專利名稱：一種短流程生產(chǎn)直接還原鐵的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于冶金設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種以煤為還原劑對(duì)鐵氧化物經(jīng)燒結(jié)后進(jìn)行直接還原的設(shè)備。
背景技術(shù)：
非高爐煉鐵技術(shù)是鋼鐵工業(yè)發(fā)展的前沿技術(shù)之一，其中直接還原生產(chǎn)金屬鐵已成為世界鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的組成部分，發(fā)展直接還原鐵生產(chǎn)彌補(bǔ)廢鋼的短缺，是我國(guó)鋼鐵工業(yè)發(fā)展中急需解決的問(wèn)題之一。本項(xiàng)實(shí)用新型的目的是想設(shè)計(jì)出一種穩(wěn)妥的以煤炭為主要能源制取還原鐵的相 關(guān)設(shè)備，同時(shí)提高單條生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力，采用本設(shè)備可以提供熱態(tài)金屬化球團(tuán)，直接熱 裝熱送到熔分爐或電弧爐內(nèi)熔分成鐵水，也可以提供冷態(tài)的金屬化球團(tuán)的供磁選或煉鋼使用。

實(shí)用新型內(nèi)容我國(guó)煤基直接還原鐵產(chǎn)能低下，生產(chǎn)方式落后、生產(chǎn)運(yùn)行成本高、質(zhì)量低，嚴(yán)重制約了我國(guó)直接還原鐵的發(fā)展，甚至影響了鋼鐵行業(yè)的發(fā)展。但我國(guó)的回轉(zhuǎn)窯法制取氧化球團(tuán)的生產(chǎn)工藝和裝備已經(jīng)非常成熟和穩(wěn)定，而且單條生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力已經(jīng)達(dá)到上百萬(wàn)噸，甚至幾百萬(wàn)噸，但是中國(guó)的煤基豎爐法制取還原鐵的工藝至今仍不夠成熟，主要是生產(chǎn)豎爐中間的溫度無(wú)法掌控在950°C 1000°C范圍內(nèi)，當(dāng)爐中心溫度超過(guò)1000°C時(shí)，會(huì)造成球團(tuán)與球團(tuán)間的粘接、同時(shí)還容易出現(xiàn)球團(tuán)與爐壁的粘結(jié)及棚料現(xiàn)象，因此至今煤基豎爐法生產(chǎn)還原鐵的生產(chǎn)技術(shù)一直沒(méi)有得到很好的推廣。針對(duì)上述國(guó)內(nèi)直接還原鐵生產(chǎn)工藝和裝備的情況，設(shè)計(jì)出了一套較為實(shí)用的短流程、高產(chǎn)能制取直接還原鐵的設(shè)備?；剞D(zhuǎn)窯氧化球團(tuán)生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出的單個(gè)球團(tuán)常溫下平均抗壓強(qiáng)度可達(dá)1500N/個(gè)球，但球團(tuán)燒結(jié)后的溫度在1100°c以上，對(duì)于這種炙熱的氧化球團(tuán)需要采用緩冷機(jī)將其冷卻到200°C以下后，再作為高爐的煉鐵原料使用，緩冷過(guò)程浪費(fèi)了許多能源。本項(xiàng)申請(qǐng)結(jié)合回轉(zhuǎn)窯氧化球團(tuán)的工藝技術(shù)和裝備，進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)法將完成氧化燒結(jié)后的氧化球團(tuán)所含的熱能充分利用起來(lái)，以便將能耗降低到最低程度，同時(shí)可以獲得金屬化球團(tuán)產(chǎn)品。本項(xiàng)實(shí)用新型如附圖I所示包括造球盤(pán)I、鏈篦機(jī)3、抽風(fēng)機(jī)如1#風(fēng)機(jī)4、2#風(fēng)機(jī)
5、3#風(fēng)機(jī)6、除塵灰倉(cāng)7、回轉(zhuǎn)窯8、2#煤氣加壓風(fēng)機(jī)9、1#煤氣加壓風(fēng)機(jī)10、1#換熱器11、1#還原爐12、1#密閉罐13、和2#密閉罐14、3#密閉罐15、4#密閉罐16、2#還原爐17、5#密閉罐18、2#換熱器19、3#煤氣加壓風(fēng)機(jī)20、煤氣分配流器21、高溫密閉輸送機(jī)22、封閉罩23、還原劑噴槍24，圖中2為球團(tuán)，25為電爐，26為冷料貯存罐。由圖I可見(jiàn)，本設(shè)備包括了生產(chǎn)氧化球團(tuán)時(shí)所使用的造粒、干燥和燒結(jié)裝置，如造球盤(pán)I、鏈篦機(jī)3及其附屬的1#風(fēng)機(jī)4、2#風(fēng)機(jī)5、3#風(fēng)機(jī)6、除塵灰倉(cāng)7 ;且造球盤(pán)I、鏈篦機(jī)3與回轉(zhuǎn)窯8依次連接，其特征是在回轉(zhuǎn)窯8離窯頭出口 5 8米處開(kāi)始直徑增大了 30% 35% ;同時(shí)窯頭出口增加了封閉罩23，并通過(guò)封閉罩23與1#密閉罐13連接，1#密閉罐13和2#密閉罐14、2#密閉罐14和1#還原爐12之間均采用密閉方式依次相串聯(lián)，彼此間由閥門(mén)相隔并控制，1#密閉罐13和2#密閉罐14的容積相同，1#還原爐12下部通過(guò)閥門(mén)與3#密閉罐15連接，3#密閉罐15與高溫密閉輸送機(jī)22密閉相連，高溫密閉輸送機(jī)22將高溫物料運(yùn)送到4#密閉罐16內(nèi)，4#密閉罐16通過(guò)閥門(mén)與2#還原爐17密閉連接，2#還原爐17與1#還原爐12的容量基本相同，2#還原爐17的底部通過(guò)閥門(mén)同5#密閉罐18相連接，5#密閉罐18設(shè)有排料口，還原劑噴槍24設(shè)在回轉(zhuǎn)窯窯頭的側(cè)上方且噴槍口對(duì)準(zhǔn)窯頭出口，負(fù)責(zé)向回轉(zhuǎn)窯8的窯頭出口噴吹主要成分為煙煤的還原劑，1#還原爐12靠近頂部部位設(shè)有煤氣引出管路并與1#煤氣加壓風(fēng)機(jī)10的進(jìn)風(fēng)管路相通，1#換熱器11的出風(fēng)管路分別同通入到1#還原爐12爐身中部和2#還原爐17爐身中部的管路相連通；2#還原爐17頂部設(shè)有與2#煤氣加壓風(fēng)機(jī)9進(jìn)風(fēng)管路相密接的管路，2#煤氣加壓風(fēng)機(jī)9的出風(fēng)管路分別通往回轉(zhuǎn)窯8的窯頭出口和1#換熱器11的燃燒裝置。根據(jù)需要，在2#還原爐17的中下部還可設(shè)有煤 氣引出管路并與2#換熱器19進(jìn)風(fēng)管路直接相連，2#換熱器19的出風(fēng)管路與3#煤氣加壓風(fēng)機(jī)20的進(jìn)風(fēng)管路直接相連，3#煤氣加壓風(fēng)機(jī)20的出風(fēng)管路穿過(guò)接近2#還原爐17底部的爐墻，直接同處于2#還原爐17底部且結(jié)構(gòu)為中空多孔的煤氣分流器21相連。設(shè)備中與煤氣相關(guān)的系統(tǒng)按如下方式工作，其中1#還原爐12的煤氣由1#煤氣加壓風(fēng)機(jī)10自其接近于頂部吸出并送入1#換熱器11中加熱，然后將其直接打入1#還原爐12的中部和2#還原爐17的中部，為1#和2#還原爐帶入熱量并參與爐內(nèi)的還原反應(yīng)；2#還原爐17的頂部煤氣經(jīng)過(guò)2#煤氣加壓風(fēng)機(jī)9的作用，一部分被送入回轉(zhuǎn)窯窯頭作為燃料使用，另一部分送到1#還熱器11燃燒裝置內(nèi)，用于燃燒放熱，以便為1#換熱器11內(nèi)煤氣換熱升溫。一般情況，爐料自5#密閉罐18所設(shè)的排料口排除時(shí)，其溫度為650°C 800°C，可以直接熱裝到電爐25中進(jìn)行冶煉或熔分；如果需要2#還原爐17放出冷料至冷料貯存罐26內(nèi)，則需要啟動(dòng)3#煤氣加壓風(fēng)機(jī)20，將2#還原爐17下部的熱風(fēng)抽出，通入2#換熱器19內(nèi)進(jìn)行散熱降溫，再打入處于2#還原爐17爐內(nèi)下部的煤氣分流器21內(nèi)，由中空多孔的煤氣分流器21將其分散到2#還原爐17內(nèi)，進(jìn)行循環(huán)，以冷卻2#還原爐17內(nèi)下部的物料，使之溫度降低到200°C以下。利用前述設(shè)備進(jìn)行金屬的直接還原，其具體工藝如下I、造球和燒結(jié)本項(xiàng)實(shí)用新型方案的球團(tuán)造球、干燥和燒結(jié)部分與回轉(zhuǎn)窯氧化球團(tuán)燒結(jié)工藝一致，即要求物料總量中有85%以上的粒度達(dá)到-200目以下，在粒度合格的鐵礦粉中配加粘結(jié)劑后，經(jīng)過(guò)潤(rùn)磨、均混，再造成球徑Φ = 8 16_的球團(tuán)，經(jīng)過(guò)鏈篦機(jī)烘干、預(yù)熱后送入回轉(zhuǎn)窯燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1150 1250°C，燒結(jié)時(shí)間為25min 35min，使單個(gè)球團(tuán)的常溫強(qiáng)度達(dá)到1300-1500N/個(gè)球。2、氧化球團(tuán)配還原劑經(jīng)過(guò)回轉(zhuǎn)窯燒結(jié)后的球團(tuán)流到窯頭出口，同由還原劑噴槍噴入到窯頭內(nèi)的還原劑相混合，形成了成分較為均勻的混合料，混合料由回轉(zhuǎn)窯8流出到密封罩23內(nèi)，再經(jīng)封閉罩23后進(jìn)入到1#密閉罐13內(nèi)。3、1#還原爐入爐和還原[0017]進(jìn)入到密封罩23內(nèi)的混合料依次密閉流入到1#密閉罐13和2#密閉罐14內(nèi)，1#密閉罐13和2#密閉罐14之間有氣動(dòng)閥門(mén)控制，通常第一次進(jìn)料時(shí)，關(guān)閉所有閥門(mén)，然后打開(kāi)1#密閉罐13頂端閥門(mén)放料，放滿后關(guān)閉其頂端閥門(mén)，開(kāi)啟1#密閉罐13和2#密閉罐14中間的閥門(mén)向2#密閉罐14中放料，1#密閉罐13中的混合料放空后關(guān)閉兩罐之間的閥門(mén)，待到1#還原爐內(nèi)的混合料下降到預(yù)定高度，可以充分容納2#密閉罐中的所有爐料時(shí)，打開(kāi)2#密閉罐底部閥門(mén)，將其中的混合料一次放入到1#還原爐內(nèi)，關(guān)閉2#密閉罐底部閥門(mén)，下次上料準(zhǔn)備，如此循環(huán)，交替進(jìn)行?；旌狭狭魅氲?#還原爐12內(nèi)以后會(huì)持續(xù)下行，整個(gè)物料在1#還原爐12中停留時(shí)間為8 10h，然后進(jìn)入到3#密閉罐15內(nèi) ，1#還原爐12內(nèi)的溫度在850°C 1000°C，為了保證1#還原爐12內(nèi)的溫度和還原性氣氛，利用1#煤氣加壓風(fēng)機(jī)10自1#還原爐12頂部將煤氣吸出并送入1#換熱器11中換熱，使其溫度達(dá)到850°C以上，然后以O(shè). 045Mpa O. 048Mpa的壓力將其直接打入1#還原爐12的中部和2#還原爐17的中部，增加倉(cāng)內(nèi)物料的還原氣氛和還原氣體的壓力，補(bǔ)充熱能?；旌狭献?#還原爐12排出后已經(jīng)被還原成半還原混合料,半還原混合料通過(guò)閥門(mén)進(jìn)入到3#密閉罐15內(nèi)，再由3#密閉罐15經(jīng)由高溫密閉輸送機(jī)22將溫度為800 950°C的半還原混合料密閉運(yùn)送到4#密閉罐16內(nèi)。4、2#還原爐還原和出料800 950°C的半還原混合料進(jìn)入到4#密閉罐16內(nèi)后通過(guò)閥門(mén)進(jìn)入到2#還原爐17內(nèi)，并在2#還原爐17內(nèi)陸續(xù)下降，控制其經(jīng)過(guò)7-8小時(shí)后到達(dá)2#還原爐17的底部，原來(lái)的氧化球團(tuán)在2#還原爐17內(nèi)得到了充分還原，通過(guò)閥門(mén)根據(jù)爐內(nèi)物料流動(dòng)的速度進(jìn)行定期放料，使其進(jìn)入到5#密閉罐18內(nèi)，再由5#密閉罐18的排料口排到爐外。2#還原爐17內(nèi)的中上部溫度控制在850°C以上。2#還原爐17頂部的煤氣被2#煤氣加壓風(fēng)機(jī)9所抽出，所抽出的煤氣一部分直接送入回轉(zhuǎn)窯8的窯頭處參與燃燒，抽出的另一部分煤氣作為燃料供給1#換熱器11的燃燒裝置燃燒放熱，為1#換熱器11提供熱源。被還原的金屬化球團(tuán)自5#密閉罐18設(shè)有的排料口排除時(shí)，其溫度為650°C 800°C，可以直接熱裝到電爐25中進(jìn)行冶煉或熔分；需要出爐時(shí)金屬化球團(tuán)的溫度降低到200°C以下時(shí)，則啟動(dòng)3#煤氣加壓風(fēng)機(jī)20，將2#還原爐17下部的熱風(fēng)抽出，通入2#換熱器19內(nèi)進(jìn)行散熱降溫后再打入處于2#還原爐17下部的煤氣分流器21內(nèi)，由中空多孔的煤氣分流器21將其分散到2#還原爐17內(nèi)，以此冷卻2#還原爐17內(nèi)的物料到200°C以下，出爐后置入金屬化球團(tuán)容器26中，經(jīng)干式磁選機(jī)處理，獲得金屬化球團(tuán)產(chǎn)品。本項(xiàng)實(shí)用新型的積極效果本項(xiàng)實(shí)用新型具有以煤基還原為基礎(chǔ)，工藝流程短、工藝穩(wěn)定、容易操作和控制、生產(chǎn)運(yùn)行成本低、產(chǎn)能大等特點(diǎn)。本裝備既可以生產(chǎn)熱態(tài)還原球團(tuán)產(chǎn)品，熱熱裝熱送，為電爐等提供高溫原料；也可以生產(chǎn)冷態(tài)金屬化球團(tuán)產(chǎn)品。整條生產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)順行，同時(shí)多處余熱充分利用，單條生產(chǎn)線可以做到年生產(chǎn)百萬(wàn)噸以上的金屬化球團(tuán)產(chǎn)品，也大大降低了生產(chǎn)運(yùn)行成本，為我國(guó)非高爐煉鐵創(chuàng)造了新途徑。

圖I為短流程高產(chǎn)能直接還原鐵設(shè)備結(jié)構(gòu)及工藝流程示意圖。
具體實(shí)施方式
采用直徑D = 1800mm、長(zhǎng)度L = 40000mm的回轉(zhuǎn)窯，其中窯頭7200mm長(zhǎng)度范圍內(nèi)回轉(zhuǎn)窯直徑加大30%，達(dá)到2340mm，利用此回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行氧化球團(tuán)燒結(jié)，回轉(zhuǎn)窯出口處的煙氣溫度為1150°C，還原劑的噴吹量為球團(tuán)重量的30%，經(jīng)混合后，混合料進(jìn)入到1#密封罐的溫度為1020°C ；1#還原爐內(nèi)控制的溫度為980 1050°C，停留時(shí)間為8小時(shí)，自3#密封罐流出的物料溫度為880°C，再由3#密閉罐經(jīng)由高溫密閉輸送機(jī)將該溫度下的物料密閉運(yùn)送到4#密 閉罐內(nèi)。2#還原爐內(nèi)上部溫度在900 0C，爐料在2#還原爐內(nèi)停留時(shí)間為7小時(shí)，還原中啟動(dòng)了 3#煤氣加壓風(fēng)機(jī)20，抽出2#還原爐17下部的熱風(fēng)，經(jīng)2#換熱器19散熱降溫后再打入2#還原爐內(nèi)煤氣分流器21內(nèi)，以此冷卻爐內(nèi)的金屬化球團(tuán)，爐料自5#密閉罐18排料口排出時(shí)的溫度為190°C。金屬化球團(tuán)檢測(cè)指標(biāo)
權(quán)利要求1.一種以煤炭為還原劑對(duì)鐵氧化物經(jīng)焙燒后進(jìn)行直接還原所使用的設(shè)備，該種設(shè)備包括造球盤(pán)、鏈篦機(jī)、抽風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、除塵灰倉(cāng)和回轉(zhuǎn)窯，且造球盤(pán)、鏈篦機(jī)、回轉(zhuǎn)窯依次連接，其特征在于設(shè)備中還包括2#煤氣加壓風(fēng)機(jī)(9)、1#煤氣加壓風(fēng)機(jī)(10)、1#換熱器(11)、1#還原爐(12)、1#密閉罐(13)、和2#密閉罐(14)、3#密閉罐(15)、4#密閉罐(16)、2#還原爐(17)、5#密閉罐(18)、高溫密閉輸送機(jī)(22)、封閉罩(23)和還原劑噴槍(24)，其中在回轉(zhuǎn)窯⑶離窯頭出口 5 8米處開(kāi)始直徑增大了 30% 35%;同時(shí)窯頭出口增加了封閉罩(23)，并通過(guò)封閉罩(23)與1#密閉罐(13)連接，1#密閉罐(13)和2#密閉罐(14)、2#密閉罐(14)和1#還原爐(12)之間均采用密閉方式依次相串聯(lián)，彼此間由閥門(mén)相隔并控制，1#密閉罐(13)和2#密閉罐(14)的容積相同，1#還原爐(12)下部通過(guò)閥門(mén)與3#密閉罐(15)連接，3#密閉罐(15)與高溫密閉輸送機(jī)(22)密閉相連，高溫密閉輸送機(jī)(22)將高溫物料運(yùn)送到4#密閉罐(16)內(nèi)，4#密閉罐(16)通過(guò)閥門(mén)與2#還原爐(17)密閉連接，2#還原爐(17)與1#還原爐(12)的容量基本相同，2#還原爐(17)的底部通過(guò)閥門(mén)同5#密閉罐(18)相連接，5#密閉罐(18)設(shè)有排料口，還原劑噴槍(24)設(shè)在回轉(zhuǎn)窯窯頭出口的側(cè)上方且噴槍口對(duì)準(zhǔn)窯頭出口，1#還原爐(12)靠近頂部部位設(shè)有煤氣引出管路并與1#煤氣加壓風(fēng)機(jī)(10)的進(jìn)風(fēng)管路相通，1#換熱器(11)的出風(fēng)管路分別同通入到1#還原爐(12)爐身中部和2#還原爐(17)爐身中部的管路相連通；2#還原爐(17)頂部設(shè)有與2#煤氣加壓風(fēng)機(jī)(9)進(jìn)風(fēng)管路相密接的管路，2#煤氣加壓風(fēng)機(jī)(9)的出風(fēng)管路分別通往回轉(zhuǎn)窯(8)的窯頭出口和1#換熱器(11)的燃燒裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所說(shuō)一種以煤炭為還原劑對(duì)鐵氧化物經(jīng)焙燒后進(jìn)行直接還原所使用的設(shè)備，其特征在于設(shè)備中還包括2#換熱器(19)、3#煤氣加壓風(fēng)機(jī)(20)和煤氣分配流器(21)，其中在2#還原爐(17)的中下部設(shè)有煤氣引出管路并與2#換熱器(19)進(jìn)風(fēng)管路直接相連，2#換熱器(19)的出風(fēng)管路與3#煤氣加壓風(fēng)機(jī)(20)的進(jìn)風(fēng)管路直接相連，3#煤氣加壓風(fēng)機(jī)(20)的出風(fēng)管路穿過(guò)接近2#還原爐(17)底部的爐墻，直接同處于2#還原爐(17)底部且結(jié)構(gòu)為中空多孔的煤氣分流器(21)相連。
專利摘要一種以煤炭為還原劑對(duì)鐵氧化物經(jīng)焙燒后進(jìn)行直接還原所使用的設(shè)備。設(shè)備中包括利用鏈篦機(jī)回轉(zhuǎn)窯制取氧化球團(tuán)的生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于回轉(zhuǎn)窯的窯頭直徑增大30％-35％，窯頭出口處設(shè)有噴槍，同時(shí)還設(shè)有密封罐和兩個(gè)近乎于豎爐的還原爐裝置、煤氣循環(huán)利用系統(tǒng)和氧化球團(tuán)出爐前的冷卻裝置等。使用本項(xiàng)實(shí)用新型的設(shè)備可以使直接還原工藝流程明顯變短，還原劑以煤為主，煤氣實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，既發(fā)揮了我國(guó)煤炭的資源優(yōu)勢(shì)，并可大幅度節(jié)省能源。
文檔編號(hào)C21B13/14GK202717792SQ20122027390
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者陶立群, 唐竹勝 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)博聯(lián)特熔融還原科技有限公司