一种气基竖炉的管道式还原气入炉装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种气基竖炉的管道式还原气入炉装置及其方法，包括：填料装置、卸料装置、阀组、格栅、还原气主管、两个以上的还原气支管和氧化球团，还原气主管的一端还原气支管连接，另一端与气基竖炉内设置的多个还原气喷嘴连接,每个还原气支管中设有球团装填区,氧化球团填充在球团装填区内，用于对还原气进行催化重整，以得到高还原性气体；填料装置和卸料装置位于与球团装填区对应位置处。该装置中,通过炉膛内的中等还原性气体催化重整为高还原性气体，使得竖炉炉膛内的氧化球团更易被还原为高金属化率，缩短还原反应时间，提高气基竖炉的生产效率，并且氧化球团区段在效果变差或故障时可便捷切换，保证全系统的稳定安全运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金炼铁
，具体涉及一种气基竖炉的管道式还原气入炉装置及其使用方法。
技术介绍
直接还原铁（DRI）是铁矿石在低于熔化温度下直接还原得到的含铁产品。直接还原铁化学成分稳定，杂质含量少，是废钢的替代品之一，是电炉炼纯净钢、优质钢不可缺少的杂质稀释剂，是转炉炼钢优质的冷却剂，是发展钢铁冶金短流程不可或缺的原料。2014年全世界直接还原铁的产量达7450万吨，直接还原炼铁已列为我国钢铁工业发展的主要方向之一。本领域中生产直接还原铁的工艺方法称为直接还原法，属于非高炉炼铁工艺，分为气基法和煤基法两大类。目前，世界范围内，约76%的直接还原铁是通过气基法生产，气基法以MIDREX法和HYL法为主，所占的比例分别约为79%和20%。现有的气基法生产还原铁的气基竖炉工艺中，取消了天然气重整炉和重整催化剂，催化入竖炉含10%以上的甲烷、氧化性成分H2O和CO2强的中等还原性气体，催化重整生成高还原性气体，然后该高还原性气体用于还原含铁氧化球团或块矿。该中等还原性气体温度约1100℃，通入竖炉炉膛被海绵状直接还原铁催化重整后温度降低至约800℃。但该工艺中，通入竖炉的中等还原性气体所含的氧化性成分H2O和CO2含量高，大于10%，不利于竖炉炉膛内海绵铁金属化率的提高，并且，高还原性气体在竖炉腔体内形成，需要长时间还原反应才能得到高金属化率的海绵铁产品。因此，如何设计一种高金属化率、生产高效的气基竖炉成为本领域亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，设计并开发出一种气基竖炉的管道式还原气入炉装置，在入炉还原气进气管道处填装固定不动的可被还原成可做为优质催化剂的海绵铁的氧化球团，使其催化重整入炉的中等还原性气体成为高还原性气体，再去还原竖炉内不停往下运动的氧化球团/海绵铁，最终将其还原为高金属化率的优质海绵铁产品。该装置使得竖炉炉膛内的氧化球团更易被还原为高金属化率，缩短还原反应时间，将大大提高气基竖炉的生产效率。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：本专利技术提供了一种气基竖炉的管道式还原气入炉装置。根据本专利技术的实施例，该装置包括：填料装置、卸料装置、阀组、格栅、还原气主管、两个以上的还原气支管和氧化球团，其中：所述还原气主管的一端分别与所述两个以上的还原气支管连接，另一端与气基竖炉内设置的多个还原气喷嘴连接，每个所述还原气支管与所述还原气主管之间形成连通气路，用于将还原气经所述还原气支管、所述还原气主管和所述还原气喷嘴通入所述气基竖炉的炉膛中；每个所述还原气支管中设有球团装填区,所述格栅设置在所述球团装填区两端，所述氧化球团填充在所述球团装填区内，用于对所述还原气进行催化重整，以得到高还原性气体；所述填料装置和卸料装置分别位于每个所述还原气支管的与所述球团装填区对应位置处的上部和下部，用于将所述氧化球团加入到所述球团装填区或从所述球团装填区排出；每个所述还原气支管中设有至少一个所述阀组，用于控制所述还原气支管中还原气的通断。专利技术人发现，根据本专利技术实施例的管道式还原气入炉装置，通过改进气基竖炉还原煤气的进气方式，在还原气进气管道处设置装填有大量氧化球团区段，并在这区段管道内填装固定不动的富含铁的氧化球团，让其被还原成金属化率高、全铁含量高的海绵铁时作为优质催化剂，催化预重整经过的中等还原性气体，然后再去还原竖炉内不停往下运动的氧化球团/海绵铁，最终将其还原为高金属化率的优质海绵铁产品。因通过竖炉炉膛内的新鲜还原煤气已由中等还原性气体催化重整为高还原性气体，使得竖炉炉膛内的氧化球团更易被还原为高金属化率，缩短还原反应时间，将大大提高气基竖炉的生产效率。根据本专利技术的实施例，所述阀组为两个，分别位于所述球团装填区的两侧。根据本专利技术的实施例，所述还原气支管为两个，通过控制所述阀组的开关，对所述两个还原气支管进行切换。根据本专利技术的实施例，所述球团装填区填装的所述氧化球团，全铁含量大于64%，直径为16-20mm，孔隙率为15-25%。根据本专利技术的实施例，所述还原气的温度为1000℃-1150℃、CH4含量大于15%、氧化性成分H2O和CO2的含量之和大于10%；所述高还原性气体的温度为800℃-950℃、氧化性成分H2O和CO2的含量之和小于8.5%。在本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了一种利用前面所述的装置进行还原气入炉的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）氧化球团经填料装置加入到还原气支管中设置球团装填区内；2）控制阀组的开关，选择对应的、用于工作的还原气支管，将还原性气体通入所述还原气支管内；3）所述球团装填区填充的富含铁的所述氧化球团被所述还原性气体逐渐还原，当生成有部分金属铁时即可催化重整所述还原性气体中的部分CH4为H2和CO，进一步被所述还原性气体还原后，所述氧化球团被还原成海绵铁；4）所述海绵铁作为催化剂催化重整通入气基竖炉的所述还原性气体，将其催化重整成为高还原性气体；5）所述高还原性气体经所述还原气主管通入所述气基竖炉的炉膛内，还原从气基竖炉顶部加入的、在炉膛内向下运动的富含铁的冷氧化球团或块矿；6）还原反应完成后，打开各个所述卸料装置，卸载所述海绵铁。根据本专利技术的实施例，所述步骤4）中,所述还原性气体的氧化性成分H2O和CO2催化重整为H2和CO，所述高还原性气体的氧化性成分H2O和CO2的含量之和小于8.5%。本专利技术的有益效果在于：1）还原气进气管道处设置装填有大量氧化球团区段，并在这区段管道内填装固定不动的富含铁的易被还原为优质催化剂（海绵铁）的氧化球团，将中等还原性气体的氧化性成分H2O和CO2催化重整为H2和CO，从而将氧化性成分降低到8.5%以下，将矿石还原为高金属化率的优质海绵铁产品。2）高还原性气体在炉腔外形成，从而缩短气基还原时间，提高竖炉内的生产效率。3）还原气进气管设有多个还原气支管，使得装填有大量氧化球团区段在效果变差或故障时可便捷切换、且可简单装料卸料，以保证全系统的稳定安全运行。附图说明图1为本专利技术具有管道式还原气入炉装置的气基竖炉的结构图。图2为本专利技术管道式还原气入炉装置的俯视图。其中，1.气基竖炉；2. 还原气主管；3. 还原气支管；4.氧化球团；5.格栅；6.填料装置；7.卸料装置；8.阀组；9.还原气喷嘴。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种气基竖炉的管道式还原气入炉装置，图1为具有管道式还原气入炉装置的气基竖炉的结构图，图2为本专利技术管道式还原气入炉装置的俯视图，如图2所示，气基竖炉的管道式还原气入炉装置包括：填料装置、卸料装置、阀组、格栅、还原气主管、两个以上的还原气支管和氧化球团，其中：所述还原气主管的一端分别与所述两个以上的还原气支管连接，另一端与气基竖炉内设置的多个还原气喷嘴连接，每个所述还原气支管与所述还原气主管之间形成连通气路，用于将图中所示的还原气经所述还原气支管、所述还原气主管和所述还原气喷嘴通入所述气基竖炉的炉膛中。其中，还原气支管的数量不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气基竖炉的管道式还原气入炉装置，其特征在于，包括：填料装置、卸料装置、阀组、格栅、还原气主管、两个以上的还原气支管和氧化球团，其中：所述还原气主管的一端分别与所述两个以上的还原气支管连接，另一端与气基竖炉内设置的多个还原气喷嘴连接，每个所述还原气支管与所述还原气主管之间形成连通气路，用于将还原气经所述还原气支管、所述还原气主管和所述还原气喷嘴通入所述气基竖炉的炉膛中；每个所述还原气支管中设有球团装填区,所述格栅设置在所述球团装填区两端，所述氧化球团填充在所述球团装填区内，用于对所述还原气进行催化重整，以得到高还原性气体；所述填料装置和卸料装置分别位于每个所述还原气支管的与所述球团装填区对应位置处的上部和下部，用于将所述氧化球团加入到所述球团装填区或从所述球团装填区排出；每个所述还原气支管中设有至少一个所述阀组，用于控制所述还原气支管中还原气的通断。

【技术特征摘要】
1.一种气基竖炉的管道式还原气入炉装置，其特征在于，包括：填料装置、卸料装置、阀组、格栅、还原气主管、两个以上的还原气支管和氧化球团，其中：所述还原气主管的一端分别与所述两个以上的还原气支管连接，另一端与气基竖炉内设置的多个还原气喷嘴连接，每个所述还原气支管与所述还原气主管之间形成连通气路，用于将还原气经所述还原气支管、所述还原气主管和所述还原气喷嘴通入所述气基竖炉的炉膛中；每个所述还原气支管中设有球团装填区,所述格栅设置在所述球团装填区两端，所述氧化球团填充在所述球团装填区内，用于对所述还原气进行催化重整，以得到高还原性气体；所述填料装置和卸料装置分别位于每个所述还原气支管的与所述球团装填区对应位置处的上部和下部，用于将所述氧化球团加入到所述球团装填区或从所述球团装填区排出；每个所述还原气支管中设有至少一个所述阀组，用于控制所述还原气支管中还原气的通断。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阀组为两个，分别位于所述球团装填区的两侧。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述还原气支管为两个，通过控制所述阀组的开关，对所述两个还原气支管进行切换。4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述球团装填区填装的所述氧化球团，全铁含量大于64%，直径为16-20mm，孔隙率为15-25%。5.根据权利要求1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：范志辉，员晓，邓君，曹志成，薛逊，吴道洪，
申请(专利权)人：江苏省冶金设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32