一種用于實(shí)驗(yàn)室氣基直接還原鐵在線檢測(cè)的裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于實(shí)驗(yàn)室氣基直接還原鐵在線檢測(cè)的裝置。該裝置包括氣體流量計(jì)、緩沖罐、直接還原鐵反應(yīng)器、可視電加熱爐、干燥冷卻裝置、含塵氣體過濾閥和質(zhì)譜檢測(cè)儀。其中直接還原鐵反應(yīng)器是采用石英套管結(jié)構(gòu)，加熱電爐在流化床分布板位置開有石英視窗，不但氣體分布均勻，氣密性好且全程實(shí)現(xiàn)可視化；在線質(zhì)譜檢測(cè)時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)還原尾氣濃度，并直接繪制成反應(yīng)動(dòng)力學(xué)圖譜。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種直接還原鐵的裝置，特別是涉及一種用于實(shí)驗(yàn)室模擬的氣基 直接還原鐵在線檢測(cè)的裝置。 -種用于實(shí)驗(yàn)室氣基直接還原鐵在線檢測(cè)的裝置

【背景技術(shù)】：
[0002] 氣基直接還原鐵技術(shù)生產(chǎn)的海綿鐵是優(yōu)質(zhì)鋼的必要原料，隨著電爐煉鋼的高速發(fā) 展，市場(chǎng)對(duì)海綿鐵的需求量逐年遞增。在我國(guó)，氣基直接還原鐵技術(shù)發(fā)展由于資源和基礎(chǔ)研 究不足等原因，目前尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用，海綿鐵的產(chǎn)量和質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市 場(chǎng)的需要，需要大規(guī)模進(jìn)口。進(jìn)入WT0以后，國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)將直接面對(duì)國(guó)外跨國(guó)鋼鐵公司的 挑戰(zhàn)，原料進(jìn)口導(dǎo)致成本上的被動(dòng)，競(jìng)爭(zhēng)中處于不利的地位。
[0003] 國(guó)內(nèi)海綿鐵的生產(chǎn)以煤基回轉(zhuǎn)窯方法為主，存在能耗高，污染嚴(yán)重，而且有"結(jié)圈" 的缺點(diǎn)，導(dǎo)致生產(chǎn)不順，年產(chǎn)量?jī)H幾十萬噸。氣基直接還原鐵以流化床、堅(jiān)爐方法為主，其中 流態(tài)化法具有反應(yīng)效率高，無需壓球混合均勻，能源清潔等特點(diǎn)，并且可以采用鋼廠副產(chǎn)煤 氣為氣源不依賴于匱乏的焦炭和天然氣資源，其特點(diǎn)完全符合我國(guó)的國(guó)情。但是流態(tài)化還 原也存在高溫下易黏結(jié)失流等關(guān)鍵問題。根據(jù)不同條件下，研究導(dǎo)致黏結(jié)的原因，采取加入 添加劑、外加力場(chǎng)、內(nèi)構(gòu)鍵等相應(yīng)措施，可以有效地防止或減輕該問題的影響。
[0004] 目前實(shí)驗(yàn)室的小規(guī)模模擬設(shè)備，都存在反應(yīng)現(xiàn)象不可見，檢測(cè)復(fù)雜，干擾因素多等 缺點(diǎn)，導(dǎo)致氣基還原鐵參數(shù)測(cè)定困難、動(dòng)力學(xué)測(cè)定誤差大、工作量大等問題。針對(duì)這種情況， 開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、適合工廠和研究所條件的實(shí)驗(yàn)室氣基直接還原鐵在線檢測(cè)的裝置 對(duì)氣基直接還原鐵技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展具有重要意義。


【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005] 本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室氣基直接還原鐵裝置存在反應(yīng)現(xiàn)象不可見， 檢測(cè)復(fù)雜，干擾因素多、工作量大等缺點(diǎn)，為了提1?基礎(chǔ)研究效率和精度，從而提供一種用 于實(shí)驗(yàn)室氣基直接還原鐵在線檢測(cè)的裝置。
[0006] 本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0007] 所述的可視電加熱爐內(nèi)部設(shè)直接還原鐵反應(yīng)器；所述直接還原鐵反應(yīng)器通過管道 B和緩沖罐相連；所述的直接還原鐵反應(yīng)器通過管道C和干燥冷卻器相連；所述干燥冷卻器 通過管道D和質(zhì)譜檢測(cè)儀相連。
[0008] 所述可視電加熱爐內(nèi)部設(shè)置直接還原鐵反應(yīng)器；
[0009] 優(yōu)選地，直接還原鐵反應(yīng)器為耐高溫高透光性的石英材質(zhì)；
[0010] 優(yōu)選地，直接還原鐵反應(yīng)器內(nèi)部套管底部設(shè)置氣體分散裝置；
[0011] 優(yōu)選地，直接還原鐵反應(yīng)器內(nèi)部套管和外部套管通過氣體分散裝置連通；
[0012] 優(yōu)選地，直接還原鐵反應(yīng)器內(nèi)部套管頂部進(jìn)行密封。
[0013] 所述可視電加熱爐上設(shè)置視窗；
[0014] 優(yōu)選地，所述視窗為耐高溫、高透光性的石英材質(zhì)；
[0015] 優(yōu)選地，所述視窗位于電爐恒溫段。
[0016] 所述裝置由依次連接的緩沖罐、直接還原鐵反應(yīng)器、干燥冷卻器和質(zhì)譜檢測(cè)儀相 連。
[0017] 所述緩沖罐底部設(shè)置第一還原氣入口。
[0018] 優(yōu)選地，原料氣通過管道A和緩沖罐的第一還原氣入口相連；
[0019] 優(yōu)選地，管道A上安裝有氣體流量計(jì)。
[0020] 所述緩沖罐頂部設(shè)置第一還原氣出口；
[0021] 優(yōu)選地，第一還原氣出口通過管道B和直接還原鐵反應(yīng)器外管氣體入口相連。
[0022] 所述的直接還原鐵反應(yīng)器內(nèi)管氣體出口通過管道C和干燥冷卻器的第二還原氣 入口相連。
[0023] 所述的干燥冷卻器頂部設(shè)置第二還原氣出口。
[0024] 優(yōu)選地，干燥冷卻器出氣口通過管道D和尾氣入口相連；
[0025] 優(yōu)選地，管道D中間設(shè)置過濾閥。
[0026] 優(yōu)選地，過濾閥為一種能處理含塵氣體的閥組。
[0027] 所述質(zhì)譜檢測(cè)儀設(shè)置有尾氣出口；
[0028] 優(yōu)選地，通過管道E在尾氣排放口進(jìn)行燃燒或者通入通風(fēng)櫥；
[0029] 優(yōu)選地，管道E中間設(shè)置截止閥。
[0030] 所述電爐通過視窗可以觀測(cè)直接還原鐵反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)狀態(tài)；通過質(zhì)譜檢測(cè)儀可 以時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣體的組分，繪制反應(yīng)動(dòng)力學(xué)圖譜。
[0031] 所屬氣體由第一還原氣入口進(jìn)入緩沖罐，經(jīng)過第一還原氣出口進(jìn)入外管氣體入 口，經(jīng)內(nèi)管底部的氣體分散裝置進(jìn)入內(nèi)管反應(yīng)；尾氣通過內(nèi)管氣體出口連接的第二還原氣 入口進(jìn)入干燥冷卻器；干燥冷卻后的氣體通過第二還原氣出口經(jīng)過過濾閥后進(jìn)入質(zhì)譜檢測(cè) 儀的尾氣入口，質(zhì)譜檢測(cè)儀可以檢測(cè)氣體的成分，經(jīng)計(jì)算即可獲得氣體的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)圖譜； 通過質(zhì)譜檢測(cè)儀的尾氣出口經(jīng)過截止閥在尾氣排放口處點(diǎn)燃或通入通風(fēng)櫥。
[0032] 所述直接還原鐵反應(yīng)器底部操作氣速為初始流化速度的3-10倍。
[0033] 本實(shí)用新型與現(xiàn)技術(shù)相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0034] 1)本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)室氣基直接還原鐵在線檢測(cè)裝置進(jìn)行還原鐵實(shí)驗(yàn)，可以采用 改變氣源氣體種類或濃度的方式，靈活的模擬多種工業(yè)煤制氣組分，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
[0035] 2)本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)室氣基直接還原鐵在線檢測(cè)裝置進(jìn)行還原鐵實(shí)驗(yàn)，可以通過 可視化窗口和高透光性耐高溫還原鐵反應(yīng)器觀察反應(yīng)器內(nèi)的流化狀態(tài)、反應(yīng)狀態(tài)，利于細(xì) 微的觀察對(duì)比。
[0036] 3)本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)室氣基直接還原鐵在線檢測(cè)裝置進(jìn)行還原鐵實(shí)驗(yàn)，可以通過 末端的質(zhì)譜檢測(cè)儀對(duì)反應(yīng)尾氣成分進(jìn)行時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并繪制成直觀的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)圖譜，大大 減少了工作量和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差。

【專利附圖】

【附圖說明】：
[0037] 圖 1
[0038] 原料氣1 氣體流量計(jì)2第一還原氣入口 3 緩沖罐4
[0039] 第一還原氣出口 5可視電加熱爐6外管氣體入口 7 還原鐵反應(yīng)器8
[0040] 內(nèi)管氣體出口 9 視窗10 第二還原氣入口 11第二還原氣出口 12
[0041] 干燥冷卻器13 過濾閥14 尾氣入口 15 質(zhì)譜檢測(cè)儀16
[0042] 尾氣出口 17截止閥18 尾氣排放口 19 管道A、B、C、D、E
[0043] 具體的實(shí)施方式：
[0044] 為更好地說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限制性的 實(shí)施例如下：
[0045] 如圖1所示，一種用于實(shí)驗(yàn)室氣基直接還原鐵在線檢測(cè)的裝置，所述裝置由依次 連接的流量計(jì)2、緩沖罐4、還原鐵反應(yīng)器8、可視電加熱爐6、干燥冷卻器13和質(zhì)譜檢測(cè)儀 16構(gòu)成；其中原料氣1通過管道A和緩沖罐4的第一還原氣入口 3相連，該管道A上安裝 有氣體流量計(jì)2 ;氣體由第一還原氣入口 3進(jìn)入緩沖罐4,經(jīng)過第一還原氣出口 5進(jìn)入外管 氣體入口 7,經(jīng)內(nèi)管底部的氣體分散裝置進(jìn)入內(nèi)管反應(yīng)；尾氣通過內(nèi)管氣體出口 9連接的第 二還原氣入口 11進(jìn)入干燥冷卻器13 ;干燥冷卻后的氣體通過第二還原氣出口 12經(jīng)過過濾 閥14后進(jìn)入質(zhì)譜檢測(cè)儀16的尾氣入口 15 ;通過質(zhì)譜檢測(cè)儀16的尾氣出口 17經(jīng)過截止閥 18在尾氣排放口 19處點(diǎn)燃或通入通風(fēng)櫥。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于實(shí)驗(yàn)室氣基直接還原鐵在線檢測(cè)的裝置，包括可視電加熱爐（6)，其特征 在于，所述的可視電加熱爐（6)內(nèi)部設(shè)直接還原鐵反應(yīng)器（8);所述直接還原鐵反應(yīng)器（8) 通過管道B和緩沖罐（4)相連；所述的直接還原鐵反應(yīng)器（8)通過管道C和干燥冷卻器 (13)相連；所述干燥冷卻器（13)通過管道D和質(zhì)譜檢測(cè)儀（16)相連。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述直接還原鐵反應(yīng)器（8)為耐高溫高透光 性的石英材質(zhì)；所述直接還原鐵反應(yīng)器（8)內(nèi)部套管底部設(shè)置氣體分散裝置；所述直接還 原鐵反應(yīng)器（8)內(nèi)部套管和外部套管通過氣體分散裝置連通；所述直接還原鐵反應(yīng)器（8) 內(nèi)部套管頂部進(jìn)行密封；所述直接還原鐵反應(yīng)器（8)底部操作氣速為初始流化速度的3-10 倍。
3. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述可視電加熱爐（6)上設(shè)置視窗（10);所 述視窗（10)為耐高溫、高透光性的石英材質(zhì)；所述視窗（10)位于電爐恒溫段。
4. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置由依次連接的緩沖罐（4)、直接還 原鐵反應(yīng)器（6)、干燥冷卻器（13)和質(zhì)譜檢測(cè)儀（16)相連。
5. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述緩沖罐（4)底部設(shè)置第一還原氣入口 (3);原料氣（1)通過管道A和緩沖罐（4)的第一還原氣入口（3)相連；管道A上安裝有氣 體流量計(jì)（2)。
6. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述緩沖罐（4)頂部設(shè)置第一還原氣出口 (5);所述第一還原氣出口（5)通過管道B和直接還原鐵反應(yīng)器（8)外管氣體入口（7)相 連。
7. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的直接還原鐵反應(yīng)器內(nèi)管氣體出口（9) 通過管道C和干燥冷卻器（13)的第二還原氣入口（11)相連。
8. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的干燥冷卻器（13)頂部設(shè)置第二還原 氣出口（12);所述干燥冷卻器出氣口（12)通過管道D和尾氣入口（15)相連；所述管道D 中間設(shè)置過濾閥（14);所述過濾閥（14)為一種能處理含塵氣體的閥組。
9. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述質(zhì)譜檢測(cè)儀（16)設(shè)置有尾氣出口 (17);所述通過管道E在尾氣排放口（19)進(jìn)行燃燒或者通入通風(fēng)櫥；所述管道E中間設(shè)置 截止閥（18)。
10. -種利用如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，氣體由第一還原氣入口（3)進(jìn) 入緩沖罐（4)，經(jīng)過第一還原氣出口（5)進(jìn)入外管氣體入口（7)，經(jīng)內(nèi)管底部的氣體分散裝 置進(jìn)入內(nèi)管反應(yīng)；尾氣通過內(nèi)管氣體出口（9)連接的第二還原氣入口（11)進(jìn)入干燥冷卻 器（13);干燥冷卻后的氣體通過第二還原氣出口（12)經(jīng)過過濾閥（14)后進(jìn)入質(zhì)譜檢測(cè)儀 (16)的尾氣入口（15)，質(zhì)譜檢測(cè)儀（16)可以檢測(cè)氣體的成分，經(jīng)計(jì)算即可獲得氣體的反應(yīng) 動(dòng)力學(xué)圖譜；通過質(zhì)譜檢測(cè)儀（16)的尾氣出口（17)經(jīng)過截止閥（18)在尾氣排放口（19) 處點(diǎn)燃或通入通風(fēng)櫥。
【文檔編號(hào)】C21B13/00GK203846047SQ201320804380
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】朱慶山, 邵國(guó)強(qiáng), 孫昊延, 李軍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所