通体双面隔焰式加热回转窑及生产直接还原铁联产碳基肥方法技术

本发明专利技术涉及一种通体双面隔焰式加热回转窑及生产直接还原铁联产碳基肥方法。本发明专利技术设计的回转窑筒体为外筒和内筒双筒体设计，外筒和内筒之间形成深度还原室，由支撑隔板将其分割成6～12条深度还原室，每个间隔的深度还原室中均可装入等量的被还原物料，填充率提高6～12倍，回转窑的直接还原铁产能也提高6～12倍，大大增加了窑炉的生产产能，同时也相对减小了窑炉规格，相对大大降低了窑炉的投资。可以使用除了煤碳外的秸秆等生物质材料作为还原剂，解决了生物质材料焚烧对环境的污染，变废为宝，并同时回收高浓度煤气及联产生物碳基肥肥料副产品，并实现了节能减排降碳，并且不产生NOx。

The method of double base carbon iron and flame-proof type heating rotary kiln production and direct reduction

The invention relates to a body double muffle type heating rotary kiln and production method of direct reduction iron carbon base fertilizer production. The rotary kiln designed by the invention is the outer cylinder and the inner cylinder double barrel design, depth reduction chamber is formed between the outer cylinder and the inner cylinder, supported by partition to split it into 6 ~ 12 depth reduction chamber, each interval of the depth reduction chamber can be loaded with equivalent reduction material, filling rate increased 6 to 12 times, the direct reduction of iron production capacity of rotary kiln is increased by 6 to 12 times, greatly increasing the production capacity of the furnace, but also relatively reduced furnace specifications, greatly reduces the relative investment of kiln. Can be used in addition to coal outside the straw and other biomass materials as a reducing agent, to solve the incineration of environmental pollution, biomass materials and by-products recycling waste, high concentrations of gas and carbon base fertilizer to produce bio fertilizer, and implement energy-saving emission reduction carbon reduction, and does not generate NOx.

【技术实现步骤摘要】
通体双面隔焰式加热回转窑及生产直接还原铁联产碳基肥方法
本专利技术属于冶金设备和农业
，尤其涉及通体双面隔焰式加热回转窑及直接还原铁联产碳基肥方法。
技术介绍
农作物秸秆是一种优良的生物质能源，而且每年都有很大的产量，近年，每年夏收和秋冬之际，总有大量的小麦、玉米等秸秆在田间焚烧，产生了大量浓重的烟雾，不仅成为农村环境保护的瓶颈问题，甚至成为殃及城市环境的罪魁祸首，农作物秸秆成为农村面临污染的新源头。我国作为农业大国，每年可生成7亿多吨秸秆，成为“用处不大”但必须处理掉的“废弃物”。如果完全由农民自行处理，就必然出现大量焚烧的现象。农作物秸秆、木屑、锯末、花生壳、玉米芯、稻草、麦秸麦糠、树枝叶、甘草、棕榈、咖啡壳等生物质物料综合开发利用就有着重大意义。气割渣主要来源于钢结构及钢铁采用气割切割过程中，气割枪的燃烧温度和喷出的高速切割氧气流，使切口处金属剧烈燃烧并将燃烧后的金属氧化物吹除实现工件分离，是铁在纯氧中的燃烧过程而不是熔化过程生产出渣块，它主要包括：气焊渣，氧化铁，氧化皮。钢材锻造、热轧热加工及冷拔丝时，由于钢铁和空气中氧的反应，常会形成大量氧化铁皮，属于钢铁冶金固体废弃物，氧化铁皮的主要成分是Fe2O3、Fe3O4、FeO。全国每年的氧化铁皮约1000万吨左右，如果不及时处理，造成堆积，浪费资源。若能对其进行合理利用，加工成净水剂，既可降低生产成本，又可起到环保节能作用。中国是一个钢铁大国，如今钢铁产量已经突破13亿吨大关，产能严重过剩。我国虽然铁矿资源分布广泛，但低贫细难选铁矿资源分布却占97％以上，至今没有得到很好的开发和利用，造成资源闲置和浪费。反而，钢厂每年还需要进口大量的高品位铁矿石，进口依赖程度占钢厂铁矿石总消耗量的55％以上，并且每年也会有大量的氧化铁皮，只作为普通铁矿粉进行烧结使用，没有发挥其独有的特长优势，浪费了资源。中国钢铁行业，以往是大力发展以高炉炼铁水炼钢为主的长流程炼钢方式，占世界普碳钢总产能的55.8％，造成产能过剩，同时也造成了环境污染，同时优特钢的产能仅占世界总产能的1.9％；如今，国家大力提倡以非焦炼铁(直接还原铁)为主的熔融还原铁和短流程炼钢的发展。而我国目前的直接还原铁技术却相对比较滞后，还原铁年产量不到60万吨，占世界还原铁总产量不足1％。为了降低普碳钢产能，提高优特钢比例，就必须提高废钢和直接还原铁为主的电炉炼钢比例，目前，废钢(含还原铁产品)每年有2800万吨以上的缺口，因此，每年要进口国外的DRI、HBI产品大约1000万吨。随着我国焦煤储量日益贫乏及环保问题日益严重的情况下，国家出台了较多的相关产业政策，鼓励开发、应用非焦煤资源，进行直接还原铁和熔融还原铁等非焦炼铁工艺和短流程炼钢等技术开发与应用，大力发展电炉优特钢的产品，所以，提高还原铁的产量和质量，降低能耗，减少CO2的排放，尤其是尽快开发我国大量的低贫细难选铁矿及含铁废料，使其资源化是一项迫在眉睫的事业。如今的中国，电炉钢比例不到15％，而且高炉－转炉长流程炼钢方式的烟气排放量是整个钢铁行业的80％以上，废钢(直接还原铁DRI)+电炉短流程炼钢方式的尾气排放量，仅占高炉－转炉长流程炼钢方式的30％。我国又是一个天然气进口国，发展和引进国外成熟的气基还原铁技术和装备，由于天然气资源匮乏，不具备条件；如果发展煤转气，存在着煤转气的设备投资大等问题，煤转气同时本身也要消耗15～20％以上的能量，而且工艺技术复杂，不符合我国国情，因此，要解决中国钢铁行业节能减排降碳的环保问题及发展短流程炼钢事业，就必须积极发展适合的煤基还原铁工艺技术和装备，而且单条生产线具有产能规模大、投资比低、生产运行成本低、可操作性强、节能减排等先进、稳定的特点，非常符合我国还原铁行业的国情。目前，我国煤基还原铁工业化比较成熟的工艺技术和装置主要有：煤基隧道窑罐式法、煤基隧道窑无罐法及煤基回转窑法，而煤基转底炉、煤基竖炉等工艺和装置投资较大、工艺技术和装置尚不成熟，需要继续完善，不足以规模化推广。传统的煤基隧道窑罐式法，只能采用TFe≥66％的高品位铁矿或易选铁矿，无法利用低细难选铁矿、复合矿及含铁废料直接还原分离出高品位的还原铁产品，而且工艺技术落后，造成产能低、还原时间长，占地面积广、能耗高、产品质量低下、产品销路不畅，属于淘汰工艺和装置。煤基隧道窑无罐法，虽然可以将各种铁矿还原分离冶选出高品位优质还原铁产品，但单条生产线年处理能力最高也不到10万吨原矿，仍需要进一步完善。煤基回转窑法工艺技术逐渐成熟、运行成本较低，正在逐渐推广，但对还原煤有着严格的要求，必须应用优质烟煤的颗粒煤做还原剂，并且回转窑还原温差很大，操作要求苛刻，投资比相对也较大，单条生产线的年最大产能也不到30万吨原矿。目前，国家在积极推广各领域环保项目，污水处理、置换排放等环保项目也越来越多，需要大量的金属铁粉进行污水脱氧处理、废酸置换处理、配重、压制部件及食品保鲜剂等应用。用还原铁粉进行污水处理是目前污水和自来水处理的主要方法之一，在国内外已经有多年的历史。但是，由于还原铁粉本身化学成分复杂、组织结构细密，导致反应速度慢、反应柱易堵塞、对高浓度废水处理效果差，而且还原铁粉用量大，投资、运行费用相对较高。净水剂(直接还原铁(以下简称DRI))因其比表面积远远大于铁屑，每吨DRI比表面积是铁屑的5～10万倍，近年来，用DRI取代金属还原铁粉用于污水处理，取得了很好的效果，国内外这方面的例子越来越多。DRI打磨成金属铁粉是尺寸还不到1mm的铁的小颗粒的集合，呈黑色或银灰色，可大量应用于冶金、铸造等冶金行业，也是粉末冶金及化工、食品等领域的主要原料，其应用领域非常广泛。碳基肥系列采用优质作物生物炭为主要原料精制而成。生物质材料在缺氧的情况下，经500～600℃以上高温热解产生的一类难熔的、稳定的、高度芳香化的、富含碳素的固态物质。作物生物碳富含75％～95％(wt)的碳，其次是灰分，包括钾、镁、钙、硅、锰、锌等金属的氧化物和少量挥发分。炭基有机无机复合肥(复混肥)，是指生物质碳粉与有机无机复合肥(复混肥)合理配伍从而形成的生态型肥料。碳基肥基本理论是土肥炭基有机论，即增加土壤中炭基—有机质的含量，快速改造土壤结构，平衡盐与水分，通过快速熟化创造有利于植物健康生长的土壤环境，从而增加土壤肥力，促进作物生长。南京农业大学潘根兴教授将碳基肥基本理论形象地称作“土壤生物桥技术”。现在碳基肥也慢慢在市场上流通，许多农户也开始注重给土壤补充碳，现在市场上主要有：生物有机肥、生物质碳土壤改良剂、生物质碳复合微生物肥料、碳能生物菌肥、液态碳肥等产品；产品种类也开始慢慢多样化，但是最终目的都一样，补充植物所需的碳元素，改善土壤的团粒结构，提高土壤保水保肥的能力，提高肥料利用率。现在市场已有的外加热(隔焰式)回转窑，窑炉中间由于有托圈、托轮支撑装置，加热炉间也只能留出托圈、托轮支撑部分，窑炉高温段断开，无法长距离加热，温度曲线呈波浪状，形成分段式外加热(隔焰式)回转窑加热炉，因此，窑炉规模较小、还原温度较低，高温区的温度不连续、不稳定，无法实现回转窑通体长距离加热，还原窑炉短，产能低，温度曲线波动较大，无法适应还原铁对还原温度连续性和稳定性的要求，只能小规模用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通体双面隔焰式加热回转窑，包括回转窑筒体、给料装置和驱动装置，所述驱动装置窑尾驱动装置、窑头驱动装置、外套筒驱动装置、冷却滚筒驱动装置和给料滚筒驱动装置，其特征在于，所述回转窑筒体包括外筒和内筒，所述外筒从前至后依次包括窑尾进料段、预热段、高温段、冷却段和窑头出料段；所述窑尾进料段、预热段、高温段和冷却段的外筒内部设有内筒，所述外筒和内筒之间形成深度还原室，所述内筒内部为加热室；所述给料装置包括给料滚筒、给料斗、下料管和排烟管，所述排烟管置于给料滚筒内，排烟管和给料滚筒之间形成加料室，所述给料斗通过下料管连通至加料室；所述给料滚筒前端设有给料滚筒密封罩，所述给料滚筒后端设有防煤气逆流罩；所述给料滚筒后端通过给料口连通至深度还原室；所述给料滚筒外设有给料滚筒托圈，所述给料滚筒驱动装置通过给料滚筒托圈带动给料装置旋转；所述窑尾进料段的内筒前端与所述排烟管的后端连通；所述外筒前端和防煤气逆流罩外设有窑尾密封罩，所述窑尾密封罩顶端设有煤气出口；所述窑尾密封罩外设有窑尾托圈，所述窑尾驱动装置通过窑尾托圈带动窑尾进料段旋转；所述预热段设于预热加热炉体内，所述高温段设于高温加热炉体组内，所述冷却段设于冷却加热炉体外；所述的高温加热炉体组包括多段高温加热炉体；所述预热加热炉体、高温加热炉体和冷却加热炉体外设有保温炉壳，所述预热加热炉体、高温加热炉体和冷却加热炉体内一侧均设有若干烧嘴；所述预热加热炉体内的外筒和内筒上设有预热段高温烟气进口支管，所述预热段高温烟气进口支管连通预热加热炉体和加热室；所述高温加热炉体内的外筒和内筒上设有高温段高温烟气进口支管，所述高温段高温烟气进口支管连通高温加热炉体和加热室；所述冷却加热炉体内的外筒和内筒上设有冷却段高温烟气进口支管，所述冷却段高温烟气进口支管连通冷却加热炉体和加热室；所述预热加热炉体、高温加热炉体和冷却高温炉体之间均设有外套筒装置；所述窑头出料段外设有窑头托圈，所述窑头驱动装置通过窑头托圈带动窑头出料段旋转；所述窑头出料段后端设有窑头密封罩，所述窑头密封罩一端连通至螺旋输送机，另一端连通至冷却滚筒。...

【技术特征摘要】
1.一种通体双面隔焰式加热回转窑，包括回转窑筒体、给料装置和驱动装置，所述驱动装置窑尾驱动装置、窑头驱动装置、外套筒驱动装置、冷却滚筒驱动装置和给料滚筒驱动装置，其特征在于，所述回转窑筒体包括外筒和内筒，所述外筒从前至后依次包括窑尾进料段、预热段、高温段、冷却段和窑头出料段；所述窑尾进料段、预热段、高温段和冷却段的外筒内部设有内筒，所述外筒和内筒之间形成深度还原室，所述内筒内部为加热室；所述给料装置包括给料滚筒、给料斗、下料管和排烟管，所述排烟管置于给料滚筒内，排烟管和给料滚筒之间形成加料室，所述给料斗通过下料管连通至加料室；所述给料滚筒前端设有给料滚筒密封罩，所述给料滚筒后端设有防煤气逆流罩；所述给料滚筒后端通过给料口连通至深度还原室；所述给料滚筒外设有给料滚筒托圈，所述给料滚筒驱动装置通过给料滚筒托圈带动给料装置旋转；所述窑尾进料段的内筒前端与所述排烟管的后端连通；所述外筒前端和防煤气逆流罩外设有窑尾密封罩，所述窑尾密封罩顶端设有煤气出口；所述窑尾密封罩外设有窑尾托圈，所述窑尾驱动装置通过窑尾托圈带动窑尾进料段旋转；所述预热段设于预热加热炉体内，所述高温段设于高温加热炉体组内，所述冷却段设于冷却加热炉体外；所述的高温加热炉体组包括多段高温加热炉体；所述预热加热炉体、高温加热炉体和冷却加热炉体外设有保温炉壳，所述预热加热炉体、高温加热炉体和冷却加热炉体内一侧均设有若干烧嘴；所述预热加热炉体内的外筒和内筒上设有预热段高温烟气进口支管，所述预热段高温烟气进口支管连通预热加热炉体和加热室；所述高温加热炉体内的外筒和内筒上设有高温段高温烟气进口支管，所述高温段高温烟气进口支管连通高温加热炉体和加热室；所述冷却加热炉体内的外筒和内筒上设有冷却段高温烟气进口支管，所述冷却段高温烟气进口支管连通冷却加热炉体和加热室；所述预热加热炉体、高温加热炉体和冷却高温炉体之间均设有外套筒装置；所述窑头出料段外设有窑头托圈，所述窑头驱动装置通过窑头托圈带动窑头出料段旋转；所述窑头出料段后端设有窑头密封罩，所述窑头密封罩一端连通至螺旋输送机，另一端连通至冷却滚筒。2.根据权利要求1所述的通体双面隔焰式加热回转窑，其特征在于，所述外套筒装置包括回转窑外套筒，所述回转窑外套筒通过支撑拨块设置在所述外筒外，所述回转窑外套筒和外筒之间形成高温烟气通道，所述外套筒外侧设有耐火保温毡；所述内筒和外筒之间设有支撑隔板；所述耐火保温毡外通过连接板支撑有外套筒托圈，所述外套筒驱动装置通过外套筒托圈带动外套筒装置旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐竹胜，唐佳，
申请(专利权)人：唐竹胜，
类型：发明
国别省市：山东,37