一种探究流态化还原铁矿粉反应机理的实验系统技术方案

本实用新型专利技术的一种探究流态化还原铁矿粉反应机理的实验系统，属于冶金实验设备技术领域。本实用新型专利技术包括双层管反应单元、加热单元和供气单元，外部套管固定于支撑平台的中部，反应内管套装于外部套管内部，且反应内管底部与外部套管底部相连通，该反应内管内设置有流化床筛板；所述的加热单元包括加热炉炉体，热炉炉体内设置有与外部套管相配合的加热炉炉膛，双层管反应单元与加热炉炉膛相配合；供气单元为流态化还原过程提供还原性气体。本实用新型专利技术的供气单元可以模拟不同的还原气体成分，气体加热单元对还原性气体和铁矿粉进行加热，有效地模拟不同条件下的流态化还原铁矿粉的实验过程，为探究流态化还原铁矿粉的反应机理打下了基础。

【技术实现步骤摘要】
一种探究流态化还原铁矿粉反应机理的实验系统
本专利技术属于冶金实验设备
，更具体的说，涉及一种探究流态化还原铁矿粉反应机理的实验系统。
技术介绍
目前冶金工业多采用高炉炼铁方法，但是高炉炼铁的能耗和污染大、对原料要求严格。并且随着焦煤资源日趋匮乏、铁矿资源品质下降、环境污染日益加重，冶金工作者正努力探索降低高炉炼铁焦比新技术或非高炉炼铁新工艺。流化床直接还原工艺是冶金领域的一项重大突破，由于流化床没有透气性的要求，因此可以直接使用高炉、竖炉不能直接使用的铁矿粉；流化床炼铁工艺为炼铁过程节能环保、合理利用国内低品位、复合共生矿和解决铁矿资源供应紧张的问题方面提供了新的冶炼途径；流化床直接还原工艺不但扩大了炼铁原料的来源，而且降低了生产成本，提高了产品的竞争力。直接使用铁矿粉的流化床炼铁技术是未来炼铁工业发展的方向之一，也是目前各国钢铁工业竞相研究开发的重要领域。奥地利、韩国、澳大利亚、日本等国家经过长时间的开发研究，开发了多种流化床炼铁的新工艺和设备，其中较为著名且常见的有FINMET工艺、FINEX工艺、DIOS工艺和HIsmelt工艺。但是流态化还原铁矿粉过程中的反应机理尚不完全清晰，而且由于现有的实验设备难以有效地模拟流态化还原铁矿粉的实验过程，使得流态化还原铁矿粉的实验研究难以有效地开展，急需开发出一种专上门的模拟实验装置；在此之前，本专利的申请人已经取得了较大的突破，并申请了专利技术专利(一种可调压式流化反应床实验装置，申请号：201610541954.2)，进一步的研究的过程中，申请人又进行了进一步的改进，从而为模拟铁矿粉流态化还原过程提供良好的反应设备，并为铁矿粉流态化还原技术工业应用提供理论基础和技术支撑。经检索，专利技术创造的名称为：一种分段流化床及使用方法(申请号：201010602216.7，申请日：2010.12.13)，其包括上料系统、预热分级系统、还原系统、排料系统；其中上料系统包括储料罐和物料喷枪，预热分级系统包括氧气喷枪和预热分级流化床，预热分级系统中的预热分级流化床和还原系统中的还原流化床采用串联的方式连接，排料系统包括预热分级流化床排料系统和还原流化床排料系统两部分，预热分级流化床排料系统主要将中粒度铁矿粉和大粒度铁矿粉排出预热流化床，还原流化床排料系统将还原后的直接还原铁排出还原流化床；该装置虽然可以直接使用铁矿粉和粒度更小的铁精矿粉；但是却难以有效地模拟流态化还原铁矿粉的实验过程。此外，专利技术创造的名称为：一种过程装料的高温流化床试验装置(申请号：201020570114.7，申请日：2010.10.21)，旋风除尘器设置于流化床炉体上端口；进气管设置于流化床炉体底部；第一、第二级料斗的出口端均设下料阀门，第二级料斗的下料阀门通过一连接管连接于流化床炉体，其通过两级料斗装料仓设计，实现高温流化床还原粉铁矿实验的过程装料，有效防止了粉矿在流化床炉体和煤气加热过程中产生的爆裂和还原，同时使得粉矿原料装料更流畅，防止了流化床反应器内高温煤气的反串和泄漏。但是却难以有效地模拟流态化还原铁矿粉的实验过程。
技术实现思路
1.技术要解决的技术问题本专利技术针对现有技术中现有的实验设备难以有效地模拟流态化还原铁矿粉的实验过程的不足，提供一种探究流态化还原铁矿粉反应机理的实验系统，气体加热单元对还原性气体进行加热，供气单元提供还原性气体，在反应内管中还原性气体与铁矿粉接触、发生还原反应，可以模拟了流态化还原铁矿粉的实验过程，可以为流态化还原铁矿粉的实验研究提供实验设备；进一步地，可以为铁矿粉流态化还原技术工业应用提供理论基础和技术支撑。2.技术方案为达到上述目的，本技术提供的技术方案为：本专利技术的一种探究流态化还原铁矿粉反应机理的实验系统，包括双层管反应单元，该双层管反应单元包括反应内管、外部套管和支撑平台，所述的外部套管固定于支撑平台的中部；反应内管套装于外部套管内部，且反应内管底部与外部套管底部相连通，该反应内管内设置有流化床筛板；加热单元，该加热单元包括加热炉炉体，该热炉炉体内设置有与外部套管相配合的加热炉炉膛；供气单元，该供气单元包括供气气瓶和供气主管，供气气瓶的气瓶出口与供气主管相连；上述的双层管反应单元与加热炉炉膛相配合，且支撑平台与加热炉炉体之间设置有伸缩机构；伸缩机构用于调节双层管反应单元在炉膛中装入深度；供气主管与外部套管相连，供气单元为双层管反应单元供气。优选地，所述的反应内管的底部设置有网状的支撑篦板，该支撑篦板上铺设有陶瓷球。优选地，反应内管的顶部设置有加料料腔，该加料料腔的顶部设置有加料口；所述的加料料腔靠近顶部的侧壁上设置有出气支管。优选地，加料口顶部设置有透明的观察口。优选地，出气支管上设置有出气流量计，出气流量计的进气口上设置有过滤器。优选地，所述的外部套管的顶部设置有进气支管，所述的进气支管上设置有进气流量阀，该进气流量阀用于调控进气支管的进气流量；供气主管与进气支管相连。优选地，所述的外部套管的顶部设置有外套管压力计，该外套管压力计用于监测外部套管内的压力。优选地，所述的支撑平台与外套管压力计之间的外部套管上设置有冷却铜管，冷却铜管用于对外部套管强制冷却。优选地，反应内管外部设置有上法兰，外部套管的顶部设置有下法兰，该下法兰与上法兰相配合。优选地，出气支管出口位置设置有煤气报警器。3.有益效果采用本技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：(1)本专利技术的一种探究流态化还原铁矿粉反应机理的实验系统，包括双层管反应单元、加热单元和供气单元；气体加热单元对还原性气体进行加热，供气单元提供还原性气体，在反应内管中还原性气体与铁矿粉接触、发生还原反应，有效地模拟了流态化还原铁矿粉的实验过程，为流态化还原铁矿粉的实验研究提供实验设备，为铁矿粉流态化还原技术工业应用提供理论基础和技术支撑；(2)本专利技术的一种探究流态化还原铁矿粉反应机理的实验系统，出气支管上设置有出气流量计，出气流量计的进气口上设置有过滤器，还原性气体还原铁矿粉后，气体中会夹杂着部分颗粒物，颗粒物如果直接进入出气流量计，将会损坏出气流量计，过滤器可避免出气流量计被颗粒物阻塞或者损坏；(3)本专利技术的一种探究流态化还原铁矿粉反应机理的实验系统，伸缩机构上设置有固定机构，可以将支撑平台固定与任意高，实验结束后可以拉伸伸缩机构，进而抬升支撑平台，支撑平台带动双层管反应单元向上运动，并将双层管反应单元从加热炉炉膛内取出，进而加速了设备的冷却过程，提高了实验效率；(4)本专利技术的一种探究流态化还原铁矿粉反应机理的实验系统，外部套管的顶部设置有进气支管，进气支管上设置有进气流量阀，该进气流量阀用于调控进气支管的进气流量，外部套管的顶部设置有外套管压力计，可以模拟还原气体在不同流量、不同气压下对铁矿粉的流态化还原过程；(5)本专利技术的一种探究流态化还原铁矿粉反应机理的实验系统，反应内管的底部设置有网状的支撑篦板，该支撑篦板上铺设有陶瓷球，气体流经多层陶瓷球后，陶瓷球可使得气流均匀分布于反应内管内；使得铁矿粉在反应内管内能更均匀、稳定的进行流态化还原反应，有利于模拟了流态化还原铁矿粉的实验过程；(6)本专利技术的一种探究流态化还原铁矿粉反应机理的实验系统，供气单包括供气气瓶和供气主管，其中设置有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种探究流态化还原铁矿粉反应机理的实验系统，其特征在于：包括双层管反应单元(100)，该双层管反应单元(100)包括反应内管(110)、外部套管(120)和支撑平台(130)，所述的外部套管(120)固定于支撑平台(130)的中部；反应内管(110)套装于外部套管(120)内部，且反应内管(110)底部与外部套管(120)底部相连通，该反应内管(110)内设置有流化床筛板(114)；加热单元(200)，该加热单元(200)包括加热炉炉体(210)，该热炉炉体(210)内设置有与外部套管(120)相配合的加热炉炉膛(211)；供气单元(300)，该供气单元(300)包括供气气瓶(310)和供气主管(320)，供气气瓶(310)的气瓶出口(312)与供气主管(320)相连；上述的双层管反应单元(100)与加热炉炉膛(211)相配合，且支撑平台(130)与加热炉炉体(210)之间设置有伸缩机构(131)；伸缩机构(131)用于调节双层管反应单元(100)在炉膛中装入深度；供气主管(320)与外部套管(120)相连，供气单元(300)为双层管反应单元(100)供气。

【技术特征摘要】
1.一种探究流态化还原铁矿粉反应机理的实验系统，其特征在于：包括双层管反应单元(100)，该双层管反应单元(100)包括反应内管(110)、外部套管(120)和支撑平台(130)，所述的外部套管(120)固定于支撑平台(130)的中部；反应内管(110)套装于外部套管(120)内部，且反应内管(110)底部与外部套管(120)底部相连通，该反应内管(110)内设置有流化床筛板(114)；加热单元(200)，该加热单元(200)包括加热炉炉体(210)，该热炉炉体(210)内设置有与外部套管(120)相配合的加热炉炉膛(211)；供气单元(300)，该供气单元(300)包括供气气瓶(310)和供气主管(320)，供气气瓶(310)的气瓶出口(312)与供气主管(320)相连；上述的双层管反应单元(100)与加热炉炉膛(211)相配合，且支撑平台(130)与加热炉炉体(210)之间设置有伸缩机构(131)；伸缩机构(131)用于调节双层管反应单元(100)在炉膛中装入深度；供气主管(320)与外部套管(120)相连，供气单元(300)为双层管反应单元(100)供气。2.根据权利要求1所述的一种探究流态化还原铁矿粉反应机理的实验系统，其特征在于：所述的反应内管(110)的底部设置有网状的支撑篦板(116)，该支撑篦板(116)上铺设有陶瓷球(117)。3.根据权利要求1所述的一种探究流态化还原铁矿粉反应机理的实验系统，其特征在于：反应内管(110)的顶部设置有加料料腔(111)，该加料料腔(111)的顶部设置有加料口(115)；所述的加料料腔(111)靠近顶部的侧壁上设置有出气支管(112)...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐其言，任鑫，冉铭泽，毕枝胜，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：新型
国别省市：安徽,34