CN220468020U - 一种导流板式气基炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种导流板式气基炉。该气基炉顶部设物料入口，底部设产品出口；炉内上半部由上至下设置数块一端与炉体侧壁连接的导流板，导流板表面相对水平方向向下倾斜0～20°，相邻两块导流板交错排布，在除最底层以外的每块导流板的下表面以及炉顶内壁和炉体内侧壁设有数个气体入口，在炉体下半部的侧壁上设有气体出口。本实用新型在炉体内设置多层导流板，在有限的空间内延长矿粉的滞留时间；在侧壁及导流板上设置进气通道，使粉体翻滚移动，保证焙烧和还原反应充分进行；所用气体流量小，只需在导流板上形成气流薄层，既保护导流板又能保证粉体与加热气体和还原气体充分接触，以实现矿石的快速焙烧和快速还原。
Description
技术领域
本实用新型属于矿石焙烧和冶炼设备技术领域，特别涉及一种导流板式气基炉。
背景技术
矿物原料焙烧是化学选矿的预处理作业或独立的化学选矿作业，即在适当的焙烧气氛和低于矿物原料熔点温度等相应条件下，通过加热升温焙烧使物料发生物理和化学变化的工艺过程。通过焙烧可使目的矿物转变为易于通过浸出或易于物理选矿分选、分离的矿物形态。焙烧使矿物发生化学变化的同时，也使物料的物理形态变得疏松、多孔，为后续作业处理创造了必要条件。焙烧还可除去(回收)易挥发的组分(杂质)。现有的焙烧工艺采用的焙烧装置包括回转窑、焙烧炉、悬浮焙烧炉、流化床等，但是，这些设备的焙烧效率难以保证。
直接还原铁是铁矿在固态条件下直接还原为铁，可以用来作为冶炼优质钢、特殊钢的纯净原料，也可作为铸造、铁合金、粉末冶金等工艺的含铁原料。这种工艺不用焦炭炼铁，是一种优质、低耗、低污染的炼铁新工艺。直接还原炼铁的主体设备包括气基竖炉、回转窑、转底炉、反应罐、罐式炉和流化床等。目前，气基竖炉直接还原铁物料主要为天然块矿或球团矿，粒径为10～20mm。粒径小于8mm的铁矿粉可以采用流化床直接还原的方法。用气基还原时，块矿或球团矿内部温度低，还原慢，导致能耗上升、炉衬侵蚀加剧、延长冶炼周期。使用流化床还原时，物料层高受限，且风速高，也导致能耗上升，炉衬磨损，流化床串联操作时，气体压力高，有的工艺操作表压超过了10个大气压。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决现有矿石焙烧炉和直接还原铁的气基炉存在的问题，提供一种导流板式气基炉。本实用新型在炉体内设置多层导流板，在有限的空间内延长矿粉的滞留时间；在侧壁及导流板上设置进气通道，使粉体翻滚移动，保证焙烧和还原反应充分进行；所用气体流量小，只需在导流板上形成气流薄层，既保护导流板又能保证粉体与加热气体和还原气体充分接触，以实现矿石的快速焙烧和快速还原。
本实用新型的技术方案为，一种导流板式气基炉，所述导流板式气基炉顶部设物料入口，底部设产品出口；炉内上半部由上至下设置数块一端与炉体侧壁连接的导流板，导流板表面相对水平方向向下倾斜0～20°，相邻两块导流板交错排布，在除最底层以外的每块导流板的下表面以及炉顶内壁和炉体内侧壁设有数个气体入口，并且炉体内侧壁的气体入口均位于对应导流板的上表面上方，炉顶内壁与最顶层的导流板之间以及两块相邻交错排布的导流板之间构成的半开放空间作为一个导流单元，导流单元中的上块导流板与炉体侧壁之间留有的一段距离作为导流单元入口，下块导流板与炉体侧壁之间留有的一段距离作为导流单元出口，并且第一导流单元入口为物料入口，由第二个导流单元起始，每个导流单元中的上块导流板也是上一个导流单元的下块导流板，上一导流单元出口也是下一导流单元入口；在炉体下半部的侧壁上设有气体出口。
进一步的，上述导流板式气基炉，还包括矿粉进料装置、产品出料装置、气体存储装置、气体处理装置、以及加热装置；
所述矿粉进料装置与炉体的物料入口密封连接，产品出料装置与炉体产品出口密封连接，气体存储装置与炉体的各个气体入口通过气体输入管道连接，气体处理装置与气体出口通过气体输出管道连接；
所述加热装置设置于气体输入管道上或设置于炉体内或同时设置于气体输入管道上和炉内。
进一步的，上述导流板式气基炉，所述炉体上部的横截面为矩形，下部为倒锥形；炉体由上至下依次分为预热区、预还原区、还原区和出料区；矿粉进料装置为密封进料仓；还原产品出料装置为密封出料仓；气体输入管道上和气体输出管道上均设有阀门，阀门用于控制进入每个导流单元的还原气和辅助气的比例和气体流量以及管道的开和关。
进一步的，上述导流板式气基炉，气体存储装置包括还原气存储罐和辅助气存储罐，分别通过还原气输入管道和辅助气输入管道与气体输入管道连接或者还原气输入管道和辅助气输入管道均作为气体输入管道与对应的气体入口连接。
进一步的，上述导流板式气基炉，气体处理装置包括与气体出口通过气体输出管道连接的除尘设备、与除尘设备通过管道连接的干燥塔和通过管道与干燥塔连接的循环风机，或者气体处理装置包括与气体出口通过气体输出管道连接的干燥塔和通过管道与干燥塔连接的循环风机以及设置于炉体内出料区上部的除尘设备，循环风机通过管道与气体输入管道或辅助气输入管道连接。
进一步的，上述导流板式气基炉，还原产品出料装置与余热回收设备连接。
进一步的，上述导流板式气基炉，在炉体位于导流板下方的侧壁上设置横梁，用于支撑导流板并调整导流板角度。
进一步的，上述导流板式气基炉，炉体侧壁上设有数个检修炉门；气体入口为孔或者缝。
进一步的，上述导流板式气基炉，炉体内靠近物料入口和产品出口处分别设有封堵气吹气口。
进一步的，上述导流板式气基炉，设置于炉内的加热装置为电蓄热式加热装置，位于导流板底面或者位于炉内侧壁；设置于气体输入管路上的加热装置为燃料蓄热加热装置或电蓄热式加热装置；燃料蓄热加热装置设有尾气净化装置。
进一步的，上述导流板式气基炉，阀门通过气体控制单元自动控制，加热装置通过控温单元自动控温。
与现有工艺相比，本实用新型的优势在于：
1.本实用新型的气基炉可快速焙烧矿石粉体物料和直接还原铁矿粉体；
2.导流板式气基炉在有限的空间内延长粉体物料的滞留时间，增加粉体还原和加热行程，降低炉体高度；
3.导流单元的侧壁及导流板底部分布进气通道，使粉体翻滚移动，避免粉体堆积不透气，不仅保证焙烧加热和还原反应充分进行，而且减少加热气体和还原气体与辅助气用量；
4.气基炉采用集约结构：内置加热机构，直接补偿反应过程的热量消耗；炉体的出料区上部用于粉尘沉降，下部收集产品；
5.气基炉机构灵活，尤其炉内气体分布能够按照导流单元或功能区域进行自动化控制；
6.炉内第1单元的进气全部为辅助气，炉体出料口设置辅助气入口，避免炉内气体泄漏，实现粉体还原过程的连续运行；
7.炉内排出气体净化后循环使用；
8.零污染、低能耗为绿色化工过程。
附图说明
图1、实施例1中气基炉的结构示意图。
图2、实施例2中气基炉的结构示意图。
图3、实施例3中气基炉的结构示意图。
图4、实施例4中气基炉的结构示意图。
图5、实施例5中气基炉的结构示意图。
1-导流板式气基炉，10-导流板，11-导流单元，12-导流单元入口，13-导流单元出口，19-出料区，2-物料入口，3-产品出口，31-辅助气入口，4-气体入口，41-还原气存储罐，42-还原气输入管道，44-气体输入管道，51-辅助气存储罐，52-辅助气输入管道，54-气体输出管道，6-气体出口，61-干燥塔，62-循环风机，63-除尘设备，71-电蓄热式加热装置，72-燃料蓄热加热装置，723-尾气净化设备，8-阀门。
具体实施方式
实施例1
一种导流板式气基炉1，见图1，所述气基炉顶部设物料入口2，底部设产品出口3；炉体内上半部由上至下设置数块一端与炉体侧壁连接的导流板10，导流板水平设置，相邻两块导流板交错排布，在除最底层以外的每块导流板的下表面以及炉顶内壁和炉体内侧壁设有数个气体入口4，并且炉体内侧壁的气体入口均位于对应导流板的上表面上方，炉顶内壁与最顶层的导流板之间以及两块相邻交错排布的导流板之间构成的半开放空间作为一个导流单元11，导流单元中的上块导流板与炉体侧壁之间留有的一段距离作为导流单元入口12，下块导流板与炉体侧壁之间留有的一段距离作为导流单元出口13，并且第一导流单元入口为物料入口，由第二个导流单元起始，每个导流单元中的上块导流板也是上一个导流单元的下块导流板，上一导流单元出口也是下一导流单元入口；在炉体下半部的侧壁上设有气体出口6；
气基炉还包括矿粉进料装置、产品出料装置、气体存储装置、气体处理装置、以及加热装置；所述矿粉进料装置与炉体的物料入口密封连接，还原产品出料装置与炉体产品出口密封连接，气体存储装置与炉体的各个气体入口通过气体输入管道44连接，气体处理装置与气体出口通过气体输出管道54连接；
所述加热装置同时设置于气体输入管道上和炉体内；
所述炉体上部的横截面为矩形，下部为倒锥形；炉体由上至下依次分为预热区、预还原区、还原区和出料区19；矿粉进料装置为密封进料仓；还原产品出料装置为密封出料仓；气体输入管道上和气体输出管道上均设有阀门8，阀门用于控制进入每个导流单元的还原气和辅助气的比例和气体流量以及管道的开和关；
在本实施例中，气体存储装置包括还原气存储罐41和辅助气存储罐51，分别通过均作为气体输入管道的还原气输入管道42和辅助气输入管道52与对应的气体入口连接；
气体处理装置包括与气体出口通过气体输出管道连接的除尘设备63、与除尘设备通过管道连接的干燥塔61和通过管道与干燥塔连接的循环风机62，或者气体处理装置包括与气体出口通过气体输出管道连接的干燥塔和通过管道与干燥塔连接的循环风机以及设置于炉体内出料区上部的除尘设备循环风机通过管道与气体输入管道或辅助气输入管道连接；
阀门通过气体控制单元自动控制，加热装置通过控温单元自动控温；
还原产品出料装置与余热回收设备连接；
在导流板式气基炉体位于导流板下方的侧壁上设置横梁，用于支撑导流板并调整导流板角度；
炉体侧壁上设有数个检修炉门；气体入口为较小的孔或者细长的缝；
加热装置包括设置于炉内的加热装置为电蓄热式加热装置71，位于导流板底面或者位于炉内侧壁；设置于气体输入管路上的加热装置为燃料蓄热加热装置72或电蓄热式加热装置，并且燃料蓄热加热装置连接有尾气净化设备723；
进一步的，气基炉可以设有2座或2座以上，采用集成化建造。
由导流板式气基炉产品出口得到的高温还原Fe，或者直接参与短流程炼钢，即：与铁素原料、造渣剂混合后送入电炉，通电熔炼炉内物料，熔炼至钢水成分合格后出钢、铸坯；或者进入熔融池内进行渣铁分离使铁形成铁坯。
本气基炉的使用方法如下：
(1)所用原料铁精矿粉-200目占85％，TFe＝67.5％，输入还原气体为NH3，所用辅助气体为N2，导流单元35cm高，单元空间上方气体向下垂直吹入，侧壁气流沿出导流板面吹入。
(2)首次使用前，将炉体、矿粉进料装置、还原产品出料装置、气体管道与气体处理装置用N2置换。
(3)按原料铁精矿粉物理性质，设置8个导流单元，设置每个导流单元还原气和辅助气的气体流量以及比例，并设置预热区、预还原区和还原区的导流单元的数目；开启加热装置，控制预热区温度为900℃，炉内还原区温度为900℃，控制恒温运行，设定温度±10℃；加热装置用煤气为燃料。
(4)由矿粉进料装置将原料铁精矿粉加入炉内，从炉体入口即第一导流单元入口降落至第一导流单元，单元空间上方气体向下吹入，侧壁气体沿出导流板面方向吹入，推动粉体翻腾、受热并移向第一导流单元出口方向，粉体达到第一导流单元出口并流出，进入第二导流单元，第一导流单元出口即第二导流单元入口，第二至第八个导流单元的粉体运动与第一导流单元的粉体运动类似，同样被气体推动翻腾、受热并移向下一导流单元，粉体从第一至第八个导流单元粉体经历了预热、预还原、还原的过程，从第八个即最后一个导流单元的出口落入出料区，出料区上端具有除尘作用；来自8个导流单元的气体和已被还原的粉尘在出料区中分离，粉尘落入出料区下端，进入还原产品出料装置，气体从炉体气体出口输出；气体出口输出的气体进入干燥塔除水，用循环风机使该路气体与补充的辅助气体汇合，作为辅助气使用，进入气体输入管道上的加热装置，预热达到目标温度后，分配到需要辅助气的导流单元，由此完成反应后气体的循环利用；还原气体也进入气体输入管道上的加热装置，预热达到目标温度，分配到需要还原气体的导流单元。
理论上，第二次循环后，运行参数不变；炉内正压运行，炉内进气口处表观流化速度控制在0.4-4m/s；第一导流单元全部通入N2，第二至第四导流单元全部通入NH3，第六至第八导流单元全部通入炉体内排出后循环使用的气体，在8个导流单元的空间中，控制总NH3占全部气体的体积百分比为30％～70％；还原产品进入熔融池内进行渣铁分离将铁形成铁坯。
(5)加入原料及排卸产品时，控制密封进料仓和密封出料仓的密封性。
(6)停产维护或更换原料需要调整运行参数时，炉体、矿粉进料装置、还原产品出料装置、气体输入装置、气体输出装置及连接管道需用N2置换，充N2气冷却至室温。
实施例2
一种导流板式气基炉，见图2。
在炉体出料口设置辅助气入口31，向炉内吹入N2，封堵炉内未反应的还原气从出料口溢出；第一导流单元向炉内吹入N2，封堵炉内未反应的还原气从进料口溢出，其他同实施例1。
实施例3
一种导流板式气基炉，见图3。
导流板倾斜放置，与水平面呈7°；导流单元上块导流板的最低点与下块导流板垂直水平面的距离大于15cm；炉体包括7个导流单元；气体存储装置包括还原气存储罐和辅助气存储罐，分别通过还原气输入管道和辅助气输入管道与气体输入管道连接；其他同实施例1。
实施例4
一种导流板式气基炉，见图4。
所用加热装置仅为设置于气体输入管路上的燃料蓄热式加热装置；
其他同实施例1。
实施例5
一种导流板式气基炉，见图5。
所用加热装置仅为设置于炉内的电蓄热式加热装置；其他同实施例1。
Claims (10)
1.一种导流板式气基炉，其特征在于，炉体顶部设物料入口，底部设产品出口；炉内上半部由上至下设置数块一端与炉体侧壁连接的导流板，导流板表面相对水平方向向下倾斜0～20°，相邻两块导流板交错排布，在除最底层以外的每块导流板的下表面以及炉顶内壁和炉体内侧壁设有数个气体入口，并且炉体内侧壁的气体入口均位于对应导流板的上表面上方，炉顶内壁与最顶层的导流板之间以及两块相邻交错排布的导流板之间构成的半开放空间作为一个导流单元，导流单元中的上块导流板与炉体侧壁之间留有的一段距离作为导流单元入口，下块导流板与炉体侧壁之间留有的一段距离作为导流单元出口，并且第一导流单元入口为物料入口，由第二个导流单元起始，每个导流单元中的上块导流板也是上一个导流单元的下块导流板，上一导流单元出口也是下一导流单元入口；在炉体下半部的侧壁上设有气体出口。
2.根据权利要求1所述的导流板式气基炉，其特征在于，还包括矿粉进料装置、产品出料装置、气体存储装置、气体处理装置、以及加热装置；
所述矿粉进料装置与炉体的物料入口密封连接，产品出料装置与炉体产品出口密封连接，气体存储装置与炉体的各个气体入口通过气体输入管道连接，气体处理装置与气体出口通过气体输出管道连接；
所述加热装置设置于气体输入管道上或设置于炉体内或同时设置于气体输入管道上和炉内。
3.根据权利要求2所述的导流板式气基炉，其特征在于，炉体上部的横截面为矩形，下部为倒锥形；炉体由上至下依次分为预热区、预还原区、还原区和出料区；矿粉进料装置为密封进料仓；还原产品出料装置为密封出料仓；气体输入管道上和气体输出管道上均设有阀门，阀门用于控制进入每个导流单元的还原气和辅助气的比例和气体流量以及管道的开和关。
4.根据权利要求2或3所述的导流板式气基炉，其特征在于，气体存储装置包括还原气存储罐和辅助气存储罐，分别通过还原气输入管道和辅助气输入管道与气体输入管道连接或者还原气输入管道和辅助气输入管道均作为气体输入管道与对应的气体入口连接。
5.根据权利要求2所述的导流板式气基炉，其特征在于，气体处理装置包括与气体出口通过气体输出管道连接的除尘设备、与除尘设备通过管道连接的干燥塔和通过管道与干燥塔连接的循环风机，或者气体处理装置包括与气体出口通过气体输出管道连接的干燥塔和通过管道与干燥塔连接的循环风机以及设置于炉体内出料区上部的除尘设备，循环风机通过管道与气体输入管道或辅助气输入管道连接。
6.根据权利要求2所述的导流板式气基炉，其特征在于，还原产品出料装置与余热回收设备连接。
7.根据权利要求1所述的导流板式气基炉，其特征在于，在炉体位于导流板下方的侧壁上设置横梁，用于支撑导流板并调整导流板角度；炉体侧壁上设有数个检修炉门；气体入口为孔或者缝。
8.根据权利要求1所述的导流板式气基炉，其特征在于，炉体内靠近物料入口和产品出口处分别设有封堵气吹气口。
9.根据权利要求2所述的导流板式气基炉，其特征在于，设置于炉内的加热装置为电蓄热式加热装置，位于导流板底面或者位于炉内侧壁；设置于气体输入管路上的加热装置为燃料蓄热加热装置或电蓄热式加热装置，燃料蓄热加热装置设有尾气净化装置。
10.根据权利要求3所述的导流板式气基炉，其特征在于，阀门通过气体控制单元自动控制，加热装置通过控温单元自动控温。
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| CN202322285893.6U Active CN220468020U (zh) | 2023-08-24 | 2023-08-24 | 一种导流板式气基炉 |
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-
2023
- 2023-08-24 CN CN202322285893.6U patent/CN220468020U/zh active Active
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |