專利名稱：多級流化移動床熔態(tài)還原煉鐵爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于熔態(tài)還原煉鐵爐，特別涉及多級流化移動床熔態(tài)還原煉鐵爐。
在過去的幾十年里，我國建立了大量300～1000m3的中小型高爐，但是這些高爐在生產(chǎn)過程中存在著嚴(yán)重的污染環(huán)境問題，而造成污染的原因，大多數(shù)是與高爐本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)。高爐是高爐工藝的核心設(shè)備，在它的內(nèi)部物料呈填料床形態(tài)向下移動，氣體穿過床層向上流動，這種工作方式要求床層有較好的透氣性，也就是物料要具有一定的強度；另外，物料應(yīng)具有良好的反應(yīng)特性，以保證還原反應(yīng)的順利進行。長期的研究和生產(chǎn)實踐形成了成熟的高爐流程，它依賴于焦碳、燒結(jié)礦、塊礦或球團礦和熱空氣，為了得到這些形態(tài)的原料，不可避免地產(chǎn)生嚴(yán)重的粉塵、氣態(tài)污染物和污水等污染。通過增加系列環(huán)保設(shè)備，用來徹底解決環(huán)境污染問題的方法顯然是不經(jīng)濟的。如果采取一些技術(shù)改造措施，一方面從流程本身消除污染源，另一方面改善其經(jīng)濟狀況，這應(yīng)該是一種更好的辦法。
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有中小型鋼鐵廠中的高爐環(huán)境污染問題，提供一種將現(xiàn)有中小型鋼鐵廠中的高爐直接改造成可以利用粉礦和塊煤的多級流化移動床熔態(tài)還原煉鐵爐，并使該煉鐵爐具有以下四個特點(1)可以處理粉鐵礦或鐵精礦；(2)直接使用塊煤作為燃料和還原劑；(3)以中小型高爐作為基礎(chǔ)進行適當(dāng)改造；(4)利用出口氣體作為生產(chǎn)化學(xué)品的原材料或生產(chǎn)海綿鐵的還原劑。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的本實用新型的多級流化移動床熔態(tài)還原爐保留了原中小型高爐的下部結(jié)構(gòu)，而將上部改成了直徑恒定的多級流化移動床。爐子的上部用于粉礦的間接固態(tài)還原，下部用于直接熔態(tài)還原，爐子上下兩部分直接連接在一起。
本實用新型的爐體結(jié)構(gòu)如附


圖1所示，其橫截面為圓形。其特征在于還原煉鐵爐分上下兩部分，上部為多級流化移動床，下部為熔態(tài)還原爐；熔態(tài)還原爐下部的熔煉爐膛為上粗下細，在爐膛的下部側(cè)壁設(shè)有出鐵口6、出渣口5和氧氣噴槍入口4；在爐膛的上部或在多級流化移動床的下部設(shè)有冷卻氣體分布器14，在冷卻氣體分布器14的外壁上開有再循環(huán)氣體入口3并帶有氣體噴孔16；在多級流化移動床外殼15的內(nèi)壁上安裝有固定傾斜圓環(huán)形多孔塔板組8，在多級流化移動床腔體中間垂直安裝有旋轉(zhuǎn)構(gòu)件10，在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件10上安裝有相對應(yīng)于多孔塔板組8的傾斜圓環(huán)形多孔塔板組9，多孔塔板組9可以隨著旋轉(zhuǎn)構(gòu)件10一起轉(zhuǎn)動，這兩組塔板構(gòu)成了多級流化移動床的主體；旋轉(zhuǎn)構(gòu)件與固定傾斜多孔塔板組8的最后一塊固定塔板之間設(shè)有下料口7；在多級流化移動床的頂部設(shè)有燃料入口12和加料入口11。
所述多孔塔板上安裝有料耙13，見附圖2；所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件是帶有夾層的空心圓筒；所述多孔塔板是圓環(huán)形多孔塔板；所述圓環(huán)形多孔塔板為空心。
多級流化移動床熔態(tài)還原爐被分成兩個半圓柱形，在每年的維修期間可以利用平移裝置將二者移開。在轉(zhuǎn)動傾斜多孔塔板上和固定傾斜多孔塔板上分別安裝有料耙13，見附圖2，用于及時清理塔板上滯留的粉礦。冷卻氣體分布器14可設(shè)在高爐的中部，在冷卻氣體分布器14上有再循環(huán)氣體入口3，見附圖3。
鐵礦粉經(jīng)由爐頂蓋上的加料入口11加入到固態(tài)還原段，經(jīng)由在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件10上和外殼15的內(nèi)壁上安裝的多層傾斜圓環(huán)形多孔塔板，并借助于一定的旋轉(zhuǎn)速度，以可控的速度向下流動，與上行的還原氣逆流接觸，發(fā)生傳熱和還原反應(yīng)，在經(jīng)過較深度預(yù)還原后，由下料口下落到熔態(tài)還原段中的焦碳床上。經(jīng)熔化、滲碳和最終還原后，實現(xiàn)渣金分離，最后分別從出鐵口和出渣口排出鐵水和渣。
塊煤經(jīng)由旋轉(zhuǎn)內(nèi)構(gòu)件的空心圓筒加入到底部的熔態(tài)還原段，經(jīng)過預(yù)熱、干燥、分解和氣化階段，進入吹氧燃燒區(qū)，并形成焦碳床。
通過氧氣噴槍將純氧直接吹入焦碳床，進行燃燒氣化。為了控制燃燒溫度，可以向燃燒區(qū)內(nèi)吹入部分石灰石粉、冷礦粉或過熱水蒸氣。
再循環(huán)氣體經(jīng)循環(huán)氣入口進入冷卻氣體分布器后，通過氣體噴孔16噴入熔態(tài)還原段的頂部氣體空間，與從熔態(tài)還原部分上升的熱煤氣混合，調(diào)節(jié)進入固態(tài)還原段的煤氣溫度。
本實用新型可以直接利用塊煤和處理粉礦，省去了高爐工藝中的燒結(jié)、煉焦和熱風(fēng)爐等污染嚴(yán)重的生產(chǎn)單元。本實用新型與化學(xué)工業(yè)中常用的脫CO2裝置和直接還原鐵裝置集成，可以構(gòu)成熔態(tài)還原煉鐵新流程。
當(dāng)原小高爐轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗉壛骰苿哟踩蹜B(tài)還原煉鐵爐時，生鐵的產(chǎn)量可增加一倍以上。例如，利用原300m3的高爐日產(chǎn)生鐵450噸時，當(dāng)使用本實用新型爐子時，生鐵的日產(chǎn)量可以達到900噸。因而，改造后的300m3的高爐，每年可以生產(chǎn)30萬噸生鐵、15萬噸海綿鐵，年產(chǎn)值將達到4.5億元；本實用新型可以降低煤耗，每生產(chǎn)一噸金屬所消耗的煤大約為670公斤煤/噸金屬，低于高爐的指標(biāo)。
以下結(jié)合附圖和實施例對實用新型的技術(shù)方案作進一步的描述。
附
圖1．本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2．安裝在多孔塔板上的料耙示意圖；附圖3．再循環(huán)冷CO+H2氣體進口與分布器示意圖。
圖中標(biāo)示1．熔態(tài)還原爐 2．夾層 3．循環(huán)氣入口4．氧氣噴槍入口 5．出渣口6．出鐵口 7．下料口 8．固定傾斜塔板 9．活動傾斜塔板10．旋轉(zhuǎn)構(gòu)件 11．加料入口12．燃料入口13．料耙 14．冷卻氣分布器15．外殼16．氣體噴孔實施例請參見附
圖1。多級流化移動床熔態(tài)還原爐由上部直徑恒定的多級流化移動床和下部的熔態(tài)還原爐組成，中間縫隙用耐火材料封堵。上部用于粉礦的間接固態(tài)還原，下部用于直接熔態(tài)還原。
在固態(tài)還原爐段，金屬旋轉(zhuǎn)構(gòu)件10上焊接有多層傾斜圓環(huán)形多孔塔板9，多孔塔板9為空心，在多孔塔板9空心的里面裝有冷卻物質(zhì)，空心和旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的夾層2相通，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的夾層2與爐子外部的冷卻裝置相連接，在爐外部的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件10上安裝有電機；在還原爐外殼15的內(nèi)壁上安裝有多層固定傾斜圓環(huán)形多孔塔板8，在多孔塔板8空心的里面裝有冷卻物質(zhì)，多孔塔板8的空心與爐壁里的一根總管相通，總管與爐子外部的冷卻裝置相連接；鐵礦粉由加料入口11加入到還原爐內(nèi)，并借助于一定的旋轉(zhuǎn)速度，以恒定的速度向下流動。為了及時清理塔板上滯留的粉礦，在多孔塔板上安裝有料耙13，見附圖2。塊煤由燃料入口12加入到熔態(tài)還原爐內(nèi)，從熔態(tài)還原爐的熔態(tài)還原段上升的煤氣與向下流動的粉礦逆流接觸，發(fā)生傳熱和反應(yīng)過程，在將氧化鐵還原的同時消耗煤氣中的化學(xué)能。多級流化移動床具有非等溫的特點，特別有意義的是在500～600℃的溫度因間內(nèi)，部分一氧化碳會分解并將碳沉積于礦粉的表面，從而可以避免在普通流化床內(nèi)礦粉還原過程中通常會發(fā)生的粘結(jié)現(xiàn)象。
如附圖3所示，在爐子的中部設(shè)有冷卻氣體分布器14，在冷卻氣體分布器14的外壁上開有再循環(huán)氣體入口3，冷卻氣體分布器14上還帶有氣體噴孔16；再循環(huán)氣體經(jīng)入口3進入冷卻氣體分布器14后，通過氣體噴孔16噴入爐內(nèi)，氣體與從熔態(tài)還原部分上升的熱煤氣混合，調(diào)節(jié)進入固態(tài)還原段的煤氣溫度，使其穩(wěn)定在800～850℃的范圍內(nèi)。
塊煤經(jīng)由旋轉(zhuǎn)構(gòu)件10的空心圓筒加入到底部的熔態(tài)還原段，經(jīng)過預(yù)熱、干燥、分解和氣化階段，進入吹氧燃燒區(qū)。通過向燃燒區(qū)內(nèi)吹入部分石灰石粉、冷礦粉或混入一定量的過熱水蒸氣來控制燃燒溫度在2300～2500℃以下。鐵礦粉經(jīng)由爐頂蓋上的加料口11加入到固態(tài)還原段，在經(jīng)過較深度預(yù)還原后，由下料口7下落到熔態(tài)還原段中的焦礦床上，在此期間發(fā)生預(yù)熱和熔化過程，并滴落在燃燒區(qū)下部的焦床上，最后進行渣金分離。
本實用新型的工藝流程為，自固態(tài)預(yù)還原段排出的氣體經(jīng)過氣體洗滌裝置除去雜質(zhì)后，進入脫CO2塔，產(chǎn)生的CO+H2氣體除了一部分再循環(huán)用于調(diào)節(jié)進入固態(tài)預(yù)還原段的煤氣溫度外，大部分進入燃油加熱器升高溫度，然后進入直接還原海綿鐵裝置，用于生產(chǎn)海綿鐵(DRI)。尾氣經(jīng)過除塵和氣體洗滌操作后，可以再循環(huán)進入脫CO2塔，也可作其它用途。
權(quán)利要求1．一種多級流化移動床熔態(tài)還原煉鐵爐，其特征在于還原煉鐵爐分上下兩部分，上部為多級流化移動床，下部為熔態(tài)還原爐；熔態(tài)還原爐下部的熔煉爐膛為上粗下細，在爐膛的下部側(cè)壁設(shè)有出鐵口(6)、出渣口(5)和氧氣噴槍入口(4)；在爐膛的上部或在多級流化移動床的下部設(shè)有冷卻氣體分布器(14)，在冷卻氣體分布器(14)的外壁上開有再循環(huán)氣體入口(3)并帶有氣體噴孔(16)；在多級流化移動床外殼(15)的內(nèi)壁上安裝有固定傾斜多孔塔板組(8)，在多級流化移動床腔體中間垂直安裝有旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(10)，在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(10)上安裝有相對應(yīng)于多孔塔板組(8)的傾斜多孔塔板組(9)；旋轉(zhuǎn)構(gòu)件與固定傾斜多孔塔板組(8)的最后一塊固定塔板之間設(shè)有下料口(7)；在多級流化移動床的頂部設(shè)有燃料入口(12)和加料入口(11)。
2．如權(quán)利要求1所述的多級流化移動床熔態(tài)還原煉鐵爐，其特征在于所述多孔塔板是圓環(huán)形多孔塔板。
3．如權(quán)利要求1或2所述的多級流化移動床熔態(tài)還原煉鐵爐，其特征在于所述多孔塔板上安裝有料耙(13)。
4．如權(quán)利要求1或2所述的多級流化移動床熔態(tài)還原煉鐵爐，其特征在于所述多孔塔板為空心。
5．如權(quán)利要求1所述的多級流化移動床熔態(tài)還原煉鐵爐，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件是帶有夾層的空心圓筒。
專利摘要本實用新型特別涉及多級流化移動床熔態(tài)還原煉鐵爐。還原煉鐵爐分上下兩部分,上部為多級流化移動床,下部為熔態(tài)還原爐;熔態(tài)還原爐下部的熔煉爐膛為上粗下細,在多級流化移動床外殼的內(nèi)壁上安裝有固定傾斜圓環(huán)形多孔塔板組,中間垂直安裝有旋轉(zhuǎn)構(gòu)件,在其上安裝有傾斜圓環(huán)形多孔塔板組,多孔塔板組可以隨著旋轉(zhuǎn)構(gòu)件一起轉(zhuǎn)動。本實用新型可以直接利用塊煤和處理粉礦,省去了高爐工藝中的燒結(jié)、煉焦和熱風(fēng)爐等污染嚴(yán)重的生產(chǎn)單元。
文檔編號C21B11/00GK2433260SQ00243650
公開日2001年6月6日 申請日期2000年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月21日
發(fā)明者王立新, 許志宏, 楊章遠, 戚大光, 王大光, 劉超 申請人:中國科學(xué)院化工冶金研究所