一种适合气基和煤基的竖炉直接还原铁装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于冶金及冶金设备领域，尤其涉及一种适合气基和煤基的竖炉直接还原铁装置。本发明专利技术从加料斗加入的球团粒度一般为￠8～16mm，可以是烧结过的氧化球团，也可以是湿的未经烘干的氧化球团或铁矿石原矿颗粒，只需掌握高温还原气体总管及加热室的温度，将其控制在850～1050℃和适当的出料速度，控制了被还原物料(氧化球团或原矿)的还原速度，也就及时掌控了还原竖炉装置内部情况。整个还原竖炉装置故障率较低，工艺顺行，实现了能源综合利用，最大限度做到了节能减排。

A Shaft Furnace Direct Reduction Iron Device Suitable for Gas-based and Coal-based

【技术实现步骤摘要】
一种适合气基和煤基的竖炉直接还原铁装置
本专利技术属于冶金及冶金设备领域，尤其涉及一种适合气基和煤基的竖炉直接还原铁装置。
技术介绍
直接还原炼铁((DRI-DirectReducedIron)是一种采用天然气、煤气、非焦煤粉作燃料和还原剂，使用球团矿、块矿、粉矿在在软化温度以下直接还原生产固体直接还原铁(DRI)的炼铁工艺技术。国际上直接还原铁(DRI)分为气基和煤基两种。气基还原铁是用还原气体(主要是CO+H2或其单种还原气体)作还原剂还原铁矿石的直接还原连续炼铁的一种方法。国际上气基直接还原铁(DRI)方法较多，目前投入工业应用的直接还原工艺代表的主要有：Midrex工艺、HYL-III工艺、Finmet工艺、SL/RN工艺等，均属于气基竖炉模式，占世界气基DRI产能的80％以上。其技术比较成熟、稳定，但整体工艺路线条件苛刻，项目工程投资昂贵。基于上述的情况和背景，发展一种投资较少、快速深度还原、产能弹性大、可操作性强、装置故障率低、节能环保的气基还原铁装备和工艺技术，适合中国目前的国情，发展适合我国的适合气基和煤基的还原铁竖炉先进的装置和还原方法，势在必行！
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术存在的不足，提供一种适合气基和煤基的竖炉直接还原铁装置。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种适合气基和煤基的竖炉直接还原铁装置，包括还原气体加热炉、烟囱和置于烟囱外围的耐热钢炉；所述耐热钢炉包括炉壁和炉壁外侧的耐火砖墙；所述还原气体加热炉中设有连通的还原气体支管和还原气体汇聚管，所述还原气体汇聚管与高温还原气体总管连通；所述还原气体加热炉外设有加热炉烧嘴，所述加热炉烧嘴连通有天然气管Ⅱ；所述耐热钢炉顶端连通有给料装置，底端连通有卸料螺旋机；所述给料装置包括加料装置驱动及从上至下依次连通的加料斗、密闭加料装置总成和布料器；所述耐热钢炉从上至下依次包括预热段、加热还原段和冷却段；所述预热段设有若干过剩还原气体回收支管，所述过剩还原气体回收支管上设有若干进气孔；所述过剩还原气体回收支管通过过剩还原气体汇聚管连通至过剩还原气体总管，所述过剩还原气体总管另一端连通至旋风除尘器；所述过剩还原气体总管上设有引风机；所述旋风除尘器顶端设有净化还原气体出口，底端设有粉尘出口；所述加热还原段的中段、炉壁和耐火砖墙之间形成加热室；所述加热室两侧设有若干竖炉烧嘴，所述竖炉烧嘴连通天然气管I；所述加热室底部通过高温烟气管道连通至所述还原气体加热炉；所述加热还原段设有多层、若干高温烟气耐热钢支管和若干高温还原气体喷射支管；所述高温烟气耐热钢支管一端与烟囱连通，另一端伸入加热室内；所述高温还原气体喷射支管通过高温还原气体汇聚管连通至所述高温还原气体总管；所述高温还原气体喷射支管与所述烟囱底部通过承重支撑固定；所述高温还原气体喷射支管上设有若干喷嘴，所述喷嘴上设有喷射孔；所述冷却段设有若干换热器支管，所述换热器支管下端连通至换热器总管，所述换热器支管上端通过还原气体预热汇聚管连通至还原气体输送管，所述还原气体输送管伸入还原气体加热炉并与所述还原气体汇聚管连通；所述换热器总管上设有还原气体入口和还原气体加压风机。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述耐热钢炉顶端插入探料尺和炉顶测温偶。采用上述进一步方案的有益效果是，能够及时掌握料层的高度，同时及时了解炉顶的温度。进一步，所述高温烟气管道上设有冷风调温口和调温阀门。采用上述进一步方案的有益效果是，确保加热室的温度控制，也就基本上控制了竖炉炉膛内部的还原温度始终保持在850℃～1050℃工艺要求的范畴。进一步，所述高温还原气体总管上设有高温还原气体测温偶。进一步，所述耐热钢炉的预热段和加热还原段从上至下呈锥形。采用上述进一步方案的有益效果是，钢炉上细下粗，利于被还原物料(氧化球团或原矿)下落顺畅，且球团热膨胀时有足够的膨胀空间。进一步，所述高温烟气耐热钢支管设有2-4层，每层4-8支；所述高温还原气体喷射支管设有2-3层，每层4-8支。采用上述进一步方案的有益效果是，每层的管路端面均呈“菱形”状态，起到对下行被还原物料(氧化球团或原矿)的加热和均匀提供高温还原气体的作用，同时起到被还原物料(氧化球团或原矿和还原煤碳)分离再聚集的搅拌、翻滚作用，防止其发生粘连，进行了搅拌、翻滚，最终起到被还原物料(氧化球团或原矿)的顺利还原和下行顺畅及不破碎、不粉化、不变形，具有多重功能的作用。进一步，所述加热室上方设有加热室测温偶。采用上述进一步方案的有益效果是，能够及时掌握和控制竖炉加热室的温度。进一步，所述密闭加料装置总成为本申请人的申请号201910223614.9的【一种正负压两用防爆给料装置】。本专利技术的有益效果是：1、适应性强、应用广泛本专利技术的装置特别适合CO+H2或其单种或复合成份的还原气体气基直接还原铁(DRI)工艺技术的应用；也适合非焦煤碳做还原剂的煤基直接还原铁(DRI)工艺技术的应用；也同样适合气基和煤基混合的“双基”直接还原铁(DRI)工艺技术的应用。2、规模及产能弹性大本专利技术装置的规格和型号可多样化，炉壁内直径可以从￠1000达到￠8000mm以上，因此其产能可大可小，具有很大的弹性需求，单条生产线最小可达到5000吨/年，最大产能可以达到280万吨/年的规模。3、投资比低高温炉的耐热钢是装置投资主要成份，本专利技术的耐热钢炉壁等部分的优质耐热不锈钢材料占比较少，其它部位基本采用耐火砖作为保温墙，因此主炉部分造价相对较低。本专利技术有效防止了还原气体从炉底、炉顶泄露的可能性，不必采用增加大量设备措施和手段进行阻止，也有效减少装置的造价。4、可操作性强本专利技术从加料斗加入的球团粒度一般为￠8～16mm(煤基还原时加入还原煤碳颗粒5～20mm)，可以是烧结过的氧化球团，也可以是湿的未经烘干的氧化球团或铁矿石原矿及还原煤颗粒，只需掌握高温还原气体总管及加热室的温度，将其控制在850～1050℃和适当的出料速度，控制了被还原物料(氧化球团或原矿)的还原速度，也就及时掌控了还原竖炉装置内部情况，操作比较简单，“傻瓜”化。5、故障率低本专利技术的炉型呈锥形，上细下粗，利于被还原物料(氧化球团或原矿)下落顺畅和球团热膨胀时有足够的膨胀空间，多层高温烟气耐热钢支管和高温还原气体喷射支管的设计，可以向竖炉装置内提供热量和还原性气体，而且其管路端面的“菱形”设计，更利于被还原物料(氧化球团或原矿)有效防止球团粘连，也起到搅拌的作用。整个还原竖炉装置故障率较低，工艺顺行。6、还原速度快、还原率高本专利技术的炉型设计使其还原环境特别充分，采用高温H2作为还原剂(当作为煤基竖炉时，还可用煤碳直接做还原剂)。其还原速度本身就要比煤炭挥发出的CO还原剂的还原速度快5～6倍，还原时间一般在2～6h，还原率可以达到93％以上，达到深度还原的要求。附图说明图1为本专利技术的纵向剖面示意图；图2为图1的M-M方向断面示意图；图3为图1的N-N方向断面示意图；图4为图1中E处的放大结构示意图；图5为图1中F处的放大结构示意图；图6为图1中高温烟气耐热钢支管和高温还原气体喷射支管的端面放大图；图7为图5中G处的放大结构示意图；图中，1、还原气体加热炉；2、烟囱；3、耐热钢炉；4、炉壁；5、耐火砖墙；6、还原气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适合气基和煤基的竖炉直接还原铁装置，其特征在于，包括还原气体加热炉、烟囱和置于烟囱外围的耐热钢炉；所述耐热钢炉包括炉壁和炉壁外侧的耐火砖墙；所述还原气体加热炉中设有连通的还原气体支管和还原气体汇聚管，所述还原气体汇聚管与高温还原气体总管连通；所述还原气体加热炉外设有加热炉烧嘴，所述加热炉烧嘴连通有天然气管Ⅱ；所述耐热钢炉顶端连通有给料装置，底端连通有卸料螺旋机；所述给料装置包括加料装置驱动及从上至下依次连通的加料斗、密闭加料装置总成和布料器；所述耐热钢炉从上至下依次包括预热段、加热还原段和冷却段；所述预热段设有若干过剩还原气体回收支管，所述过剩还原气体回收支管上设有若干进气孔；所述过剩还原气体回收支管通过过剩还原气体汇聚管连通至过剩还原气体总管，所述过剩还原气体总管另一端连通至旋风除尘器；所述过剩还原气体总管上设有引风机；所述旋风除尘器顶端设有净化还原气体出口，底端设有粉尘出口；所述加热还原段的中段、炉壁和耐火砖墙之间形成加热室；所述加热室两侧设有若干竖炉烧嘴，所述竖炉烧嘴连通天然气管I；所述加热室底部通过高温烟气管道连通至所述还原气体加热炉；所述加热还原段设有多层、若干高温烟气耐热钢支管和若干高温还原气体喷射支管；所述高温烟气耐热钢支管一端与烟囱连通，另一端伸入加热室内；所述高温还原气体喷射支管通过高温还原气体汇聚管连通至所述高温还原气体总管；所述高温还原气体喷射支管与所述烟囱底部通过承重支撑固定；所述高温还原气体喷射支管上设有若干喷嘴，所述喷嘴上设有喷射孔；所述冷却段设有若干换热器支管，所述换热器支管下端连通至换热器总管，所述换热器支管上端通过还原气体预热汇聚管连通至还原气体输送管，所述还原气体输送管伸入还原气体加热炉并与所述还原气体汇聚管连通；所述换热器总管上设有还原气体入口和还原气体加压风机。...

【技术特征摘要】
1.一种适合气基和煤基的竖炉直接还原铁装置，其特征在于，包括还原气体加热炉、烟囱和置于烟囱外围的耐热钢炉；所述耐热钢炉包括炉壁和炉壁外侧的耐火砖墙；所述还原气体加热炉中设有连通的还原气体支管和还原气体汇聚管，所述还原气体汇聚管与高温还原气体总管连通；所述还原气体加热炉外设有加热炉烧嘴，所述加热炉烧嘴连通有天然气管Ⅱ；所述耐热钢炉顶端连通有给料装置，底端连通有卸料螺旋机；所述给料装置包括加料装置驱动及从上至下依次连通的加料斗、密闭加料装置总成和布料器；所述耐热钢炉从上至下依次包括预热段、加热还原段和冷却段；所述预热段设有若干过剩还原气体回收支管，所述过剩还原气体回收支管上设有若干进气孔；所述过剩还原气体回收支管通过过剩还原气体汇聚管连通至过剩还原气体总管，所述过剩还原气体总管另一端连通至旋风除尘器；所述过剩还原气体总管上设有引风机；所述旋风除尘器顶端设有净化还原气体出口，底端设有粉尘出口；所述加热还原段的中段、炉壁和耐火砖墙之间形成加热室；所述加热室两侧设有若干竖炉烧嘴，所述竖炉烧嘴连通天然气管I；所述加热室底部通过高温烟气管道连通至所述还原气体加热炉；所述加热还原段设有多层、若干高温烟气耐热钢支管和若干高温还原气体喷射支管；所述高温烟气耐热钢支管一端与烟囱连通，另一端伸入加...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐佳，朱爱青，张道红，
申请(专利权)人：唐佳，
类型：发明
国别省市：山东,37