎装置，红土镍矿烘干装置，混料装置，成型装置，球团烘干装置，转底炉和熔分炉，其中，低阶煤破碎装置、低阶煤烘干装置和下行床快速热解装置依次相连，红土镍矿烘干装置与红土镍矿破碎装置相连，混料装置与下行床快速热解装置的半焦出口和红土镍矿烘干装置的干燥红土镍矿粉末出口相连，混料装置、成型装置、球团烘干装置、转底炉和熔分炉依次相连。利用该系统可实现低阶煤的综合利用，提高煤炭的利用率，降低炼铁工艺碳素消耗，达到节能减排和资源综合利用的目的。
Description
技术领域
本实用新型属于冶金技术领域，具体而言，本实用新型属于涉及低阶煤热解耦合转底炉生产镍铁合金的系统。
背景技术
我国是个多煤少油的国家，煤炭消耗量占能源消费总量的比重一直维持在70％左右，未来几十年以煤炭为主的能源结构不会改变，然而，我国的煤炭储量中，褐煤等低阶煤占有很大的比例，约占煤炭保有储量的45％左右。低阶煤具有高含氧量、高含水量、易自燃和不易存储的特点，不易于运输，目前多用于加热燃料或发电原料，造成资源浪费，环境污染严重，因此如何利用高效利用低阶煤成为我国当前煤炭清洁利用的一大重要课题。低阶煤煤热解提取煤中的焦油，并对高附加值的副产品半焦和煤气进行综合利用，是中国大量低阶煤煤高效、清洁利用的一条有效途径。
镍铁合金是一种重要的合金材料，其应用十分广泛。目前，世界70％的镍是从硫化矿中提取的，而全球镍资源约72％赋存于氧化矿中，随着硫化镍矿的开采，全球的硫化镍矿资源逐渐是，红土镍矿的经济高效利用越来越受到人们的重视，但是传统红土镍矿生产镍铁合金过程容易产生SO2烟气污染，同时吹炼过程造成了铁资源的大量浪费，能耗高。
红土镍矿含碳球团-转底炉预还原+燃气熔分工艺省去了烧结环节的能源消耗及废气排放，节能环保，能满足现代化钢铁生产企业日益增长的环境保护需要，具有较好的应用前景。粉煤热解耦合转底炉工艺，利用粉煤热解提质的副产品半焦作为转底炉炼铁的还原剂，热解煤气作为转底炉和熔分炉的燃料，可以实现低阶煤的综合利用，提高煤炭的利用率，降低炼铁工艺碳素消耗，达到节能减排和资源综合利用的目的。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种。
根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了低阶煤热解耦合转底炉生产镍铁合金的系统，根据本实用新型的具体实施例，该系统包括：
低阶煤破碎装置，所述低阶煤破碎装置具有低阶煤入口和低阶煤粉末出口；
低阶煤烘干装置，所述低阶煤烘干装置具有低阶煤粉末入口和干燥低阶煤粉末出口，所述低阶煤粉末入口与所述低阶煤粉末出口相连；
下行床快速热解装置，所述下行床快速热解装置具有设置在顶部的干燥低阶煤粉末进口、设置在底部的半焦出口和油气出口，所述干燥低阶煤粉末进口与所述干燥低阶煤粉末出口相连；
红土镍矿破碎装置，所述红土镍矿破碎装置具有红土镍矿入口和红土镍矿粉末出口；
红土镍矿烘干装置，所述红土镍矿烘干装置具有红土镍矿粉末入口和干燥红土镍矿粉末出口，所述红土镍矿粉末入口与所述红土镍矿粉末出口相连；
混料装置，所述混料装置具有干燥红土镍矿粉末入口、还原剂入口、水入口、混合料出口，所述干燥红土镍矿粉末入口与所述干燥红土镍矿粉末出口相连，所述还原剂入口与所述半焦出口相连；
成型装置，所述成型装置具有混合料入口和生球团出口，所述混合料入口与所述混合料出口相连；
球团烘干装置，所述球团烘干装置具有生球团入口、烘干气入口、烟气出口、干球团出口，所述生球团入口与所述成型装置的生球团出口相连；
转底炉，所述转底炉内沿着炉底转动方向依次形成进料区、高温燃烧区和出料区，所述进料区设置有球团入口和烟气出口，所述出料区设置有金属化球团出口，所述球团入口和所述球团烘干装置的干球团出口相连；
熔分炉，所述熔分炉内部沿着物料流动方向依次形成进料区、熔化分离区和出料区，所述进料区具有金属化球团入口，所述出料区具有镍渣出口和镍铁出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连。
另外，根据本实用新型上述实施例的低阶煤热解耦合转底炉生产镍铁合金的系统还可以具有如下附加的技术特征：
在本实用新型中，上述实施例的低阶煤热解耦合转底炉生产镍铁合金的系统进一步包括：
净化装置，所述净化装置与所述油气出口相连，所述净化装置包括冷却设备和除尘设备；
油气分离装置，所述油气分离装置具有净化油气入口、焦油出口和煤气出口，所述净化油气入口与所述净化装置相连。
在本实用新型中，所述转底炉内设置有多个燃气烧嘴和助燃风烧嘴，所述燃气烧嘴与所述净化装置的煤气出口相连。
在本实用新型中，上述实施例的低阶煤热解耦合转底炉生产镍铁合金的系统进一步包括：余热利用装置，所述余热利用装置具有高温烟气入口、低温烟气出口、冷空气入口、预热空气出口，所述高温烟气入口与所述下行床快速热解装置内的辐射管烟气出口相连，所述低温烟气出口分别与所述低阶煤烘干装置和所述红土镍矿烘干装置相连，所述预热空气出口与所述转底炉内的助燃风烧嘴相连。
在本实用新型中，上述实施例的低阶煤热解耦合转底炉生产镍铁合金的系统进一步包括：重力沉降室，所述重力沉降室具有含尘烟气入口和净化烟气出口，所述含尘烟气入口与所述转底炉的烟气出口相连，所述净化烟气出口与所述下行床快速热解装置内的辐射管相连。
附图说明
图1是根据本实用新型一个实施例的低阶煤热解耦合转底炉生产镍铁合金的系统的结构示意图。
图2是根据本实用新型另一个实施例的低阶煤热解耦合转底炉生产镍铁合金的系统的结构示意图。
图3是根据本实用新型再一个实施例的低阶煤热解耦合转底炉生产镍铁合金的系统的结构示意图。
图4是根据本实用新型再一个实施例的低阶煤热解耦合转底炉生产镍铁合金的系统的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种低阶煤热解耦合转底炉生产镍铁合金的系统，根据本实用新型的具体实施例，如图1所示，该系统包括：低阶煤破碎装置10，低阶煤烘干装置20，下行床快速热解装置30，红土镍矿破碎装置40，红土镍矿烘干装置50，混料装置60，成型装置70，球团烘干装置80，转底炉90和熔分炉100。
根据本实用新型的具体实施例，首先利用低阶煤破碎装置10和低阶煤烘干装置20将低阶煤进行破碎和烘干处理，以便得到低阶煤粉末；再将低阶煤粉末供给至下行床快速热解装置30内进行热解处理，以便得到热解半焦和热解油气，其中热解半焦为后续红土镍矿的焙烧处理提供还原剂。其次，利用红土镍矿破碎装置40和红土镍矿烘干装置50将红土镍矿进行破碎和烘干处理，以便得到红土镍矿粉末。第三，将将红土镍矿粉末与热解半焦混合均匀后加水进行成型处理并烘干，以便得到干球团；并将干球团供给至转底炉进行焙烧处理，以便得到金属化球团。最后将金属化球团供给至熔分炉内进行熔分处理，以便得到镍渣和镍铁。
通过采用本实用新型上述实施例的低阶煤热解耦合转底炉生产镍铁合金的系统，将低阶煤热解产生的半焦作为红土镍矿焙烧处理的还原剂，进而实现了低阶煤热解与红土镍矿还原的耦合，提高了低阶煤的利用率。
下面参考图1-4对本实用新型具体实施例的低阶煤热解耦合转底炉生产镍铁合金的系统进行详细描述：
根据本实用新型的具体实施例，低阶煤破碎装置10具有低阶煤入口11和低阶煤粉末出口12。低阶煤烘干装置20具有低阶煤粉末入口21和干燥低阶煤粉末出口22，低阶煤粉末入口21与低阶煤粉末出口12相连。由此，利用低阶煤破碎装置10低阶煤烘干装置20对低阶煤进行破碎和烘干处理，以便得到低阶煤粉末。
根据本实用新型的具体实施例，利用低阶煤破碎装置10可以将低阶煤破碎至平均粒径低于5mm，并且利用低阶煤烘干装置20继续将其烘干至含水量低于5重量％。
根据本实用新型的具体实施例，下行床快速热解装置30具有设置在顶部的干燥低阶煤粉末进口31、设置在底部的半焦出口32和油气出口33，干燥低阶煤粉末进口31与干燥低阶煤粉末出口22相连。由此将低阶煤粉末供给至下行床快速热解装置内进行热解处理，以便得到热解半焦和热解油气。
根据本实用新型的具体实施例，红土镍矿破碎装置40具有红土镍矿入口41和红土镍矿粉末出口42；红土镍矿烘干装置50具有红土镍矿粉末入口51和干燥红土镍矿粉末出口52，红土镍矿粉末入口51与红土镍矿粉末出口42相连。由此，利用红土镍矿破碎装置40和红土镍矿烘干装置50对红土镍矿进行破碎和烘干处理，以便得到红土镍矿粉末。
根据本实用新型的具体实施例，利用红土镍矿破碎装置40可以将红土镍矿破碎至平均粒径低于3mm，利用红土镍矿烘干装置50可以继续将其烘干至含水量低于5重量％。
根据本实用新型的具体实施例，混料装置60具有干燥红土镍矿粉末入口61、还原剂入口62、水入口63、混合料出口64，干燥红土镍矿粉末入口61与干燥红土镍矿粉末出口52相连，还原剂入口62与半焦出口32相连。由此利用混料装置60将红土镍矿粉末与热解半焦混合均匀后加水进行成型处理并烘干，以便得到干球团。
低阶煤热解得到的热解半焦的固定碳含量高达70％以上，利用其代替焦炭作为红土镍矿还原焙烧的还原剂(还原焙烧的还原剂固定碳含量的要求＞60％)，实现了低阶煤的提质综合利用，降低冶炼成本，增加经济效益。
根据本实用新型的具体实施例，成型装置70具有混合料入口71和生球团出口72，混合料入口71与混合料出口64相连；球团烘干装置80具有生球团入口81、烘干气入口82、烟气出口83、干球团出口84，生球团入口81与成型装置70的生球团出口72相连。由此将上述混匀后的物料进行成型处理并烘干，以便得到干球团。
根据本实用新型的具体实施例，转底炉90内沿着炉底转动方向依次形成进料区91、高温燃烧区92和出料区93，进料区91设置有球团入口94和烟气出口95，出料区93设置有金属化球团出口96，球团入口94和球团烘干装置80的干球团出口84相连。由此将干球团供给至转底炉进行焙烧处理，以便得到金属化球团。
根据本实用新型的具体实施例，熔分炉100内部沿着物料流动方向依次形成进料区101、熔化分离区102和出料区103，进料区101具有金属化球团入口104，出料区103具有镍渣出口105和镍铁出口106，金属化球团入口104与金属化球团出口96相连。由此，利用熔分炉100将金属化球团供给至熔分炉内进行熔分处理，以便得到镍渣和镍铁。
具体地，熔分炉可以为矩形炉体，内部沿着物料流动方向依次形成进料区101、熔化分离区102和出料区103，进料区101位于炉体长度方向的一侧侧壁上，出料区102位于炉体长度方向的另一侧侧壁上，进料区101的侧壁上设有金属化球团入口104，出料区102的侧壁上设有镍渣出口105和镍铁出口106；炉体宽度方向两侧侧壁上设置有对称分布的多个蓄热式燃烧器。
根据本实用新型的具体实施例，转底炉90内设置有多个燃气烧嘴和助燃风烧嘴(未示出)。具体地，转底炉90内每个区内、外侧壁均配有不同数量的燃气烧嘴和助燃风烧嘴，转底炉内的温度和气氛通过热解煤气的助燃风的量和比例来调节，产生的烟气逆转底炉旋转方向流动至进料区的烟气出口95排出。
根据本实用新型的具体实施例，如图2所示，上述低阶煤热解耦合转底炉生产镍铁合金的系统进一步包括：净化装置110和油气分离装置120，其中，净化装置110与油气出口33相连，净化装置110包括冷却设备和除尘设备(未示出)；油气分离装置120具有净化油气入口121、焦油出口122和煤气出口123，净化油气入口121与净化装置110相连。由此利用净化装置110和油气分离装置120可以对低阶煤下行床快速热解装置30内热解得处理到的热解油气进行净化和油气分离处理，以便得到热解煤气，并将热解煤气作为燃料供给至转底炉90内的燃气烧嘴(未示出)，以便为焙烧处理提供热源。
根据本实用新型的具体示例，低阶煤物料在950℃-1000℃下通过快速传热、升温、热解，仅需6-15秒，时间短，热解效率高。所得热解气热值高(＞2000Kcal/Nm3)，完全能满足转底炉和熔分炉(转底炉燃气热值≮1200Kcal/Nm3，熔分炉燃气热值≮1800Kcal/Nm3)燃气需求。
根据本实用新型的具体实施例，如图3所示，上述低阶煤热解耦合转底炉生产镍铁合金的系统进一步包括：余热利用装置130，余热利用装置130具有高温烟气入口131、低温烟气出口132、冷空气入口133、预热空气出口134，高温烟气入口131与下行床快速热解装置30内的辐射管烟气出口相连，低温烟气出口132分别与低阶煤烘干装置20和红土镍矿烘干装置50相连，预热空气出口134与转底炉90内的助燃风烧嘴(未示出)相连。
通过设置余热利用装置130，进而可以利用空气对下行床快速热解装置30内的辐射管排出的烟气进行余热回收利用，以便得到低温烟气和预热空气；进一步地将低温烟气返回低阶煤烘干装置20和红土镍矿烘干装置50，用于对低阶煤和红土镍矿的烘干处理，将预热空气供给至转底炉90内的助燃风烧嘴。由此，可以充分地对下行床快速热解装置30内的辐射管排出的烟气进行余热回收，进而显著降低了低阶煤的烘干和红土镍矿的烘干所需能耗；另外还为红土镍矿的焙烧提供热源，降低转底炉的能耗。
根据本实用新型的具体实施例，如图4所示，上述低阶煤热解耦合转底炉生产镍铁合金的系统进一步包括：重力沉降室140，重力沉降室140具有含尘烟气入口141和净化烟气出口142，含尘烟气入口141与转底炉90的烟气出口相连，净化烟气出口142与下行床快速热解装置30内的辐射管相连。
通过设置重力沉降室140，将转底炉90内红土镍矿焙烧处理产生的含尘烟气进行重力沉降处理，以便得到净化烟气，并将净化烟气作为燃料供给至下行床快速热解装置内的辐射管内，进而低阶煤的热解提供热量。
本实用新型实施例的低阶煤热解耦合转底炉生产镍铁合金的系统，首先实现了低阶煤热解与红土镍矿还原焙烧的耦合，将低阶煤得到的充分的利用，降低了红土镍矿还原焙烧所需还原剂的成本。
其次进一步地，通过设置净化装置110和油气分离装置120，对低阶煤下行床快速热解装置30内热解得处理到的热解油气进行净化和油气分离处理，并将得到的热解煤气作为燃料供给至转底炉90内的燃气烧嘴(未示出)，以便为焙烧处理提供热源。由此，将低阶煤热解得到热解半焦和热解煤气均完全用于红土镍矿的还原焙烧处理，实现了低阶煤的提质综合利用，降低冶炼成本，增加经济效益。
第三，通过设置余热利用装置130，对下行床快速热解装置30内的辐射管排出的烟气进行余热回收利用，并分别将便得到低温烟气用于对低阶煤和红土镍矿的烘干处理，将得到的预热空气供给至转底炉90内的助燃风烧嘴。进而降低了低阶煤的烘干和红土镍矿的烘干所需能耗；另外还为红土镍矿的焙烧提供热源，降低转底炉的能耗。
第四，通过设置重力沉降室140，将转底炉90内红土镍矿焙烧处理产生的含尘烟气进行重力沉降处理，以便得到净化烟气，并将净化烟气作为燃料供给至下行床快速热解装置30内的辐射管内，进而低阶煤的热解提供热量。
由此，本实用新型实施例的低阶煤热解耦合转底炉生产镍铁合金的系统能够将下行床快速热解装置30与转底炉90之间热能得到充分地利用，进行实现充分耦合，从而最大限度地降低低阶煤和红土镍矿还原焙烧的能耗。另外，本实用新型的低阶煤热解耦合转底炉生产镍铁合金的系统流程简单、占地面积小、热利用率高，易于工业化应用。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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必针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (5)
1.一种低阶煤热解耦合转底炉生产镍铁合金的系统，其特征在于，包括：
低阶煤破碎装置，所述低阶煤破碎装置具有低阶煤入口和低阶煤粉末出口；
低阶煤烘干装置，所述低阶煤烘干装置具有低阶煤粉末入口和干燥低阶煤粉末出口，所述低阶煤粉末入口与所述低阶煤粉末出口相连；
下行床快速热解装置，所述下行床快速热解装置具有设置在顶部的干燥低阶煤粉末进口、设置在底部的半焦出口和油气出口，所述干燥低阶煤粉末进口与所述干燥低阶煤粉末出口相连；
红土镍矿破碎装置，所述红土镍矿破碎装置具有红土镍矿入口和红土镍矿粉末出口；
红土镍矿烘干装置，所述红土镍矿烘干装置具有红土镍矿粉末入口和干燥红土镍矿粉末出口，所述红土镍矿粉末入口与所述红土镍矿粉末出口相连；
混料装置，所述混料装置具有干燥红土镍矿粉末入口、还原剂入口、水入口、混合料出口，所述干燥红土镍矿粉末入口与所述干燥红土镍矿粉末出口相连，所述还原剂入口与所述半焦出口相连；
成型装置，所述成型装置具有混合料入口和生球团出口，所述混合料入口与所述混合料出口相连；
球团烘干装置，所述球团烘干装置具有生球团入口、烘干气入口、烟气出口、干球团出口，所述生球团入口与所述成型装置的生球团出口相连；
转底炉，所述转底炉内沿着炉底转动方向依次形成进料区、高温燃烧区和出料区，所述进料区设置有球团入口和烟气出口，所述出料区设置有金属化球团出口，所述球团入口和所述球团烘干装置的干球团出口相连；
熔分炉，所述熔分炉内部沿着物料流动方向依次形成进料区、熔化分离区和出料区，所述进料区具有金属化球团入口，所述出料区具有镍渣出口和镍铁出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：
净化装置，所述净化装置与所述油气出口相连，所述净化装置包括冷却设备和除尘设备；
油气分离装置，所述油气分离装置具有净化油气入口、焦油出口和煤气出口，所述净化油气入口与所述净化装置相连。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述转底炉内设置有多个燃气烧嘴和助燃风烧嘴，所述燃气烧嘴与所述净化装置的煤气出口相连。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，进一步包括：
余热利用装置，所述余热利用装置具有高温烟气入口、低温烟气出口、冷空气入口、预热空气出口，所述高温烟气入口与所述下行床快速热解装置内的辐射管烟气出口相连，所述低温烟气出口分别与所述低阶煤烘干装置和所述红土镍矿烘干装置相连，所述预热空气出口与所述转底炉内的助燃风烧嘴相连。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，进一步包括：
重力沉降室，所述重力沉降室具有含尘烟气入口和净化烟气出口，所述含尘烟气入口与所述转底炉的烟气出口相连，所述净化烟气出口与所述下行床快速热解装置内的辐射管相连。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111437658A (zh) * | 2020-04-17 | 2020-07-24 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种转底炉生球干燥煤气过滤系统及其切换控制方法 |
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2017
- 2017-12-15 CN CN201721763154.1U patent/CN207738835U/zh active Active
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| CN111437658A (zh) * | 2020-04-17 | 2020-07-24 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种转底炉生球干燥煤气过滤系统及其切换控制方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PP01 | Preservation of patent right |
Effective date of registration: 20190102 Granted publication date: 20180817 |
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| PP01 | Preservation of patent right | ||
| PD01 | Discharge of preservation of patent |
Date of cancellation: 20220102 Granted publication date: 20180817 |
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| PD01 | Discharge of preservation of patent | ||
| PP01 | Preservation of patent right |
Effective date of registration: 20220102 Granted publication date: 20180817 |
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| PP01 | Preservation of patent right |