冷固含碳球团海棉铁生产方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术是冶金领域中海绵铁的一种生产方法及装置，主要由３座球式热风炉配合１座水煤浆气化炉，生产高温高压煤气，供应连环式固定床还原炉，加热和还原炉内的冷固含碳铁精粉球团，从而获得９５％以上金属化率的海绵铁。该方法及装置与现有技术比较，不但极大的提高了还原速度，而且有效的解决了含碳球团强度低易粉化、高温悬料、再氧化及成品杂质含量过高的技术难题。并且具有装排料简捷顺畅，投资小、效率高、成本低和节能环保等优点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术所属海棉铁生产领域，是钢铁冶金中直接还原铁的工艺方法。目前海棉铁生产大都采用裂解天然气制成还原气体，并配备还原装置的方法，但对于缺少天然气资源的地区不能适用。以固态煤为还原剂的回转窑生产方法虽解决了天然气短缺的问题，但仍存在设备投资大、还原时间长和成本较高的缺点。94118268、95109269、00116216等专利技术均提出用氧气、蒸气、气化煤获得煤气，并采用还原竖炉对氧化球团或块矿进行还原的方法，但是上述专利技术也存在氧气消耗大和还原时间长的缺点，不益于推广和实施。本专利技术的目的是提供一种以煤为主要消耗能源，用高温高压煤气为附助还原剂和载热体，加热和还原冷固含碳球团。实现即能发挥含碳球团还原快速的优势，又能克服其易粉化、悬料等缺点的海棉铁生产方法及装置。本专利技术采用三座球式热风炉和水煤浆制备装置向一座水煤浆气化炉供应高温高压富氧和90℃的高压水煤浆，使其在气化炉内产生高温高压煤气的方法，并以此煤气为载热体和气体还原剂，由高温至低温逐步通过多个装有含碳球团的连环式固定床还原炉，使含碳球团由低温向高温逐步升温，经过600℃以下预热阶段，700℃-1000℃煤气初步还原阶段和1100-1200℃的碳粉快速还原三个阶段而完成还原工序。由于球团中的碳粉与精矿粉紧密均匀的接触，在1100℃-1200℃的还原气分中，发挥出极强的还原效果，使含碳球团在前期初步还原的基础上，仅需要10-15分钟即可获得95％以上的金属化率。完成还原工序的高温还原球团，输入低温煤气进行冷却，低温煤气通过多个还原炉，由低温至高温逐步对还原球团进行冷却，直致接近于常温，再由N2置换后排出炉外。以12个固定床还原炉组成的生产线为例，单炉完成从预热到产品球团出炉的全部工序仅需要2小时即可完成，也就是说在上述生产线中，每隔15分钟就有一个单炉完成全部生产工序而输出产品，从而实现快速高效生产的目的。在本工艺中，冷球团的装炉、成品球团的排出和球团运输，都是在特制的组合式反应罐中运行，使运输和装排料工作简捷顺畅，并且有效的克服了含碳冷固球团强度低易粉化和1000℃以上的高温还原造成球团膨涨，软化粘连而产生悬料的缺点，从而为冷固含碳球团在海棉铁生产上的应用提供一种理想的工艺方法。本专利技术与已有技术比较具有如下优点1、还原速度快、生产效率高由于采用1300℃的高温高压煤气与球团内配碳相结合的还原方法，使球团在700℃-1200℃的范围内逐步进行还原反应，其还原速度之快、生产效率之高，远远高于任何现有技术。2、气化炉的优点由于采用水煤浆气化炉生产煤气的方法，可产生如下有益效果A气化压力可在4.3Mpa之内进行调解，有益于还原效率的提高，并解决了高温煤气输送困难的问题。B该炉气化温度可达到1500℃，可产生气化速度快、效率高和碳转化率高的有益效果。C由于采用水煤浆高压喷射、冷煤气对出炉煤气温度的调解，脱硫剂、造渣剂的渗入，解除了对煤种灰份溶点和含硫量的限制，从而也解除了对煤种的限制。D由于该气化法无焦油和酚类有害物质产生，简化了煤气净化工序和节省了用水量。3、节省能源、降低成本由于采用热风炉供应1100℃富氧的方法，与纯氧法相比可减少纯氧消耗量70％。余热隧道窑对湿球团的干燥和预热器对富氧空气的预热，气化炉浸渣水的热交换，低温煤气冷却高温还原球团后携显热入热风炉直接燃烧等一系列节能措施，均有益于节省能源和降低生产成本，使吨成本价格低于回转窑和纯氧法20％以上。4、无球团粉化、悬料、再氧化由于采用组合式反应罐整体运输，装炉和排料，入炉后球团反应的全过程都是在反应罐的保护下进行，实现了装排料及运输简捷顺畅和无球团粉化、悬料的现象发生。冷煤气对还球团的冷却和氮气置换，解决了球团的再氧化问题。5、投资少由于采用热风炉供应高温富氧的造气方法，纯氧用量较少，与纯氧法相比较，可节省较多制氧设备的投资。工艺中的其它设备绝大部分属于铆焊制品，制造费用较低，同等规模的生产线总投资额与天津引进的回转窑相比较，可节省投资80-90％。6、有益环保由于采用裂管式冷凝器间接冷却煤气的方法，使水气间接换热，免除了煤气对水的污染。热风炉燃烧所产废气，因在产气时已采取了脱硫和除尘措施，使烟气得到充分净化，可完全低于国家的烟气排放标准。所产炉渣可作建筑材料加以利用。综上所述，本专利技术是一仅有CO2排放、低污染、相对环保的海锦铁生产技术。下面通过附图结合本专利技术的实施方案加以详细说明参见附附图说明图1该图是本专利技术高温煤气生产和含碳球团制备系统的平面布置示意图。该系统由1座水煤浆气化炉，3座球式高压热风炉(也可设4座)，1座带有空气预热器的球团干燥窑、球团制备装置和水煤浆制备等装置构成。该系统的工作程序及工作原理如下水煤浆气化炉(1)是本专利技术中所需高温高压煤气的发源地，该炉所需水煤浆是由磨煤机(3)、混料机(4)、高压煤浆泵(5)、蒸气供应管(6)、半焦反回设施(7)所构成的水煤浆制备装置所提供的合格的高压水煤浆，经水煤浆管道(8)进入水煤浆喷咀(2)与高温富氧空气一同喷入该炉的气化室(该水煤浆的制备标准及配比可根据所选用煤种的粘度、含硫量、灰份熔点酌情而定)。该气化炉所需要的高温富氧空气是由3座球式高压热风炉(R1、R2、R3)交替定期换向进行供应。热风炉燃烧所需煤气是利用冷却高温还原球团而重获700℃高温的煤气，经保温煤气管道(9、10)输入热风炉中。热风炉燃烧所需氧气是由鼓风机(11)把30-35％的富氧空气鼓入设在干燥窑顶部的裂管式预热器(12)，将该富氧预热至200℃左右，再通过富氧管道(13、14)进入热风炉，与上述煤气混合燃烧，加热畜热球。当该热风炉完成畜热工序后，由气压机(15)经高压富气管道(16)向热风炉供应高压富氧，该富氧与畜热球换热后，温度升至1000-1100℃，经出口进入高温高压富氧管道(17)分别输入气化炉的两个烧咀，在气化室中与上述水煤浆混合并在高温下气化。所产生的高温高压煤气由高温煤气出口(18)输入高温旋风除尘器(19)，经除尘后的煤气经高温高压保温管道(20)向下段工序还原炉输送高温高压煤气。热风炉燃烧所产烟气是在闸阀的控制下，由烟道(21)进入隧道式余热干燥窑(22)，利用烟气的余热对湿球团进行干燥和预热富氧。该烟气最后由烟筒(23)排入大气。当1台热风炉完成输出高温富氧后，存在炉内的高温高压富氧是由特设的泄压装置(图中未表示)引入另1台正处于燃烧状态的热风炉，作为燃烧用氧将其消耗掉，以此解决泄压和高温富氧充分利用的问题。造球原料场(24)提供造球所需全部材料，经混料机(25)加湿混合后进入成球机(26)造球，由输入运输机(27)运入干燥窑(22)。湿球团在干燥窑中被高温烟气加热脱水后，由输出运输机(28)运出，并直接装入运料车(29)的反应罐中，并经轨道(30)运往还原炉。参见图2该图是还原系统平面示意图。本系统是由12个结构相同的固定床还原炉经管道连接构成的一套可循环运行的还原装置(还原炉的数量可根据产量酌情增减)，此装置与球团运输装置一起构成了本还原系统。系统中高温高压煤气的输送是利用原发于气化炉的煤气压力并通过内衬耐火材料的输气管道实现的，气体的控制是由水压缸结合装有循环水降温设置的高温阀门实现的。该系统的工作程序及原理如下本文档来自技高网...

【技术保护点】
冷固含碳球团海棉铁生产方法及装置与现有技术０１１２２２２７．１、９４１１８２６８、００１１６２１６的专利申请中有着同样采用高温高压煤气加热和还原铁矿粉球团的共同之处，但是在煤气的生产及球团的还原方法及生产装置上有着完全不同的设计，其特征是：３座球式热风炉（图１－Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）利用冷却高温还原球团而重获７００℃左右高温的煤气燃烧畜热，并把３０％－３５％的富氧加热到１０００℃－１１００℃后，交替定期换向输入水煤浆气化炉（图１－３、图３）与水煤浆反应产生高温高压煤气，再通过掺入冷煤气的方法，把煤气温度调解到所用煤种灰分溶点以下，经由旋风除尘器（图１－１９）除尘后输入连环式固定床还原炉（图２－３），煤气在反应炉的增温室（图４－２）通过配氧增温的方法将煤气温度增加到１３００℃－１４００℃之后，进入组合式反应罐，对含碳球团加热、还原并连续串连通过５个还原炉（图２－Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４、Ｈ５）使炉内球团由高温至低温进行还原和预热；完成还原工序的高温球团采用输入低温煤气的方法进行冷却，再经氮气置换后，通过排料装置把接近于常温的成品排出炉外。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：王云龙，
申请(专利权)人：王云龙，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]