本实用新型专利技术是一种煤基气基两用的竖炉还原装置，属于生产直接还原铁的新型冶金炉窑。它是由炉顶料斗；竖罐式反应室，包括预热带、还原带和过渡带、冷却带；排料机；火道；烟道；砖砌炉体；金属结构；供热系统；热工监测系统组成；煤基竖炉的排料机下面连接二冷带，气基竖炉的排料机下面连接压块装置；竖罐式反应室及其外侧５～１５层水平火道和砖砌炉体构成竖炉主体。这种装置能灵活调整反应室内气氛和温度适合直接还原铁生产机理、确保产品质量，又能连续生产，生产率和作业率高、原燃料损耗低，是目前工业规模生产海绵铁先进、适用的设备；略加改造，也适用于生产工艺相近的其他产品。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种冶金工业炉窑，是一种不用焦炭而用煤或煤气作主要能 源的竖炉装置。这种装置主要用于生产电炉炼钢用优质DRI,气基法竖炉还可用作熔融还原 生产铁水的预还原炉；在耐火材料、卸料装置、挥发分收集处理装置等方面略加 改造，还可作为工艺相近的直接还原镍铁、火法炼锌炼镁、型煤炭化等产业的工 业炉窑。
技术介绍
直接还原铁(DRI),也称海绵铁，是冶炼化学成分要求严格的优质钢、特殊 钢主要原料，也可用作高炉炼铁、转炉炼钢、铸造、铁合金、粉末冶金的原料， 还可作为某些有色金属冶炼的置换剂、水处理脱氧剂等。近年来我国钢铁产量连 续增长，2006年已超过4亿吨；然而DRI生产能力只有几十万吨，缺口很大。 更重要的是，DRI能源不用焦炭而用天然气、煤气和非炼焦煤，是一种短流程、 低污染的冶金新工艺。高炉炼铁目前仍是炼铁主要工艺，但由于焦炭在资源、环保方面的问题，发 展直接还原、熔融还原非焦炼铁技术对于冶金工业持续发展具有重要意义。世界 上钢铁生产国都非常重视非焦炼铁技术的研究开发，我国也将它们作为钢铁行业 用高新技术和先进适用技术改造传统产业的一项重点，对落后的工艺加以限制、 淘汰，鼓励发展直接还原、熔融还原非焦炼铁工艺。直接还原铁工艺按还原剂是气体还是煤分为气基法和煤基法，按还原设备有 竖炉法、回转窑法、隧道窑法、转底炉法等。生产实践证明，还原剂用气体、还 原设备用竖炉时效果最好，因此目前世界上DRI产量90%以上是气基法生产的， 还原设备以竖炉为主。由于国内天然气资源宝贵，煤炭资源较为丰富，前些年主要使用煤基法工艺 生产DRI。中小企业多采用倒焰窑、隧道窑反应罐法小规模生产，大企业重点开发煤基回转窑工艺，对煤基转底炉法也进行了工业性试验。然而由于中国生产优质DRI的铁矿成本高，回转窑虽然机械化程度高，但利用系数和设备作业率低， 工程投资大、生产成本高；隧道窑、倒焰窑投资比回转窑低，但是能源和备件消 耗大、生产效率低，不易实现规模生产；转底炉还原时间短，生产的DRI全铁和 金属化率较低，要达到炼钢海绵铁技术条件，需要再次将海绵铁破碎、磨粉、磁 选，或用电炉熔化为铁水，成本也比较高。气基法生产DRI效率高、质量好，但需要大量还原性气体， 一般是由天然气 或煤气重整制造。天然气主要成分是甲烷(CH4)等各种碳氢化合物，热值高、' 含硫低，是很好的民用燃料和化工原料，但价格高，而且用作炼铁还原剂必须转 化为H2和C0含量较高的煤气，更增加了成本，目前在国内不大可能用作冶金主 要能源；国内煤炭资源丰富，但用煤制造H2和C0含量大的煤气，成本也相当高。 宝钢作了BL法煤制气小型工业试验，在经济上分析比较后，没有继续研究、试 验； 一些企业探讨引进国外HLY法焦炉煤气生产海绵铁技术，也因投资大、成本 高，进展不大。气基法不像煤基法一样可以通过C02+C=2CO反应不断产生CO维持反应室还 原气氛，需要及时供应大量高热值煤气，并将还原反应尾气引出。这些尾气再用 作还原气体必须重整，成本很高；供热或发电，经济效益不甚理想；但如果排空 或点了天灯，浪费资源、污染环境。这是国外气基法DRI工程上一个弱项。另外，直接还原铁生产与还原炉内气氛和压力有很大关系，并由于气流的边 沿效应，反应室横截面过大，容易出现气流不均现象，影响还原和加热的效率和 效果。国外气基法竖炉一般都是圆筒形内热式炉膛，容量小不易形成规模，成本 高；容量大，在装置的抗压、密封、物料和气流的均衡方面都带来许多困难，而 且多被国外专利覆盖，工程投资大、生产成本高，不易为国内企业接受。冶金工业三大炉窑(焦炉、高炉、炼钢炉)经过多年实践最后都发展到竖炉； 中国金属学会2003年直接还原技术研讨会上，直接还原工艺应"从窑(隧道窑、 回转窑)转到炉(竖)"也已经成为多数专家的共识。不过，直接还原铁竖炉结 构不仅与高炉、熔融还原炉不同，气基法与煤基法结构也应有所区别，必须技术 先进、可靠，又工程投资少、生产成本低。国内这些年在DRI工艺上的徘徊，影 响到产业发展，也从反面证明非焦炼铁必须引进结合创新，自主开发先进适用的 竖炉工艺。
技术实现思路
为了解决直接还原铁工程投资大、生产成本高的问题，本技术提供一种 能用煤也能用煤气作主要能源，能像反应雉法一样保证反应窒气氛、又能像煤基 法回转窑、转底炉、气基法竖炉一样连续生产，确保产品质量好、成本低、运行 可靠的新型竖炉装置。本技术所采用技术方案一种可以用煤也可用煤气作还原剂的竖炉还原装置，它主要是由砖砌炉体 (10)、金属结构(9)、供热系统(8)、炉顶料斗(1)、竖鐮式反应室(其中包 括预热带(2)、还原带和过渡带(3)、冷却带(4))、火道(5)、排料机(6)、 二冷罐或压块装置(7)、烟道(11)、热工监测系统(12)等组成。其特征在于1、 反应室预热带是O200 O400耐热钢排管，或耐热金属材料制作、耐火 砖砌长方形、截锥形竖罐；还原带、过度带是宽200 500mm、长宽比大于3、高 4 12米的耐热金属材料制作、耐火砖砌筑的竖罐；冷却带是水冷双层钢板漏斗， 用排料机与二冷罐或压块装置连接。不同材料、结构组成的各功能带紧密联接、 对外保持密封。2、 可以用煤也可用煤气作还原剂生产DRI,即煤基气基两用 煤基法竖炉冷却带炉料用水间接冷却；二冷带是一个钢制低压容器，顶部和底部安装阀门，控制卸料速度并保持罐内密封，用低压惰性、弱化还原性或弱氧 化性气体对炉料直接冷却，到100t以下出炉，然后送去磁选分离。气基法竖炉由过度带或冷却带导入煤气，冷却带即水冷排料斗，无须二次冷 却，排料机连接压块装置(其中包括压块机、块串破碎机、冷却槽。)。3、 炉体固定不动，炉料用机械提升到顶部料斗后靠自重边下落边加热、边 还原，通过调整卸料速度，控制反应室的化学、热力学环境，实现炉料的物理化 学变化过程控制。4、 罐内外混合加热、煤气循环利用，罐内还原气氛、镰外火道氧化气氛 罐内直接还原铁产生的高温炉气边上升边对炉料加热、还原，尾气借负压引出，输送烧嘴中与空气混合喷入火道燃烧。精心设计的5 15层水平迷宫式火道，用气压引导高温烟气顺着它水平方向 运行，到一端后再升到上一层继续前进，从外部加热反应鐮还原段、预热段，提供罐内直接还原铁过程所需热量，直至排出炉外进入烟道。5、 与焦炉反应室相似，每个反应罐都是一个独立的生产单元，若干组竖罐 并列组合成任意规模生产的工业炉窑，技术简单、可靠，规模起点低，又可实现 大规模生产，设计和组织生产方便、灵活。6、 当原料为全铁高、杂质含量低的富矿或人造富矿时，用气基法竖炉还原 装置可生产优质电炉炼钢用优质DRI;这种装置也可用作二步法熔融还原生产铁 水的预还原炉。附图说明-图l:煤基法竖炉还原装置立面图 图2:气基法竖炉还原装置立面图 图3:竖炉还原装置横剖面图采用这种装置的有益效果这种装置反应罐大部分用耐火砖砌筑，不另外设置煤气重整炉、加热炉等装 置，抗压、密封技术要求低，整个系统简单、可靠。而且反应室横截面是长/宽较 大的矩形，导热面积大、导热距离短，料柱下降和气流上升比较均匀，传热和还 原反应效率高、效果好，工程投资、生产成本大幅度降低。利用系数是高炉炼铁主要技术经济指标，也是衡量还本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种煤基气基两用的竖炉还原装置，其特征在于： 由炉顶料斗（１）；竖罐式反应室，包括预热带（２）、还原带和过渡带（３）、冷却带（４）；排料机（６）；二冷罐或压块装置（７）；火道（５）；烟道（１１）；砖砌炉体（１０）；金属结构（９）；供热系统（８）；热工监测系统（１２）组成； 所述竖罐式反应室预热带是Φ２００～Φ４００耐热钢排管制作，或耐火砖砌筑为截锥形；还原带、过度带宽２００～５００ｍｍ、长宽比大于３、高４～１２米，由耐热金属材料制作，或耐火砖砌筑；冷却带是水冷双层钢板制成漏斗状，用排料机与煤基竖炉二冷罐或气基竖炉压块装置连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王艳英，
申请(专利权)人：王艳英，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]
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