CN212894803U - 一种熔融还原工艺用预热预还原装置 - Google Patents

Abstract

一种熔融还原工艺用预热预还原装置，涉及熔融还原工艺回转窑装置技术领域，包括倾斜设置的回转窑，回转窑的出口连接有燃烧器，燃烧器连接有还原剂喷吹装置，回转窑的入口还连接有烟气室，烟气室连接有燃烧锅炉，燃烧锅炉连接有除尘器，回砖窑的内腔处于其两端及中间位置还设有挡坝。本实用新型解决了传统技术中的装置以煤粉作为热量来源，通过煤粉的燃烧放热来加热物料，对装置气密性要求低；原料使用还原过程中易出现结圈、大块现象；以及采用煤粉作为燃料进行加热，对回转窑装置部分要求低的问题。

Description

一种熔融还原工艺用预热预还原装置

技术领域

本实用新型涉及熔融还原工艺回转窑装置技术领域，具体涉及一种熔融还原工艺用预热预还原装置。

背景技术

HIsmelt熔融还原工艺是已实现工业化生产的熔融还原炼铁技术之一，属于当今冶金领域前沿技术，HIsmelt熔融还原工艺技术利用非焦煤煤粉及铁矿粉采取喷射冶金方式生产液态生铁，流程短，成本低，污染小，铁水质量好，是解决我国焦煤资源有限和环保问题的先进炼铁技术。

回转窑是指旋转煅烧窑，属于建材设备类。回转窑按处理物料的不同可分为水泥窑、冶金化工窑和石灰窑。水泥窑主要用于煅烧水泥熟料，分干法生产水泥窑和湿法生产水泥窑两类；冶金化工窑则主要用于冶金行业钢铁厂贫铁矿磁化焙烧，铬、镍铁矿氧化焙烧，化工厂焙烧铬矿砂和铬矿粉等类矿物；石灰窑用于焙烧钢铁厂、铁合金厂用的活性石灰和轻烧白云石。

熔融还原工艺中利用来自熔融还原炉产生的高温煤气的热能和化学能将铁氧化物进行部分还原，以达到提高整个工艺流程对煤气的利用效率、提高含铁物料入炉品味、减轻熔融还原炉还原的负担等都具有重要作用。

在预还原过程中铁氧化物的还原属于气-固反应范畴，通过控制固体颗粒物理性质、气体氛围条件以及气-固反应的时间、温度等反应条件，对于提高铁氧化物预还原率、降低流程能源消耗具有重要作用。

现有技术中公开了一个申请号为200480005006.2的专利，用于将煤粉注入利用煤粉作为燃料以便产生优异的水合水平的生石灰的回转窑中的方法以及燃烧器。本发明煅烧被加入到回转窑中的石灰石，并且使用煤粉作为向加入到该回转窑中的石灰石供热的热源的燃料。本发明还提供了通过使用煤粉来生产生石灰的方法和设备。本发明可以利用粉末状矿物燃料(在下文中是指煤粉)，该粉末状矿物燃料是在焦炭加工和冷却过程中产生的，并且被集尘器所收集，以便用于生产优异的水合水平的生石灰，并同时降低了SOx(硫化物)和NOx(氮化物)的生成。

该套装置随着使用，但是若应用于熔融还原工艺中使用，则直接的暴露出了该技术的问题,表现在以下方面：

第一，在装置方面，现有装置以煤粉作为热量来源，通过煤粉的燃烧放热来加热物料，对装置气密性要求低。

第二，在原料方面，现有冶金回转窑主要用于贫铁矿磁化焙烧、球团直接还原，如磁化焙烧只需要高温环境下即可满足、直接还原窑要求使用球团，普通矿粉等并不适用于直接还原、存在结圈、大块等问题。

第三，在燃料方面，现有技术采用煤粉作为燃料进行加热，可以根据工艺要求灵活调整喷煤量，对回转窑装置部分要求不高。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种熔融还原工艺用预热预还原装置，用以解决传统技术中的装置以煤粉作为热量来源，通过煤粉的燃烧放热来加热物料，对装置气密性要求低；原料使用还原过程中易出现结圈、大块现象；以及采用煤粉作为燃料进行加热，对回转窑装置部分要求低的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种熔融还原工艺用预热预还原装置，包括倾斜设置的回转窑，所述回转窑的出口连接有燃烧器，所述燃烧器连接有还原剂喷吹装置，所述回转窑的入口还连接有烟气室，所述烟气室连接有燃烧锅炉，所述燃烧锅炉连接有除尘器，所述回砖窑的内腔处于其两端及中间位置还设有挡坝。

作为一种优化的方案，所述还原剂喷吹装置包括储料仓，所述储料仓的出口连接有给料机，所述给料机连接有中间罐，所述中间罐通过喷吹管连接所述燃烧器。

作为一种优化的方案，所述烟气室的上端部还连接有原料输送器。

作为一种优化的方案，所述烟气室的顶部还连接有放散阀。

作为一种优化的方案，所述燃烧锅炉的进出口端分别通过烟囱对应连接所述烟气室和所述除尘器。

作为一种优化的方案，所述除尘器的出口还连接有排烟风机。

作为一种优化的方案，所述回转窑的两端通过支撑装置支撑固定，所述回转窑还安装有传动装置。

作为一种优化的方案，所述回转窑的出口还连接有振动筛选机，所述振动筛选机的出料口通过热矿斗提机连接熔融还原炉原料存储仓。

作为一种优化的方案，所述储料仓还设有用以将料物输送至其内的提升装置。

作为一种优化的方案，所述回转窑倾斜1-5°设置。

作为一种优化的方案，所述喷吹管与所述回转窑的中心倾斜2-5°设置。

作为一种优化的方案，所述回转窑沿其延伸方向还均布有窑身风机。

作为一种优化的方案，所述回转窑的进出口端均设有密封结构。

作为一种优化的方案，所述密封结构由耐高温合金叶片和复合陶瓷纤维层叠加组成。

作为一种优化的方案，所述回转窑上设置有若干个由固定式热电偶测温系统组成的测温装置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

以熔融还原冶炼过程产生的高温煤气作为主要热量来源，通过设计封闭式回转窑实现含铁物料在还原性微正压气氛中进行预热和预还原；

在装置方面，回转窑与烟气室、燃烧锅炉、除尘器等组成一个相对封闭系统，整个系统为正压操作，保证了物料在还原性气氛中进行预热和预还原处理；

在原料方面，直接使用普通矿粉或其他含铁原料，不适应球团矿，通过回转窑内挡坝、倾斜等结构设计，提高了粉状原料与还原性气氛及还原剂的接触，提高了还原效率；

在燃料方面，使用熔融还原过程产生的高温煤气作为热量来源，经回转窑产生的烟气进行燃烧、除尘和净化，满足环保排放标准，通过回转窑燃烧、燃烧锅炉利用等提高了工艺过程能源利用效率；

系统运行稳定，提高工作过程中的稳定性；部件少，工序简便，且故障率低；结构简单，使用寿命长；操作控制简便，易于大规模制造与安装，应用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型挡坝的结构示意图；

图3为本实用新型测温装置的结构示意图；

图中：1-回转窑；2-燃烧器；3-烟气室；4-燃烧锅炉；5-除尘器；6-烟囱；7-排烟风机；8-放散阀；9-原料输送器；10-支撑装置；11-传动装置；12-窑身风机；13-储料仓；14-给料机；15-中间罐；16-喷吹管；17-提升装置；18-热矿斗提机；19-挡坝；20-热电偶；21-合金衬管；22-耐火材料；23-窑壳；24-连接线。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1和图2所示，熔融还原工艺用预热预还原装置，包括倾斜设置的回转窑1，回转窑1的出口连接有燃烧器2，燃烧器2连接有还原剂喷吹装置，回转窑1的入口还连接有烟气室3，烟气室3连接有燃烧锅炉4，燃烧锅炉4连接有除尘器5，回转窑1沿其延伸方向还均布有窑身风机12，回砖窑的内腔处于其两端及中间位置还设有挡坝19。

燃烧器与还原剂喷吹装置两支单独的装置，可以单独使用也可以搭配使用。

窑身风机12为了调节和控制回转窑内的温度，为了达到工艺所需要的窑内温度曲线，调节二次风风量是主要的技术手段。

窑身风机12的吸风口设有消音器，其后与文丘里管相连，并设有手动风量调节装置。

煤气在回转窑1内燃烧利用后，进入燃烧锅炉4进行热量利用，然后经除尘净化、烟气脱硫后进行排放，烟气中颗粒物1-5mg/m3、硫化物10-30mg/m3满足环保要求。

高温烟气在燃烧锅炉4进行高温热量的回收利用，燃烧锅炉4用于对回转窑1烟气进行二次燃烧；

除尘器5进行过滤除尘；所述烟气经锅炉利用后余热温度小于200℃。

回转窑1在原料入口处设有密封室，密封室上部为烟气室3，产生的高温烟气从密封室进入烟气室3；

还原剂喷吹装置包括储料仓13，储料仓13的出口连接有给料机14，给料机14连接有中间罐15，中间罐15通过喷吹管16连接燃烧器2。

燃烧器2与还原剂喷吹装置的连接位置设置有切断阀和流量控制阀，用于控制通过燃烧器2进入回转窑1的煤气量；

燃烧器2设置有自动点火和温度检测，以烟气温度为目标，根据生产负荷的变化需求，调节煤气的供给量和助燃风量，设置有调节阀、执行器、切断阀等；

烟气室3的上端部还连接有原料输送器9，回转窑1所使用的铁矿粉等含铁物料及其他熔剂通过原料输送装器进入烟气室3上部，原料经烟气室3进入密封室，在进入回转窑1入口位置；

原料输送器9为斗提、皮带机等方式将原料输送至高位；

烟气室3的顶部还连接有放散阀8，所述放散阀8通过液压缸进行控制，主要用于调节压力异常升高；

燃烧锅炉4的进出口端分别通过烟囱6对应连接烟气室3和除尘器5。

除尘器5的出口还连接有排烟风机7。

回转窑1的两端通过支撑装置10支撑固定，回转窑1还安装有传动装置11。

回转窑1的出口还连接有振动筛选机，用于将回转窑1出料的原料筛选处粒径>8mm原料，振动筛选机的出料口通过热矿斗提机18连接熔融还原炉原料存储仓。

储料仓13还设有用以将料物输送至其内的提升装置17，将还原剂从地面位置提升至高处储料仓13。

回转窑1倾斜1-5°设置，为圆筒状装置，所述回转窑1设置直径φ3-5.5m、长度50-120m；

喷吹管16与所述回转窑的中心倾斜2-5°设置。

回转窑1的进出口端均设有密封结构，所述回转窑1采用微正压方式控制，出口位置控制3-8mmH2O压力。

密封结构由耐高温合金叶片和复合陶瓷纤维层叠加组成。

回转窑1上设置有若干个由固定式热电偶测温系统组成的测温装置，用于检测回转窑1中窑内气体和窑床的温度值，为回转窑1生产操作提供了可靠的依据。

回转窑测温装置，位于窑身固定位置，在回转窑长度方向测温装置间距0.1L～0.2L；

测温装置为热电偶20测温，热电偶20外部设有耐高温合金衬管21，热电偶20安装位置在窑壳23有合金衬管21安装孔，合金衬管21在窑身内部被耐火材料22所包围，合金衬管21在窑内插入深度与耐材齐平，热电偶20插入合金衬管21中，热电偶伸出合金衬管21的长度为2-30mm，热电偶20处于窑壳23外侧的一端还连接有连接线24。

回转窑1内设置有200-500mm厚度的高温耐火材料22，所述耐火材料22采用浇筑或耐火砖砌筑而成，在窑壳内表面焊有若干50-200mm锚固件，所述锚固件用于将耐火材料与回转窑1窑壳固定；

所述挡坝19高度h＝0.05d～0.25d，(挡坝19高度h、回转窑1直径d、回转窑1长度L、挡坝19间隔a、窑身倾斜角度α)，a＝2h/sinα～6h/sinα；

中间挡坝19用低铁、高强度、耐热冲击的耐火浇注料在Y型不锈钢锚钉上浇注而成。

其中入口位置挡坝19可防止物料外溢；

出口位置挡坝19可控制物料在还原区内的停留时间，使物料得到充分还原以获得合格的金属化率。

中间挡坝19的设计能使物料在预热区(回转窑1入口侧)有足够的停留时间，并能平稳地预热到750-850℃；当物料越过中间坝时降低了窑床深度，增加了物料的暴露表面积，提高了气体到固体的热转换率，有利于含铁物料的还原。

该装置工作原理为：

主要是采用逆流换热的方式对含铁物料的预热和预还原：1、使用熔融还原炉产生的煤气作为热量来源，用于燃烧后加热窑内物料；2、使用喷吹还原剂进入窑内，与含铁物料混合后营造还原性气氛，铁氧化物中部分氧元素脱除达到预还原的效果，含铁物料预还原后有助于减轻熔融还原炉的负荷、提高工艺过程能源的利用率；3、整个过程为逆流传热过程，即煤气燃烧和还原剂喷吹位于回转窑出口端，含铁物料经烟气室进入回转窑进口端，含铁物料与高温气体逆向运动，在运动过程中完成完成物料的加热和部分还原过程；4、为达到预还原效果，整体采用相对密封结构保证窑内微正压的还原性气氛，同时烟气室后设置燃烧锅炉、除尘装置等对剩余烟气进行热量的利用和环保处理，避免污染环境。

涉及到的其他结构属于日常所常见的，属于本领域技术人员所公知的，因此在此不多赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种熔融还原工艺用预热预还原装置，其特征在于：包括倾斜设置的回转窑(1)，所述回转窑(1)的出口连接有燃烧器(2)，所述燃烧器(2)连接有还原剂喷吹装置，所述回转窑(1)的入口还连接有烟气室(3)，所述烟气室(3)连接有燃烧锅炉(4)，所述燃烧锅炉(4)连接有除尘器(5)，所述回砖窑的内腔处于其两端及中间位置还设有挡坝(19)。

2.根据权利要求1所述的一种熔融还原工艺用预热预还原装置，其特征在于：所述还原剂喷吹装置包括储料仓(13)，所述储料仓(13)的出口连接有给料机(14)，所述给料机(14)连接有中间罐(15)，所述中间罐(15)通过喷吹管(16)连接所述燃烧器(2)。

3.根据权利要求1所述的一种熔融还原工艺用预热预还原装置，其特征在于：所述烟气室(3)的上端部还连接有原料输送器(9)，所述烟气室(3)的顶部还连接有放散阀(8)。

4.根据权利要求1所述的一种熔融还原工艺用预热预还原装置，其特征在于：所述回转窑(1)沿其延伸方向还均布有窑身风机(12)。

5.根据权利要求1所述的一种熔融还原工艺用预热预还原装置，其特征在于：所述燃烧锅炉(4)的进出口端分别通过烟囱(6)对应连接所述烟气室(3)和所述除尘器(5)。

6.根据权利要求1所述的一种熔融还原工艺用预热预还原装置，其特征在于：所述回转窑(1)的两端通过支撑装置(10)支撑固定，所述回转窑(1)还安装有传动装置(11)。

7.根据权利要求1所述的一种熔融还原工艺用预热预还原装置，其特征在于：所述回转窑(1)的出口还连接有振动筛选机，所述振动筛选机的出料口通过热矿斗提机(18)连接熔融还原炉原料存储仓。

8.根据权利要求2所述的一种熔融还原工艺用预热预还原装置，其特征在于：所述回转窑(1)倾斜1-5°设置，所述喷吹管(16)与所述回转窑的中心倾斜2-5°设置。

9.根据权利要求1所述的一种熔融还原工艺用预热预还原装置，其特征在于：所述回转窑(1)的进出口端均设有密封结构，所述密封结构由耐高温合金叶片和复合陶瓷纤维层叠加组成。

10.根据权利要求1所述的一种熔融还原工艺用预热预还原装置，其特征在于：所述回转窑(1)上设置有若干个由固定式热电偶测温系统组成的测温装置。

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