CN213086057U - 依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统，包括煤气主管路，煤气主管路包括通过管道依次连通的闪速冶金设备、高温换热器的热介质流道、除尘脱硫设备、风机、储气调压设备、高温换热器的冷介质流道、煤气重整设备，煤气重整设备的还原煤气出口与闪速冶金设备的还原气进口通过管道连接。本实用新型所述的依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统有效地回收利用了闪速冶金设备出炉高温烟气的热能和化学能，降低了系统的综合能耗。

Description

依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统

技术领域

本实用新型属于闪速熔炼工艺出炉烟气处理领域，尤其是涉及一种依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统。

背景技术

闪速冶金传统上只应用于冶炼金属硫化矿，目前正拓展应用于金属氧化矿的冶炼，如铁矿、红土镍矿等。

氧化矿闪速冶炼的基本原理是把高温高浓度的还原气体(主要含CO和H₂)，导入一个专门用于还原金属氧化矿的空间，实现金属氧化物在高温空间的气相还原，空间熔炼的产物落入熔池，在熔池中用固碳还原剩余的金属氧化物。由于金属氧化矿中通常都含有FeO，为有效还原FeO，要求空间的还原性气体的有效成分(CO+H₂)的浓度比较高，即过剩系数高，这就导致了还原反应所消耗的还原气体比例很低，也即出炉烟气中含有大量的还原气体。

氧化矿闪速冶金设备的出炉烟气大部分来源于还原空间还原反应后产生的气体，还有部分来源于熔池碳还原后生成的CO和CO₂，由于冶炼采用的是高富氧或纯氧，出炉烟气的主要成分为CO、CO₂、H₂、H₂O，其中未被利用的有效还原气(CO+H₂)的含量高达40％以上。常规的尾气处理方法是利用燃气锅炉烧掉出炉烟气中的CO和H₂进行余热发电，该方法需要经过化学能-热能-机械能-电能的多次能量转换，而每次的能源转换效率不高，烟气中最终得以回收的能量不到40％；而另一方面，在原料供应端，又需要耗费大量的能源重新生产高浓度的CO和H₂，以实现金属氧化矿在氧化矿闪速冶金设备中的还原。此外，烧掉的尾气也会造成大量的碳排放，可能会大于传统冶炼工艺的碳排放。因而，燃烧尾气中的CO和H₂进行余热发电的处理方法是不可取的。

综上，目前氧化矿闪速熔炼工艺由于未能使出炉煤气得到合理利用，导致整个工艺的综合能耗高、碳排放量大。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统，以解决闪速冶金设备冶炼氧化矿的出炉尾气未得到合理的回收利用、碳排放量大的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统，包括煤气主管路，所述煤气主管路包括通过管道依次连通的闪速冶金设备、高温换热器的热介质流道、除尘脱硫设备、风机、储气调压设备、高温换热器的冷介质流道、煤气重整设备，所述煤气重整设备的还原煤气出口与所述闪速冶金设备的还原气进口通过管道连接。

所述闪速冶金设备为一切采用闪速冶金原理构建的冶金设备，包括但不限于闪速熔炼炉、闪速吹炼炉、天闪炉、基夫赛特炉、铜合成炉。

所述高温换热器可以实现在高达1000℃以上高温的烟气与低温气体之间的换热，并能长期稳定工作。

所述除尘脱硫设备的作用是同时脱除烟气中的绝大部分含硫化合物及烟尘，括但不限于水膜脱硫除尘器、冲击水浴脱硫除尘器、动力波洗涤器，优选为动力波洗涤器。除尘脱硫设备通常采用湿法进行脱硫除尘，一般在烟气出口端会自带气水分离装置，若除尘脱硫设备本身不含气水分离装置，则需在除尘脱硫设备后端另行安装气水分离装置，该气水分离装置应视为本实用新型所述的除尘脱硫设备的一个组成部分。

需要说明的是：除尘脱硫设备也可以是由除尘组件和脱硫设备组合而成。其中，除尘组件为静电除尘器、布袋收尘器、旋风除尘器、湿式除尘器、沉尘室/沉降室中的一种或多种的组合；脱硫设备采用的脱硫技术是氨洗中和法、改良ADA法、MSQ法、KCS法、栲胶法、干法烟气脱硫及半干法脱硫中一种。另外，在除尘组件与脱硫设备的组合中，可能会使用如风机类的气流调压装置，该类装置应视为除尘脱硫设备的一部分。

风机的作用为抽风克服烟气传输的系统阻力，为烟气流动提供动力，使闪速冶金设备内部形成微负压的冶炼环境。

储气调压设备的主要作用是存储煤气，作为一个煤气缓冲设备，使烟气系统拥有弹性。储气调压设备的贮气温度范围通常约为0℃～70℃。在储气调压设备的输出端可以设置调压装置，如增压风机之类，调整输出煤气的压强，使其能以合适的气压输送至后续设备，进而影响最终输入闪速冶金设备的煤气压；当然，在煤气进入储气调压设备前，也可能需要经调压装置调整至合适的压强，以便存入储气调压设备。另外，当煤气的温度超过储气调压设备的存储温度范围，需要先经过冷却降温装置(如换热器、冷凝器等)进行降温。需要说明的是：在储气调压设备的输入或输出端设置的调压装置应视为储气调压设备的一部分；若需要为煤气降温以便存入储气调压设备，则附带的冷却降温装置也应视为储气调压设备的一部分。

储气调压设备上设有可与外界煤气系统连接的阀门接口，储气调压设备通过控制阀门与其它煤气系统(管网)连接，可以向其它煤气系统输送煤气，也可以接受煤气，例如，储气调压设备可以通过阀门接口与钢铁厂的煤气管网系统相连，若其中存储煤气过多，可在调压或混气后把煤气输送至钢铁厂的煤气管网系统。在煤气系统出现故障等异常情况下，还可通过该阀门接口连通放散系统进行应急处理。

煤气重整设备的作用是把煤气中大部分CO₂转换为CO，使煤气中CO₂的体积浓度降低到5％以下。所述煤气重整设备为采用甲烷二氧化碳重整法，CH₄-H₂O-CO₂催化重整法，以焦炭为原料、氧和二氧化碳为气化剂的重整法的煤气重整设备中的一种，优选为甲烷二氧化碳重整法。

进入煤气重整设备的待重整煤气的温度大于1000℃。

现有的煤气重整工艺，通常是把常温或经初步预热的煤气和天然气导入到煤气重整设备，再加热到900℃左右，在这个升温的过程中(400～700℃)，催化剂上会产生严重的积碳。解决积碳的办法通常都伴生着以下两个问题：煤气重整设备的效率不高(耗材多)、停机检修频繁，因而会严重干扰冶炼工艺。另外，现有的煤气重整工艺，在燃料燃烧加热重整装置的过程中，会产生大量的碳排放。

本实用新型对所述闪速冶金设备尾气进行重整的工艺流程简述如下：利用高温换热器把待重整的煤气换热升温至1000℃以上再导入煤气重整设备，同时引入天然气，在煤气重整设备内，以CO₂与CH₄作为碳源，在催化剂的作用下把上述气体转化为CO和H₂。本实用新型所述的重整工艺越过了煤气重整设备中催化剂产生积碳的温度区间，因而基本不会出现积碳现象；同时，由于利用煤气的自身携带的热量进行重整反应，不用进入煤气重整设备后再另行加热，大大降低了CO₂的排放。

本实用新型对所述闪速冶金设备尾气进行重整的基本原理如下：

所述闪速冶金设备的尾气中通常会含有一定比例的水蒸汽，若未使用脱水设备对煤气进行预先脱水，则实际是CO₂和H₂O对CH₄的双重整过程，主要重整反应如下：

CO₂+CH₄＝2CO+2H₂

CH₄+H₂O(g)＝CO+3H₂

重整后煤气中的CO+H₂含量可达90％以上。

需要说明的是：上述反应过程只是对煤气重整原理的简易描述，实际上由于煤气除了CO₂和H₂O外还含有多种成分，实际上反应过程要复杂得多。

相对现有技术900℃左右的重整温度，在本实用新型所述的煤气重整设备在1000℃以上的温度下对煤气进行重整，重整反应速度快，重整效率更高。

进一步的，还包括煤气分流管路、助燃剂气体供应管路及预热设备；所述煤气分流管路的进口端与所述储气调压设备连接，所述煤气分流管路穿过所述预热设备后与所述煤气重整设备的燃料进口端连接；所述助燃剂气体管路包括通过管道依次连通的助燃剂气体供应设备、所述预热设备的助燃剂气体流道及所述煤气重整设备的助燃剂进口端；所述煤气重整设备的尾气出口端与所述预热设备连接，所述预热设备以所述煤气重整设备燃料燃烧排出的高温尾气作为热源对所述煤气分流管路分流出的作为燃气的煤气和所述助燃剂气体供应管路提供的含氧气体进行预热。

煤气分流管路进口端与储气调压设备通过带有流量控制的阀门进行连接。该阀门可以控制分配进入煤气分流管路的煤气的量。

预热设备充分利用煤气重整设备排出的高温烟气的余热，是一种用于提高煤气重整设备的热交换性能、降低能量消耗的设备。预热设备一般分为板式、回转式和管式三种。通过预热设备对由煤气分流管路提供的作为燃料的煤气或/和由助燃剂气体供应管路提供的含氧气体进行预热，使它们升高到一定的温度再进入煤气重整设备。需要说明的是：含氧气体为空气、富氧空气或纯氧中的一种，优选为空气，通过鼓风机鼓入。

以煤气分流管路提供的煤气为燃料，以通过鼓风机鼓入的含氧气体为助燃剂，燃烧加热煤气重整设备，为重整反应提供适宜的温度环境和热量。

进一步的，还包括矿粉干燥设备，所述矿粉干燥设备设于所述煤气主管路上，位于所述高温换热器和所述除尘脱硫设备之间；所述矿粉干燥设备为天闪烘干机、流态式烘干机、立式烘干机、回转式烘干机、悬浮式烘干机。

矿粉干燥设备利用闪速冶金设备尾气的余热干燥待冶炼的金属氧化矿粉，使矿粉的含水量低于0.3％。

进一步的，所述天闪烘干机包括同轴心设置的内筒和外筒，所述内筒和所述外筒倾斜设置；所述内筒的两端与所述煤气主管路上的管道连通，所述内筒低的一端为煤气进口，高的一端为煤气出口；所述内筒和所述外筒通过设置于两端的密封端头连接，高的一端的密封端头上设有矿粉进料口，低的一端的密封端头上设有矿粉出料口。

进一步的，还包括旋转驱动设备，所述旋转驱动设备与所述外筒连接，控制所述外筒旋转，所述外筒的两端均通过旋转轴承与密封端头活动连接。

进一步的，所述内筒和所述外筒与水平方向的倾斜夹角为5°～30°。

所述天闪烘干机是针对闪速冶金设备的尾气余热利用开发的一种的烘干设备，内筒内腔为煤气行走管道，内筒和外筒之间形成的空间为粉料行走管道，内筒的筒壁采用导热性能较好(导热系数>100W/(m·K))的材料制成，如铜、不锈钢、陶瓷材料(如氧化铍、氮化铝、氮化硼)等。

所述天闪烘干机的内筒和外筒倾斜设置，矿粉从高的一侧的矿粉进料口进入粉料行走管道内，高温烟气从低的的一侧的煤气进口进入煤气行走管道内，与矿粉逆向流动，二者互不接触，通过导热间壁交换热量。含水的矿粉在沿粉料行走管道斜向下流动的过程中，不断的吸收导热间壁传来的热量，使其中的水分不断地蒸发；而烟气从天闪烘干机较低一侧的煤气进口沿煤气行走管道向煤气出气口运动的过程中，不断的向低温侧的外层的粉料行走管道传递热量，自身的温度也不断地降低。

所述天闪烘干机的内筒两端与煤气主管路上的管道连通，固定不动，而外侧的外筒的两端与密封端头是通过旋转轴承连接的，即外筒在外力作用下是可以转动的，使矿粉沿环状套筒下滑的过程中，能有比较均等的机会与内筒壁接触，从而使出口处矿粉的含水量比较均匀，同时，外筒的不断转动也减少了矿粉颗粒间集聚成团及矿粉粘结筒壁的概率。

进一步的，还包括燃气锅炉，所述燃气锅炉设于所述煤气主管路上，位于所述除尘脱硫设备和所述储气调压设备之间。

进一步的，还包括煤气脱水设备，所述煤气脱水设备设于所述煤气主管路上，位于所述除尘脱硫设备和所述储气调压设备之间。

进一步的，所述高温换热器为天闪换热器、陶瓷换热器、蓄能式回转式换热器、超高温空气列管换热器中的一种。

进一步的，所述天闪换热器包括设有热烟气进口、热烟气出口、凉气进口、凉气出口的壳体及设于所述壳体内腔的若干热烟气通道和若干凉气通道；所述热烟气通道和所述凉气通道之间的导热间壁由导热砖墙和金属导热板串接组成；位于所述导热砖墙的一端的所述热烟气通道与所述热烟气进口连接，位于所述金属导热板的一端的所述热烟气通道与所述热烟气出口连接；位于所述金属导热板的一端的所述凉气通道与所述凉气进口连接，位于所述导热砖墙的一端的所述凉气通道与所述凉气出口连接；所述壳体的底部设有灰尘仓，所述热烟气通道的底部与所述灰尘仓连通，所述凉气通道不与灰尘仓连通；所述热烟气进口与所述闪速冶金设备的尾气出口连接，所述热烟气出口与所述除尘脱硫设备的气体进口连接；所述凉气进口与所述储气调压设备的凉煤气出口连接，所述凉气出口与所述煤气重整设备的待重整煤气进口连接。

含尘的高温烟气沿曲折的热烟气通道流动时，由于流速和方向的不断变化，大部分烟尘下落入灰尘仓中，而凉气通道与灰尘仓不连通，这样就避免了两种气体的串通。

进一步的，所述导热砖墙与所述金属导热板串接方式为插入式或包覆式，所述插入式为所述金属导热板与所述导热砖墙连接的一端插入到所述导热砖墙内；所述包覆式为所述金属导热板与所述导热砖墙连接的一端通过槽钢结构包覆在所述导热砖墙的墙端上。

进一步的，所述导热砖墙的制作材料为氧化铍、氮化硼、氮化铝、氮化硅、碳化硅、氧化镁或这几种材料的复合材料中的一种或多种。

由于需要具有优良的热传导能力，要求导热砖墙制作材料的热导率高；由于需要与金属导热板连接，要求导热砖墙制作材料的绝缘性能好；存在酸性气体及粉尘的高温工作环境又要求导热砖墙的制作材料熔点高、耐磨、耐腐蚀性能好。氧化铍、氮化硼、氮化铝、氮化硅、碳化硅、氧化镁这些陶瓷材料可以很好的满足耐高温、耐腐蚀、耐磨、电阻率高、热导率高的要求。另外，陶瓷材料还可以有效地减少粉尘粘附到导热砖墙墙壁上的概率，防止导热砖墙传热效率逐渐降低。

导热砖墙可以是由块状耐火砖砌筑而成或由复合材料制成的成型板材拼接而成，也可以是耐火材料整体浇筑而成。所述金属导热板为铜板、不锈钢板、碳钢板或钛合金板中的一种。

进一步的，所述金属导热板在气体流动方向上为折线形结构或波浪形结构中的一种或两种；所述导热砖墙在气体流动方向上为直线型结构、折线形结构或波浪形结构中的一种或多种。

其中，导热砖墙与金属导热板的形状可以相同，也可以不同。

进一步的，所述导热间壁的导热砖墙段的长度范围在5m～60m。

导热间壁的导热砖墙段的长度与所选用的导热砖墙的材质有关，若采用SiC制成的导热砖墙，则导热砖墙段的长度范围在10m-60m之间；若采用如氧化铍、氮化硼、氮化铝或氮化硅复合材料、碳纤维复合碳化硅、碳化硅纤维复合碳化硅制成的导热砖墙，则导热砖墙段的长度在5m-40m范围内。

进一步的，所述灰尘仓有两个，分别为第一灰尘仓和第二灰尘仓，所述第一灰尘仓位于所述导热砖墙的一端的热烟气通道的下方，所述第二灰尘仓位于所述金属导热板的一端的热烟气通道的下方，两个所述灰尘仓之间不连通。

进一步的，所述天闪换热器还包括直流电供电系统，所述直流电供电系统包括变压器和整流器；所述直流电供电系统与所述金属导热板连接，通过所述直流电供电系统，使所述热烟气通道两侧的金属导热板的带电极性相反，并使所述凉气通道的两侧的金属导热板的带电极性相同。

具体的实现方式是将某凉气通道两侧的金属导热板同时连接至直流电供电系统的某一极，如正极，而把与其相邻的凉气通道的两侧的金属导热板同时连接至直流电供电系统的另一极，如负极，依次类推连接，则凉气通道的两侧的金属导热板的电极性相同，而热烟气通道两侧的金属导热板的电极性相反，从而在热烟气通道空间内形成板间电场。此时，金属导热板既是换热器的导热板，又是电除尘的电极板。含尘热烟气通过热烟气通道间的电场时，尘粒会挂结到金属导热板上，经团聚增重后部分会下落，被灰尘仓收集；没有坠落而继续附着在金属导热板上的少量尘粒，用常规的方法就能将其脱除，包括但不限于振打或气炮的方式。

进一步的，所述直流电供电系统还包括电极性转换电路，可以使所述金属导热板的带电极性呈周期性变化。

凉气通道内的凉气相对比较干净，一般含尘率较低。由于凉气通道两侧的金属导热板连接的是同极性的电极，没有电场力的作用，凉气中含有的中性尘粒不会附着在金属导热板上，而是会随气流流动。而凉气中带有静电的尘粒，可能会有部分附着在金属导热板上，例如，带正电荷的尘粒可能会附着在带负电的金属导热板上，带负电的尘粒可能会附着在带正电的金属导热板上。通过周期性的改变凉气通道两侧金属导热板的电性，当金属导热板的带电极性与附着上来的尘粒的电性相同时，会对尘粒产生斥力，把改变电性前附着在金属导热板上的尘粒推到气流中去，随气流流动并被带走；同时，相邻凉气通道两侧的金属导热板的电极性也同步改变，始终保证在凉气通道两侧金属导热板的带电极性相同、在热烟气通道两侧金属导热板的带电极性相反。通过周期性改变凉气通道金属导热板的带电极性的方式，可以使凉气通道两侧金属导热板上的尘粒脱落，不会附着在金属极上，从而使金属导热板的表面保持洁净，导热损失小，换热效率高。

热烟气一般来源于工业窑炉的尾气，通常含尘率较高。对于热烟气通道，由于两侧的金属导热板连接的是异性电极，在热烟气通道内形成强电场，使经过的含尘气体被电离，尘粒与带电离子结合后在电场力的推动下，向异性金属导热板运动，并最终吸附在金属导热板上。通过周期性改变金属导热板的带电极性，使吸附的尘粒受斥力脱落，大部分落入热烟气通道下部的灰尘仓。通过不断改变金属导热板的带电极性，使烟尘不断被吸附、脱落并落入灰尘仓，从而达到良好的除尘效果。

所述天闪换热器的工作原理：热烟气从热烟气进口进入热烟气通道内，顺着热烟气通道向热烟气出口方向流动，凉气从凉气进口进入凉气通道内，顺着凉气通道流动，流动方向与热烟气流动方向相反，热烟气和凉气以导热砖墙和金属导热板为导热间壁，不断进行热交换，最终热烟气经放热降温后由热烟气出口排出，凉气经吸热升温后从凉气出口排出。热烟气在沿曲折的热烟气通道流动时，由于流速、方向及压强的不断变化，部分大颗粒烟尘在重力作用下落入灰尘仓。热烟气中的小颗粒烟尘在进入天闪换热器金属换热段后，由于两侧金属导热板间形成有强电场，使尘粒荷电，尘粒在电场的作用下被吸附到带有异种电荷的金属导热板上，通过对周期性变化的电场的控制及在配套的机械振打等方式的作用下，可以使热烟气中的大部分尘粒落入灰尘仓。

所述的依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统工艺包括如下流程：

1、温度达1200-1600℃的高温烟气从闪速冶金设备的尾气出口进入煤气主管路；

2、高温烟气经高温换热器后，温度降至300℃以下；

3、将降温后的烟气引入除尘脱硫设备，除去烟气中绝大部分含硫化合物，并使粉尘含量低于100mg/m³；

4、将除尘脱硫后的煤气通过风机送入储气调压设备进行存储；

5、将储气调压设备存储的凉煤气调至需要的压强后送入高温换热器，与热烟气逆向而行，煤气经换热升温至1000℃以上；

6、将高温换热器输出的高温煤气送入煤气重整设备，同时导入天然气，煤气在煤气重整设备中与甲烷进行自热重整，最后再把重整后得到的还原煤气(CO₂的体积含量≤5％，温度达1200℃以上)输入闪速冶金设备中；

7、闪速熔炼：

1)将待冶炼的干燥金属氧化矿粉、熔剂、氧气和燃料加入充满高温还原气体的闪速冶金设备的还原空间中。还原空间中需要的煤气可以完全来源于尾气处理后返回的煤气，也可以是部分由闪速冶金设备内置的煤气化空间或外配的煤气化设备生产的煤气，部分由尾气处理后返回补充的煤气，两部分煤气在还原空间混合。需要说明的是：循环返回闪速冶金设备的还原煤气可以从还原空间顶部喷入，也可分为多股，从还原空间侧壁以一定的角度喷入闪速冶金设备，从而形成旋流效果，使矿粉和还原气体得到充分的混合接触。

2)金属氧化矿粉进入还原空间后，通过与还原气体间的传热、传质和化学反应，迅速完成粉料中待冶炼金属氧化物的还原和熔化。

3)反应后的熔体以小滴状落入熔池，在熔池中通过侧吹喷入煤粉和氧气为熔池提供热量和还原剂，还原剩余的金属氧化物。矿粉中的脉石成分和熔剂在熔池中发生造渣反应，熔融的渣和金属熔体由于密度的差异从上至下形成渣层和金属层。需要说明的是：循环返回闪速冶金设备的还原煤气也可以替代煤粉侧吹喷入熔池，一方面作为还原剂，同时与氧气反应为熔池提供热量。

4)步骤3)形成的金属熔体从熔池金属放出口排出，得到粗金属或粗钢，熔渣从排渣口排出，烟气进入上升烟道，经尾气出口排出。

8、重复步骤1-7。

相对于现有技术，本实用新型所述的依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统具有以下优势：

(1)本实用新型所述的循环冶炼工艺充分回收利用了闪速冶金设备出炉高温烟气的热能和化学能，降低了系统的综合能耗。

(2)本实用新型所述的经高温换热器进入煤气重整设备的待重整的煤气温度大于1000℃，煤气重整设备充分利用待重整煤气自身携带的热量，以待重整煤气自身含有的CO₂和H₂O为原料，与CH₄反应进行自热重整，相比现有同类技术，可以节能降耗并缓解温室气体减排压力。另外，本实用新型所述的煤气重整设备发生重整反应的环境温度高，因而基本不会出现积碳现象，不会产生的催化剂失活或阻塞管道等现有技术常见的棘手问题，且反应速度快、重整效率高。

(3)本实用新型所述的天闪换热器导热间壁由导热砖墙和金属导热板串接而成，高温烟气先在导热砖墙段与凉气进行热交换，经过导热砖墙段的降温后，再进入金属导热板段进一步降温，由于导热砖墙可在1000℃以上高温下长期稳定工作，因而本实用新型所述的天闪换热器可以直接处理1000℃以上高温气体，解决了现有的主流换热器最高工作温度范围不超过1000℃的问题。本实用新型所述的天闪换热器在设计弯折性流道除尘的同时，增加了电除尘的方式，创造性地实现了两套除尘方式的叠加使用，可以脱除烟气中的大部分烟尘，解决了现有的主流换热器不能除尘或除尘效果差的问题。

(4)本实用新型所述的天闪烘干机利用煤气携带的余热干燥矿粉，即降低了煤气自身的温度，方便后续的处理流程，又使矿粉得到充分的干燥，且矿粉与煤气不直接接触，不会增加煤气的含尘率。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例1所述的依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统的简单示意图；

图2为本实用新型实施例1所述的天闪换热器的外部结构示意图；

图3为本实用新型实施例1所述的天闪换热器的导热间壁的结构示意图；

图4为本实用新型实施例1所述的天闪换热器的导热砖墙的结构示意图；

图5为图2在M-M处的内部结构左视图；

图6为本实用新型实施例1所述的天闪换热器的直流供电系统的结构示意图；

图7为本实用新型实施例1所述的天闪换热器的电极性转换电路；

图8为本实用新型实施例2所述的依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统的简单示意图；

图9为本实用新型实施例3所述的依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统的简单示意图；

图10为本实用新型实施例3所述的天闪烘干机的剖面结构示意图；

图11为本实用新型实施例3所述的天闪烘干机的内筒和外筒的内部横截面结构示意图；

图12为本实用新型实施例4所述的依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统的简单示意图；

图13为本实用新型实施例5所述的依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统的简单示意图。

附图标记说明：

1-闪速冶金设备；2-高温换热器；3-除尘脱硫设备；4-风机；5-储气调压设备；6-煤气重整设备；7-煤气分流管路；8-助燃剂气体供应管路；9-预热设备；10-助燃剂气体供应设备；11-矿粉干燥设备；12-内筒；13-外筒；14-煤气进口；15-煤气出口；16-密封端头；17-矿粉进料口；18-矿粉出料口；19-热烟气进口；20-热烟气出口；21-凉气进口；22-凉气出口；23-壳体；24-热烟气通道；25-凉气通道；26-导热间壁；27-导热砖墙；28-金属导热板；29-灰尘仓；30-变压器；31-整流器；32-第一灰尘仓；33-第二灰尘仓；34-气体喷管；35-燃气锅炉；36-煤气脱水设备。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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设备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，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等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，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例1

如图1所示，一种依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统，包括煤气主管路，煤气主管路包括通过管道依次连通的闪速冶金设备1、高温换热器2的热介质流道、除尘脱硫设备3、风机4、储气调压设备5、高温换热器2的冷介质流道、煤气重整设备6，煤气重整设备6的还原煤气出口与闪速冶金设备1的还原气进口通过管道连接；其中，高温换热器2为天闪换热器，则高温换热器2的热介质流道为天闪换热器的热烟气通道24，高温换热器2冷介质流道为天闪换热器的凉气通道25；储气调压设备5上设有可与外界煤气系统连接的阀门接口。

如图2到5所示，天闪换热器包括设有热烟气进口19、热烟气出口20、凉气进口21、凉气出口22的壳体23及设于壳体23内腔的若干热烟气通道24和若干凉气通道25。

热烟气通道24和凉气通道25之间的导热间壁26由导热砖墙27和金属导热板28串接组成；串接方式可以有多种，如图所示为插入式，金属导热板28与导热砖墙27连接的一端插入到导热砖墙27内。

导热砖墙27可以选用导热性好、耐高温、耐腐蚀、耐磨、绝缘性好的氧化铍、氮化硼、氮化铝、氮化硅、碳化硅中的一种来砌筑，或选用其中一种的复合材料制成的耐火砖来构筑。导热砖墙27可以是由块状耐火砖砌筑而成或由复合材料制成的成型板材拼接而成，也可以是耐火材料整体浇筑而成。

金属导热板28制造材料的选择范围很宽泛，一般用铜板、不锈钢板、碳钢板或钛合金板，就能适应绝大多数工况的要求。由于金属的易加工性，金属导热板28可以采用多种形状，金属导热板28在气体流动方向上可采用折线形结构或波浪形结构中的一种或两种。导热砖墙27与金属导热板28的形状可以相同，也可以不同，导热砖墙27在气体流动方向上可采用直线型结构、折线形结构或波浪形结构中的一种或多种。

导热间壁26的导热砖墙27段的长度与所选用的导热砖墙27的材质有关，若采用SiC制成的导热砖墙27，则导热砖墙27段的长度范围在10m-60m之间；若采用如氧化铍复合陶瓷材料、碳纤维复合碳化硅、碳化硅纤维复合碳化硅制成的导热砖墙27，则导热砖墙27段的长度在20m-40m范围内。

如图2，AB段采用导热砖墙27换热，BC段采用金属导热板28换热，位于导热砖墙27的一端的热烟气通道24与热烟气进口19连接，位于金属导热板28的一端的热烟气通道24与热烟气出口20连接；位于金属导热板28的一端的凉气通道25与凉气进口21连接，位于导热砖墙27的一端的凉气通道25与凉气出口22连接。

壳体23的底部设有灰尘仓29，位于导热砖墙27的一端的热烟气通道24的底部并与热烟气通24道连通的为第一灰尘仓32，位于金属导热板28的一端的热烟气通道24的下方并与热烟气通道24连通的为第二灰尘仓33，第一灰尘仓32和第二灰尘仓33之间并不直接连通，以保证在导热砖墙27一端的气流不会从灰尘仓29的空间流入到金属导热板28换热的空间。

如图3所示，金属导热板28与直流电供电系统(A组，或B组)连接，通过直流电供电系统的控制，使热烟气通道24两侧的金属导热板28的带电极性相反，并使凉气通道25的两侧的金属导热板28的带电极性相同。热烟气通道24内设有气体喷管34，用以喷吹脉冲气体，冲落热烟气通道24两侧的导热砖墙27或金属板导热板28上的灰尘。

直流电供电系统包括变压器30和整流器31，如图6所示，市电(220V或380V交流电)从右侧输入，经变压器和整流电路后，转化为直流电，作为金属导热板28或电极性转换电路的直流供电电源。

直流电供电系统还包括电极性转换电路，在与金属导热板28连接后，只要周期性地改变直流电供电系统连接的电源的极性，就能使金属导热板28的带电极性呈周期性变化；改变电源极性的方法很多，图7为电极性转换电路的一种的示例，开关K1和K2按规定的方式连通(同时连接A或同时连接B)，就可得到一组极性可变的电源。

天闪换热器的热烟气进口19与闪速冶金设备1的尾气出口连接，天闪换热器的热烟气出口20与除尘脱硫设备3的气体进口连接；天闪换热器的凉气进口21与储气调压设备5的凉煤气出口连接，天闪换热器的凉气出口22与煤气重整设备6的待重整煤气进口连接。

本实施例所述依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统的工作过程为：

1、温度达1200-1600℃的高温烟气从闪速冶金设备的尾气出口进入煤气主管路；

2、高温烟气经高温换热器后，温度降至300℃以下；

3、将降温后的烟气引入除尘脱硫设备，除去烟气中绝大部分含硫化合物，并使粉尘含量低于100mg/m³；

4、将除尘脱硫后的煤气通过风机送入储气调压设备进行存储；

5、将储气调压设备存储的凉煤气调至需要的压强后送入高温换热器，与热烟气逆向而行，煤气经换热升温至1000℃以上；

6、将高温换热器输出的高温煤气送入煤气重整设备，同时导入天然气，煤气在煤气重整设备中与甲烷进行自热重整，最后再把重整后得到的还原煤气(CO₂的体积含量≤5％，温度达1200℃以上)输入闪速冶金设备中；

7、闪速熔炼：

1)将待冶炼的干燥金属氧化矿粉、熔剂、氧气和燃料加入充满高温还原气体的闪速冶金设备的还原空间中。还原空间中需要的煤气可以完全来源于尾气处理后返回的煤气，也可以是部分由闪速冶金设备内置的煤气化空间或外配的煤气化设备生产的煤气，部分由尾气处理后返回补充的煤气，两部分煤气在还原空间混合。需要说明的是：循环返回闪速冶金设备的还原煤气可以从还原空间顶部喷入，也可分为多股，从还原空间侧壁以一定的角度喷入闪速冶金设备，从而形成旋流效果，使矿粉和还原气体得到充分的混合接触。

2)金属氧化矿粉进入还原空间后，通过与还原气体间的传热、传质和化学反应，迅速完成粉料中待冶炼金属氧化物的还原和熔化。

3)反应后的熔体以小滴状落入熔池，在熔池中通过侧吹喷入煤粉和氧气为熔池提供热量和还原剂，还原剩余的金属氧化物。矿粉中的脉石成分和熔剂在熔池中发生造渣反应，熔融的渣和金属熔体由于密度的差异从上至下形成渣层和金属层。需要说明的是：循环返回闪速冶金设备的还原煤气也可以替代煤粉侧吹喷入熔池，一方面作为还原剂，同时与氧气反应为熔池提供热量。

4)步骤3)形成的金属熔体从熔池金属放出口排出，得到粗金属或粗钢，熔渣从排渣口排出，烟气进入上升烟道，经尾气出口排出。

8、重复步骤1-7。

实施例2

如图8所示，在实施例1的基础上，与实施例1不同的是还包括煤气分流管路7、助燃剂气体供应管路8及预热设备9；煤气分流管路7的进口端与储气调压设备5连接，煤气分流管7路穿过预热设备9后与煤气重整设备6的燃料进口端连接；助燃剂气体管路8包括通过管道依次连通的助燃剂气体供应设备10、预热设备9的助燃剂气体流道及煤气重整设备6的助燃剂进口端；煤气重整设备6的尾气出口端与预热设备9连接，预热设备9以煤气重整设备6燃料燃烧排出的高温尾气作为热源对煤气分流管路7分流出的作为燃气的煤气和助燃剂气体供应管路8提供的含氧气体进行预热。

煤气分流管路7通过阀门从储气调压设备5中分流出一定比例煤气作为燃料，用以加热煤气重整设备6，同时，为提高煤气重整设备6的加热效率，减小系统的综合能耗，可以把由煤气分流管路7分流出的作为燃料的煤气和由助燃剂气体供应管路8提供的作为助燃剂的含氧气体引入预热设备9进行预热。

本实施例所述依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统的工作过程为：

1、温度达1200-1600℃的高温烟气从闪速冶金设备的尾气出口进入煤气主管路；

2、高温烟气经高温换热器后，温度降至300℃以下；

3、将降温后的烟气引入除尘脱硫设备，除去烟气中绝大部分含硫化合物，并使粉尘含量低于100mg/m³；

4、将除尘脱硫后的煤气通过风机送入储气调压设备进行存储；

5、将储气调压设备中的煤气分流为二部分输出：

1)第一部分煤气用于重整生产还原气体(主要含CO和H₂)，在调至需要的压强后送入高温换热器，与热烟气逆向而行，煤气经换热升温至1000℃以上；

2)第二部分煤气分流进入煤气分流管路，作为燃料，用以加热煤气重整设备；

6、将煤气分流管路提供的将进入煤气重整设备作为燃料的煤气和助燃剂气体供应管路提供的作为助燃剂的含氧气体先引入预热设备进行预热，预热设备的热源来源于煤气重整设备排出的高温尾气的余热；

7、将高温换热器输出的高温煤气送入煤气重整设备，同时导入天然气(如有必要，还可导入部分水蒸气)，含氧气体和作为燃料的煤气燃烧为煤气重整设备提供热量，使其维持1000℃以上的重整环境，在高温环境下使待重整煤气中的CO₂与CH₄进行催化重整。最后再把重整后的还原煤气(CO₂的体积含量≤5％，温度达1200℃以上)输入闪速冶金设备中；

8、闪速熔炼：

1)将待冶炼的干燥金属氧化矿粉、熔剂、氧气和燃料加入充满高温还原气体的闪速冶金设备的还原空间中。还原空间中需要的煤气可以完全来源于尾气处理后返回的煤气，也可以是部分由闪速冶金设备内置的煤气化空间或外配的煤气化设备生产的煤气，部分由尾气处理后返回补充的煤气，两部分煤气在还原空间混合。需要说明的是：循环返回闪速冶金设备的还原煤气可以从还原空间顶部喷入，也可分为多股，从还原空间侧壁以一定的角度喷入闪速冶金设备，从而形成旋流效果，使矿粉和还原气体得到充分的混合接触。

2)金属氧化矿粉进入还原空间后，通过与还原气体间的传热、传质和化学反应，迅速完成粉料中待冶炼金属氧化物的还原和熔化。

3)反应后的熔体以小滴状落入熔池，在熔池中通过侧吹喷入煤粉和氧气为熔池提供热量和还原剂，还原剩余的金属氧化物。矿粉中的脉石成分和熔剂在熔池中发生造渣反应，熔融的渣和金属熔体由于密度的差异从上至下形成渣层和金属层。需要说明的是：循环返回闪速冶金设备的还原煤气也可以替代煤粉侧吹喷入熔池，一方面作为还原剂，同时与氧气反应为熔池提供热量。

4)步骤3)形成的金属熔体从熔池金属放出口排出，得到粗金属或粗钢，熔渣从排渣口排出，烟气进入上升烟道，经尾气出口排出。

9、重复步骤1-8。

实施例3

如图9所示，在实施例1的基础上，与实施例1不同的是在煤气主管路上，位于高温换热器2和除尘脱硫设备3之间设有矿粉干燥设备11，矿粉干燥设备11用于干燥矿粉。矿粉干燥设备11优选为天闪烘干机。

如图10和11所示，天闪烘干机包括同轴心设置的内筒12和外筒13以及驱动外筒13旋转的旋转驱动设备；内筒12和外筒13之间通过设置于两端的密封端头16连接，外筒13与密封端头16可通过旋转轴承活动连接；旋转驱动设备带动外筒13旋转的方式可有多种，如通过在外筒13外壁周向设置齿轮，通过齿轮啮合的方式由旋转电机驱动外筒旋转；

内筒12和外筒13倾斜设置，与水平方向的倾斜夹角为5°～30°；内筒12的两端与煤气主管路上的管道连通，则内筒12的内腔为煤气行走管道，内筒12低的一端为煤气进口14，高的一端为煤气出口15；内筒12和外筒13之间形成的空间为粉料行走管道，内筒12和外筒13之间高的一端的密封端头16上设有矿粉进料口17，低的一端的密封端头16上设有矿粉出料口18。

本实施例所述依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统的工作过程为：

1、温度达1200-1600℃的高温烟气从闪速冶金设备的尾气出口进入煤气主管路；

2、高温烟气经高温换热器后，温度降至350℃以下；

3、将换热后的烟气引入矿粉干燥设备，煤气经矿粉干燥设备后温度降至150℃以下，矿粉的含水量降到小于0.3％；

4、将降温后的烟气引入除尘脱硫设备，除去烟气中绝大部分含硫化合物，并使粉尘含量低于100mg/m³；

5、将除尘脱硫后的煤气通过风机送入储气调压设备进行存储；

6、将储气调压设备存储的凉煤气调至需要的压强后送入高温换热器，与热烟气逆向而行，煤气经换热升温至1000℃以上；

7、将高温换热器输出的高温煤气送入煤气重整设备，同时导入天然气，煤气在煤气重整设备中与甲烷进行自热重整，最后再把重整后得到的还原煤气(CO₂的体积含量≤5％，温度达1200℃以上)输入闪速冶金设备中；

8、闪速熔炼：

1)将待冶炼的干燥金属氧化矿粉、熔剂、氧气和燃料加入充满高温还原气体的闪速冶金设备的还原空间中。还原空间中需要的煤气可以完全来源于尾气处理后返回的煤气，也可以是部分由闪速冶金设备内置的煤气化空间或外配的煤气化设备生产的煤气，部分由尾气处理后返回补充的煤气，两部分煤气在还原空间混合。需要说明的是：循环返回闪速冶金设备的还原煤气可以从还原空间顶部喷入，也可分为多股，从还原空间侧壁以一定的角度喷入闪速冶金设备，从而形成旋流效果，使矿粉和还原气体得到充分的混合接触。

2)金属氧化矿粉进入还原空间后，通过与还原气体间的传热、传质和化学反应，迅速完成粉料中待冶炼金属氧化物的还原和熔化。

3)反应后的熔体以小滴状落入熔池，在熔池中通过侧吹喷入煤粉和氧气为熔池提供热量和还原剂，还原剩余的金属氧化物。矿粉中的脉石成分和熔剂在熔池中发生造渣反应，熔融的渣和金属熔体由于密度的差异从上至下形成渣层和金属层。需要说明的是：循环返回闪速冶金设备的还原煤气也可以替代煤粉侧吹喷入熔池，一方面作为还原剂，同时与氧气反应为熔池提供热量。

4)步骤3)形成的金属熔体从熔池金属放出口排出，得到粗金属或粗钢，熔渣从排渣口排出，烟气进入上升烟道，经尾气出口排出。

9、重复步骤1-8。

实施例4

如图12所示，在实施例1的基础上，与实施例1不同的是在煤气主管路上，位于除尘脱硫设备3和风机4之间设有燃气锅炉35。实际应用中，风机4的位置相对比较灵活，在煤气主管路上，既可设置于除尘脱硫设备3和燃气锅炉35之间，如本实施例，也可设置于燃气锅炉35和储气调压设备5之间。另外需要说明的是：在本实施例中，储气调压设备5的前端应设置一个脱水装置或气水分离装置，该装置作为储气调压设备5的一部分，使煤气干燥后再进行存储。

燃气锅炉35是以闪速冶金设备1的尾气为燃料，在炉内燃烧放出热量，加热锅内的水，并使其汽化成蒸汽的热能转换设备。燃气锅炉35有时也称为燃气蒸汽锅炉或燃烧炉。

本实施例所述依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统的工作过程为：

1、温度达1200-1600℃的高温烟气从闪速冶金设备的尾气出口进入煤气主管路；

2、高温烟气经高温换热器后，温度降至300℃以下；

3、将降温后的烟气引入除尘脱硫设备，除去烟气中绝大部分含硫化合物，并使粉尘含量低于100mg/m³；

4、将除尘脱硫后的煤气引入燃气锅炉中进行充分燃烧，生产蒸汽，煤气燃烧后得到高浓度的CO₂和H₂O；

5、将燃气锅炉燃烧产生的尾气通过风机送入储气调压设备进行存储；

6、将储气调压设备存储的高浓度CO₂气体调至需要的压强后送入高温换热器，与热烟气逆向而行，高浓度CO₂气体经换热升温至1000℃以上；

7、将高温换热器输出的高温高浓度CO₂气体送入煤气重整设备，同时导入天然气(如有必要，还可导入部分水蒸气)，煤气在煤气重整设备中与甲烷进行自热重整，最后再把重整后得到的还原煤气(CO₂的体积含量≤5％，温度达1200℃以上)输入闪速冶金设备中；

8、闪速熔炼：

1)将待冶炼的干燥金属氧化矿粉、熔剂、氧气和燃料加入充满高温还原气体的闪速冶金设备的还原空间中。还原空间中需要的煤气可以完全来源于尾气处理后返回的煤气，也可以是部分由闪速冶金设备内置的煤气化空间或外配的煤气化设备生产的煤气，部分由尾气处理后返回补充的煤气，两部分煤气在还原空间混合。需要说明的是：循环返回闪速冶金设备的还原煤气可以从还原空间顶部喷入，也可分为多股，从还原空间侧壁以一定的角度喷入闪速冶金设备，从而形成旋流效果，使矿粉和还原气体得到充分的混合接触。

2)金属氧化矿粉进入还原空间后，通过与还原气体间的传热、传质和化学反应，迅速完成粉料中待冶炼金属氧化物的还原和熔化。

3)反应后的熔体以小滴状落入熔池，在熔池中通过侧吹喷入煤粉和氧气为熔池提供热量和还原剂，还原剩余的金属氧化物。矿粉中的脉石成分和熔剂在熔池中发生造渣反应，熔融的渣和金属熔体由于密度的差异从上至下形成渣层和金属层。需要说明的是：循环返回闪速冶金设备的还原煤气也可以替代煤粉侧吹喷入熔池，一方面作为还原剂，同时与氧气反应为熔池提供热量。

4)步骤3)形成的金属熔体从熔池金属放出口排出，得到粗金属或粗钢，熔渣从排渣口排出，烟气进入上升烟道，经尾气出口排出。

9、重复步骤1-8。

实施例5

如图13所示，在实施例2的基础上，与实施例2不同的是还包括煤气脱水设备36，煤气脱水设备36用于脱除煤气中绝大部分气态水蒸汽和液态水滴。在实际应用中，风机4的位置相对比较灵活，在煤气主管路上，既可设置于除尘脱硫设备3和煤气脱水设备36之间，也可设置于煤气脱水设备36和储气调压设备5之间，如本实施例。

闪速冶金设备1冶炼排出的尾气中含有一定比例的水蒸气，且若再经过湿式除尘或湿法脱硫后，煤气中不仅含有饱和水蒸气，还会夹带一定量的的小液滴，为了保护后续流程的设备免受腐蚀，同时提高煤气中有效还原气(CO+H₂)的浓度，采用煤气脱水设备36脱除煤气中气态和液态的水分。

所述煤气脱水设备36为冷却脱水设备、吸收脱水设备、吸附脱水设备、膜分离技术脱水设备中的一种或多种的组合，优选以三甘醇(TEG)作为脱水剂的吸收脱水设备。

本实施例所述依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统的工作过程为：

1、温度达1200-1600℃的高温烟气从闪速冶金设备的尾气出口进入煤气主管路；

2、高温烟气经高温换热器后，温度降至300℃以下；

3、将降温后的烟气引入除尘脱硫设备，除去烟气中绝大部分含硫化合物，并使粉尘含量低于100mg/m³；

4、将除尘脱硫后的煤气送入煤气脱水设备，脱除煤气中的水蒸气和液态水；

5、将脱水后的煤气通过风机送入储气调压设备进行存储；

6、将储气调压设备中的煤气分流为二部分输出：

1)第一部分煤气用于重整生产还原气体(主要含CO和H₂)，在调至需要的压强后送入高温换热器，与热烟气逆向而行，煤气经换热升温至1000℃以上；

2)第二部分煤气分流进入煤气分流管路，作为燃料，用以加热煤气重整设备；

7、将煤气分流管路提供的将进入煤气重整设备作为燃料的煤气和助燃剂气体供应管路提供的作为助燃剂的含氧气体先引入预热设备进行预热，预热设备的热源来源于煤气重整设备排出的高温尾气的余热；

8、将高温换热器输出的高温煤气送入煤气重整设备，同时导入天然气(如有必要，还可导入部分水蒸气)，含氧气体和作为燃料的煤气燃烧为煤气重整设备提供热量，使其维持1000℃以上的重整环境，在高温环境下使待重整煤气中的CO₂与CH₄进行催化重整。最后再把重整后的还原煤气(CO₂的体积含量≤5％，温度达1200℃以上)输入闪速冶金设备中；

9、闪速熔炼：

1)将待冶炼的干燥金属氧化矿粉、熔剂、氧气和燃料加入充满高温还原气体的闪速冶金设备的还原空间中。还原空间中需要的煤气可以完全来源于尾气处理后返回的煤气，也可以是部分由闪速冶金设备内置的煤气化空间或外配的煤气化设备生产的煤气，部分由尾气处理后返回补充的煤气，两部分煤气在还原空间混合。需要说明的是：循环返回闪速冶金设备的还原煤气可以从还原空间顶部喷入，也可分为多股，从还原空间侧壁以一定的角度喷入闪速冶金设备，从而形成旋流效果，使矿粉和还原气体得到充分的混合接触。

2)金属氧化矿粉进入还原空间后，通过与还原气体间的传热、传质和化学反应，迅速完成粉料中待冶炼金属氧化物的还原和熔化。

3)反应后的熔体以小滴状落入熔池，在熔池中通过侧吹喷入煤粉和氧气为熔池提供热量和还原剂，还原剩余的金属氧化物。矿粉中的脉石成分和熔剂在熔池中发生造渣反应，熔融的渣和金属熔体由于密度的差异从上至下形成渣层和金属层。需要说明的是：循环返回闪速冶金设备的还原煤气也可以替代煤粉侧吹喷入熔池，一方面作为还原剂，同时与氧气反应为熔池提供热量。

4)步骤3)形成的金属熔体从熔池金属放出口排出，得到粗金属或粗钢，熔渣从排渣口排出，烟气进入上升烟道，经尾气出口排出。

10、重复步骤1-9。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统，其特征在于：包括煤气主管路，所述煤气主管路包括通过管道依次连通的闪速冶金设备(1)、高温换热器(2)的热介质流道、除尘脱硫设备(3)、风机(4)、储气调压设备(5)、高温换热器(2)的冷介质流道、煤气重整设备(6)，所述煤气重整设备(6)的还原煤气出口与所述闪速冶金设备(1)的还原气进口通过管道连接。

2.根据权利要求1所述的依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统，其特征在于：还包括煤气分流管路(7)、助燃剂气体供应管路(8)及预热设备(9)；所述煤气分流管路(7)的进口端与所述储气调压设备(5)连接，所述煤气分流管路(7)穿过所述预热设备(9)后与所述煤气重整设备(6)的燃料进口端连接；所述助燃剂气体供应管路(8)包括通过管道依次连通的助燃剂气体供应设备(10)、所述预热设备(9)的助燃剂气体流道及所述煤气重整设备(6)的助燃剂进口端；所述煤气重整设备(6)的尾气出口端与所述预热设备(9)连接，所述预热设备(9)以所述煤气重整设备(6)燃料燃烧排出的高温尾气作为热源对所述煤气分流管路(7)分流出的作为燃气的煤气和所述助燃剂气体供应管路(8)提供的含氧气体进行预热。

3.根据权利要求1所述的依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统，其特征在于：还包括矿粉干燥设备(11)，所述矿粉干燥设备(11)设于所述煤气主管路上，位于所述高温换热器(2)和所述除尘脱硫设备(3)之间；所述矿粉干燥设备(11)为天闪烘干机、流态式烘干机、立式烘干机、回转式烘干机、悬浮式烘干机。

4.根据权利要求3所述的依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统，其特征在于：所述天闪烘干机包括同轴心设置的内筒(12)和外筒(13)，所述内筒(12)和所述外筒(13)倾斜设置；所述内筒(12)的两端与所述煤气主管路上的管道连通，所述内筒(12)低的一端为煤气进口(14)，高的一端为煤气出口(15)；所述内筒(12)和所述外筒(13)通过设置于两端的密封端头(16)连接，高的一端的密封端头(16)上设有矿粉进料口(17)，低的一端的密封端头(16)上设有矿粉出料口(18)。

5.根据权利要求4所述的依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统，其特征在于：还包括旋转驱动设备，所述旋转驱动设备与所述外筒(13)连接，控制所述外筒(13)旋转，所述外筒(13)的两端均通过旋转轴承与密封端头(16)活动连接。

6.根据权利要求4所述的依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统，其特征在于：所述内筒(12)和所述外筒(13)与水平方向的倾斜夹角为5°～30°。

7.根据权利要求1到6任一项所述的依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统，其特征在于：所述高温换热器(2)为天闪换热器、陶瓷换热器、碳化硅陶瓷换热器、蓄能式回转式换热器、超高温空气列管换热器中的一种。

8.根据权利要求7所述的依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统，其特征在于：所述高温换热器(2)为天闪换热器，所述天闪换热器包括设有热烟气进口(19)、热烟气出口(20)、凉气进口(21)、凉气出口(22)的壳体(23)及设于所述壳体(23)内腔的若干热烟气通道(24)和若干凉气通道(25)；所述热烟气通道(24)和所述凉气通道(25)之间的导热间壁(26)由导热砖墙(27)和金属导热板(28)串接组成；位于所述导热砖墙(27)的一端的所述热烟气通道(24)与所述热烟气进口(19)连接，位于所述金属导热板(28)的一端的所述热烟气通道(24)与所述热烟气出口(20)连接；位于所述金属导热板(28)的一端的所述凉气通道(25)与所述凉气进口(21)连接，位于所述导热砖墙(27)的一端的所述凉气通道(25)与所述凉气出口(22)连接；所述壳体(23)的底部设有灰尘仓(29)，所述热烟气通道(24)的底部与所述灰尘仓(29)连通，所述凉气通道(25)不与灰尘仓(29)连通；所述热烟气进口(19)与所述闪速冶金设备(1)的尾气出口连接，所述热烟气出口(20)与所述除尘脱硫设备(3)的气体进口连接；所述凉气进口(21)与所述储气调压设备(5)的凉煤气出口连接，所述凉气出口(22)与所述煤气重整设备(6)的待重整煤气进口连接。

9.根据权利要求8所述的依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统，其特征在于：所述天闪换热器还包括直流电供电系统，所述直流电供电系统包括变压器(30)和整流器(31)；所述直流电供电系统与所述金属导热板(28)连接，通过所述直流电供电系统，使所述热烟气通道(24)两侧的金属导热板(28)的带电极性相反，并使所述凉气通道(25)的两侧的金属导热板(28)的带电极性相同。

10.根据权利要求9所述的依托高温换热器构建的闪速循环冶炼系统，其特征在于：所述直流电供电系统还包括电极性转换电路，可使所述金属导热板(28)的带电极性呈周期性变化。

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