間接加熱式還原煉鐵的方法和裝置的製作方法

2023-05-27 01:16:01 1

專利名稱：間接加熱式還原煉鐵的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於還原煉鐵技術領域，涉及一種還原煉鐵的方法和裝置，具體涉及一種 間接加熱原料、還原劑，還原過程和煤氣化同時進行的還原煉鐵的方法和裝置。
背景技術：
還原煉鐵是鋼鐵生產的重要組成部分，其主要特點是用非焦煤作為一次性能源和 還原劑，將鐵的氧化物在熔融狀態下還原，具有以煤代焦、流程短、對環境汙染小，建設投 資少，生產成本低等優點，是被業內廣泛看好的領域，各國的鋼鐵企業競相進行研究開發。 現有的還原煉鐵的方法主要有COREX法(CN1010323B)、DIOS法(CN1035136A)、HISELT法 (CN1037542A)。其中COREX法已經工業化生產，其他兩種方法仍處於試驗階段。但是所有 的還原煉鐵工藝，由於能耗高、生產成本高等方面的原因，難與高爐工藝競爭。授權公告號為CN2697565Y的中國專利公開一種「電弧爐煉鋼連續加料廢鋼預熱 裝置」，其電弧爐由爐體和電極構成，其連續加料廢鋼預熱設備由預熱通道、水冷給料槽等 組成，電弧爐內的高溫煙氣與預熱通道內的原料直接進行熱交換，可以提高進料的預熱溫 度，節省能源。但此方法只利用煙氣中的顯熱，對煉鋼過程中產生的CO的化學能無法利用。本申請人在申請號為2008100799930. 5的發明專利申請提供「一種電弧爐熔融煉 鐵的方法和裝置」，包括有爐體、爐蓋、電極、加料設備和出料設備，裝置還包括至少一對燃 燒室和至少一對蓄熱器，燃燒室通過連接口與電弧爐的爐體連接，蓄熱器的一端與燃燒室 連接，另一端分別與排放系統、風機和氣體處理裝置連接。該發明專利申請充分利用熔融還 原過程產生的析出氣體，使析出氣體燃燒加熱蓄熱器中的蓄熱體，再通過氣體循環把熱量 從蓄熱器帶入爐體內，使餘熱得到充分利用。但是該過程為間歇操作成，一爐還原完成後再 加入另一爐進行還原，生產效率受到限制，另一方面被還原物料為直接加熱還原，容易煙氣 和灰塵汙染，影響還原產品的質量。

發明內容
為克服上述現有技術的不足，本發明提供一種間接加熱式還原煉鐵的方法，使被 還原物料在與加熱氣體隔離的狀態下進行加熱和還原，同時還原過程中伴隨著還原劑煤或 焦炭的氣化，產生的煤氣用於燃燒加熱，既提高還原產品的質量，又節省能源。本發明的另 一目的是提供一種實現上述間接加熱式還原煉鐵方法的裝置。本發明提供的間接加熱式還原煉鐵的方法為，以鐵的氧化物為被還原物料，以煤 粉或焦粉等含碳物質為還原劑，生產鐵水或直接還原鋼水。所述被還原物料經過1 臺氣 化預熱爐間接預熱，在隔焰還原爐間接加熱還原成鐵，然後進入熔煉爐中熔化成鐵水。隔焰 還原爐燃燒產生的煙氣通過管路依次進入氣化預熱爐間接加熱被還原物料，還原劑煤粉或 焦粉在預熱過程中產生的煤氣經過處理後到隔焰還原爐中作燃料。氣化預熱爐之間被還原 物料通過物料輸送設備輸送，加熱煙氣通過煙氣管路輸送，煤氣通過煤氣管路輸送。被還原物料為天然塊礦和人造塊礦，人造礦塊為含碳包衣球團、呼吸殼、半呼吸殼、敞開殼，塊狀或蜂窩狀含碳或非含碳成型物，呼吸殼內含有鐵氧化物與含碳物質及催化 劑粘結劑等物質的混合物或只含有氧化鐵或只含有含碳物質。包衣球團的包衣主要為石灰 石粉末、白雲石粉末或矽酸鹽粉末用粘合劑粘和而成。粘合劑為矽溶膠、水玻璃、磷酸或氧 化鋁等，或上述物質的混合物。一種間接加熱式還原煉鐵的裝置，包括還原爐、熔煉爐、進料設備、出料設備、換熱 器、氣體處理裝置和排放系統。所述裝置還設有1 5臺氣化預熱爐，氣化預熱爐為間壁式 加熱設備，還原爐為隔焰還原爐。氣化預熱爐進料口與料鬥連接，氣化預熱爐之間通過物料 輸送設備相連接，氣化預熱爐物料出口連接到隔焰還原爐進料口，隔焰還原爐出料口通過 物料輸送管連接到熔煉爐。隔焰還原爐通過高溫氣體通道、氣化預熱爐的煙氣通道、煙氣管 路和換熱器連接到排放系統。氣化預熱爐的煤氣出口通過煤氣管路、氣化預熱爐的預熱室 和氣體處理裝置連接到隔焰還原爐的燒嘴，鼓風機通過換熱器連接到燒嘴。氣化預熱爐的內部由煙氣通道和1 10個預熱室構成，預熱室由導熱壁圍成，預 熱室壁和預熱室之間的空間為煙氣通道。隔焰式還原室中由導熱壁分隔為還原室和燃燒 室，隔焰還原爐壁與導熱壁之間的空間為燃燒室，導熱壁的材質為所述導熱壁的材質為碳 化矽磚、高鋁磚、矽磚、耐熱鋼或耐熱金屬。氣體處理裝置包括氣體淨化設備、冷卻設備、加壓設備、除水設備、脫硫設備和除 焦設備。熔煉爐為電加熱爐、電弧爐、電磁感應爐、電渣爐、等離子爐或上述爐型之間的組 合。隔焰還原爐中設有液壓推桿，完成加熱還原的半熔融狀物料可以通過液壓推桿等形式 的機械裝置推入熔煉爐中進行熔煉。物料輸送設備為管鏈輸送機、鬥式提升機、氣體輸送機或真空輸送機。隔焰還原爐 和熔煉爐之間設有高溫煙氣管路，管路上設有閥門，作為備用，在選擇熔煉爐吹氧加熱熔化 操作時的高溫煙氣通道。與現有技術相比，本發明的優點是，煙氣通過氣化預熱爐和隔焰還原爐的導熱壁 間接加熱被還原物料，煙氣和灰塵不與被還原物料接觸、減少對原料的汙染，避免還原過程 中還原鐵二次氧化，提高還原產品的質量。被還原物料加熱過程中伴隨還原劑煤或焦炭的 氣化，產生煤氣用作燃料在隔焰還原爐燃燒加熱物料，既節省能源，又有優化了還原煉鐵過 程的操作。物料通過管鏈輸送機、鬥式提升機或或真空輸送機輸送，實現了分體式操作，增 加了操作的靈活性。


圖1為本發明間接加熱式還原煉鐵裝置的流程示意圖；圖2為氣化預熱爐的截面圖；圖3為另一方案氣化預熱爐的截面圖。其中1-物料輸送設備、2-進料口、3-氣化預熱爐壁、4-煙氣通道、5-導熱壁、6_預熱 室、7-高溫氣體通道、8-隔焰還原爐、9-出料口、10-燃燒室、11-物料輸送管、12-熔煉爐、 13-燒嘴、14-高溫煙氣輸送管、15-噴嘴、16-鐵水出口、17a、17b、17c_氣化預熱爐、18-煤 氣管路、19-煙氣管路、20-電極、21-煤氣出口、22-煤氣入口、23-料鬥、24-換熱器、25-除 塵器、26-引風機、27-煙囪、28-氣體處理設備、29-還原室。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步的說明。本發明所述接加熱式還原煉鐵的裝置如圖1所示，包括有3臺氣化預熱爐17a、 17b、17c，隔焰還原爐8、熔煉爐12、氣體處理裝置28、換熱器24、進料設備、出料設備和排放 系統。進料設備為料鬥23、輸送機等，排放系統包括除塵器25、引風機26和煙囪27。熔煉 爐為電弧爐，電弧爐設有3根電極20，電弧爐側壁設有噴嘴15和鐵水出口 16。如圖2所示， 氣化預熱爐的內部由煙氣通道4和預熱室6構成，預熱室由導熱壁5圍成，氣化預熱爐壁3 和導熱壁5之間的空間為煙氣通道4，導熱壁的材質為碳化矽磚。如圖3所示，本實施例的 氣化預熱爐中設有4個預熱室6，4個預熱室為方陣排列。煙氣通道上部設有出氣口，下部設 有進氣口。預熱室6的上部設有煤氣出口 21，下部設有煤氣進口 22。隔焰還原爐中由導熱 壁5分隔為還原室29和燃燒室10，隔焰還原爐壁與導熱壁之間的空間為燃燒室。氣體處理 裝置包括氣體淨化設備、加壓設備、除水設備、冷卻設備、脫硫設備和除焦設備。氣化預熱爐 17c的進料口 2與料鬥23連接，出料口 9通過物料輸送設備1連接到氣化預熱爐17b的進 料口，氣化預熱爐17b的出料口通過物料輸送設備連接到氣化預熱爐17a的進料口，氣化預 熱爐17a出料口連接到隔焰還原爐進料口，隔焰還原爐出料口通過物料輸送管11連接到熔 煉爐12，物料輸送設備為鬥式提升機。隔焰還原爐通過高溫氣體通道7連接到氣化預熱爐 17a的煙氣通道4入口，氣化預熱爐17a煙氣出口通過煙氣管路19連接到氣化預熱爐17b 的煙氣入口，依次通過煙氣管路和各氣化預熱爐的煙氣通道連接換熱器24，通過換熱器連 接到排放系統。氣化預熱爐17a的煤氣出口 21通過煤氣管路18連接到氣化預熱爐17b的 煤氣入口 22，依次通過煤氣管路和各氣化預熱爐的預熱室連接到氣體處理裝置28，通過氣 體處理裝置連接到隔焰還原爐的燒嘴13。鼓風機通過換熱器24連接到燒嘴。電弧爐12與 隔焰還原爐8之間設有備用的高溫煙氣輸送管14，管路上設有閥門6，作為工藝上的選擇， 用於熔煉爐通入氧氣加熱時煙氣直接進入隔焰還原爐加熱物料。本實施例被還原物料為呼吸殼或包衣球團，呼吸殼或包衣球團的核心部分為鐵礦 粉，包殼或包衣為煤粉，加少量水滾制而成，煤粉作還原劑。本發明還原煉鐵的過程為，被還 原物料通過輸送設備送入料鬥23，由料鬥進入氣化預熱爐17c的預熱室，由氣化預熱爐17b 過來的煙氣通過導熱壁預熱物料。然後物料運行到出料口，經鬥式提升機輸送到氣化預熱 爐17b的進料口，經進料口進入氣化預熱爐17b的預熱室6預熱物料。依次進入氣化預熱 爐17a的預熱室繼續預熱物料。經過3臺氣化預熱爐的預熱後，物料溫度達700 800°C， 通過氣化預熱爐17a的出料口進入隔焰還原爐8的還原室29。在隔焰還原爐中燃燒室10 燃燒產生的熱量通過導熱壁為還原室中的物料提供熱量進行還原反應，包衣的煤粉為還原 提供還原氣氛。還原過程為間歇操作，定時液用液壓推桿壓推桿通過物料輸送管11向電弧 爐輸送還原後的物料。物料進入電弧爐後，插入電極，進行加熱熔化，然後從鐵水出口 16放 出鐵水。隔焰還原爐8燃燒產生的1400 1500°C的高溫煙氣，通過高溫氣體通道7進入 氣化預熱爐17a的煙氣通道4的入口，在氣化預熱爐17a，通過導熱壁5預熱預熱室6中的 物料，進一步提高被還原物料的溫度。煙氣通過上部煙氣出口、煙氣管路19和氣化預熱爐 17b下部的煙氣入口進入氣化預熱爐17b預熱預熱室中的物料，再經過下部煙氣出口、煙氣
6管道19和氣化預熱爐17c的煙氣入口進入氣化預熱爐17c預熱剛進入預熱室中的物料。然 後煙氣經煙氣出口、煙氣管路19、換熱器24、除塵器25、引風機26到煙囪27排放，煙氣排放 溫度低於150°C。 氣化預熱爐17a預熱室中物料氣化產生的煤氣經煤氣出口 21、煤氣管路18、煤氣 入口 22進入氣化預熱爐17b的預熱室6，匯合氣化預熱爐17b預熱室中產生的煤氣一起經 煤氣出口、煤氣管路和煤氣入口進入氣化預熱爐17c，匯合氣化預熱爐17a、17b預熱室中產 生的煤氣一起經煤氣出口、煤氣管路進入氣體處理裝置28。煤氣在氣體處理裝置經過淨化 處理後到隔焰還原爐的燒嘴13，與從鼓風機經換熱器24換熱的空氣一起進入隔焰還原爐8 的燃燒室10中燃燒加熱。
權利要求
一種間接加熱式還原煉鐵的方法，以鐵的氧化物為被還原物料，以煤粉或焦粉等含碳物質為還原劑，生產鐵水或直接還原鋼水，其特徵是所述被還原物料經過至少1～5臺氣化預熱爐(17a、17b、17c)間接預熱，在隔焰還原爐(8)間接加熱還原成鐵，然後進入熔煉爐(12)中熔化成鐵水；隔焰還原爐燃燒產生的煙氣通過管路依次進入氣化預熱爐間接加熱被還原物料，還原劑煤粉或焦粉在預熱過程中產生的煤氣經過處理後到隔焰還原爐作燃料；氣化預熱爐之間被還原物料通過物料輸送設備(1)輸送，加熱煙氣通過煙氣管路(19)輸送，產生的煤氣通過煤氣管路(18)輸送。
2.根據權利要求1所述的間接加熱式還原煉鐵的方法，其特徵是所述被還原物料為 天然塊礦和人造塊礦，所述人造礦塊為含碳包衣球團、呼吸殼、半呼吸殼、敞開殼，塊狀或蜂 窩狀含碳或非含碳成型物，呼吸殼內含有鐵氧化物與含碳物質及催化劑粘結劑等物質的混 合物或只含有氧化鐵或只含有含碳物質；所述包衣球團的包衣主要為石灰石粉末、白雲石 粉末或矽酸鹽粉末用粘合劑粘和而成，所述粘合劑為矽溶膠、水玻璃、磷酸或氧化鋁等，或 上述物質的混合物，而呼吸殼可以為球型，圓柱狀空心等形式，允許直接加入類似煤的含碳 物質。
3.一種間接加熱式還原煉鐵的裝置，包括還原爐、熔煉爐(12)、進料設備、出料設備、 換熱器、氣體處理裝置和排放系統，其特徵是所述裝置還設有至少1 5臺氣化預熱爐 (17a、17b、17c)，氣化預熱爐為間壁式加熱設備，所述還原爐為隔焰還原爐(8)；氣化預熱 爐(17c)進料口與料鬥連接，氣化預熱爐(17a、17b、17c)之間通過物料輸送設備(1)相連 接，氣化預熱爐17a物料出口連接到隔焰還原爐(8)進料口，隔焰還原爐出料口通過物料輸 送管(11)連接到熔煉爐(12)；所述隔焰還原爐通過高溫氣體通道(7)、氣化預熱爐(17a、 17b、17c)的煙氣通道(4)、煙氣管路(19)和換熱器(24)連接到排放系統；氣化預熱爐17a 的煤氣出口(21)通過煤氣管路、氣化預熱爐(17b、17c)的預熱室(6)和氣體處理裝置(28) 連接到隔焰還原爐的燒嘴(13)，鼓風機通過換熱器(24)連接到燒嘴。
4.根據權利要求3所述間接加熱式還原煉鐵的裝置，其特徵是所述氣化預熱爐的內 部由煙氣通道和至少1 10個預熱室(6)構成，預熱室由導熱壁(5)圍成，氣化預熱爐壁 (3)和導熱壁之間的空間為煙氣通道(4)。
5.根據權利要求3所述間接加熱式還原煉鐵的裝置，其特徵是所述隔焰還原爐(8) 中由導熱壁分隔為還原室(29)和燃燒室(10)，隔焰還原爐壁與導熱壁之間的空間為燃燒 室(10)。
6.根據權利要求4或5所述間接加熱式還原煉鐵的裝置，其特徵是所述導熱壁的材 質為碳化矽磚、高鋁磚、矽磚、耐熱鋼或耐熱金屬。
7.根據權利要求3所述間接加熱式還原煉鐵的裝置，其特徵是所述氣體處理裝置包 括氣體淨化設備、換熱設備、冷卻設備、加壓設備、除水設備、脫硫設備和除焦設備；物料輸 送設備為管鏈輸送機、鬥式提升機、氣體輸送機或真空輸送機，輸送設備可以在隔絕空氣下 進行操作。
8.根據權利要求3所述間接加熱式還原煉鐵的裝置，其特徵是所述隔焰還原爐(8) 和熔煉爐(12)之間設有高溫煙氣管路(14)，管路上設有閥門(6)。
9.根據權利要求3所述間接加熱式還原煉鐵的裝置，其特徵是所述隔焰還原爐(8) 中設有液壓推桿，完成加熱還原的熔融或半熔融狀物料可以通過液壓推桿等形式的機械裝置推入熔煉爐(12)中進行熔煉。
10.根據權利要求3所述間接加熱式還原煉鐵的裝置，其特徵是所述熔煉爐為電加 熱爐、電弧爐、電磁感應爐、電渣爐、等離子爐或上述爐型之間的組合，也可採用將通入燒嘴 (13)的燃料、可燃氣體和助燃氣體全部或部分通入噴嘴(15)中用於加熱物料，同時可採用 電極加熱也可不採用。通入燒嘴(13)的燃料也可外加固體、液體或氣體燃料或它們的混合 物，助燃氣體的部分或全部可以採用純氧或富氧氣體。
11.根據權利要求3所述間接加熱式還原煉鐵的裝置，其特徵是所述裝置也適用於電 石生產或其他用碳還原的冶金過程或化工過程，電石生產呼吸殼採用碳酸鈣加粘接劑作為 殼體，殼體內部採用類似煤的固體燃料或其與碳酸鈣等物質的混合物，經過上述權利要求 的過程後，進入熔煉爐生產電石。同樣也適用於如矽鐵的還原生產過程或黃磷還原生產的 過程。
12.根據權利要求3所述間接加熱式還原煉鐵的裝置，其特徵是所述隔焰還原爐也可 以為直接加熱裝置，即用煤氣及空氣混合燃燒直接進行物料快速加熱，而所排放的煙氣進 入氣化預熱爐的煙氣通道，在熔煉爐中產生的煙氣也可直接進入隔焰還原爐內對物料進行 加熱。
13.根據權利要求3所述間接加熱式還原煉鐵的裝置，其特徵是所述裝置適用於高品 位鐵礦和易選或不易選的低品位鐵礦，將熔煉爐中的爐渣，以一定比例和注入方式，全部或 部分加入水泥機或各式水泥煅燒設備中，作為與之相匹配的水泥物料的煅燒熱能的一部分 或全部，從而進行水泥和鋼鐵的聯產。這種聯產方式同樣適用於高爐等煉鐵裝置產生的爐渣。
全文摘要
本發明提供一種間接加熱式還原煉鐵的方法和裝置，裝置包括有氣化預熱爐，隔焰還原爐、熔煉爐、氣體處理裝置和排放系統。氣化預熱爐的內部由煙氣通道和預熱室構成，預熱室由導熱壁圍成，預熱室壁和預熱室之間的空間為煙氣通道。隔焰還原室中由導熱壁分隔為還原室和燃燒室，隔焰還原室壁與導熱壁之間的空間為燃燒室。導熱壁的材質為碳化矽磚或高鋁磚等。氣化預熱爐之間被還原物料通過物料輸送設備輸送，加熱煙氣通過煙氣管路輸送，煤氣通過煤氣管路輸送。本發明煙氣通過氣化預熱爐和隔焰還原爐的導熱壁間接加熱被還原物料，還原過程中伴生煤或其他燃料的氣化，產生的煤氣用於燃燒加熱，既提高還原產品的質量，又節省能源。
文檔編號C21B13/14GK101956037SQ20101026768
公開日2011年1月26日 申請日期2010年8月31日 優先權日2010年8月31日
發明者賈會平 申請人:賈會平