CN2921740Y - 内外加热立式通道还原炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及内外加热立式通道还原炉，物料在还原炉内自上而下的连续运行，该还原炉分为预热带和加热还原带，在还原炉的预热带必须设有一排烧咀，加热还原带设有3－4排烧咀，炉内横向立放2－6个反应罐，纵向放置4－100排反应罐，每两罐位之间有一组烧咀用于对反应罐的外围加热，每个反应罐的底部设计一个内烧咀，还原炉内所有反应罐下部出口处均设有保温层，每个还原炉只设一个集中下料口。本实用新型采用了自上而下的物料运行方式和内外加热方式；双层SiC罐内外加热方式，使物料受热速度加快，提高了热利用效率和缩短了还原工艺时间；致密SiC罐保证还原过程的条件，多孔SiC使反应气体排入炉内去燃烧。

Description

内外加热立式通道还原炉

技术领域

本实用新型涉及一种海绵铁快速直接还原的配套装置，涉及一种内外加热立式通道还原炉。

背景技术

目前，公知的直接还原铁生产设备主要有竖炉、回转窑、隧道窑和转底炉等。

在直接还原铁工业生产中，气基竖炉占据绝对优势，其主要是将原煤制成煤气供加热和还原，铁矿石通过炉顶密封罐加入竖炉，自上而下运动，铁矿石和还原气在逆向对流运动中发生热交换和还原反应。还原尾气从炉顶导出，经冷却净化后返回煤气系统。而铁矿石被还原成海绵铁，并继续向下运动，进入竖炉下部。还原性的冷却气从竖炉底部送入，对海绵铁进行保护性冷却。冷却尾气从竖炉中部导出，经冷却净化后返回煤气系统。海绵铁被冷却后，经螺旋排料机排出竖炉。竖炉存在的主要问题有：焙烧风量偏小，冷却风量偏大；气流分流不合理，上行冷却风量或下行焙烧风量控制不当；焙烧带靠近导风墙侧以及整个均热带的气流较薄弱；产品质量均一性不够，有悬料故障。

回转窑主要是固体燃料/还原剂与入窑料混合，窑头装有空气/燃料烧嘴进行供热，沿窑身长度方向要装有不同形式的喷嘴，喷入空气和补充燃料，以调整CO/CO₂比和温度。在较高温度和较高CO/CO₂比值下完成还原，产品排入密封的水冷式冷却桶冷却后进行磁选。回转窑的机械化程度高、生产率较高、单台设备的产量较大，但回转窑有一定的局限性，首先运行中会带来物料磨损、破碎和粉末的产生，倘若炉料强度不高、粉末控制不佳、窑内某点过热，势必会影起困扰回转窑运行的结圈问题；其次对还原剂和燃料的煤种也有一定的要求，只有反应性良好的烟煤和褐煤才适用；然后产品易受煤含硫量的影响，为降低含硫量需向窑内加脱硫剂，这样增加了残炭分选的难度，导致操作费用昂贵，增加了成本；另外，还存在产品质量不高、产品粉化率高、生产效率较低、热效率低、填充系数低(一般在10％-20％)等缺点。

隧道窑主要是将精矿粉、煤粉、石灰石粉，按照一定的比例和装料方法，分别装入还原罐中，然后把罐放在罐车上，推入条形隧道窑中或把罐直接放到环形轮窑中，料罐经预热1150℃加热焙烧数十小时和冷却之后，使精矿粉还原，得到直接还原铁的方法，此种方法可以生产出满足电炉炼钢需要的DRI，但是单位产量低，占地面积大，成本高，劳动强度大，机械化程度低。

转底炉是首先将含铁粉料、煤粉料、脱硫剂混匀后造球或分层布料，然后将均匀混合的原料烘干并预热后加入转底炉中，随着炉底的旋转，炉料依次经过预热区、还原区、中性区反应完毕后卸入有耐火材料的热运输罐内或快速冷却。

发明内容

本实用新型为了克服上述现有技术存在的缺陷和问题，提供一种内外加热立式通道还原炉，该还原炉采取竖炉直接还原中物料自上而下的连续运行方式，但又不同于竖炉的加热和还原方式；采取了隧道窑法的隔焰加热方式，又不同于隧道窑中反应罐单体加热和物料静止靠台车运行的还原冷却方式，从而实现了高度机械化生产海绵铁。

本实用新型的技术方案为：

1、内外加热立式通道还原炉，物料在还原炉内自上而下的连续运行，该还原炉分为预热带1和加热还原反应带，还原炉内上部1/3为预热带，下部2/3为加热还原反应带，预热带的温度为800-900℃，加热还原带的温度为1100-1200℃，在还原炉的预热带必须设有一排烧咀，加热还原带设有3-4排烧咀，还原炉内横向立放2-6个反应罐，纵向放置4-100排反应罐，每两罐之间有一组烧咀用于对反应罐的外围加热，每个反应罐的底部设计一个内烧咀，还原炉内所有反应罐下部出口处均设有保温层，每两个反应罐设一个集中下料口或每四个反应罐成“器”字形排列，共用一个集中下料口。

还原炉设计为宽5-10m×高3-15m×长6-100m的通道窑，每排有Ф500-1200×(3-15m)高的反应罐2-6个，共4-100排，反应罐高3-15m。

所述反应罐为双层SiC反应罐，外罐的外径为Ф500-1200，内径为Ф400-1000；内罐的外径：Ф200-400，内径的Ф160-340。

所述的外反应罐上部1-2m处放置多孔SiC罐，下部全部为致密SiC罐。

在还原炉的预热带最上端设有废气排出口与排烟系统相连，每排内反应罐内放置一根钢制排烟管与煤气排烟系统连通或每临近的两排内反应罐设计一个钢制排烟管与煤气排烟系统。

本实用新型的优点如下：

1、采用了竖炉的物料运行方式，但不同于竖炉的加热和冷却方式；采用隧道窑隔焰加热的通道方式，但不同于隧道窑单层加热方式，而采用内外加热方式。

2、双层加热结构：

本炉采用SiC罐内外加热方式，使物料受热速度加快，提高了热利用效率和缩短了还原工艺时间，传统的SiC罐在Ф500情况下还原同样的海绵铁需工艺时间30-40小时，而采用双层罐后在产品质量、产量一样的情况下只需10-15小时左右。

3、采用了大断面反应罐Ф1200和大断面加热炉5-10m，传统的反应罐断面在Ф500左右，加热炉断面在3.5m左右。

4、采用了致密SiC罐和多孔SiC结构：

致密SiC罐保证还原过程的条件，多孔SiC使反应气体排入炉内去燃烧。

附图说明

图1为本实用新型横向放置4个反应罐的结构示意图。

图2为利用实用新型进行生产海绵铁工艺流程示意图。

图3为本实用新型横向放置4个反应罐、纵向放置6排反应罐的平面示意图。

具体实施方式

结合附图对本实用新型作进一步描述。

如图1所示，内外加热立式通道还原炉，物料在还原炉内自上而下的连续运行，该还原炉分为预热带1和加热还原反应带2，还原炉内上部1/3为预热带，下部2/3为加热还原反应带，预热带1的温度为800-900℃，加热还原带2的温度为1100-1200℃，在还原炉的预热带1必须设有一排烧咀4，加热还原带2设有3-4排烧咀4，还原炉内横向立放4个反应罐，放置6排，共24个反应罐，每两罐位之间有一组烧咀4用于对反应罐的外围加热，每个反应罐的底部设计一个内烧咀7，还原炉内所有反应罐下部出口处均设有保温层8，每炉只设一个集中下料口9，反应罐为双层SiC反应罐，外反应罐5的外径为Ф1100，内径为Ф1000；内反应罐6的外径：Ф360，内径的Ф300。外反应罐上部2m处放置多孔SiC罐，下部全部为致密SiC罐。

在还原炉的预热带最上端设有废气排出口与排烟系统3相连，每排内反应罐内放置一根钢制排烟管与煤气排烟系统3连通。

生产海绵铁工艺流程如图2所示。

1、布料系统：

炉上部用吊车将氧化球团和还原剂装入料斗中，经专用的布料小车11将氧化球团和还原剂12装入还原罐，四台布料小车平行布置沿长度方向进行每罐布料。

2、加热系统：

采用煤气加热，也可以用天燃气或油加热；

还原炉高7000×宽5500×长8000，还原炉的高、宽、长均指内部尺寸；四周在高度方向有4排烧咀，在每两罐位之间有一组烧咀共8个用于对反应罐的外围加热，最上一排烧咀用于调节预热和还原的工艺时间，每套还原罐间布置1个内烧咀，自下而上的对罐内加热。

3、还原系统：

还原炉内设置有双层SiC反应罐，外反应罐的外径：Ф1100，内径：Ф1000；内反应罐外径：Ф360，内径：Ф300。还原炉内横向4个反应罐当然也可以放置多些或少些，纵向放置6排反应罐，在长度方向也可以放置数十排及数百排反应罐，根据实际产量而定，外反应罐上部2m处放置多孔SiC罐，下部全部为致密SiC罐，上部安装多孔SiC罐的目的是为了使还原过程的反应气体排入还原炉内燃烧加热。

4、出还原炉系统：

反应罐下部为钢结构衬浇铸耐火料的保温层，保证热态产物的储热效果。四个反应罐成“器”字形，共用一个密封式振动分离器，分离器由耐热钢制成粗筛网，网孔为10×10，网下出还原剂，网上出DRI，运行中将热态DRI送入保温N₂保护的运料车中。

5、热处理系统：

经还原的海绵铁(DRI)球团自动落入还原炉下部的保温斜槽中，经过封闭式振动分离器将还原剂过筛后落入废还原剂收集斗中，待返回原料间与燃煤混合成型后制造煤气，热态DRI球团落入带N₂气保护的保温罐车中。由于保温罐车中温度仍达800～1000℃左右，在N₂气保护下运到储料仓——储料仓有两种：a、带N₂气保护的水冷却仓，制备无氧化的海绵铁球团(DRI)；b、带N₂气保护的保温仓，一方面此保温仓与热轧机相连，将热的DRI轧制成热压块DRI；另一方面保温、等待运到炼钢车间直接进电炉炼钢(DRI温度在500～800℃左右)实行热装炉炼钢，节约能耗。由于出炉海绵铁(DRI)温度在800～1000℃左右，需要时在保温罐中也可以通入H₂进行脱C、S、O的热处理，生产低C、S、O的DRI，进行还原铁粉的二次精还原。

6、排烟系统：

炉内加热废气在任一端排出，一部分经换热气降温后从烟囱排出，内反应罐的加热气流按长度方向集中到四根钢制排烟管中与煤气排烟管连通，经换热气处理后从烟囱排出，换热器将空气加热后送到烧咀与煤气混合加热工业还原炉；另一部分送入原料系统干燥原料。

本装置的典型特点

1、一炉多孔同一通道，热效率高，且能实现一炉多品种生产；

2、反应气在炉内二次燃烧助热节能；

3、通过保温容器调节出炉海绵铁的质量，并可实现远距离热送热装炉，热送的海绵铁温度达500℃～800℃，节约炼钢能耗；

4、装置采用机械化装出料，改善劳动环境和降低工人劳动强度；

5、通过振动运输对热海绵铁与还原剂进行热分离。

6、适用于矿山使用精矿粉、高品位铁矿石大规模生产DRI，也适用于冶金企业使用轧钢氧化铁皮及钢厂含铁尘泥生产DRI实行循环综合利用。

本装置与竖炉及隧道窑的特点比较

本装置采取了竖炉直接还原的物料自上而下的连续运行方式，竖炉一般采用加热气与物料对流，对物料的透气性要求很严格，容易悬料，而且采用预热→还原→冷却→卸料一体方式，一炉不易实行同时多品种及高品位DRI的生产，本装置与海绵铁快速直接还原工艺相结合采用了双层球团及固化工艺，球团强度高不会破裂及粘结，高温区在5-10m左右，物料自重轻，避免了DRI的结团悬料，并且一炉多孔同一通道，热效率高，能实现一炉多品种生产；另外，采用了隧道窑的隔焰加热方式，加热气不与炉料接触，但又不同于隧道窑中的反应罐单体加热方式，而在反应罐内外加热，实行快速还原。在隧道窑中，反应产物必须经过数10小时在炉内冷却，不能实行后工序产品品质的调节。而在本装置中物料DRI直接进入带保温和保护气氛的料车中进行热处理，却可以轻松的实行多品种多工艺的生产调节实行低C、S、O₂的DRI的生产。

Claims (5)

1、内外加热立式通道还原炉，物料在还原炉内自上而下的连续运行，该还原炉分为预热带(1)和加热还原反应带(2)，还原炉内上部1/3为预热带，下部2/3为加热还原反应带，预热带(1)的温度为800-900℃，加热还原带(2)的温度为1100-1200℃，其特征在于：在还原炉的预热带(1)必须设有一排烧咀，加热还原带(2)设有3-4排烧咀，炉内横向立放2-6个反应罐，纵向放置4-100排反应罐，每两罐之间有一组烧咀用于对反应罐的外围加热，每个反应罐的底部设计一个内烧咀，还原炉内所有反应罐下部出口处均设有保温层，每两个反应罐设一个集中下料口或每四个反应罐成“器”字形排列，共用一个集中下料口。

2、根据权利要求1所述的内外加热立式通道还原炉，其特征在于：所述反应罐为双层SiC反应罐，外罐的外径为Φ500-1200，内径为Φ400-1000；内罐的外径：Φ200-400，内径的Φ160-340。

3、根据权利要求2所述的内外加热立式通道还原炉，其特征在于：所述的外反应罐上部1-2m处放置多孔SiC罐，下部全部为致密SiC罐。

4、根据权利要求2所述的内外加热立式通道还原炉，其特征在于：在还原炉的预热带最上端设有废气排出口与排烟系统相连，每排内反应罐内放置一根钢制排烟管与煤气排烟系统连通或每临近的两排内反应罐设计一个钢制排烟管与煤气排烟系统。

5、根据权利要求1所述的内外加热立式通道还原炉，其特征在于：还原炉设计为宽5-10m×高3-15m×长6-100m的通道窑。

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