專利名稱：內(nèi)外加熱立式通道還原爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)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(nèi)外加熱立式通道還原爐。
背景技術(shù)：
目前，公知的直接還原鐵生產(chǎn)設(shè)備主要有豎爐、回轉(zhuǎn)窯、隧道窯和轉(zhuǎn)底爐等。
在直接還原鐵工業(yè)生產(chǎn)中，氣基豎爐占據(jù)絕對優(yōu)勢，其主要是將原煤制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?qū)α鬟\動中發(fā)生熱交換和還原反應(yīng)。還原尾氣從爐頂導(dǎo)出，經(jīng)冷卻凈化后返回煤氣系統(tǒng)。而鐵礦石被還原成海綿鐵，并繼續(xù)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(dǎo)出，經(jīng)冷卻凈化后返回煤氣系統(tǒng)。海綿鐵被冷卻后，經(jīng)螺旋排料機排出豎爐。豎爐存在的主要問題有焙燒風(fēng)量偏小，冷卻風(fēng)量偏大；氣流分流不合理，上行冷卻風(fēng)量或下行焙燒風(fēng)量控制不當；焙燒帶靠近導(dǎo)風(fēng)墻側(cè)以及整個均熱帶的氣流較薄弱；產(chǎn)品質(zhì)量均一性不夠，有懸料故障。
回轉(zhuǎn)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(diào)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(chǎn)品排入密封的水冷式冷卻桶冷卻后進行磁選。回轉(zhuǎn)窯的機械化程度高、生產(chǎn)率較高、單臺設(shè)備的產(chǎn)量較大，但回轉(zhuǎn)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(chǎn)生，倘若爐料強度不高、粉末控制不佳、窯內(nèi)某點過熱，勢必會影起困擾回轉(zhuǎn)窯運行的結(jié)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(yīng)性良好的煙煤和褐煤才適用；然后產(chǎn)品易受煤含硫量的影響，為降低含硫量需向窯內(nèi)加脫硫劑，這樣增加了殘?zhí)糠诌x的難度，導(dǎo)致操作費用昂貴，增加了成本；另外，還存在產(chǎn)品質(zhì)量不高、產(chǎn)品粉化率高、生產(chǎn)效率較低、熱效率低、填充系數(shù)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，然后把罐放在罐車上，推入條形隧道窯中或把罐直接放到環(huán)形輪窯中，料罐經(jīng)預(yù)熱1150℃加熱焙燒數(shù)十小時和冷卻之后，使精礦粉還原，得到直接還原鐵的方法，此種方法可以生產(chǎn)出滿足電爐煉鋼需要的DRI，但是單位產(chǎn)量低，占地面積大，成本高，勞動強度大，機械化程度低。
轉(zhuǎn)底爐是首先將含鐵粉料、煤粉料、脫硫劑混勻后造球或分層布料，然后將均勻混合的原料烘干并預(yù)熱后加入轉(zhuǎn)底爐中，隨著爐底的旋轉(zhuǎn)，爐料依次經(jīng)過預(yù)熱區(qū)、還原區(qū)、中性區(qū)反應(yīng)完畢后卸入有耐火材料的熱運輸罐內(nèi)或快速冷卻。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和問題，提供一種內(nèi)外加熱立式通道還原爐，該還原爐采取豎爐直接還原中物料自上而下的連續(xù)運行方式，但又不同于豎爐的加熱和還原方式；采取了隧道窯法的隔焰加熱方式，又不同于隧道窯中反應(yīng)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(xiàn)了高度機械化生產(chǎn)海綿鐵。
本實用新型的技術(shù)方案為1、內(nèi)外加熱立式通道還原爐，物料在還原爐內(nèi)自上而下的連續(xù)運行，該還原爐分為預(yù)熱帶1和加熱還原反應(yīng)帶，還原爐內(nèi)上部1/3為預(yù)熱帶，下部2/3為加熱還原反應(yīng)帶，預(yù)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(yù)熱帶必須設(shè)有一排燒咀，加熱還原帶設(shè)有3-4排燒咀，還原爐內(nèi)橫向立放2-6個反應(yīng)罐，縱向放置4-100排反應(yīng)罐，每兩罐之間有一組燒咀用于對反應(yīng)罐的外圍加熱，每個反應(yīng)罐的底部設(shè)計一個內(nèi)燒咀，還原爐內(nèi)所有反應(yīng)罐下部出口處均設(shè)有保溫層，每兩個反應(yīng)罐設(shè)一個集中下料口或每四個反應(yīng)罐成“器”字形排列，共用一個集中下料口。
還原爐設(shè)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(yīng)罐2-6個，共4-100排，反應(yīng)罐高3-15m。
所述反應(yīng)罐為雙層SiC反應(yīng)罐，外罐的外徑為Ф500-1200，內(nèi)徑為Ф400-1000；內(nèi)罐的外徑Ф200-400，內(nèi)徑的Ф160-340。
所述的外反應(yīng)罐上部1-2m處放置多孔SiC罐，下部全部為致密SiC罐。
在還原爐的預(yù)熱帶最上端設(shè)有廢氣排出口與排煙系統(tǒng)相連，每排內(nèi)反應(yīng)罐內(nèi)放置一根鋼制排煙管與煤氣排煙系統(tǒng)連通或每臨近的兩排內(nèi)反應(yīng)罐設(shè)計一個鋼制排煙管與煤氣排煙系統(tǒng)。
本實用新型的優(yōu)點如下
1、采用了豎爐的物料運行方式，但不同于豎爐的加熱和冷卻方式；采用隧道窯隔焰加熱的通道方式，但不同于隧道窯單層加熱方式，而采用內(nèi)外加熱方式。
2、雙層加熱結(jié)構(gòu)本爐采用SiC罐內(nèi)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(tǒng)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，而采用雙層罐后在產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量一樣的情況下只需10-15小時左右。
3、采用了大斷面反應(yīng)罐Ф1200和大斷面加熱爐5-10m，傳統(tǒng)的反應(yīng)罐斷面在Ф500左右，加熱爐斷面在3.5m左右。
4、采用了致密SiC罐和多孔SiC結(jié)構(gòu)致密SiC罐保證還原過程的條件，多孔SiC使反應(yīng)氣體排入爐內(nèi)去燃燒。


圖1為本實用新型橫向放置4個反應(yīng)罐的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為利用實用新型進行生產(chǎn)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(yīng)罐、縱向放置6排反應(yīng)罐的平面示意圖。
具體實施方式
結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。
如圖1所示，內(nèi)外加熱立式通道還原爐，物料在還原爐內(nèi)自上而下的連續(xù)運行，該還原爐分為預(yù)熱帶1和加熱還原反應(yīng)帶2，還原爐內(nèi)上部1/3為預(yù)熱帶，下部2/3為加熱還原反應(yīng)帶，預(yù)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(yù)熱帶1必須設(shè)有一排燒咀4，加熱還原帶2設(shè)有3-4排燒咀4，還原爐內(nèi)橫向立放4個反應(yīng)罐，放置6排，共24個反應(yīng)罐，每兩罐位之間有一組燒咀4用于對反應(yīng)罐的外圍加熱，每個反應(yīng)罐的底部設(shè)計一個內(nèi)燒咀7，還原爐內(nèi)所有反應(yīng)罐下部出口處均設(shè)有保溫層8，每爐只設(shè)一個集中下料口9，反應(yīng)罐為雙層SiC反應(yīng)罐，外反應(yīng)罐5的外徑為Ф1100，內(nèi)徑為Ф1000；內(nèi)反應(yīng)罐6的外徑Ф360，內(nèi)徑的Ф300。外反應(yīng)罐上部2m處放置多孔SiC罐，下部全部為致密SiC罐。
在還原爐的預(yù)熱帶最上端設(shè)有廢氣排出口與排煙系統(tǒng)3相連，每排內(nèi)反應(yīng)罐內(nèi)放置一根鋼制排煙管與煤氣排煙系統(tǒng)3連通。
生產(chǎn)海綿鐵工藝流程如圖2所示。
1、布料系統(tǒng)
爐上部用吊車將氧化球團和還原劑裝入料斗中，經(jīng)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(tǒng)采用煤氣加熱，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(nèi)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個用于對反應(yīng)罐的外圍加熱，最上一排燒咀用于調(diào)節(jié)預(yù)熱和還原的工藝時間，每套還原罐間布置1個內(nèi)燒咀，自下而上的對罐內(nèi)加熱。
3、還原系統(tǒng)還原爐內(nèi)設(shè)置有雙層SiC反應(yīng)罐，外反應(yīng)罐的外徑Ф1100，內(nèi)徑Ф1000；內(nèi)反應(yīng)罐外徑Ф360，內(nèi)徑Ф300。還原爐內(nèi)橫向4個反應(yīng)罐當然也可以放置多些或少些，縱向放置6排反應(yīng)罐，在長度方向也可以放置數(shù)十排及數(shù)百排反應(yīng)罐，根據(jù)實際產(chǎn)量而定，外反應(yīng)罐上部2m處放置多孔SiC罐，下部全部為致密SiC罐，上部安裝多孔SiC罐的目的是為了使還原過程的反應(yīng)氣體排入還原爐內(nèi)燃燒加熱。
4、出還原爐系統(tǒng)反應(yīng)罐下部為鋼結(jié)構(gòu)襯澆鑄耐火料的保溫層，保證熱態(tài)產(chǎn)物的儲熱效果。四個反應(yīng)罐成“器”字形，共用一個密封式振動分離器，分離器由耐熱鋼制成粗篩網(wǎng)，網(wǎng)孔為10×10，網(wǎng)下出還原劑，網(wǎng)上出DRI，運行中將熱態(tài)DRI送入保溫N2保護的運料車中。
5、熱處理系統(tǒng)經(jīng)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(jīng)過封閉式振動分離器將還原劑過篩后落入廢還原劑收集斗中，待返回原料間與燃煤混合成型后制造煤氣，熱態(tài)DRI球團落入帶N2氣保護的保溫罐車中。由于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，制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軋制成熱壓塊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(jié)約能耗。由于出爐海綿鐵(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(chǎn)低C、S、O的DRI，進行還原鐵粉的二次精還原。
6、排煙系統(tǒng)
爐內(nèi)加熱廢氣在任一端排出，一部分經(jīng)換熱氣降溫后從煙囪排出，內(nèi)反應(yīng)罐的加熱氣流按長度方向集中到四根鋼制排煙管中與煤氣排煙管連通，經(jīng)換熱氣處理后從煙囪排出，換熱器將空氣加熱后送到燒咀與煤氣混合加熱工業(yè)還原爐；另一部分送入原料系統(tǒng)干燥原料。
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(xiàn)一爐多品種生產(chǎn)；2、反應(yīng)氣在爐內(nèi)二次燃燒助熱節(jié)能；3、通過保溫容器調(diào)節(jié)出爐海綿鐵的質(zhì)量，并可實現(xiàn)遠距離熱送熱裝爐，熱送的海綿鐵溫度達500℃～800℃，節(jié)約煉鋼能耗；4、裝置采用機械化裝出料，改善勞動環(huán)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、適用于礦山使用精礦粉、高品位鐵礦石大規(guī)模生產(chǎn)DRI，也適用于冶金企業(yè)使用軋鋼氧化鐵皮及鋼廠含鐵塵泥生產(chǎn)DRI實行循環(huán)綜合利用。
本裝置與豎爐及隧道窯的特點比較本裝置采取了豎爐直接還原的物料自上而下的連續(xù)運行方式，豎爐一般采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，而且采用預(yù)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(chǎn)，本裝置與海綿鐵快速直接還原工藝相結(jié)合采用了雙層球團及固化工藝，球團強度高不會破裂及粘結(jié)，高溫區(qū)在5-10m左右，物料自重輕，避免了DRI的結(jié)團懸料，并且一爐多孔同一通道，熱效率高，能實現(xiàn)一爐多品種生產(chǎn)；另外，采用了隧道窯的隔焰加熱方式，加熱氣不與爐料接觸，但又不同于隧道窯中的反應(yīng)罐單體加熱方式，而在反應(yīng)罐內(nèi)外加熱，實行快速還原。在隧道窯中，反應(yīng)產(chǎn)物必須經(jīng)過數(shù)10小時在爐內(nèi)冷卻，不能實行后工序產(chǎn)品品質(zhì)的調(diào)節(jié)。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，卻可以輕松的實行多品種多工藝的生產(chǎn)調(diào)節(jié)實行低C、S、O2的DRI的生產(chǎn)。
權(quán)利要求1.內(nèi)外加熱立式通道還原爐，物料在還原爐內(nèi)自上而下的連續(xù)運行，該還原爐分為預(yù)熱帶(1)和加熱還原反應(yīng)帶(2)，還原爐內(nèi)上部1/3為預(yù)熱帶，下部2/3為加熱還原反應(yīng)帶，預(yù)熱帶(1)的溫度為800-900℃，加熱還原帶(2)的溫度為1100-1200℃，其特征在于在還原爐的預(yù)熱帶(1)必須設(shè)有一排燒咀，加熱還原帶(2)設(shè)有3-4排燒咀，爐內(nèi)橫向立放2-6個反應(yīng)罐，縱向放置4-100排反應(yīng)罐，每兩罐之間有一組燒咀用于對反應(yīng)罐的外圍加熱，每個反應(yīng)罐的底部設(shè)計一個內(nèi)燒咀，還原爐內(nèi)所有反應(yīng)罐下部出口處均設(shè)有保溫層，每兩個反應(yīng)罐設(shè)一個集中下料口或每四個反應(yīng)罐成“器”字形排列，共用一個集中下料口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)外加熱立式通道還原爐，其特征在于所述反應(yīng)罐為雙層SiC反應(yīng)罐，外罐的外徑為Φ500-1200，內(nèi)徑為Φ400-1000；內(nèi)罐的外徑Φ200-400，內(nèi)徑的Φ160-340。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)外加熱立式通道還原爐，其特征在于所述的外反應(yīng)罐上部1-2m處放置多孔SiC罐，下部全部為致密SiC罐。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)外加熱立式通道還原爐，其特征在于在還原爐的預(yù)熱帶最上端設(shè)有廢氣排出口與排煙系統(tǒng)相連，每排內(nèi)反應(yīng)罐內(nèi)放置一根鋼制排煙管與煤氣排煙系統(tǒng)連通或每臨近的兩排內(nèi)反應(yīng)罐設(shè)計一個鋼制排煙管與煤氣排煙系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)外加熱立式通道還原爐，其特征在于還原爐設(shè)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(nèi)外加熱立式通道還原爐，物料在還原爐內(nèi)自上而下的連續(xù)運行，該還原爐分為預(yù)熱帶和加熱還原帶，在還原爐的預(yù)熱帶必須設(shè)有一排燒咀，加熱還原帶設(shè)有3－4排燒咀，爐內(nèi)橫向立放2－6個反應(yīng)罐，縱向放置4－100排反應(yīng)罐，每兩罐位之間有一組燒咀用于對反應(yīng)罐的外圍加熱，每個反應(yīng)罐的底部設(shè)計一個內(nèi)燒咀，還原爐內(nèi)所有反應(yīng)罐下部出口處均設(shè)有保溫層，每個還原爐只設(shè)一個集中下料口。本實用新型采用了自上而下的物料運行方式和內(nèi)外加熱方式；雙層SiC罐內(nèi)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；致密SiC罐保證還原過程的條件，多孔SiC使反應(yīng)氣體排入爐內(nèi)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(yōu)先權(quán)日2006年3月9日
發(fā)明者李森蓉, 李雄 申請人:武漢桂坤科技有限公司