CN219709509U - 一种多级还原供热的蓄热式气基竖炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多级还原供热的蓄热式气基竖炉，其特征在于，所述蓄热式气基竖炉包括布料机构、还原机构、蓄热式加热机构、还原气输送机构和燃气输送机构；布料机构位于还原机构顶部，下端与还原机构顶部连通；还原机构由上向下包括预热及预还原段、加热及还原段、冷却段和出料口；加热及还原段外部包裹有蓄热式加热机构；还原气输送机构穿过蓄热式加热机构与还原机构分级多管道连接；还原机构产生的部分煤气进入还原气输送机构、剩余部分煤气进入燃气输送机构最终进入蓄热式加热机构。

Description

一种多级还原供热的蓄热式气基竖炉

技术领域

本实用新型属于钢铁冶炼设备技术领域，具体涉及一种多级还原供热的蓄热式气基竖炉。

背景技术

气基竖炉是钢铁冶炼直接还原工程技术领域的重要分支，占据了大部分直接还原生产能力。现有的气基竖炉直接还原系统一般由还原机构、还原气重整机构、还原气预热机构和炉顶煤气再利用机构等构成，各系统间连接度较低，尤其是热量传输方面只通过高温还原气进行内部单级传热，传热效能弱。这一缺陷限制了现有气基竖炉直接还原系统的生产效率和产能，导致其加热及还原段被过分拉长，不能高比例使用绿色化程度高、但冶金还原过程热量需求较高的H₂，只能大规模使用绿色化程度低、但冶金还原过程热量需求较低的CO。

实用新型内容

本实用新型提供了一种多级还原供热的蓄热式气基竖炉，目的在于解决现有气基竖炉传热效率低，导致生产效率和产能较低的问题。

为此，本实用新型采用如下技术方案：

一种多级还原供热的蓄热式气基竖炉，所述蓄热式气基竖炉包括布料机构、还原机构、蓄热式加热机构、还原气输送机构和燃气输送机构；

布料机构位于还原机构顶部，下端与还原机构顶部连通；还原机构由上向下包括预热及预还原段、加热及还原段、冷却段和出料口；加热及还原段外部包裹有蓄热式加热机构；还原气输送机构穿过蓄热式加热机构与还原机构分级多管道连接；还原机构产生的部分煤气进入还原气输送机构、剩余部分煤气进入燃气输送机构最终进入蓄热式加热机构。

进一步地，所述还原机构由中空状的预热及预还原段、加热及还原段、冷却段、出料口自上而下依次连接构成，各段与出料口的数量相等且一一对应。

进一步地，所述布料机构下端设置有下料口，下料口与还原机构的预热及预还原段上端连通，下料口数量、截面与预热及预还原段相同且一一对应。

进一步地，所述蓄热式加热机构包括燃气蓄热室、空气蓄热室、蓄热体、蓄热器鼓风机、火嘴、燃烧室、蓄热器排气口；燃气蓄热室、空气蓄热室内部均设置蓄热体、外墙均设置蓄热器排气口，数目相同且一一对应；其中燃气蓄热室、空气蓄热室的内截面与蓄热体截面相同；燃气蓄热室与空气蓄热室一一对应，均设置有相同偶数个；燃气蓄热室与空气蓄热室均与燃烧室连通，并在连通的侧壁设置有均匀布置的多个火嘴。

进一步地，燃气输送机构由燃气输送主管道、燃气风机、燃气进气换向阀、燃气输送分管道依次连接构成；燃气输送分管道设置多个，连通蓄热式加热机构的燃气蓄热室。

进一步地，所述烟气除尘设备的一端通过管道与还原机构的预热及预还原段上部连通，且管道数量与预热及预还原段相等且一一对应；烟气除尘设备的另一端分别连通燃气输送主管道和还原气输送主管道。

进一步地，所述还原气输送机构由还原气输送主管道、还原气风机、还原气输送分管道依次连接构成；还原气输送主管道上连接多个还原气风机和对应的还原气输送分管道；

部分还原气输送分管道穿过蓄热体高温区域，与还原机构的加热及还原段连通；剩余部分还原气输送分管道连通还原机构的冷却段。

本实用新型的有益效果在于：

1.有效增强了气基竖炉的传热效率，气基竖炉的产能、能耗指标可得到大幅度优化；竖炉高温段、还原段及整体高度也可以大幅度降低；能够有效减少气基竖炉的建设成本和生产成本。

2.突破了世界上主流的Midrex工艺、HyL工艺天然气重整的还原用气的限制，还原用气范围可扩展至高炉煤气、焦炉煤气、褐煤等低阶煤的充分热解气等，还原气的H₂和CO比例理论可调范围达到0-100%。

3.解决了传统竖炉工艺中存在的竖炉还原机构、还原气加热系统分离的问题，消除了还原气重整系统，气基竖炉的建设成本能够有效减少。

4.还原气在完成还原反应后，以炉顶煤气的形式按实际需求回供燃烧系统和还原机构，还原气不外排，炉顶煤气显热能够充分得以利用；还原产出的高温金属化物料可直接热压块供给电炉等或预热还原气；整体能源利用效率较高。

5.蓄热式加热方式在加热炉领域应用成熟，具有燃烧空间广泛、温度均匀性较高、排出烟气温度较低（可达到100℃以下）的特点，较传统燃烧方式具有避免局部高温、节约能源等优点，进而能够消除结瘤及NOx产生等问题。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图中：1.布料机构，2.烟气除尘设备，3.燃气输送主管道，4.还原气输送主管道，5.预热及预还原段，6.还原气风机a，7.燃气蓄热室a，8.空气蓄热室a，9.加热及还原段，10.还原气输送分管道，11.冷却段，12.出料口，13.燃气风机，14.蓄热器排气口a1，15.燃气输送分管道a，16.燃气进气换向阀a，17.燃气进气换向阀b，18.火嘴，19.燃烧室，20.蓄热器鼓风机a，21.蓄热器鼓风机b，22.蓄热器排气口a2，23.蓄热器排气口b1，24.蓄热器排气口b2。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，一种多级还原供热的蓄热式气基竖炉，所述蓄热式气基竖炉包括布料机构1、还原机构、蓄热式加热机构、还原气输送机构和燃气输送机构。

布料机构1位于还原机构顶部，下端与还原机构顶部连通；还原机构由上向下包括预热及预还原段5、加热及还原段9、冷却段11和出料口12；加热及还原段9外部包裹有蓄热式加热机构；还原气输送机构穿过蓄热式加热机构与还原机构分级多管道连接；还原机构产生的部分煤气进入还原气输送机构、剩余部分煤气进入燃气输送机构最终进入蓄热式加热机构。

还原机构由中空状的预热及预还原段5、加热及还原段9、冷却段11、出料口12自上而下依次连接构成，各段与出料口12的数量相等且一一对应。

布料机构1下端设置有下料口，下料口与还原机构的预热及预还原段5上端连通，下料口数量、截面与预热及预还原段5相同且一一对应。

蓄热式加热机构包括燃气蓄热室、空气蓄热室、蓄热体、蓄热器鼓风机、火嘴18、燃烧室19、蓄热器排气口；燃气蓄热室、空气蓄热室内部均设置蓄热体、外墙均设置蓄热器排气口，数目相同且一一对应；其中燃气蓄热室、空气蓄热室的内截面与蓄热体截面相同；燃气蓄热室与空气蓄热室一一对应，均设置有相同偶数个；燃气蓄热室与空气蓄热室均与燃烧室19连通，并在连通的侧壁设置有均匀布置的多个火嘴18。

燃气输送机构由燃气输送主管道3、燃气风机13、燃气进气换向阀、燃气输送分管道依次连接构成；燃气输送分管道设置多个，连通蓄热式加热机构的燃气蓄热室。

烟气除尘设备2的一端通过管道与还原机构的预热及预还原段5上部连通，且管道数量与预热及预还原段5相等且一一对应；烟气除尘设备2的另一端分别连通燃气输送主管道3和还原气输送主管道4。

还原气输送机构由还原气输送主管道4、还原气风机、还原气输送分管道10依次连接构成；还原气输送主管道4上连接多个还原气风机和对应的还原气输送分管道10；

部分还原气输送分管道10穿过蓄热体高温区域，与还原机构的加热及还原段9连通；剩余部分还原气输送分管道10连通还原机构的冷却段11。

本实用新型的工作原理如下：

1）物料传输：将待还原的团块装入布料机构1，由布料机构1均匀的装入还原系统的预热及预还原段5，再由上而下运行，依次穿过预热及预还原段5、加热及还原段9、冷却段11和出料口12；

2）还原及加热：还原气由H₂或CO或其混合物构成；还原气在室温状态下通过还原气风机的动力作用按需进入各还原气输送分管道10；穿过蓄热体的部分还原气输送分管道10内部的还原气在此过程中不断升温，由室温升至1100℃左右，可称为高温还原气；高温还原气再进入还原系统的加热及还原段9，对团块进行进一步地加热、还原，产生高金属化物料和以还原性气体为主（H₂或CO或其混合物）、以还原产物为辅（H₂O或CO₂或其混合物）并混有部分细小颗粒物的高温烟气；高温烟气向上穿过还原机构的预热及预还原段5，对团块进行预热、预还原，产生预还原物料和混有还原性气体（H₂或CO或其混合物）、还原产物（H₂O或CO₂或其混合物）及部分细小颗粒物的较高温度的直接还原煤气；直接还原煤气再通过烟气除尘设备2除杂，得到以还原性气体（H₂或CO或其混合物）、还原产物（H₂O或CO₂或其混合物）为主的低温烟气；低温烟气又在蓄热器燃气风机13的动力作用下通过燃气进气换向阀进入对应的蓄热式加热机构充分燃烧供热，产生以H₂O或CO₂或其混合物为主的废气，再通过蓄热式加热机构的蓄热器排气口排出。进入还原机构冷却段11的还原气的整体过程与上述基本一致，只是在向上行进的过程中增加了通过与高温金属化物料的换热实现还原气升温、高温金属化物料冷却和进一步保护性还原的过程；

蓄热式加热：燃气进气换向阀具有周期性换向功能；当燃气输送分管道a对应的开口开放时，燃气风机13、蓄热器鼓风机a、蓄热器排气口b联动开启，燃气风机13、蓄热器鼓风机b、蓄热器排气口a1、蓄热器排气口a2联动关闭；此时，在燃气风机13的动力作用下，燃气进入燃气输送分管道a；同时蓄热器鼓风机a将相应量的空气鼓入对应的蓄热体；经过蓄热体的燃气、空气均升温至较高水平后在火嘴18处混合燃烧，燃烧火焰充满燃烧室19，对穿过燃烧室19的加热及还原段9进行加热，产生的烟气通过蓄热器排气口b1、蓄热器排气口b2排出，并在排出过程中穿过对应的蓄热体，完成对应蓄热体的加热；当燃气进气换向阀换向时，以上过程对应发生。

Claims (7)

1.一种多级还原供热的蓄热式气基竖炉，其特征在于，所述蓄热式气基竖炉包括布料机构、还原机构、蓄热式加热机构、还原气输送机构和燃气输送机构；

布料机构位于还原机构顶部，下端与还原机构顶部连通；还原机构由上向下包括预热及预还原段、加热及还原段、冷却段和出料口；加热及还原段外部包裹有蓄热式加热机构；还原气输送机构穿过蓄热式加热机构与还原机构分级多管道连接；还原机构产生的部分煤气进入还原气输送机构、剩余部分煤气进入燃气输送机构最终进入蓄热式加热机构。

2.根据权利要求1所述的多级还原供热的蓄热式气基竖炉，其特征在于，所述还原机构由中空状的预热及预还原段、加热及还原段、冷却段、出料口自上而下依次连接构成，各段与出料口的数量相等且一一对应。

3.根据权利要求2所述的多级还原供热的蓄热式气基竖炉，其特征在于，所述布料机构下端设置有下料口，下料口与还原机构的预热及预还原段上端连通，下料口数量、截面与预热及预还原段相同且一一对应。

4.根据权利要求1所述的多级还原供热的蓄热式气基竖炉，其特征在于，所述蓄热式加热机构包括燃气蓄热室、空气蓄热室、蓄热体、蓄热器鼓风机、火嘴、燃烧室、蓄热器排气口；燃气蓄热室、空气蓄热室内部均设置蓄热体、外墙均设置蓄热器排气口，数目相同且一一对应；其中燃气蓄热室、空气蓄热室的内截面与蓄热体截面相同；燃气蓄热室与空气蓄热室一一对应，均设置有相同偶数个；燃气蓄热室与空气蓄热室均与燃烧室连通，并在连通的侧壁设置有均匀布置的多个火嘴。

5.根据权利要求4所述的多级还原供热的蓄热式气基竖炉，其特征在于，燃气输送机构由燃气输送主管道、燃气风机、燃气进气换向阀、燃气输送分管道依次连接构成；燃气输送分管道设置多个，连通蓄热式加热机构的燃气蓄热室。

6.根据权利要求5所述的多级还原供热的蓄热式气基竖炉，其特征在于，还包括烟气除尘设备，所述烟气除尘设备的一端通过管道与还原机构的预热及预还原段上部连通，且管道数量与预热及预还原段相等且一一对应；烟气除尘设备的另一端分别连通燃气输送主管道和还原气输送主管道。

7.根据权利要求6所述的多级还原供热的蓄热式气基竖炉，其特征在于，所述还原气输送机构由还原气输送主管道、还原气风机、还原气输送分管道依次连接构成；还原气输送主管道上连接多个还原气风机和对应的还原气输送分管道；

部分还原气输送分管道穿过蓄热体高温区域，与还原机构的加热及还原段连通；剩余部分还原气输送分管道连通还原机构的冷却段。