內外加熱立式通道還原爐的製作方法
2023-05-15 16:23:46 2
專利名稱：內外加熱立式通道還原爐的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種海綿鐵快速直接還原的配套裝置，涉及一種內外加熱立式通道還原爐。
背景技術：
目前，公知的直接還原鐵生產設備主要有豎爐、迴轉窯、隧道窯和轉底爐等。
在直接還原鐵工業生產中，氣基豎爐佔據絕對優勢，其主要是將原煤製成煤氣供加熱和還原，鐵礦石通過爐頂密封罐加入豎爐，自上而下運動，鐵礦石和還原氣在逆向對流運動中發生熱交換和還原反應。還原尾氣從爐頂導出，經冷卻淨化後返回煤氣系統。而鐵礦石被還原成海綿鐵，並繼續向下運動，進入豎爐下部。還原性的冷卻氣從豎爐底部送入，對海綿鐵進行保護性冷卻。冷卻尾氣從豎爐中部導出，經冷卻淨化後返回煤氣系統。海綿鐵被冷卻後，經螺旋排料機排出豎爐。豎爐存在的主要問題有焙燒風量偏小，冷卻風量偏大；氣流分流不合理，上行冷卻風量或下行焙燒風量控制不當；焙燒帶靠近導風牆側以及整個均熱帶的氣流較薄弱；產品質量均一性不夠，有懸料故障。
迴轉窯主要是固體燃料/還原劑與入窯料混合，窯頭裝有空氣/燃料燒嘴進行供熱，沿窯身長度方向要裝有不同形式的噴嘴，噴入空氣和補充燃料，以調整CO/CO2比和溫度。在較高溫度和較高CO/CO2比值下完成還原，產品排入密封的水冷式冷卻桶冷卻後進行磁選。迴轉窯的機械化程度高、生產率較高、單臺設備的產量較大，但迴轉窯有一定的局限性，首先運行中會帶來物料磨損、破碎和粉末的產生，倘若爐料強度不高、粉末控制不佳、窯內某點過熱，勢必會影起困擾迴轉窯運行的結圈問題；其次對還原劑和燃料的煤種也有一定的要求，只有反應性良好的煙煤和褐煤才適用；然後產品易受煤含硫量的影響，為降低含硫量需向窯內加脫硫劑，這樣增加了殘炭分選的難度，導致操作費用昂貴，增加了成本；另外，還存在產品質量不高、產品粉化率高、生產效率較低、熱效率低、填充係數低(一般在10％-20％)等缺點。
隧道窯主要是將精礦粉、煤粉、石灰石粉，按照一定的比例和裝料方法，分別裝入還原罐中，然後把罐放在罐車上，推入條形隧道窯中或把罐直接放到環形輪窯中，料罐經預熱1150℃加熱焙燒數十小時和冷卻之後，使精礦粉還原，得到直接還原鐵的方法，此種方法可以生產出滿足電爐煉鋼需要的DRI，但是單位產量低，佔地面積大，成本高，勞動強度大，機械化程度低。
轉底爐是首先將含鐵粉料、煤粉料、脫硫劑混勻後造球或分層布料，然後將均勻混合的原料烘乾並預熱後加入轉底爐中，隨著爐底的旋轉，爐料依次經過預熱區、還原區、中性區反應完畢後卸入有耐火材料的熱運輸罐內或快速冷卻。
發明內容
本實用新型為了克服上述現有技術存在的缺陷和問題，提供一種內外加熱立式通道還原爐，該還原爐採取豎爐直接還原中物料自上而下的連續運行方式，但又不同於豎爐的加熱和還原方式；採取了隧道窯法的隔焰加熱方式，又不同於隧道窯中反應罐單體加熱和物料靜止靠臺車運行的還原冷卻方式，從而實現了高度機械化生產海綿鐵。
本實用新型的技術方案為1、內外加熱立式通道還原爐，物料在還原爐內自上而下的連續運行，該還原爐分為預熱帶1和加熱還原反應帶，還原爐內上部1/3為預熱帶，下部2/3為加熱還原反應帶，預熱帶的溫度為800-900℃，加熱還原帶的溫度為1100-1200℃，在還原爐的預熱帶必須設有一排燒咀，加熱還原帶設有3-4排燒咀，還原爐內橫向立放2-6個反應罐，縱向放置4-100排反應罐，每兩罐之間有一組燒咀用於對反應罐的外圍加熱，每個反應罐的底部設計一個內燒咀，還原爐內所有反應罐下部出口處均設有保溫層，每兩個反應罐設一個集中下料口或每四個反應罐成「器」字形排列，共用一個集中下料口。
還原爐設計為寬5-10m×高3-15m×長6-100m的通道窯，每排有Ф500-1200×(3-15m)高的反應罐2-6個，共4-100排，反應罐高3-15m。
所述反應罐為雙層SiC反應罐，外罐的外徑為Ф500-1200，內徑為Ф400-1000；內罐的外徑Ф200-400，內徑的Ф160-340。
所述的外反應罐上部1-2m處放置多孔SiC罐，下部全部為緻密SiC罐。
在還原爐的預熱帶最上端設有廢氣排出口與排煙系統相連，每排內反應罐內放置一根鋼製排煙管與煤氣排煙系統連通或每臨近的兩排內反應罐設計一個鋼製排煙管與煤氣排煙系統。
本實用新型的優點如下
1、採用了豎爐的物料運行方式，但不同於豎爐的加熱和冷卻方式；採用隧道窯隔焰加熱的通道方式，但不同於隧道窯單層加熱方式，而採用內外加熱方式。
2、雙層加熱結構本爐採用SiC罐內外加熱方式，使物料受熱速度加快，提高了熱利用效率和縮短了還原工藝時間，傳統的SiC罐在Ф500情況下還原同樣的海綿鐵需工藝時間30-40小時，而採用雙層罐後在產品質量、產量一樣的情況下只需10-15小時左右。
3、採用了大斷面反應罐Ф1200和大斷面加熱爐5-10m，傳統的反應罐斷面在Ф500左右，加熱爐斷面在3.5m左右。
4、採用了緻密SiC罐和多孔SiC結構緻密SiC罐保證還原過程的條件，多孔SiC使反應氣體排入爐內去燃燒。
圖1為本實用新型橫向放置4個反應罐的結構示意圖。
圖2為利用實用新型進行生產海綿鐵工藝流程示意圖。
圖3為本實用新型橫向放置4個反應罐、縱向放置6排反應罐的平面示意圖。
具體實施方式
結合附圖對本實用新型作進一步描述。
如圖1所示，內外加熱立式通道還原爐，物料在還原爐內自上而下的連續運行，該還原爐分為預熱帶1和加熱還原反應帶2，還原爐內上部1/3為預熱帶，下部2/3為加熱還原反應帶，預熱帶1的溫度為800-900℃，加熱還原帶2的溫度為1100-1200℃，在還原爐的預熱帶1必須設有一排燒咀4，加熱還原帶2設有3-4排燒咀4，還原爐內橫向立放4個反應罐，放置6排，共24個反應罐，每兩罐位之間有一組燒咀4用於對反應罐的外圍加熱，每個反應罐的底部設計一個內燒咀7，還原爐內所有反應罐下部出口處均設有保溫層8，每爐只設一個集中下料口9，反應罐為雙層SiC反應罐，外反應罐5的外徑為Ф1100，內徑為Ф1000；內反應罐6的外徑Ф360，內徑的Ф300。外反應罐上部2m處放置多孔SiC罐，下部全部為緻密SiC罐。
在還原爐的預熱帶最上端設有廢氣排出口與排煙系統3相連，每排內反應罐內放置一根鋼製排煙管與煤氣排煙系統3連通。
生產海綿鐵工藝流程如圖2所示。
1、布料系統
爐上部用吊車將氧化球團和還原劑裝入料鬥中，經專用的布料小車11將氧化球團和還原劑12裝入還原罐，四臺布料小車平行布置沿長度方向進行每罐布料。
2、加熱系統採用煤氣加熱，也可以用天燃氣或油加熱；還原爐高7000×寬5500×長8000，還原爐的高、寬、長均指內部尺寸；四周在高度方向有4排燒咀，在每兩罐位之間有一組燒咀共8個用於對反應罐的外圍加熱，最上一排燒咀用於調節預熱和還原的工藝時間，每套還原罐間布置1個內燒咀，自下而上的對罐內加熱。
3、還原系統還原爐內設置有雙層SiC反應罐，外反應罐的外徑Ф1100，內徑Ф1000；內反應罐外徑Ф360，內徑Ф300。還原爐內橫向4個反應罐當然也可以放置多些或少些，縱向放置6排反應罐，在長度方向也可以放置數十排及數百排反應罐，根據實際產量而定，外反應罐上部2m處放置多孔SiC罐，下部全部為緻密SiC罐，上部安裝多孔SiC罐的目的是為了使還原過程的反應氣體排入還原爐內燃燒加熱。
4、出還原爐系統反應罐下部為鋼結構襯澆鑄耐火料的保溫層，保證熱態產物的儲熱效果。四個反應罐成「器」字形，共用一個密封式振動分離器，分離器由耐熱鋼製成粗篩網，網孔為10×10，網下出還原劑，網上出DRI，運行中將熱態DRI送入保溫N2保護的運料車中。
5、熱處理系統經還原的海綿鐵(DRI)球團自動落入還原爐下部的保溫斜槽中，經過封閉式振動分離器將還原劑過篩後落入廢還原劑收集鬥中，待返回原料間與燃煤混合成型後製造煤氣，熱態DRI球團落入帶N2氣保護的保溫罐車中。由於保溫罐車中溫度仍達800～1000℃左右，在N2氣保護下運到儲料倉——儲料倉有兩種a、帶N2氣保護的水冷卻倉，製備無氧化的海綿鐵球團(DRI)；b、帶N2氣保護的保溫倉，一方面此保溫倉與熱軋機相連，將熱的DRI軋製成熱壓塊DRI；另一方面保溫、等待運到煉鋼車間直接進電爐煉鋼(DRI溫度在500～800℃左右)實行熱裝爐煉鋼，節約能耗。由於出爐海綿鐵(DRI)溫度在800～1000℃左右，需要時在保溫罐中也可以通入H2進行脫C、S、O的熱處理，生產低C、S、O的DRI，進行還原鐵粉的二次精還原。
6、排煙系統
爐內加熱廢氣在任一端排出，一部分經換熱氣降溫後從煙囪排出，內反應罐的加熱氣流按長度方向集中到四根鋼製排煙管中與煤氣排煙管連通，經換熱氣處理後從煙囪排出，換熱器將空氣加熱後送到燒咀與煤氣混合加熱工業還原爐；另一部分送入原料系統乾燥原料。
本裝置的典型特點1、一爐多孔同一通道，熱效率高，且能實現一爐多品種生產；2、反應氣在爐內二次燃燒助熱節能；3、通過保溫容器調節出爐海綿鐵的質量，並可實現遠距離熱送熱裝爐，熱送的海綿鐵溫度達500℃～800℃，節約煉鋼能耗；4、裝置採用機械化裝出料，改善勞動環境和降低工人勞動強度；5、通過振動運輸對熱海綿鐵與還原劑進行熱分離。
6、適用於礦山使用精礦粉、高品位鐵礦石大規模生產DRI，也適用於冶金企業使用軋鋼氧化鐵皮及鋼廠含鐵塵泥生產DRI實行循環綜合利用。
本裝置與豎爐及隧道窯的特點比較本裝置採取了豎爐直接還原的物料自上而下的連續運行方式，豎爐一般採用加熱氣與物料對流，對物料的透氣性要求很嚴格，容易懸料，而且採用預熱→還原→冷卻→卸料一體方式，一爐不易實行同時多品種及高品位DRI的生產，本裝置與海綿鐵快速直接還原工藝相結合採用了雙層球團及固化工藝，球團強度高不會破裂及粘結，高溫區在5-10m左右，物料自重輕，避免了DRI的結團懸料，並且一爐多孔同一通道，熱效率高，能實現一爐多品種生產；另外，採用了隧道窯的隔焰加熱方式，加熱氣不與爐料接觸，但又不同於隧道窯中的反應罐單體加熱方式，而在反應罐內外加熱，實行快速還原。在隧道窯中，反應產物必須經過數10小時在爐內冷卻，不能實行後工序產品品質的調節。而在本裝置中物料DRI直接進入帶保溫和保護氣氛的料車中進行熱處理，卻可以輕鬆的實行多品種多工藝的生產調節實行低C、S、O2的DRI的生產。
權利要求1.內外加熱立式通道還原爐，物料在還原爐內自上而下的連續運行，該還原爐分為預熱帶(1)和加熱還原反應帶(2)，還原爐內上部1/3為預熱帶，下部2/3為加熱還原反應帶，預熱帶(1)的溫度為800-900℃，加熱還原帶(2)的溫度為1100-1200℃，其特徵在於在還原爐的預熱帶(1)必須設有一排燒咀，加熱還原帶(2)設有3-4排燒咀，爐內橫向立放2-6個反應罐，縱向放置4-100排反應罐，每兩罐之間有一組燒咀用於對反應罐的外圍加熱，每個反應罐的底部設計一個內燒咀，還原爐內所有反應罐下部出口處均設有保溫層，每兩個反應罐設一個集中下料口或每四個反應罐成「器」字形排列，共用一個集中下料口。
2.根據權利要求1所述的內外加熱立式通道還原爐，其特徵在於所述反應罐為雙層SiC反應罐，外罐的外徑為Φ500-1200，內徑為Φ400-1000；內罐的外徑Φ200-400，內徑的Φ160-340。
3.根據權利要求2所述的內外加熱立式通道還原爐，其特徵在於所述的外反應罐上部1-2m處放置多孔SiC罐，下部全部為緻密SiC罐。
4.根據權利要求2所述的內外加熱立式通道還原爐，其特徵在於在還原爐的預熱帶最上端設有廢氣排出口與排煙系統相連，每排內反應罐內放置一根鋼製排煙管與煤氣排煙系統連通或每臨近的兩排內反應罐設計一個鋼製排煙管與煤氣排煙系統。
5.根據權利要求1所述的內外加熱立式通道還原爐，其特徵在於還原爐設計為寬5-10m×高3-15m×長6-100m的通道窯。
專利摘要本實用新型涉及內外加熱立式通道還原爐，物料在還原爐內自上而下的連續運行，該還原爐分為預熱帶和加熱還原帶，在還原爐的預熱帶必須設有一排燒咀，加熱還原帶設有3－4排燒咀，爐內橫向立放2－6個反應罐，縱向放置4－100排反應罐，每兩罐位之間有一組燒咀用於對反應罐的外圍加熱，每個反應罐的底部設計一個內燒咀，還原爐內所有反應罐下部出口處均設有保溫層，每個還原爐只設一個集中下料口。本實用新型採用了自上而下的物料運行方式和內外加熱方式；雙層SiC罐內外加熱方式，使物料受熱速度加快，提高了熱利用效率和縮短了還原工藝時間；緻密SiC罐保證還原過程的條件，多孔SiC使反應氣體排入爐內去燃燒。
文檔編號F27B1/00GK2921740SQ200620095509
公開日2007年7月11日 申請日期2006年3月9日 優先權日2006年3月9日
發明者李森蓉, 李雄 申請人:武漢桂坤科技有限公司