一种直接气化还原铁的烧嘴组合装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种直接气化还原铁的烧嘴组合装置，包括一个气化还原塔，所述气化还原塔的塔体为细长结构，塔体的顶部设有一个点火烧嘴、一个气化烧嘴、一个或多个铁矿烧嘴和一个或多个焦炭供入口，塔体的底部设有一个熔池；所述的点火烧嘴以一定角度倾斜安装气化烧嘴附近；所述气化烧嘴安装于塔体顶部中心；所述的铁矿烧嘴安装于气化烧嘴及点火烧嘴外侧。

Burner combination device for direct gasification and reduction of iron

The utility model discloses a burner combination device for direct gasification of reduced iron, which comprises a gasification reduction tower with a slender structure, a burner for ignition, a burner for gasification, one or more iron ore burners and one or more cokes for inlet at the top of the tower body, and a bottom of the tower body. There is a molten pool; the ignition burner is inclined to be installed near the gasification burner at a certain angle; the gasification burner is installed at the top center of the tower body; and the iron ore burner is installed outside the gasification burner and the ignition burner.

【技术实现步骤摘要】
一种直接气化还原铁的烧嘴组合装置
本技术属于炼铁
，具体涉及一种直接气化还原铁的烧嘴组合装置。
技术介绍
钢铁工业通常利用高炉进行炼铁，不仅需要对炼铁原料进行烧结，而且需要使用大量焦炭，传统的冶炼方法导致现有技术存在工艺流程长，焦炭消耗大，金属化效率低、环境污染严重等问题，因此，现有炼铁技术需要改进。在国家环保要求不断加强的大背景下，熔融还原炼铁技术因不需要焦化和烧结工序，成为了目前主要的工业化的还原炼铁技术。该工艺采用块煤替代焦炭，但由于块煤很难具有焦炭那样的良好透气透液性，导致该方法仍然存在煤炭消耗量大，金属化率低，成本居高不下等问题。近十几年来，以煤炭清洁高效利用为目的的现代煤气化技术在国内迅猛发展，涌现出一大批具有自主知识产权的先进煤气化技术，在煤炭高效清洁利用方面成果显著，也为利用煤的气化直接还原铁的工艺提供更加方便可行的途径。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种直接气化还原铁的烧嘴组合装置，旨在一定程度上解决现有技术中的缺陷，所述装置可显著提高炼铁效率，简化工艺流程，降低环境污染。定义本技术所述的气化燃料为煤粉、煤浆、煤焦、石油焦或其他可燃固态颗粒、液态、气态燃料的一种或多种的混合物。本技术所述的气化剂为氧气、空气或水蒸气与氧气的混合气体。本技术所述的点火燃料为柴油、天然气或其他液态、气态燃料的一种或多种的混合物。本技术一方面，提供了一种直接气化还原铁的烧嘴组合装置，包括一个气化还原塔，其特征在于，所述气化还原塔的塔体为细长结构，可为还原反应原料铁矿砂和粗合成气提供足够停留时间，有利于两种介质的充分混合及反应，提高还原率；塔体的顶部设有一个点火烧嘴、一个气化烧嘴、一个或多个铁矿烧嘴和一个或多个焦炭供入口，塔体的底部设有一个熔池；所述气化烧嘴安装于塔体顶部中心，用于将气化燃料和气化剂混合并进行气化反应，得到以一氧化碳和氢气为主要含量的粗合成气；所述的点火烧嘴以一定角度(例如与气化烧嘴呈5、10、20、30、40、50、60、70、80度角)倾斜安装气化烧嘴附近，提供点火源、点火燃料和点火氧，给予还原塔塔体内部预热升温，用于点燃气化烧嘴；所述的铁矿烧嘴安装于气化烧嘴及点火烧嘴外侧，提供铁矿砂以与粗煤气内的一氧化碳和氢气发生还原反应，将高阶铁氧化物于还原塔中完全还原产出FeO以及部分金属铁。按照本技术的一个具体技术方案，其中，所述的气化烧嘴，包括由内而外同轴布置的气化燃料通道和气化剂通道，用于将气化燃料和气化剂供入气化还原塔内混合并进行气化反应，得到以一氧化碳和氢气为主要含量的粗合成气；优选地，气化燃料通道出口采用内缩结构。这样可以提高气化燃料的喷出速率。优选地，气化剂通道出口附近布置旋流装置。这样，所述旋流装置一方面能够增强气化燃料和气化剂的接触混合，提高煤气化反应的速率，极大缩短粗合成气的反应生成时间，另一方面，旋流运动的粗合成气引发的轴向逆流,增加了铁矿砂与粗合成气的混合和反应，有效提高铁矿砂的还原速率和比例。按照本技术的一个具体技术方案，其中，所述的点火烧嘴，包括由内而外同轴布置的高能电点火枪、点火燃料通道和点火氧通道。优选地，点火燃料通道出口为内缩结构和/或点火氧通道出口附近布置旋流装置。这样，点火燃料和点火氧通过点火燃料通道出口和点火氧通道出口混合后通过点火混合气出口喷入气化还原塔内，混合气遇到高能电点火枪发出的高能电火花后迅速着火，点火燃料气通道的内缩结构和点火氧通道出口附近的旋流装置有利于两种介质的快速充分混合，确保点火烧嘴快速着火和稳定燃烧，给予还原塔塔体内部预热升温，为气化烧嘴提供稳定可靠的点火源和点火能量。按照本技术的一个具体技术方案，其中，所述的铁矿烧嘴，为单通道结构，铁矿砂供入通道内的铁矿砂通过铁矿砂通道出口向气化还原塔内喷入铁矿砂。优选地，铁矿烧嘴的数量为多个，例如4-8个；且周向均布。这样布置的好处是有利于提升气化还原塔内还原反应的速率和反应均匀性。按照本技术的一个具体技术方案，其中，所述的气化烧嘴、点火烧嘴、铁矿烧嘴的外壁设有冷却夹套。优选地，冷却夹套由一环形套筒中间加装一层环形夹板组成，夹板将套筒分为封闭式的内外两层通道。这样，能够增强各烧嘴的头部向火面抗烧蚀能力，延长烧嘴使用寿命。按照本技术的一个具体技术方案，其中，所述的熔池表面覆盖焦炭层，由气化还原塔塔体顶部的焦炭供入口供入；优选地，焦炭供入口的数量为4-8个，且周向均布于铁矿烧嘴的外侧。这样，提供的焦炭层较为均匀，在熔池的高温作用下，能够迅速反应，且能够将气化还原塔内生成的FeO进一步还原为Fe。按照本技术的一个具体技术方案，其中，熔池内部设有排渣口和铁水(熔融的金属铁)出口,熔池上层侧壁设有尾部烟道。本技术可以利用上述烧嘴组合装置按照下面步骤直接气化还原铁：i)通过点火烧嘴、气化烧嘴、铁矿烧嘴和焦炭供入口向气化还原塔内投入煤气化反应和铁还原反应的原料；ii)使气化燃料在气化还原塔内和气化剂在某一温度下发生气化反应，产生包括一氧化碳和氢气的高温粗合成气；iii)上述高温粗合成气在气化还原塔内与铁矿砂发生还原反应，生成低阶FeO以及部分金属铁；iv)上述低阶FeO与焦炭层在熔池的高温作用下继续反应，完全还原成熔融的金属铁(铁水)；v)反应后铁水由铁水出口排出。按照本技术的一个具体实施步骤，其中，i)步骤之后还包括用点火源点燃点火燃料和点火氧，将还原塔内整体温度预加热至800-1000度，然后引燃喷入还原塔内的气化燃料和气化剂的步骤；ii)步骤中所述气化反应的温度大约1200--1500度，反应时间大约2-6秒，生成的高温粗合成气温度大约1300度以上；iii)步骤中所述高温粗合成气在气化还原塔内以旋转射流下行过程中引发气流的逆向回流，与喷入塔内的铁矿砂接触并充分混合反应；iv)步骤中上述低阶FeO沿气化还原塔继续下行落入熔池前，与焦炭口供入的覆盖于熔池表面的焦炭层接触；和/或v)步骤中铁水由铁水出口排出的同时，高温烟气由尾部烟道排出后进入下游系统，渣由排渣口排出。按照本技术的一个具体实施步骤，其中，i)通过所述点火烧嘴从所述还原塔的顶部向所述还原塔内喷入点火燃料和点火氧；通过所述的气化烧嘴从所述还原塔的顶部中心向所述还原塔内喷入气化燃料和气化剂；通过所述的铁矿烧嘴从所述还原塔的顶部四周向所述还原塔内喷入高阶铁氧化物的铁矿砂；通过所述的焦炭供入口从所述还原塔的顶部四周向所述还原塔内喷入焦炭；ii)用点火烧嘴提供的点火源点燃点火燃料和点火氧的混合气体，形成的火焰将还原塔内整体温度预加热至800-1000度，快速引燃喷入还原塔内的气化燃料和气化剂的混合物，在欠氧的还原性气氛下快速气化反应，约2-6s的时间内生成大量以一氧化碳和氢气为主要含量的1300度以上的高温粗合成气；iii)高温粗合成气在还原塔内以旋转射流下行过程中，引发气流的逆向回流与喷入塔内的铁矿砂接触并充分混合反应，生成低阶FeO以及部分金属铁；iv)低阶FeO沿还原塔继续下行落入熔池前，与焦炭口供入的覆盖于熔池表面的焦炭层接触，在熔池的高温作用下，低阶FeO迅速反应被完全还原产出熔融的金属铁；v)反应后的高温烟气由尾部烟道排出进入下游系统，渣和铁水分别由排渣口和铁水出口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直接气化还原铁的烧嘴组合装置，包括一个气化还原塔，其特征在于，所述气化还原塔的塔体为细长结构，塔体的顶部设有一个点火烧嘴、一个气化烧嘴、一个或多个铁矿烧嘴和一个或多个焦炭供入口，塔体的底部设有一个熔池；所述气化烧嘴安装于塔体顶部中心，所述的点火烧嘴以一定角度倾斜安装于气化烧嘴附近，所述的铁矿烧嘴安装于气化烧嘴及点火烧嘴外侧。

【技术特征摘要】
1.一种直接气化还原铁的烧嘴组合装置，包括一个气化还原塔，其特征在于，所述气化还原塔的塔体为细长结构，塔体的顶部设有一个点火烧嘴、一个气化烧嘴、一个或多个铁矿烧嘴和一个或多个焦炭供入口，塔体的底部设有一个熔池；所述气化烧嘴安装于塔体顶部中心，所述的点火烧嘴以一定角度倾斜安装于气化烧嘴附近，所述的铁矿烧嘴安装于气化烧嘴及点火烧嘴外侧。2.如权利要求1所述的烧嘴组合装置，其特征在于，所述的气化烧嘴包括由内而外同轴布置的气化燃料通道和气化剂通道。3.如权利要求2所述的烧嘴组合装置，其特征在于，所述的气化燃料通道出口采用内缩结构和/或所述气化剂通道出口附近布置旋流装置。4.如权利要求1所述的烧嘴组合装置，其特征在于，所述的点火烧嘴包括由内而外同轴布置的高能电点火枪、点火燃料通道和点火氧通道。5.如权利要求4所述的烧嘴组合装置，其特征在于，所述的点火燃料通道出口为内缩结构和/或所述点火氧通道出口附近布置旋流...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜从斌，郭进军，陈拴柱，张礼，张学智，
申请(专利权)人：航天长征化学工程股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11