一种气基竖炉直接还原铁冷却系统技术方案

本发明专利技术涉及气基竖炉直接还原铁技术领域，尤其涉及一种气基竖炉直接还原铁冷却技术。本发明专利技术包括CO2储罐、干冰机、仓式泵、高压N2储罐、冷却锁斗和DRI储仓，干冰机以CO2储罐输出的CO2为原料制造颗粒干冰，由高压N2输送至仓式泵中，气基竖炉下部设置若干冷却锁斗，当一个冷却锁斗装满热态DRI后，切换下一个冷却锁斗进行装料。锁斗装满热态DRI后随即开始冷却，同时向仓式泵中充入高压N2，达到预定压力后，打开冷却锁斗下部的干冰喷管，利用高压N2将干冰喷入冷却锁斗内，最后将冷却完成后的DRI排入到DRI储仓，本发明专利技术提供的气基竖炉直接还原铁冷却的工艺及装置，整个系统节能减排效果好，结构简单，安全高效，具有良好的经济和社会效益。

A gas shaft shaft direct reduction iron cooling system

The invention relates to the technical field of gas-based shaft furnace direct reduction iron, in particular to a gas-based shaft furnace direct reduction iron cooling technology. The invention comprises a CO2 storage tank, a dry ice machine, a storage pump, a high-pressure N2 storage tank, a cooling lock bucket and a DRI storage bin. The dry ice machine uses CO2 output from the CO2 storage tank as raw material to produce granular dry ice, which is transported from the high-pressure N2 to the storage pump. A number of cooling lock buckets are arranged at the bottom of the gas-based shaft furnace, and when a cooling lock bucket is filled with the hot DRI, the next cooling bucket is switched. But lock bucket for loading. After the lock bucket is filled with hot DRI, it begins to cool down immediately. At the same time, high-pressure N2 is filled into the bin pump. After reaching the predetermined pressure, the dry ice nozzle at the lower part of the cooling lock bucket is opened, and the dry ice is sprayed into the cooling lock bucket by high-pressure N2. Finally, the DRI after cooling is discharged into the DRI storage bin. The gas-based shaft furnace provided by the invention directly reduces the iron cooling. The whole system has the advantages of energy saving and emission reduction, simple structure, safety and high efficiency, and good economic and social benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种气基竖炉直接还原铁冷却系统
本专利技术涉及气基竖炉直接还原铁
，尤其涉及一种气基竖炉直接还原铁冷却技术。
技术介绍
气基竖炉直接还原工艺，是指利用气体还原剂将铁矿石或氧化球团还原成直接还原铁(DRI-DirectReductionIron，以下简称DRI，海绵铁)的工艺，具有技术成熟程度高、单机产能大、工序能耗低、单位产能投资低的优点。直接还原铁其化学成分稳定，杂质含量少，不仅可解决优质废钢短缺问题，还可生产优质的炼钢用优质纯净铁原料，为提高产品质量、等级和附加值创造条件。传统的气基竖炉生产中，高温的还原气从竖炉中部通入炉内，铁矿石由竖炉顶部加入，依次经过预热、还原及冷却三个阶段，在炉料下降过程中，气、固两相流动方向相反以充分进行热量交换，并且还原所得的海绵铁，需要冷却到50℃后排出炉外，以防再氧化。具体即炉料先经过预热段被预热，之后进入还原阶段，与还原气中H2和CO反应，生成热态产品DRI。热态DRI继续向下进入气基竖炉下部的冷却段，被来自底部的冷却气冷却，以达到出炉时DRI温度要求。气基竖炉下部冷却气来源主要有：天然气、冷煤气等。使用天然气冷却的原理为：天然气进入竖炉内，在热态DRI的催化下，反生裂解反应：CH4+3Fe＝Fe3C+2H2，吸收大量的热，产生的H2也会带走部分热量，进而达到冷却DRI的目的，同时，完成DRI的渗碳。使用冷煤气冷却时，则完全依靠冷煤气与DRI进行热交换，DRI的热量完全被冷煤气带走，达到冷却的目的。但是所需的冷煤气量较大。目前，随着我国钢铁产能压缩、钢铁企业节能减排压力的加大和钢铁产业结构调整，中国钢铁企业只有走电炉炼钢短流程的工艺路线。因此，气基竖炉直接还原是我国炼铁工艺的重要发展方向。针对我国天然气比较贫乏、企业使用天然气价格昂贵的现状，能否采用一种廉价可靠的方式冷却DRI，是广大冶金工作者需要解决的难题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种高效、低排放的气基竖炉直接还原铁冷却系统。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：本专利技术提供一种冷却气基竖炉直接还原铁系统，包括冷却气制造装置、冷却气输送装置、冷却锁斗和DRI储仓；所述冷却气输送装置的一端与所述冷却气制造装置相连，另一端与所述冷却锁斗连接，所述冷却锁斗的排料口与所述DRI储仓连接。具体地，所述冷却气制造装置包括干冰制造装置，所述干冰制造装置所用原料来源于气基竖炉净化车间脱碳工序脱除的CO2。根据本专利技术，所述干冰制造装置包括CO2储罐和干冰机，所述CO2储罐的入口与气基竖炉净化车间脱碳工序的CO2排放口相连，所述CO2储罐的出口与所述干冰机入口相连，所述干冰机的出口与所述冷却气输送装置的入口相连。根据本专利技术，所述冷却气输送装置包括仓式泵和高压N2储罐，所述仓式泵的入口与所述干冰机出口连接，所述仓式泵的出口通过干冰喷管与所述冷却锁斗的入口相连。根据本专利技术，所述仓式泵包括第一仓式泵和第二仓式泵，所述第一仓式泵和第二仓式泵并连连接于所述干冰机的出口和所述冷却锁斗的入口之间，并且在两个仓式泵进口处设置有切换阀，所述切换阀用于使第一仓式泵或第二仓式泵的进口打开。根据本专利技术，所述高压N2储罐对应于每个仓式泵设置两个输出端，其中一个输出端连接于所述仓式泵与所述干冰机之间，另一个输出端与所述仓式泵相连，所述高压N2储罐两个输出端处均设置有阀门用以控制两个输出端的通闭。根据本专利技术，所述冷却锁斗数量为至少两个，每个所述冷却锁斗与气基竖炉的下部连通以承接从气基竖炉还原产生的热态DRI，以保证热态DRI的连续排出。根据本专利技术，每个所述冷却锁斗的上方安装有均压阀门，所述均压阀门用于排出锁斗内的均压气体以及冷却过程中排出的冷却气，所述冷却锁斗下方安装有排料阀以控制冷却锁斗的排料口的通闭。根据本专利技术，所述干冰喷管安装在所述冷却锁斗的下部，并且在所述干冰喷管上设置有干冰配送阀控制所述干冰喷管的通闭。根据本专利技术，所述第一仓式泵和第二仓式泵内还设置有称重计量系统，用于计量仓式泵中干冰的重量。根据本专利技术，所述干冰机制造的干冰为颗粒状。(三)有益效果本专利技术的有益效果是：本专利技术的气基竖炉直接还原铁冷却系统，利用气基竖炉净化工序中脱碳工序脱除的CO2制取干冰，所制取的干冰再用于热态直接还原铁的冷却，整个系统节能减排效果明显，结构简单，安全高效，具有良好的经济和社会效益。附图说明图1为本专利技术的气基竖炉直接还原铁的冷却工艺流程示意图。【附图标记说明】A：净化车间；B：气基竖炉；1：CO2储罐；2：干冰机；3：切换阀；4：第一仓式泵；4’：第二仓式泵；5：高压N2储罐；6：冷却锁斗；7：DRI储仓。具体实施方式为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。本专利技术提供一种气基竖炉直接还原铁冷却系统，应用在气基竖炉冶炼直接还原铁的设备中，用于对气基竖炉中产生的热态DRI进行冷却。本专利技术的气基竖炉直接还原铁冷却系统包括冷却气制造装置、冷却气输送装置、冷却锁斗6和DRI储仓7，所述冷却气制造装置通过所述冷却气输送装置与所述冷却锁斗6连接，所述冷却锁斗6的排料口与所述DRI储仓7连接，所述冷却气制造装置包括干冰制造装置，所述干冰制造装置所用原料来源于气基竖炉净化工序脱除的CO2。所述干冰制造装置包括CO2储罐1和干冰机2，所述CO2储罐1的出口与所述干冰机2的入口连接。干冰机2可以采用现有的设计，例如所述干冰机2设置一个专用的容器，其入口与所述干冰机2的出口相连，用于存放所述干冰机2制备出的干冰，所述容器设置有另一个开口，向这一容开口充入高压N2，就可达到输送干冰到仓式泵的目的。所述干冰机2专用容器的出口与所述冷却气输送装置的入口连接。所述CO2储罐1中的CO2来源于气基竖炉净化车间A中脱碳工序中脱除的CO2，所述CO2储罐1的入口与净化车间A脱碳工序的出口通过管道相连，减少整个系统对外的CO2排放量，节能减排。所述冷却气输送装置包括仓式泵和高压N2储罐5，所述仓式泵用于储存所述干冰机2制备好的干冰，所述高压N2储罐5的高压氮气用作传输干冰的载气，高压N2储罐5的高压N2一方面充入所述干冰机2专用容器将干冰输送至仓式泵中，并同时提高仓式泵内的压力；另一方面用于将仓式泵中的干冰输送至所述冷却锁斗6。优选地，所述仓式泵的数量为两个，其中一个为常用，另一个为备用，所述常用的为第一仓式泵4，所述备用的为第二仓式泵4’，在第一次冷却未达标的情况下，通过切换阀(3)启动备用的第二仓式泵，补充干冰进行第二次冷却。两个仓式泵(4,4’)并联连接于所述干冰机2专用容器的出口与所述冷却锁斗6的入口之间。优选地，所述两个仓式泵(4,4’)的出口均通过干冰喷管与所述冷却锁斗6下部设置的干冰入口相连，在所述干冰喷管上设置有干冰配送阀控制所述干冰喷管的通闭。优选地，所述两个仓式泵(4,4’)内还设置有称重计量系统，用于计量干冰的重量。在系统中设置多个冷却锁斗6的实施例中，第一仓式泵4和第二仓式泵4’可以成对地分别对应于所述多个冷却锁斗6设置，也就是每个冷却锁斗6对应设置一对独立的仓式泵；或者，所有的冷却锁斗6可以共享同一对第一仓式泵4和第二仓式泵4’，只需要借助于适当的切换装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气基竖炉直接还原铁冷却系统，其特征在于：包括冷却气制造装置、冷却气输送装置、冷却锁斗(6)和DRI储仓(7)；所述冷却气输送装置的一端与所述冷却气制造装置相连，另一端与所述冷却锁斗(6)连接，所述冷却锁斗(6)的排料口与所述DRI储仓(7)连接；所述冷却气制造装置包括干冰制造装置，所述干冰制造装置所用原料来源于气基竖炉净化车间A脱碳工序脱除的CO2。

【技术特征摘要】
1.一种气基竖炉直接还原铁冷却系统，其特征在于：包括冷却气制造装置、冷却气输送装置、冷却锁斗(6)和DRI储仓(7)；所述冷却气输送装置的一端与所述冷却气制造装置相连，另一端与所述冷却锁斗(6)连接，所述冷却锁斗(6)的排料口与所述DRI储仓(7)连接；所述冷却气制造装置包括干冰制造装置，所述干冰制造装置所用原料来源于气基竖炉净化车间A脱碳工序脱除的CO2。2.根据权利要求1所述的气基竖炉直接还原铁冷却系统，其特征在于：所述干冰制造装置包括CO2储罐(1)和干冰机(2)，所述CO2储罐(1)的入口与气基竖炉净化车间A脱碳工序的CO2排放口相连，所述CO2储罐(1)的出口与所述干冰机(2)入口相连，所述干冰机(2)的出口与所述冷却气输送装置的入口相连。3.根据权利要求2所述的气基竖炉直接还原铁冷却系统，其特征在于：所述冷却气输送装置包括仓式泵(4，4’)和高压N2储罐(5)，所述仓式泵(4，4’)的入口与所述干冰机(2)出口连接，所述仓式泵(4，4’)的出口通过干冰喷管与所述冷却锁斗(6)的入口相连。4.根据权利要求3所述的气基竖炉直接还原铁冷却系统，其特征在于：所述仓式泵(4，4’)包括第一仓式泵(4)和第二仓式泵(4’)，所述第一仓式泵(4)和第二仓式泵(4’)并连连接于所述干冰机(2)的出口和所述冷却锁斗(6)的入口之间，并且在两个仓式泵(4,4’)进口处设置有切换阀(3)，所述切换阀(3)用于使第...

【专利技术属性】
技术研发人员：储满生，李峰，周渝生，王国栋，唐珏，柳政根，王佳鑫，李胜康，王正平，刘云太，
申请(专利权)人：东北大学，辽宁华信钢铁共性技术创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21