复合铁水制备装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种复合铁水制备装置。本发明专利技术在基于流化还原炉及煤填充式熔融气化炉的铁水制备装置和基于熔浴式熔融还原炉的铁水制备装置中，通过进一步设置的其他流化还原炉结合上述两个铁水制备装置，从而在基于流化还原炉及煤填充式熔融气化炉的铁水制备装置中，可使用以往的冶金用燃料及原料来稳定地生产铁水，并且在与该铁水制备装置连接的所述基于熔浴式熔融还原炉的铁水制备装置中，可使用以往不适合做冶金用的低级燃料及原料来稳定地生产铁水。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】复合铁水制备装置
本专利技术涉及一种复合铁水制备装置，更为详细地涉及一种由具有多种形式和功能的多个反应器相结合而构造的复合铁水制备装置，其中所述反应器用于执行含铁物质的还原及熔化等，该复合铁水制备装置在直接使用粉状或块状的普通煤及粉状的含铁矿石来制备铁水时，能够直接使用多种品位及粒度的燃料和原料。
技术介绍
目前，全球钢铁产量的60％左右采用从14世纪开发的高炉法来生产。高炉法为将经过烧结过程的铁矿石和由烟煤作为原料来制备的焦炭等一起放入高炉内，并吹入氧气而将铁矿石还原为铁，从而制备铁水的方法。如此，作为铁水生产装置的主流形式的高炉法要求原料在其反应特性具有一定水平以上的强度的同时具有能够保证炉内通气性的粒度。因此，如上所述，作为燃料及还原剂来使用的碳源依赖于将特定原料煤加工处理而成的焦炭，并且铁源主要依赖于经过一系列压块工艺的烧结矿。因此，在目前的高炉法中必须伴有焦炭制备设备及烧结设备等的原料预处理设备，因此除高炉以外还需构建附属设备，而且还需要针对附属设备中产生的各种环境污染物质设置环境污染防治设备，需要消耗大量的投资费用，制备成本急剧上升。为了解决高炉法中存在的这些问题，世界各国的炼铁厂致力于开发如下的熔融还原炼铁法：该方法直接将普通煤作为燃料和还原剂来使用，并且直接将全球矿石产量中占80％以上的粉矿作为铁源来使用而制备铁水。作为熔融还原炼铁法的一例，欧洲专利公报第1689892号公开了一种直接使用粉状或块状的普通煤和粉状的含铁矿石的铁水制备装置及其铁水制备方法。在上述欧洲专利中，直接使用粉状或块状的普通煤和粉状的含铁矿石的铁水制备装置由以下结构等构成：多级的流化还原炉，使粉状的含铁矿石及副原料与还原气体接触而还原及烧成；高温压块装置，将从所述流化还原炉中排出的粉状还原铁压缩而制备高温还原压缩铁；及熔融气化炉，对粉状的普通煤进行压缩而制备的型煤及块状的普通煤被连续供给到所述熔融气化炉中并在所述熔融气化炉的内部形成一定高度的煤填充床，通过形成在所述煤填充床外壁下端的多个鼓风机吹入氧气及粉煤材料，通过所述氧气，粉煤材料及煤填充床内的块状煤被燃烧，通过所述燃烧而形成的高温气体在填充床中上升的同时，通过其显热对高温还原压缩铁及与所述高温还原压缩铁一起被装入煤填充床上部的副原料进行加热、熔化及造渣，从而制备铁水和熔渣后将其堆积在所述煤填充床的下方，然后周期性地向外排出所述铁水和熔渣，所述熔融气化炉排出贯通所述熔化的煤填充床的高温气体并将其作为在粉状的含铁矿石的还原中所需的还原气体来供给到所述多级的流化还原炉。其中，所述高温还原压缩铁在所述高温压块装置中制备并被装入所述煤填充床的上部后，在所述煤填充床的内部下降。此外，上述铁水制备装置设置有废气改性循环装置，该废气改性循环装置能够将从所述多级流化还原炉中排出的气体经过水集尘装置冷却后，将部分分支压缩并去除CO2，之后与从所述熔融气化炉中排出的高温还原气体混合，并向所述多级流化还原炉进一步供给还原气体。并且上述铁水制备装置被构造为将所述废气改质循环装置中去除CO2后的气体向所述多级流化还原炉中相当于最下级且直接接收还原气体的最终流化还原炉的前端供给。在所述铁水制备流程中，铁矿石还原的60～70％则在所述多级流化还原炉中通过间接还原来实现，其中所述间接还原通过从所述熔融气化炉供给的还原气体来进行。另外，铁矿石还原的30～40％则在所述铁矿石制成高温还原压缩铁并被投入熔融气化炉中后，在所述熔融气化炉内的煤填充床内通过间接还原及直接还原来实现，其中间接还原通过在所述煤填充床中上升的煤燃烧气体来进行；直接还原通过所述煤填充床内的煤中的碳成分和煤燃烧气体来进行。因此，为了顺利进行所述铁矿石的还原，所述流化还原炉内的还原气体与粉铁矿石之间、以及熔融气化炉内的高温煤燃烧气体与高温还原压缩铁之间顺利的接触尤为重要。当考虑流化还原炉中较高的混合效率时，认为所述流化还原炉中的气体与粉矿之间的接触没有任何问题，但所述熔融气化炉的煤填充床内的气体与高温还原压缩铁之间的接触会受到所述煤填充床内气流分布的影响，而决定该气流分布的因素为所述煤填充床内的孔隙分布。此外，所述煤填充床内的孔隙分布在保持通过所述煤填充床并向所述煤填充床的下部排出的铁水及熔渣的顺畅的流动时还起到决定性作用，其中，所述铁水及熔渣为在所述煤填充床内高温还原压缩铁和副原料经过加热、熔化及造渣而生成的物质。所述煤填充床内的孔隙分布会大大受到形成所述煤填充床的煤在高温下的物理性质的影响，因此在所述铁水制备装置中可使用的煤的品位(Rank)受限。此外，如上所述，铁水及熔渣为了向熔融气化炉的外部排出需要通过煤填充床，而在所述铁水及熔渣中熔渣的量及流动性等尤其重要。所述熔渣的性状取决于在所述铁水制备装置中作为原料使用的矿石内的脉石的含量及组成等，因此在所述铁水制备装置中可使用的矿石的品位受限。除此之外，根据所述煤填充床内的高还原气氛，当使用含有大量磷(Posphorous)成分的矿石时，会出现所生产的铁水中含有大量的难以精炼的磷成分的问题等。因此，为了保持所生产铁水的质量，也需要限制所使用的原料矿石。从上述欧洲专利公报第1689892号中公开的铁水制备装置的实际运转结果发表资料来看，所述铁水制备装置的运转相当稳定，能够使用的矿石品位及煤品位的范围也与以往的高炉法相比逐渐扩大，但所述铁水制备装置能够使用的矿石品位及煤品位相当受限。另一方面，美国专利公报US6332745B1、US6379422B1及US6602321B1等公开了熔融还原炼铁法的另一例。在上述美国专利中，铁水制备装置包括：熔浴(motlenbath)式反应器，由熔融铁层、形成于所述熔融铁层上部的熔渣层和形成于所述熔渣层上部的气体层等构成；二次燃烧枪，从所述熔浴式反应器上部形成至所述熔渣层的上部，被构造为能够向所述熔渣层的上部吹送漂浮有氧气的高温热风；粉煤吹送枪和粉矿吹送枪，贯穿所述熔浴式反应器的侧部，并且贯穿所述熔浴式反应器内的熔渣层，从而形成至所述熔渣层下部的熔融铁层上部，即形成至所述熔渣层和熔融铁层之间的边界位置，并被构造为从外部分别独立地将粉煤和粉矿等吹送至所述边界位置；预还原炉，使用从所述熔浴式反应器排出的高温气体中的一部分来预热及预还原向所述熔浴式反应器中吹送的粉矿；洗涤器，用于冷却及洗涤从所述预还原炉排出的气体；洗涤器，用于冷却及洗涤除供给到所述预还原炉中气体之外的向熔浴式反应器排出的剩余气体；和热风炉，为了形成通过所述二次燃烧枪供给的热风而设置。上述铁水制备装置在熔浴式反应器内形成的熔浴中，在熔融状态下进行铁矿的还原，为此，向所述熔浴中供给所述还原所需的还原剂煤，所述还原所需的热由以下方式供给：在所述熔浴中通过铁矿和煤的还原反应而生成气体，对该气体由上述二次燃烧枪供给的漂浮有氧气的空气热风来进行燃烧，即进行二次燃烧，并将所述二次燃烧中产生的热作为所述还原所需的热来提供。随着将空气热风等作为这种燃烧及氧化气体来使用，从上述熔浴式反应器排出并供给到预还原炉中的高温气体的还原力非常低，在所述预还原炉中进行的矿石还原被限制在20％以下。为了在熔浴中能够进行急剧的熔融及反应，将上述矿石及煤粉碎成1mm以下后吹送。通过所述反应而生成的铁水及熔渣分别通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合铁水制备装置，包括：第一铁水制备装置，包括：被构造为多级的第一流化还原炉，用于将粉矿还原转换为还原铁粉；多个高温压块装置，用于将从所述第一流化还原炉排出的还原铁粉制成高温还原压缩铁；输送装置，用于输送按规定大小破碎的所述高温还原压缩铁；压缩铁装入装置，用于向熔融气化炉连续供给通过所述输送装置输送的所述高温还原压缩铁；块状普通煤装入装置，用于向所述熔融气化炉连续供给块状普通煤；熔融气化炉，通过氧气燃烧从所述块状普通煤装入装置供给的块状普通煤和从所述熔融气化炉的下部吹入的粉煤材料而产生高温燃烧气体，并利用该高温燃烧气体熔化从所述压缩铁装入装置供给的高温还原压缩铁，并且供给在所述第一流化还原炉中的粉矿还原所需的还原气体；CO2去除装置，从所述第一流化还原炉的废气中分支出部分废气并去除CO2，将去除CO2后的该部分废气添加到从所述熔融气化炉供给的还原气体中，并向所述第一流化还原炉供给还原气体；灰尘循环装置，分离所述熔融气化炉中产生的还原气体中所包含的灰尘，并向所述熔融气化炉重新吹送该灰尘；压力控制装置，根据所述熔融气化炉的压力变动，从所述熔融气化炉中产生的气体中分支出部分气体并将该部分气体冷却后排出到副产气体线中，从而将所述熔融气化炉内的压力保持一定；第一显热回收装置，用于回收从所述第一流化还原炉排出的废气的显热；第一干式集尘装置，用于分离含在从所述第一流化还原炉排出的废气中的飞尘；及第一气体冷却装置，用于冷却从所述第一流化还原炉排出的废气；第二铁水制备装置，包括：铁浴式熔融还原炉，用于对向所述铁浴式熔融还原炉的内部吹入的粉状含铁物质和粉煤在该内部进行熔化、燃烧及熔融还原等反应而制成铁水及熔渣后向外排出；热风炉，用于制备作为二次燃烧氧化剂吹入所述熔融还原炉中的热风；及清洗装置，用于冷却及清洗从所述熔融还原炉排出的气体；及第三铁水制备装置，设置在所述第一铁水制备装置和所述第二铁水制备装置之间，并连接所述第一铁水制备装置和所述第二铁水制备装置，从在所述第一铁水制备装置的熔融气化炉中产生并被供给到所述第一流化还原炉的还原气体中分支出部分还原气体，并利用分支出的该还原气体，将粉矿还原成规定水平后作为所述第二铁水制备装置的铁源来供给。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.06 KR 10-2014-0153898;2014.11.06 KR 10-2011.一种复合铁水制备装置，包括：第一铁水制备装置，包括：被构造为多级的第一流化还原炉，用于将粉矿还原转换为还原铁粉；多个高温压块装置，用于将从所述第一流化还原炉排出的还原铁粉制成高温还原压缩铁；输送装置，用于输送按规定大小破碎的所述高温还原压缩铁；压缩铁装入装置，用于向熔融气化炉连续供给通过所述输送装置输送的所述高温还原压缩铁；块状普通煤装入装置，用于向所述熔融气化炉连续供给块状普通煤；熔融气化炉，通过氧气燃烧从所述块状普通煤装入装置供给的块状普通煤和从所述熔融气化炉的下部吹入的粉煤材料而产生高温燃烧气体，并利用该高温燃烧气体熔化从所述压缩铁装入装置供给的高温还原压缩铁，并且供给在所述第一流化还原炉中的粉矿还原所需的还原气体；CO2去除装置，从所述第一流化还原炉的废气中分支出部分废气并去除CO2，将去除CO2后的该部分废气添加到从所述熔融气化炉供给的还原气体中，并向所述第一流化还原炉供给还原气体；灰尘循环装置，分离所述熔融气化炉中产生的还原气体中所包含的灰尘，并向所述熔融气化炉重新吹送该灰尘；压力控制装置，根据所述熔融气化炉的压力变动，从所述熔融气化炉中产生的气体中分支出部分气体并将该部分气体冷却后排出到副产气体线中，从而将所述熔融气化炉内的压力保持一定；第一显热回收装置，用于回收从所述第一流化还原炉排出的废气的显热；第一干式集尘装置，用于分离含在从所述第一流化还原炉排出的废气中的飞尘；及第一气体冷却装置，用于冷却从所述第一流化还原炉排出的废气；第二铁水制备装置，包括：铁浴式熔融还原炉，用于对向所述铁浴式熔融还原炉的内部吹入的粉状含铁物质和粉煤在该内部进行熔化、燃烧及熔融还原等反应而制成铁水及熔渣后向外排出；热风炉，用于制备作为二次燃烧氧化剂吹入所述熔融还原炉中的热风；及清洗装置，用于冷却及清洗从所述熔融还原炉排出的气体；及第三铁水制备装置，设置在所述第一铁水制备装置和所述第二铁水制备装置之间，并连接所述第一铁水制备装置和所述第二铁水制备装置，从在所述第一铁水制备装置的熔融气化炉中产生并被供给到所述第一流化还原炉的还原气体中分支出部分还原气体，并利用分支出的该还原气体，将粉矿还原成规定水平后作为所述第二铁水制备装置的铁源来供给。2.根据权利要求1所述的复合铁水制备装置，其中，所述第三铁水制备装置包括：氧气混合炉，设置在经由所述第一铁水制备装置的灰尘循环装置向所述第一流化还原炉供给高温还原气体的导管上，该氧气混合炉用于向所述高温还原气体中吹送氧气；设置在所述氧气混合炉的后端的导管，该导管用于分支所述还原气体的一部分；及第二流化还原炉，与所述导管连接，该第二流化还原炉用于从所述导管接收所分支的部分还原气体并将粉矿还原转换为还原粉体。3.根据权利要求2所述的复合铁水制备装置，其中，所述第二流化还原炉被构造为两级或三级以上的多级。4.根据权利要求3所述的复合铁水制备装置，包括：第二显热回收装置，与所述第二流化还原炉的后端连接，所述第二显热回收装置用于回收所述第二流化还原炉所排出废气的显热。5.根据权利要求4所述的复合铁水制备装置，包括：第二干式集尘装置，与所述第二显热回收装置的后端连接，该第二干式集尘装置用于分离所述废气中的飞尘。6.根据权利要求5所述的复合铁水制备装置，包括：第二气体冷却装置，与所述第二干式集尘装置的后端连接，该第二气体冷却装置用于冷却所述废气。7.根据权利要求6所述的复合铁水制备装置，包括：还原粉体储存槽，与所述第二流化还原炉中的最下级第二流化还原炉连接，该还原粉体储存槽用于储存通过导管从所述第二流化还原炉排出的还原粉体。8.根据权利要求7所述的复合铁水制备装置，包括：还原粉体气送装置，与所述还原粉体储存槽的下端连接，该还原粉体气送装置用于通过还原粉体气送管从所述还原粉体储存槽向所述铁浴式熔融还原炉的内部吹送还原粉体，其中所述还原粉体气送管用于连接所述还原粉体储存槽和所述铁浴式熔融还原炉。9.根据权利要求8所述的复合铁水制备装置，其中，在所述第一干式集尘装置的下端设置有第一气送装置及第一气送管，所述第一气送装置用于使在所述第一干式集尘装置中分离的灰尘能够与从所述第二流化还原炉排出的还原粉体一起被吹入所述铁浴式熔融还原炉内，所述第一气送管用于连接所述第一气送装置和所述还原粉体气送管。10.根据权利要求9所述的复合铁水制备装置，其中，在所述第二干式集尘装置的下端设置有第二气送装置及第二气送管，所述第二气送装置用于使在所述第二干式集尘装置中分离的灰尘能够与从所述第二流化还原炉排出的还原粉体一起被吹入所述第二铁水制备装置的铁浴式熔融还原炉内，所述第二气送管用于连接所述第二气送装置和所述还原粉体气送管。11.根据权利要求10所述的复合铁水制备装置，包括：热风炉燃料气体供给导管，为了供给所述热风炉所需的燃料，所述热风炉燃料气体供给导管在从所述第一铁水制备装置的第一流化还原炉及所述第二流化还原炉排出的废气汇合后向副产气体线分支的线的后端分支并与所述热风炉连接。12.一种复合铁水制备装置，包括：第一铁水制备装置，包括：被构造为多级的第一流化还原炉，用于将粉矿还原转换为还原铁粉；多个高温压块装置，用于将从所述第一流化还原炉排出的还原铁粉制成高温还原压缩铁；输送装置，用于输送所述高温还原压缩铁；...

【专利技术属性】
技术研发人员：申明均，赵敏永，
申请(专利权)人：株式会社POSCO，
类型：发明
国别省市：韩国,KR