一種煤基豎罐直接還原煉鐵裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種煤基豎罐直接還原煉鐵裝置，該裝置由加料倉(cāng)1，豎罐本體13，耐火材料和排料裝置7組成，該裝置的上部設(shè)置有預(yù)還原段2，中部設(shè)置有直接還原段4，下部設(shè)置有冷卻段5，加料倉(cāng)1設(shè)置在豎罐本體13的頂部，排料裝置7設(shè)置在豎罐本體13的底部；本實(shí)用新型在豎罐本體13的兩側(cè)設(shè)置有燃燒室19和20，一側(cè)設(shè)置有換熱室8，換熱室8和燃燒室19以及燃燒室20之間通過火道22連接；本實(shí)用新型的預(yù)還原段使通入的熱煤氣預(yù)熱了下降的爐料，還對(duì)爐料進(jìn)行了預(yù)還原，冷卻段使通入的冷煤氣與下降的海綿鐵進(jìn)行熱交換并且進(jìn)一步還原了爐料，大幅度地降低直接還原段的熱量消耗和還原時(shí)間，提高了爐料的還原效率和能源利用效率，降低了生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種煤基豎罐直接還原煉鐵裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及還原煉鐵【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種包括預(yù)還原段，直接還原段和冷卻段的煤基豎罐直接還原煉鐵裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]直接還原煉鐵法包括氣基直接還原煉鐵法和煤基直接還原煉鐵法兩種方法。由于我國(guó)天燃?xì)赓Y源短缺，煤基直接還原煉鐵法的應(yīng)用更加廣泛。煤基直接還原煉鐵法采用的裝置有隧道窯、回轉(zhuǎn)窯、轉(zhuǎn)底爐和豎爐等。不同的冶煉裝置在處理特定的原料時(shí)具有各自的優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也存在缺點(diǎn)。采用隧道窯獲得的產(chǎn)品質(zhì)量好，但隧道窯生產(chǎn)效率低，而且能耗高；回轉(zhuǎn)窯的能源利用效率高，但窯內(nèi)容易結(jié)圈；轉(zhuǎn)底爐的冶煉速度快，但轉(zhuǎn)底爐獲得的產(chǎn)品質(zhì)量差。煤基直接還原豎爐采用外加熱的方式，由于外加熱傳熱速度慢，傳熱效率低，所以爐內(nèi)鐵氧化物的還原速度慢，生產(chǎn)效率低。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實(shí)用新型提供了 一種煤基豎罐直接還原煉鐵裝置。本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)其目的:
[0004]本實(shí)用新型的煤基豎罐直接還原煉鐵裝置是由加料倉(cāng)1，豎罐本體13，排料裝置7組成，在所述豎罐本體13的上部設(shè)置有預(yù)還原段2 ;預(yù)還原段2的下方設(shè)置有排風(fēng)口 3，豎罐本體13的中部設(shè)置有直接還原段4，豎罐本體13的下部設(shè)置有冷卻段5，冷卻段5的下方設(shè)置有排風(fēng)口 6，所述加料倉(cāng)I設(shè)置在豎罐本體13的頂部，所述排料裝置7設(shè)置在所述豎罐本體13的底部。
[0005]本實(shí)用新型在所述豎罐本體13的預(yù)還原段2的其中兩側(cè)設(shè)置有燃燒室19，在直接還原段4的其中兩側(cè)設(shè)置有燃燒室20，在豎罐本體13的其中一側(cè)設(shè)置有換熱室8，換熱室8的下方設(shè)置有煙道9，燃燒室19和燃燒室20的下方設(shè)置有火道22，所述換熱室8和所述燃燒室19以及燃燒室20之間通過所述火道22連接。
[0006]本實(shí)用新型所述預(yù)還原段2和冷卻段5是由內(nèi)向外分別采用耐火材料高鋁磚層10，硅藻土磚層11和纖維氈層12砌筑在豎罐本體13中的上部和下部；所述直接還原段4采用耐火材料碳化娃磚17砌筑在豎罐本體13中的中部；所述冷卻段5下方的排風(fēng)口 6由耐火材料高鋁磚18砌筑；本實(shí)用新型所述耐火材料還可以是剛玉莫來石、剛玉磚或高導(dǎo)熱性碳化娃磚。
[0007]本實(shí)用新型所述燃燒室20中設(shè)置有多個(gè)上下交錯(cuò)并且具有通道的隔墻21 ;所述燃燒室20以及其中的隔墻21由耐火材料高鋁磚18砌筑，所述隔墻21上均勻布置有多個(gè)空氣燒嘴16 ;所述換熱室8由耐火材料高鋁磚18砌筑，換熱室8中設(shè)置有煤氣通道14和空氣通道15，并與所述燃燒室19和燃燒室20連通；本實(shí)用新型所述排料裝置7設(shè)置為排料輥；所述豎罐本體13為鋼制長(zhǎng)方體殼體。
[0008]本實(shí)用新型的煤基豎罐直接還原煉鐵裝置通過設(shè)置為預(yù)還原段、直接還原段和冷卻段，使設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝緊湊，操作簡(jiǎn)單。由于提高了煤氣的利用率，增加了豎罐產(chǎn)量，提高了金屬化率，顯著地降低了冶煉能耗，使能耗和生產(chǎn)成本大大降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型的示意性結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0010]圖2是沿圖1的A’ -A’向結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖3是沿圖1的B’-B’向結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)描述本實(shí)用新型煤基豎罐直接還原煉鐵裝置的設(shè)計(jì)原理和結(jié)構(gòu)組成。
[0013]本實(shí)用新型是基于外燃式煤基直接還原豎爐目前存在的問題，在直接還原段的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了具有預(yù)還原段和冷卻段的煤基豎罐直接還原煉鐵裝置。
[0014]本實(shí)用新型的原料可以用普通氧化球團(tuán)和煤塊或含碳球團(tuán)；煤基豎罐直接還原煉鐵裝置的豎罐本體13分為預(yù)還原段2、直接還原段4和冷卻段5，豎罐本體13兩側(cè)設(shè)有燃燒室19，燃燒室20和換熱室8 ;氧化球團(tuán)和煤塊或含碳球團(tuán)通過上料倉(cāng)I經(jīng)布料裝置均勻落在豎罐內(nèi)，預(yù)熱煤氣和空氣在預(yù)還原段2的兩側(cè)燃燒室19進(jìn)行不完全燃燒，燃燒溫度在900°C左右通入預(yù)還原段2與直接還原段4上升的煤氣對(duì)爐料進(jìn)行預(yù)還原。由于進(jìn)入預(yù)還原段2的煤氣具有較強(qiáng)的還原性，球團(tuán)經(jīng)預(yù)還原后金屬化率可以達(dá)到30%-70%，大幅度降低直接還原負(fù)荷。預(yù)還原后的球團(tuán)進(jìn)入直接還原段4主要進(jìn)行直接還原反應(yīng)，反應(yīng)所需熱量由兩側(cè)的燃燒室20提供。燃燒所用煤氣可以是豎罐爐頂煤氣和水煤氣混合氣，煤氣和空氣通過換熱室8預(yù)熱到700-900°C，分別通過煤氣通道(14)和空氣通道(15)進(jìn)入燃燒室(20)，在燃燒室20燃燒到1250-1350°C，燃燒室溫度通過空氣燒嘴16來控制，保證直接還原段4的反應(yīng)溫度能夠維持在950-1100°C，球團(tuán)金屬化率可以達(dá)到93%以上。還原好的高溫海綿鐵進(jìn)入冷卻段5，冷卻煤氣從冷卻段5下部的冷卻煤氣風(fēng)口 6進(jìn)入與海綿鐵進(jìn)行熱交換，冷卻煤氣換熱后溫度達(dá)到900-1000°C進(jìn)入直接還原段4，高溫金屬化球團(tuán)冷卻到80-200°C，經(jīng)由排料輥組成的排料裝置7從冷卻段5的底部排出，換熱后的煙氣通過煙道(9)向外排出并被回收。
[0015]本實(shí)用新型的預(yù)還原段的設(shè)計(jì)使通入的熱煤氣不但預(yù)熱了下降的爐料，而且還可以對(duì)爐料進(jìn)行預(yù)還原；同時(shí)，冷卻段的設(shè)計(jì)使通入的冷煤氣與下降的海綿鐵進(jìn)行熱交換，預(yù)熱的煤氣在上升過程中進(jìn)一步還原爐料，大幅度地降低直接還原段的熱量消耗和還原時(shí)間，大大提高了爐料的還原效率和能源利用效率，從而提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。
[0016]實(shí)施例1
[0017]參照?qǐng)D1，圖2和圖3，本實(shí)用新型的煤基豎罐直接還原煉鐵裝置包括加料倉(cāng)1，豎罐本體13，燃燒室20，換熱室8，排料裝置7以及其它輔助設(shè)施組成；豎罐本體13的結(jié)構(gòu)是一個(gè)腔式長(zhǎng)方體殼體，其頂端設(shè)置有加料倉(cāng)I和布料裝置，其底部設(shè)置有由若干排料輥構(gòu)成的排料裝置7。
[0018]本實(shí)用新型豎罐本體13中的上部設(shè)置有預(yù)還原段2，預(yù)還原段2的下方設(shè)置有排風(fēng)口 3，豎罐本體13的中部設(shè)置有直接還原段4，下部設(shè)置有冷卻段5，冷卻段5的下方設(shè)置有冷卻煤氣排風(fēng)口 6 ;豎罐本體13的預(yù)還原段2的其中兩側(cè)設(shè)置有與預(yù)還原段2相通的燃燒室19，豎罐本體13的直接還原段4的其中兩側(cè)設(shè)置有與直接還原段4相通的燃燒室20，豎罐本體13的其中一側(cè)設(shè)置有換熱室8，本實(shí)施例將燃燒室19，燃燒室20和換熱室8均設(shè)置在豎罐本體13的長(zhǎng)方體的長(zhǎng)邊一側(cè)。在換熱室8的下方設(shè)置有煙道9，在燃燒室19和燃燒室20的下方設(shè)置有火道22，換熱室8與燃燒室19和燃燒室20之間通過火道22連接。
[0019]根據(jù)本實(shí)用新型在豎罐本體13中自上而下設(shè)計(jì)的預(yù)還原段2，直接還原段4，冷卻段5，以及排風(fēng)口各部位功能的不同，所使用的耐火材料和結(jié)構(gòu)形式也有所不同。預(yù)還原段2和冷卻段5的耐火材料及結(jié)構(gòu)形式由內(nèi)到外分別是耐火層、保溫層到鋼制殼體；其中，耐火層采用高鋁磚層10或剛玉莫來石磚，保溫層采用硅藻土磚層11和纖維氈層12，分別分層砌筑在豎罐本體13上部的預(yù)還原段2和下部的冷卻段5 ;豎罐本體13的鋼制殼體可以由普通碳鋼焊接或采用其它金屬殼體；直接還原段4由高導(dǎo)熱性碳化硅磚17砌筑；預(yù)還原段2下方的排風(fēng)口 3和冷卻段5下方的冷卻煤氣排風(fēng)口 6由高鋁磚18或定型剛玉磚砌筑而成；排風(fēng)口 3和排風(fēng)口 6對(duì)稱均勻分布。
[0020]本實(shí)施例的豎罐本體13兩側(cè)的燃燒室19和20由高鋁磚18砌筑，燃燒室20中設(shè)置有多個(gè)上下交錯(cuò)并且具有通道的導(dǎo)熱隔墻21，隔墻21由異型高鋁磚18構(gòu)成；本實(shí)施例根據(jù)不同燃燒區(qū)域在導(dǎo)熱隔墻21上均勻布置了多個(gè)空氣燒嘴16和熱電偶。換熱室8是燃燒室20的輔助機(jī)構(gòu)，主要是利用燃燒廢氣的余熱來預(yù)熱空氣和煤氣；換熱室8由定制高鋁圓筒磚砌筑，煤氣和空氣分別從高鋁圓筒磚砌筑的煤氣通道14和空氣通道15內(nèi)通過，燃燒并換熱后的廢氣從高鋁圓筒磚砌筑的煙道9向外排出并被除塵回收。
[0021]本實(shí)用新型的球團(tuán)經(jīng)還原、冷卻后，通過設(shè)置在豎罐本體13下部的排料裝置7排出，排料裝置7由排料輥構(gòu)成。
[0022]實(shí)施例2
[0023]本實(shí)用新型的煤基豎罐直接還原煉鐵裝置由加料倉(cāng)1、豎罐本體13和排料裝置7組成，加料倉(cāng)I與豎罐本體13頂部相連，排料裝置7與豎罐本體13底部連接。
[0024]本實(shí)用新型的豎罐本體13分為預(yù)還原段2、直接還原段4和冷卻段5。球團(tuán)通過加料倉(cāng)I進(jìn)入預(yù)還原段2，預(yù)熱的煤氣和空氣在預(yù)還原段2兩側(cè)的燃燒室19進(jìn)行不完全燃燒，煤氣燃燒到900°C通入風(fēng)口對(duì)球團(tuán)進(jìn)行預(yù)還原。球團(tuán)在預(yù)還原段2反應(yīng)1-2小時(shí)后下降到直接還原段4，直接還原4反應(yīng)耗熱由兩側(cè)的燃燒室20提供。煤氣和空氣通過由高鋁磚18砌筑的換熱室20換熱后溫度達(dá)到600-900°C，熱煤氣與熱空氣在燃燒室20進(jìn)行均勻燃燒，燃燒溫度為1200-1350°C，熱量通過碳化硅磚17導(dǎo)熱墻隔墻21傳入直接還原段4。燃燒后的煙氣溫度為1000-1200°C通過煙道進(jìn)入換熱室8，與空氣和煤氣進(jìn)行熱交換，熱交換后溫度為500-800°C的煙氣進(jìn)入余熱鍋爐。球團(tuán)在直接還原段4還原2-3小時(shí)，金屬化率達(dá)到93%以上后進(jìn)入冷卻段5，冷卻氣體可以為水煤氣，氣體氧化度小于0.25，冷卻氣體由冷卻段5下方的排風(fēng)口 6鼓入,金屬化球團(tuán)在冷卻段4的停留時(shí)間為I小時(shí)左右，冷卻氣體換熱后溫度達(dá)到900-1100°C進(jìn)入直接還原段4繼續(xù)還原球團(tuán)，金屬化球團(tuán)冷卻到100-300°C由排料裝置7排出。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果還在于，通過在煤基直接還原豎爐的基礎(chǔ)上增加預(yù)還原段和冷卻段，使得在預(yù)還原段中通入的熱煤氣不但預(yù)熱了下降的爐料，而且可以對(duì)爐料進(jìn)行預(yù)還原，大幅度降低了直接還原段的熱量消耗和還原時(shí)間；通過冷卻段中通入的冷煤氣與下降的海綿鐵進(jìn)行熱交換，預(yù)熱的煤氣在上升過程中進(jìn)一步還原爐料，提高了能源利用效率。本實(shí)用新型的煉鐵裝置得到的球團(tuán)穩(wěn)定性好，金屬化率高，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。本實(shí)用新型的煉鐵裝置工藝緊湊，操作簡(jiǎn)單。
[0026]盡管上面已經(jīng)通過結(jié)合示例性實(shí)施例描述了本實(shí)用新型，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚，在不脫離權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可對(duì)本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例進(jìn)行各種修改和改變。
【權(quán)利要求】
1.一種煤基豎罐直接還原煉鐵裝置，由加料倉(cāng)(1)，豎罐本體(13)，排料裝置(7)組成，其特征在于，所述豎罐本體(13)的上部設(shè)置有預(yù)還原段(2)，預(yù)還原段(2)的下方設(shè)置有排風(fēng)口(3)，豎罐本體(13)的中部設(shè)置有直接還原段(4)，豎罐本體(13)的下部設(shè)置有冷卻段(5)，冷卻段(5)的下方設(shè)置有排風(fēng)口(6)，所述加料倉(cāng)⑴設(shè)置在豎罐本體(13)的頂部，所述排料裝置(7)設(shè)置在所述豎罐本體(13)的底部； 在所述豎罐本體(13)的預(yù)還原段(2)的其中兩側(cè)設(shè)置有燃燒室(19)，在直接還原段(4)的其中兩側(cè)設(shè)置有燃燒室(20)，在豎罐本體(13)的其中一側(cè)設(shè)置有換熱室(8)，換熱室(8)的下方設(shè)置有煙道(9)，燃燒室(19)和燃燒室(20)的下方設(shè)置有火道(22)，所述換熱室(8)和所述燃燒室(19)以及燃燒室(20)之間通過所述火道(22)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述煤基豎罐直接還原煉鐵裝置，其特征在于，所述預(yù)還原段(2)和冷卻段(5)是由內(nèi)向外分別采用耐火材料高鋁磚層(10)，硅藻土磚層(11)和纖維氈層(12)砌筑在豎罐本體(13)中的上部和下部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述煤基豎罐直接還原煉鐵裝置，其特征在于，所述直接還原段(4)采用耐火材料碳化娃磚(17)砌筑在豎罐本體(13)中的中部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述煤基豎罐直接還原煉鐵裝置，其特征在于，所述燃燒室(20)中設(shè)置有多個(gè)上下交錯(cuò)并且具有通道的隔墻(21)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述煤基豎罐直接還原煉鐵裝置，其特征在于，所述燃燒室(20)以及燃燒室(20)中的隔墻(21)由耐火材料高鋁磚(18)砌筑，所述隔墻(21)上均勻布置有多個(gè)空氣燒嘴(16)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述煤基豎罐直接還原煉鐵裝置，其特征在于，所述換熱室(8)由耐火材料高鋁磚(18)砌筑，換熱室(8)中設(shè)置有煤氣通道(14)和空氣通道(15)，并與所述燃燒室(19)和所述燃燒室(20)連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述煤基豎罐直接還原煉鐵裝置，其特征在于，所述預(yù)還原段(2)的下方的排風(fēng)口(3)，和冷卻段(5)下方的排風(fēng)口 (6)由耐火材料高鋁磚(18)砌筑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述煤基豎罐直接還原煉鐵裝置，其特征在于，所述排料裝置(7)由排料輥組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述煤基豎罐直接還原煉鐵裝置，其特征在于，所述豎罐本體(13)為鋼制長(zhǎng)方體殼體。
10.根據(jù)權(quán)利要求2、3、5、6或7任一權(quán)利要求所述煤基豎罐直接還原煉鐵裝置，其特征在于，所述耐火材料為剛玉莫來石、剛玉磚、高導(dǎo)熱性碳化硅磚。
【文檔編號(hào)】C21B13/04GK203728869SQ201320860358
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】高建軍, 齊淵洪, 師學(xué)峰, 嚴(yán)定鎏, 許海川, 王海風(fēng), 周和敏, 郭玉華, 張俊 申請(qǐng)人:鋼鐵研究總院