一种蓄热燃烧式煤基竖炉及一种直接还原生产方法技术

本发明专利技术涉及一种蓄热燃烧式煤基竖炉及一种直接还原生产方法，该竖炉包括燃烧室和至少一个反应室，燃烧室上布置有至少一组燃烧装置，每组燃烧装置包括换向阀、空气管、烟气管、第一气体流通管和第二气体流通管，换向阀具有第一阀位和第二阀位，在第一阀位，第一气体流通管与空气管导通且第二气体流通管与烟气管导通，在第二阀位，第一气体流通管与烟气管导通且第二气体流通管与空气管导通；各第一气体流通管及各第二气体流通管均连接有至少一个烧嘴，各烧嘴均连接有蓄热室。通过各烧嘴周期性地轮换燃烧，可使燃烧室内烟气流场周期性改变，有利于减少燃烧室内的死区，大幅提高燃烧室内的温度均匀性，从而保证各反应室内还原反应的均匀性。

Heat accumulation combustion type coal based shaft furnace and direct reduction production method

The invention relates to a regenerative combustion type coal shaft furnace direct reduction and a production method, the furnace comprises a combustion chamber and at least one reaction chamber, the combustion chamber is arranged on the combustion device for at least one group, each combustion device comprises a reversing valve, air pipe, gas pipe, a first gas circulation pipe and second pipe gas flow, reversing valve comprises a first valve and second valve position, valve position in the first, the first gas flow tube and second gas flow tube conduction and flue gas and air pipe, second valve position, the first gas flow tube and second gas flow tube conduction and air pipe and gas pipe; the first the gas circulation pipe and second gas flow tubes are connected with at least one burner, the burner is connected with a heat storage chamber. Through the periodic rotation of burner combustion, the combustion chamber of gas flow in cyclical change, to reduce the dead zone of the combustion chamber, the combustion chamber temperature uniformity is greatly improved, so as to ensure the uniformity of the reduction reaction chamber.

【技术实现步骤摘要】
一种蓄热燃烧式煤基竖炉及一种直接还原生产方法
本专利技术属于煤基直接还原
，具体涉及一种蓄热燃烧式煤基竖炉及一种直接还原生产方法。
技术介绍
直接还原技术，主要分为气基和煤基两种工艺。由于我国煤炭资源丰富，天然气资源匮乏，而煤制气技术还不够成熟，煤基直接还原技术受到越来越多的关注。尽管世界上直接还原气基工艺占90％以上，但是发展煤基直接还原技术，更符合我国的国情。煤基直接还原是指直接以固体煤作还原剂对金属氧化物进行还原的方法，煤基直接还原可使用廉价的非焦煤作为还原剂。我国煤基直接还原技术主要有：回转窑、隧道窑、转底炉、竖炉等工艺方法。这些方法虽然都以煤作为还原剂，但由于这些装置的设备运行方式不同、燃烧加热方式不同、反应料移动受热方式不同，直接还原的效果也不同。煤基直接还原竖炉通常采用外加热方式，被称为外热式竖炉，典型的如KM法。还原过程是煤中的碳在高温下气化生成的CO与铁矿石中铁氧化物发生多相高温冶金物化反应。铁矿石、煤与石灰石被分别破碎、筛分，取合格粒级配料混合，混合料从竖炉顶部加入，随着下部排料机构转动，物料在竖炉反应室内逐步下降。竖炉燃烧室的加热采用气体或液体燃料，燃烧室的热量通过碳化硅砖墙传入竖炉反应室内，加热炉料。煤基直接还原工艺最重要的还原条件是还原温度和还原气氛。对于外热式竖炉，反应室是间接传热，燃烧室的燃烧方式十分重要。燃烧室的燃烧方式及温度均匀性影响竖炉内的还原效果、反应速度、能耗、烟气污染物排放。目前，国内出现了与KM法类似的煤基竖炉装置，其燃烧加热方式和KM法基本相同，即在燃烧室侧壁设置若干烧嘴，采用直接燃烧加热方式，烟气温度高达600～900℃。尽管采用了烟气余热回收装置，对空气或燃气进行预热，但由于换热器效率低，预热温度仅能达到400～500℃，烟气的余热回收率较低。
技术实现思路
本专利技术实施例涉及一种蓄热燃烧式煤基竖炉及一种直接还原生产方法，至少可解决现有技术的部分缺陷。本专利技术实施例涉及一种蓄热燃烧式煤基竖炉，包括燃烧室和至少一个反应室，每一所述反应室有部分区段位于所述燃烧室内，所述燃烧室上布置有至少一组燃烧装置，每组所述燃烧装置包括换向阀、空气管、烟气管、第一气体流通管和第二气体流通管，每一所述换向阀具有第一阀位和第二阀位，在所述第一阀位，所述第一气体流通管与所述空气管导通且所述第二气体流通管与所述烟气管导通，在所述第二阀位，所述第一气体流通管与所述烟气管导通且所述第二气体流通管与所述空气管导通；各所述第一气体流通管及各所述第二气体流通管均连接有至少一个烧嘴，各所述烧嘴均安装于所述燃烧室上且均连接有蓄热室。作为实施例之一，每相邻两只烧嘴构成一组烧嘴对，至少其中一组烧嘴对满足：其中一只烧嘴处于燃烧模式时，另一只烧嘴处于排烟模式，且燃烧烧嘴前端的高速气流对排烟烧嘴前端的烟气流区域产生卷吸作用，从而在燃烧室内形成局部烟气循环。作为实施例之一，每一所述烧嘴的中轴线均偏离相邻的所述反应室设置。作为实施例之一，包括有多个所述反应室，各所述反应室呈阵列布置。作为实施例之一，所述燃烧室呈正方体或长方体结构，且其至少两个侧壁上布置有所述烧嘴。本专利技术实施例涉及一种直接还原生产方法，采用外热式煤基竖炉，将所述外热式煤基竖炉的燃烧室内布置的烧嘴分为A、B两部分，A部分烧嘴进行燃烧工作时，B部分烧嘴用于排烟，运行至预定时间后，A部分烧嘴用于排烟，B部分烧嘴进行燃烧工作，并进行周期性轮换，使得燃烧室内的烟气流场周期性变化，且在燃烧室内反应室的阻挡作用下，在燃烧室内的至少局部区域形成烟气紊流场。作为实施例之一，各烧嘴均连接有蓄热室。作为实施例之一，每相邻两只烧嘴构成一组烧嘴对，至少其中一组烧嘴对满足：其中一只烧嘴处于燃烧模式时，另一只烧嘴处于排烟模式，且燃烧烧嘴前端的高速气流对排烟烧嘴前端的烟气流区域产生卷吸作用，从而在燃烧室内形成局部烟气循环。本专利技术实施例至少具有如下有益效果：通过换向阀周期性地动作，各烧嘴可以实现周期性地轮换燃烧，避免高温火焰过分集中而导致燃烧室内不同区域温度差异较大的缺点，同时可使燃烧室内烟气流场周期性改变，有利于减少燃烧室内的死区，大幅提高燃烧室内的温度均匀性，从而保证各反应室内还原反应的均匀性；另外，通过燃烧室内烟气流场的周期性变化，并基于燃烧室内布置反应室的结构，烟气在流动过程中与各反应室发生碰撞、绕行，可在燃烧室内形成紊流性质的烟气流场，进一步减少燃烧室内的死区，且提高燃烧室内的温度均匀性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例提供的竖炉各反应室与燃烧室的布置结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的烧嘴在燃烧室上的布置结构示意图；图3为图2中的其中一组烧嘴(与同一气体流通管连接的各烧嘴)的布置结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的竖炉燃烧装置的工作方式示意图；图5为本专利技术实施例提供的在燃烧室内形成局部烟气循环的示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一如图1，本专利技术实施例提供一种蓄热燃烧式煤基竖炉，包括燃烧室2和至少一个反应室1，每一所述反应室1有部分区段位于所述燃烧室2内；其中，优选为采用多个反应室1；一般地，各反应室1均竖直设置，即各反应室1均竖直穿设于燃烧室2上，各反应室1可基本收容在该燃烧室2内而只留顶部加料口与底部卸料口位于燃烧室2外，也可仅有部分区段位于该燃烧室2内；一般地，每一反应室1依据室内物料反应的不同而自上至下依次分为预热段、还原段和冷却段，其中，如加入的物料事先已在炉外预热，则预热段也可省略，还原段需收容于燃烧室2内，预热段则可视实际需要布置于燃烧室2内或燃烧室2外；还原之后的炉料如果从反应室排出后冷却，则冷却段也可省略。本实施例中，如图1，优选为仅设置各反应室1的还原段被收容于燃烧室2内，各预热段及各冷却段均位于燃烧室2外，一方面可保证燃烧室2内热量的集中性，避免烟气弥散在预热段、冷却段周围，可降低能耗；另一方面，可减小燃烧室2建筑体积，节约基建成本，且便于燃烧室2的设计。基于上述设计，可根据产能需要配置反应室1数量及燃烧室2面积，便于扩大生产规模。由于各反应室1在燃烧室2内所处的位置不同，而烧嘴3一般布置在燃烧室2的侧壁上，因此保证燃烧室2内各区域温度均匀性对各反应室1内还原反应的均匀性是至关重要的。本实施例中，对上述燃烧室2的设计优化如下：如图4，所述燃烧室2上布置有至少一组燃烧装置，每组所述燃烧装置包括换向阀9、空气管7、烟气管8、第一气体流通管5和第二气体流通管6，每一所述换向阀9具有第一阀位和第二阀位，在所述第一阀位，所述第一气体流通管5与所述空气管7导通且所述第二气体流通管6与所述烟气管8导通，在所述第二阀位，所述第一气体流通管5与所述烟气管8导通且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄热燃烧式煤基竖炉，包括燃烧室和至少一个反应室，每一所述反应室有部分区段位于所述燃烧室内，其特征在于：所述燃烧室上布置有至少一组燃烧装置，每组所述燃烧装置包括换向阀、空气管、烟气管、第一气体流通管和第二气体流通管，每一所述换向阀具有第一阀位和第二阀位，在所述第一阀位，所述第一气体流通管与所述空气管导通且所述第二气体流通管与所述烟气管导通，在所述第二阀位，所述第一气体流通管与所述烟气管导通且所述第二气体流通管与所述空气管导通；各所述第一气体流通管及各所述第二气体流通管均连接有至少一个烧嘴，各所述烧嘴均安装于所述燃烧室上且均连接有蓄热室。

【技术特征摘要】
1.一种蓄热燃烧式煤基竖炉，包括燃烧室和至少一个反应室，每一所述反应室有部分区段位于所述燃烧室内，其特征在于：所述燃烧室上布置有至少一组燃烧装置，每组所述燃烧装置包括换向阀、空气管、烟气管、第一气体流通管和第二气体流通管，每一所述换向阀具有第一阀位和第二阀位，在所述第一阀位，所述第一气体流通管与所述空气管导通且所述第二气体流通管与所述烟气管导通，在所述第二阀位，所述第一气体流通管与所述烟气管导通且所述第二气体流通管与所述空气管导通；各所述第一气体流通管及各所述第二气体流通管均连接有至少一个烧嘴，各所述烧嘴均安装于所述燃烧室上且均连接有蓄热室。2.如权利要求1所述的蓄热燃烧式煤基竖炉，其特征在于，每相邻两只烧嘴构成一组烧嘴对，至少其中一组烧嘴对满足：其中一只烧嘴处于燃烧模式时，另一只烧嘴处于排烟模式，且燃烧烧嘴前端的高速气流对排烟烧嘴前端的烟气流区域产生卷吸作用，从而在燃烧室内形成局部烟气循环。3.如权利要求1所述的蓄热燃烧式煤基竖炉，其特征在于：每一所述烧嘴的中轴线均偏离相邻的所述反应室设...

【专利技术属性】
技术研发人员：范小刚，
申请(专利权)人：中冶南方工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42