CN214655158U - 基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统，包括转底炉、鼓风机、空气换热器、氧气换热器、烟气炉以及生球烘干设备；本实用新型的基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统，助燃空气和氧气经预热后输送至转底炉各区设置的烧嘴组，通过各自管道上的调节阀控制转底炉不同区的气氛及温度，不仅打破了传统转底炉燃烧系统必须采用较高热值煤气的壁垒，为低热值煤气在转底炉上的应用提供了技术支撑，而且实现了对助燃风中氧含量灵活控制的实际需要，从而更好地控制炉温及还原速度，提高转底炉热效率，降低转底炉运行成本。

Description

基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统

技术领域

本实用新型属于钢铁行业金属化球团生产领域，具体涉及一种基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统。

背景技术

钢铁厂的含铁锌尘泥经过预处理后进入转底炉进行直接还原，以实现锌铁分离，其中经过转底炉还原后的含锌粉尘进入烟气系统进行收集，含铁金属化球团作为含铁原料返回钢铁生产线；

现有技术中，转底炉进行还原处理时，其燃烧系统一般采用2000kcal/Nm³以上热值的煤气作为燃气，并采用预热后的空气作为助燃剂，以保证快速还原所需要的炉膛温度，由于其一直采用常规空气作为助燃风，而空气中的助燃有效物质氧的含量是固定的，再加上转底炉的生产工艺及特点决定了其较高的排烟温度，大量的高温烟气造成了较高的能耗，致使转底炉能耗较高；

随着制氧技术的发展，工业氧气成本大幅下降，采用富氧空气作为助燃风，可以大大减少助燃风使用量以及烟气产生量，从而可以减少燃料消耗并能降低后续烟气系统设备的投入，降低工程造价；比如申请号200810238693.2公开了一种用于转底炉的富氧燃烧直接还原生产金属化球团的方法，该技术以富氧空气为助燃风，富氧空气经鼓风机进入换热器，在换热器中富氧空气与高温烟气进行换热后，温度升至400～600℃，再进入转底炉。申请号200920017660.5公开了一种转底炉的富氧燃烧直接还原生产金属化球团的设备，包括转底炉、换热器、氧气管道、空气管道；氧气输送管接入空气输送管，空气输送管通过鼓风机连接换热器，换热器通过管道连接到转底炉的烧嘴。以上技术均采用富氧空气作为助燃风，经换热后送入转底炉烧嘴与燃气发生燃烧反应，燃烧产生的热量通过热辐射方式传递给球团，采用富氧空气强化燃烧以降低煤气消耗；但是上述技术并未考虑转底炉分区控制温度和气氛的特点，不能根据直接还原反应需求分区调整各区燃烧系统的氧气浓度，不能有效地控制炉内气氛，实现节能降耗的目的。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型的目的是提供一种基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统，结合转底炉直接还原的升温需求及分区控制的特点，不仅打破了传统转底炉燃烧系统必须采用较高热值煤气的壁垒，为低热值煤气在转底炉上的应用提供了技术支撑，而且实现了对助燃风中氧含量灵活控制的实际需要，从而更好地控制炉温及还原速度，提高转底炉热效率，降低转底炉运行成本。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型的一种基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统，包括转底炉、鼓风机、空气换热器、氧气换热器、烟气炉以及生球烘干设备；

所述鼓风机通过空气输入管与所述空气换热器的空气入口连通，该空气换热器的空气出口通过空气主管上设置的多根空气支管分别与所述转底炉各区的烧嘴组连通；

所述氧气换热器的氧气入口设有氧气输入管，该氧气换热器的氧气出口通过氧气主管上设置的多根氧气支管分别接入到所述转底炉各区对应的空气支管上；

所述转底炉包括加热区、还原区以及出料区，相邻的各区之间设有隔墙，所述各区内均设有烧嘴组，所述转底炉各区的烧嘴组均与煤气管网连接；

所述烟气炉的烟气出口与所述空气换热器、氧气换热器上的烟气入口连通；所述空气换热器、氧气换热器的烟气出口与生球烘干设备连接；

其中，所述空气主管、空气支管、氧气主管以及氧气支管上均设有调节阀。

优选地，所述空气输入管与所述空气主管之间设置空气连接管；所述氧气输入管与所述氧气主管之间设置有氧气连接管；所述空气连接管与所述氧气连接管上均设置有调节阀。

优选地，所述转底炉的还原区通过隔墙分设为多个还原分区，每个还原分区内均设有烧嘴组。

优选地，所述隔墙与所述转底炉的炉底之间设有间距。

优选地，所述转底炉的烟气管道通过引风机与所述烟气炉的烟气入口连通；该烟气管道通过烟气支管与所述引风机连通，所述烟气支管上设置有调节阀。

优选地，所述空气主管、氧气主管上均设有温度及压力检测计和流量检测计。

优选地，所述烧嘴组包括烧嘴和二次风喷嘴。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型的基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统，结合转底炉直接还原工艺中不同区段对温度及气氛的不同需求，不仅打破了传统转底炉燃烧系统必须采用较高热值煤气的壁垒，提高助燃风中的氧气含量，可以提高燃烧温度，为低热值煤气在转底炉上的应用提供了技术支撑，而且实现了对助燃风中氧含量灵活控制的实际需要，从而更好地控制炉温及还原速度，提高转底炉热效率，降低转底炉运行成本；

2、本实用新型的基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统，可以提高燃烧区火焰温度，提高燃烧强度、加快球团升温速度，更有利于实现快速还原；

3、本实用新型的基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统，可分区提供不同含氧量的助燃风，使转底炉的各区炉温及气氛控制更加灵活；

4、本实用新型的基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统，分区提供富氧空气，可以减少各区助燃风的使用量，从而减少煤气的消耗量以及转底炉烟气排放量，提高转底炉热能利用水平，提高热效率；

5、本实用新型的基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统，有效降低转底炉还原工艺的排烟量，可以降低相应烟气系统投资费用，同时可以降低转底炉运行成本，提高转底炉冶炼强度，实现降本增产增效。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型的基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统的结构示意图。

具体实施方式

为了能更好地理解本实用新型的上述技术方案，下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1所示，本实用新型所提供的基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统包括转底炉8、鼓风机1、空气换热器4、氧气换热器5、烟气炉3以及生球烘干设备18；

鼓风机1通过空气输入管19与空气换热器4的空气入口连通，该空气换热器4的空气出口通过空气主管20上设置的多根空气支管21分别与转底炉8各区的烧嘴组10连通；其中助燃空气在鼓风机1的作用下进入空气换热器4与来自烟气炉3的高温烟气换热，以获得较高温度，达到金属化球团制备过程中预热阶段的温度(400～800℃)；为了更好的利用余热，空气换热器4的烟气出口排出的烟气则进入到生球烘干设备18中，为生球烘干提供热源，其中空气主管20和多根空气支管21设有调节阀2；在实际使用过程中，为了便于后续维修或检测，空气主管20上设置有排空管道，其上设有排空阀17。

氧气换热器5的氧气入口设有氧气输入管23，该氧气换热器5的氧气出口通过氧气主管24上设置的多根氧气支管25分别接入到转底炉8各区对应的空气支管21上；其中氧气可采用浓度在80％以上的氧气，其来源可以是氧气管网或者是已有的氧气系统或策划是新建的变压制氧设备等，取决于生产单位氧气成本的高低；氧气进入氧气换热器5与来自烟气炉3的高温烟气换热，以获得较高温度，达到金属化球团制备过程中预热的温度(400～800℃)；为了更好的利用余热，空气换热器4的烟气出口排出的烟气则进入到生球烘干设备18中，为生球烘干提供热源。其中氧气主管24和多根氧气支管25上均设有调节阀2。

转底炉8包括加热区、还原区以及出料区，为了更好的维持各区的气氛和提高热效率，相邻的各区之间设有隔墙9，隔墙9底部与转底炉8炉底之间保持一定间距，以保证球团顺利通过；转底炉8的各区内均设有烧嘴组10(烧嘴组10包括烧嘴和二次风喷嘴)，转底炉8各区的烧嘴组10均与煤气管网16连接，便于燃料的供给；还原区可根据转底炉8大小再细分为不同的还原分区(比如还原一区、还原二区……，各个分区之间也通过隔墙9隔开)；转底炉8的烟气经余热回收设备11、除尘设备12以及除尘风机13进行余热回收以及除尘后通过烟囱14排放出去。其中转底炉8各区的作用如下：加热区的作用是将入炉球团迅速升温至还原反应发生所需要的温度(900℃以上)，并将其他区产生的还原产物CO充分燃烧，故此区域应该提供充足的含氧较高的助燃风；还原区是还原反应主要发生的地方，温度越高，还原反应的速度越快，要实现快速还原，建议还原区保持1250℃～1300℃左右的炉温，含氧量越高燃烧强度越剧烈，相应的球团升温及还原速度越快，但是到了还原区末段及出料区，应减少或停止该区域炉内的氧气供应量，以避免还原后的球团被氧化。在预热区、还原区、出料区分别使用不同氧含量的助燃风，可以更好的发挥转底炉8快速还原的特点，以较低的成本获得合格的金属化球团产品。

烟气炉3为空气换热器4、氧气换热器5提供热源，该烟气炉3的烟气出口与空气换热器4、氧气换热器5上的烟气入口连通；空气换热器4、氧气换热器5的烟气出口与生球烘干设备18连接；为了更好的利用转底炉8烟气的余热以及调节烟气炉3烟气出口的烟气温度，转底炉8烟气经余热回收以及除尘后，可通过烟气引风机15进入烟气炉3作为混风，其中转底炉8烟气进入烟气炉3的量可通过调节阀2调节。

为了更加灵活的调节助燃空气以及氧气的供应量，空气输入管19与空气主管20之间设置空气连接管；氧气输入管23与氧气主管24之间设置有氧气连接管26；空气连接管与氧气连接管26上均设置有调节阀2。为了监控空气以及氧气的情况，在空气主管20、氧气主管24上均设有温度及压力检测计6和流量检测计7。

下面结合具体的例子对本实用新型的基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统进一步介绍；实施例1-3均采用图1中的基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统。

实施例1

本实施例中，转底炉助燃空气经鼓风机进入空气换热器，空气与来自烟气炉的高温烟气进行换热后，温度升高至450℃左右，通过空气管网(空气主管以及各空气支管)进入转底炉加热区及还原各区的烧嘴组，参与燃烧反应；转底炉按物料输送方向设置1个加热区、4个还原区，在各个区域的空气支管设置调节阀，可以按需求调节各区空气流量。

来自氧气管网或制氧设备的可调压氧气(含氧量约80％)，通过压力作用进入氧气换热器，氧气与来自烟气炉的高温烟气进行换热后，温度升至400℃左右，再通过氧气管网(氧气主管及氧气支管)接入到转底炉各区对应的空气支管中与助燃空气混合形成助燃风进入到转底炉各区烧嘴组，参与燃烧反应。转底炉按物料输送方向设置1个加热区、4个还原区，在各区的氧气支管上设置调节阀，可以按需求调节各区氧气流量。

燃气和助燃风中的氧气在烧嘴组混合燃烧，燃烧反应放出的热量以辐射的方式将热量传递给球团及周围还原，另外球团直接还原产生的CO也会与空气中的氧气在炉内发生燃烧反应，燃烧放出的热量部分用于球团还原反应，部分以辐射的方式传递给周围环境。

通过调整转底炉各区对应的空气支管及氧气支管上的调节阀，实现各区助燃风中的氧气含量的调节；控制各区助燃风含氧量为25％；通过调整煤气流量及助燃风量，控制炉膛温度1120℃～1300℃，其中加热区温度1120℃，还原各区温度1260℃～1280℃，中间区域温度高，两端温度稍低；出料区温度1240℃，保证球团在加热区快速升温，在还原区快速还原。

实施例2

本实例中，助燃风空气及氧气流程与实例1相同，通过转底炉各区对应的空气支管及氧气支管上的调节阀，实现各区助燃风中的氧气含量的调节；控制加热区助燃风氧含量30％；还原各区助燃风氧含量24～29％，具体按物料行进路径依次递减助燃风含氧量；出料区助燃风为零；通过调整煤气流量及助燃风量，控制炉膛温度1150℃～1280℃，其中加热区温度1150℃，还原各区温度1260℃～1280℃，中间区域温度高，两端温度稍低；出料区温度1240℃，保证球团在加热区快速升温，在还原区快速还原，在还原末区及出料区维持烟气低氧化性气氛。

实施例3

本实例中，助燃风空气及氧气流程与实例1相同，通过转底炉各区对应的空气支管及氧气支管上的调节阀，控制加热区助燃风氧含量35％；还原各区助燃风氧含量26～33％，具体按物料行进路径依次递减助燃风含氧量；出料区助燃风为零；通过调整煤气流量及助燃风量，控制炉膛温度1160℃～1300℃，其中加热区温度1110℃，还原各区温度1280℃～1300℃，中间区域温度高，两端温度稍低；出料区温度1260℃，保证球团在加热区快速升温，在还原区快速还原，在还原末区及出料区维持烟气低氧化性气氛。

上述实施例1至3的基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统中各项消耗指标如标1所示：

表1消耗指标

综上所述，本实用新型的基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统，结合转底炉直接还原工艺中不同区段对温度及气氛的不同需求，不仅打破了传统转底炉燃烧系统必须采用较高热值煤气的壁垒，提高助燃风中的氧气含量，可以提高燃烧温度，为低热值煤气在转底炉上的应用提供了技术支撑，而且实现了对助燃风中氧含量灵活控制的实际需要，从而更好地控制炉温及还原速度，提高转底炉热效率，降低转底炉运行成本；该基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统，可以提高燃烧区火焰温度，提高燃烧强度、加快球团升温速度，更有利于实现快速还原；该基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统，可分区提供不同含氧量的助燃风，使转底炉的各区炉温及气氛控制更加灵活；该基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统，分区提供富氧空气，可以减少各区助燃风的使用量，从而减少煤气的消耗量以及转底炉烟气排放量，提高转底炉热能利用水平，提高热效率；该基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统，有效降低转底炉还原工艺的排烟量，可以降低相应烟气系统投资费用，同时可以降低转底炉运行成本，提高转底炉冶炼强度，实现降本增产增效。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。

Claims (7)

1.一种基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统，其特征在于，包括转底炉、鼓风机、空气换热器、氧气换热器、烟气炉以及生球烘干设备；

所述鼓风机通过空气输入管与所述空气换热器的空气入口连通，该空气换热器的空气出口通过空气主管上设置的多根空气支管分别与所述转底炉各区的烧嘴组连通；

所述氧气换热器的氧气入口设有氧气输入管，该氧气换热器的氧气出口通过氧气主管上设置的多根氧气支管分别接入到所述转底炉各区对应的空气支管上；

所述转底炉包括加热区、还原区以及出料区，相邻的各区之间设有隔墙，所述各区内均设有烧嘴组，所述转底炉各区的烧嘴组均与煤气管网连接；

所述烟气炉的烟气出口与所述空气换热器、氧气换热器上的烟气入口连通；所述空气换热器、氧气换热器的烟气出口与生球烘干设备连接；

其中，所述空气主管、空气支管、氧气主管以及氧气支管上均设有调节阀。

2.根据权利要求1所述的基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统，其特征在于，所述空气输入管与所述空气主管之间设置空气连接管；所述氧气输入管与所述氧气主管之间设置有氧气连接管；所述空气连接管与所述氧气连接管上均设置有调节阀。

3.根据权利要求1所述的基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统，其特征在于，所述转底炉的还原区通过隔墙分设为多个还原分区，每个还原分区内均设有烧嘴组。

4.根据权利要求1或3所述的基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统，其特征在于，所述隔墙与所述转底炉的炉底之间设有间距。

5.根据权利要求1所述的基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统，其特征在于，所述转底炉的烟气管道通过引风机与所述烟气炉的烟气入口连通；该烟气管道通过烟气支管与所述引风机连通，所述烟气支管上设置有调节阀。

6.根据权利要求1所述的基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统，其特征在于，所述空气主管、氧气主管上均设有温度及压力检测计和流量检测计。

7.根据权利要求1所述的基于富氧燃烧制备金属化球团的转底炉系统，其特征在于，所述烧嘴组包括烧嘴和二次风喷嘴。

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