蓄热式煤基还原装置及还原方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种蓄热式煤基还原装置，包括排料装置和还原单元；还原单元包括还原室、燃烧室和蓄热室，还原室设置有加料口和出料口，加料口位于还原室的炉顶或侧炉门，出料口位于还原室侧炉门；还原室两侧布置有燃烧室，还原室与燃烧室间设有导热炉墙；还原室下方设有蓄热室，蓄热室通过连接通道与燃烧室的火道相连；排料装置包括螺旋出料机，螺旋出料机位于还原室侧炉门处，热料排出后经过分选得到还原产品。本发明专利技术采用蓄热式燃烧技术，充分利用了烟气余热，降低能耗，同时导热墙起到了加筋作用；本发明专利技术采用排料装置出料，避免了因炉料与侧壁粘结造成炉料运行受阻的情况，提高了设备作业率。

【技术实现步骤摘要】
蓄热式煤基还原装置及还原方法
本专利技术涉及火法冶金直接还原领域，尤其涉及一种蓄热式煤基还原装置及还原方法。
技术介绍
目前直接还原的主要工艺包括：气基竖炉工艺、煤基回转窑工艺、转底炉工艺、隧道窑工艺和煤基竖炉工艺等。其中，气基竖炉采用天然气或煤制气为原料，而我国是缺气多煤的国家，以气为原料不太适合中国国情，势必造成成本升高，产品竞争力降低。煤基回转窑工艺由于结圈问题和单体产量小等原因，使得天津大无缝和新疆富蕴等项目停产。转底炉工艺在国内处理废弃物领域得到了一定的发展，但该工艺产品质量差、品位低，产品应用受到了限制。隧道窑工艺由于产量低、自动化程度低，能耗高等原因已被市场淘汰。煤基竖炉工艺适合中国以煤炭为主要能源的现状，最有发展潜力。但现有的煤基竖炉工艺存在一些不足，主要体现在：(1)没有考虑燃烧废气热能的最佳回收利用，只是简单地采用了换热方式，没有充分地利用余热；(2)生产时，炉料靠自重运行，当炉料之间及炉料与炉墙之间粘结时，造成下料困难，影响作业率；(3)还原室温度分布不均，影响产品质量；(4)窑炉结构不合理，炉墙易损坏。公开号为CN201166513《煤基直接还原铁外热式竖炉》的专利，公开了一种煤基直接还原铁外热式竖炉，其采用在炉体内设置多个独立的矩形竖式还原反应室，并在每个矩形竖式还原反应室的两侧分别设置煤气燃烧室，燃烧室沿高度方向设多层煤气烧嘴，热烟气在炉子上部通过换热方式回收部分热量。该竖炉存在以下几方面的缺点：(1)烧嘴附近温度高，远离烧嘴处温度低，造成炉料温度不均，影响产品质量，对还原效果产生影响；(2)矩形竖式还原反应室两侧外墙没有加强筋固定，当炉内炉料高温反应时，侧壁受力加大，易损坏炉墙；(3)高温烟气经换热器虽可以回收部分热量但热回收效果不理想；(4)炉料与炉墙粘粘，影响下料。公开号为CN204529897U《一种生产直接还原铁的外热式煤基竖炉》的专利，该专利描述炉料还原室两侧设置有气流通道，分隔墙中设置有补气道，气流通道上方与烟气汇集道连通，气流通道下方与供气道连通，分隔墙下部设置有供气道，供气道下部设置有还原气道，气流通道和供气道之间设置有气流分布砖。分隔墙由立墙、气流通道、整体砌筑而成。气流通道在炉体中部为竖直通道。根据该专利描述，其缺点为：(1)结构相当复杂，施工困难，耐火材料用量大，整体投资高；(2)供气通道温度分布不均，影响产品质量，对还原效果产生影响；(3)热交换面墙无有效的加固处理，当炉内炉料高温反应时，侧壁受力加大，易损坏热交换面墙；(4)高温烟气无有效的热回收设施。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种蓄热式煤基还原装置及还原方法，具有结构简单，施工方便，能耗低，加热温度均匀，设备投资低的优点。为实现此技术目的，本专利技术采用如下方案：一种蓄热式煤基还原装置，包括排料装置和还原单元；还原单元包括还原室、燃烧室和蓄热室，还原室设置有加料口和出料口，加料口位于还原室的炉顶或侧炉门，出料口位于还原室侧炉门；还原室两侧布置有燃烧室，还原室与燃烧室间设有导热炉墙；还原室下方设有蓄热室，蓄热室通过连接通道与燃烧室的火道相连；排料装置包括螺旋出料机，螺旋出料机位于还原室出料口处。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：蓄热式煤基还原装置采用蓄热室燃烧技术，充分利用了烟气余热，降低能耗，解决了现有技术中烟气换热能耗损失大的问题；燃烧室的火道组定期更换废热烟气流量方向，使还原室加热温度更加均匀，燃烧室火道同时起到了加筋作用，使还原室炉墙更加牢固；本专利技术采用排料装置出料，避免了因炉料与侧壁粘结造成炉料运行受阻的情况，提高了设备作业率。本专利技术中蓄热式煤基还原装置的优选方案为：排料装置还包括料罐、接料箱和滑道；接料箱与滑道动配合，接料箱下端口与料罐相连，接料箱侧端口与还原室侧炉门相连，螺旋出料机可移动地贯穿接料箱从侧炉门伸入还原室内。接料箱端板外壁设有滑轨。一种采用蓄热式煤基还原装置的还原方法，包括以下步骤：a、制备炉料和还原剂：将炉料塑型或粉料与还原剂混匀，或将炉料和还原剂混匀塑型；b、装料：将制备好的炉料和还原剂布在装料机上，利用装料机将其送入还原室，装料结束，密封还原室；c、加热还原炉料：利用蓄热式燃烧技术加热还原炉料；d、炉料的排出和冷却：螺旋出料机从出料口进入以炉料端面为支撑，将炉料从出料口推出至排料装置；排料装置移动到不同还原室接收炉料，然后集中输送至冷却装置进行炉料冷却，在排料和冷却过程中，出料口、排料装置的上端口和冷却装置的入口充入惰性气体保护炉料不被二次氧化；e、冷却后产品经过分选将还原产品与杂质分离，得到最终还原产品。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：蓄热式煤基还原方法将燃烧过程中的废热烟气回收至蓄热室二次利用，降低了能耗，并在燃烧过程中进行烟气交替流动，使还原室加热温度均匀；炉料排出后集中冷却，降低了设备投资；采用外动力出料，避免了炉料与侧壁粘结，影响炉料顺行的问题，提高了设备作业率；利用惰性气体保护排料和冷却过程中的产品不被二次氧化，提高了产品质量。优选地，步骤a中炉料为铁精粉、金属氧化物或冶金废弃物，还原剂为煤和/或其他碳质原料，炉料和还原剂总用量比在1:0.1～1:0.5；炉料压制形状根据炉料性质和最终产品要求确定。优选地，步骤c蓄热式燃烧技术中预热气体为空气和/或煤气，燃气为煤气和/或天然气；炉料的加热温度在1000～1250℃，加热时间在10～20小时。优选地，步骤e中分选方法为磁选、风选或重选时，热料集中冷却后进行分选处理；若分选方法为熔融分选时，则还原室内排出的热料不需要经过冷却装置，经热筛分或直接进行熔融分选。附图说明图1为本专利技术实施例提供的还原单元的纵向剖面示意图；图2为本专利技术实施例提供的沿图1中A-A线的剖视图；图3为本专利技术实施例提供的还原单元燃烧过程的纵向剖视图；图4为本专利技术实施例提供的排料装置的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的料罐与冷却装置连接的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的蓄热式煤基还原方法的工艺流程图；图中标记为：1-炉顶加料口，2-燃烧室，3-还原室，4-连接通道，5-天然气通道，6-蓄热室，7-单一蓄热室，8-烟道，9-单数火道，10-双数火道，11-流动通道，12-通道墙，13-提升装置，14-料罐排料塞，15-除尘口，16-料斗，17-密封罩，18-冷却筒，19-马达，20-溢流水槽，21-出水槽，22-料仓，23-惰性气体入口，24-接料箱，25-料罐，26-排烟口，27-滑道，28-螺旋出料机，301-还原室一，302-还原室二，201-燃烧室一，202-燃烧室二，203-燃烧室三，601-蓄热室一，602-蓄热室二，603-蓄热室三，604-蓄热室四。具体实施方式为充分了解本专利技术之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本专利技术做详细说明，但本专利技术并不仅仅限于此。请参阅图1至图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蓄热式煤基还原装置，包括排料装置和还原单元；其特征在于，/n还原单元包括还原室、燃烧室和蓄热室，还原室设置有加料口和出料口，加料口位于还原室的炉顶或侧炉门，出料口位于还原室侧炉门；/n还原室两侧布置有燃烧室，还原室与燃烧室间设有导热炉墙；/n还原室下方设有蓄热室，蓄热室通过连接通道与燃烧室的火道相连；/n排料装置包括螺旋出料机，螺旋出料机位于还原室出料口处。/n

【技术特征摘要】
1.一种蓄热式煤基还原装置，包括排料装置和还原单元；其特征在于，
还原单元包括还原室、燃烧室和蓄热室，还原室设置有加料口和出料口，加料口位于还原室的炉顶或侧炉门，出料口位于还原室侧炉门；
还原室两侧布置有燃烧室，还原室与燃烧室间设有导热炉墙；
还原室下方设有蓄热室，蓄热室通过连接通道与燃烧室的火道相连；
排料装置包括螺旋出料机，螺旋出料机位于还原室出料口处。


2.根据权利要求1所述的蓄热式煤基还原装置，其特征在于，排料装置还包括料罐、接料箱和滑道；接料箱与滑道动配合，接料箱下端口与料罐相连，接料箱侧端口与还原室侧炉门相连，螺旋出料机可移动地贯穿接料箱从侧炉门伸入还原室内。


3.根据权利要求2所述的蓄热式煤基还原装置，其特征在于，接料箱端板外壁设有滑轨。


4.一种采用权利要求1-3任一项所述蓄热式煤基还原装置的还原方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、制备炉料和还原剂：将炉料塑型或粉料与还原剂混匀，或将炉料和还原剂混匀塑型；
b、装料：将制备好的炉料和还原剂布在装料机上，利用装料机将其送入还原室，装料结束，密封还原室；
c、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春雷，李文忠，张力元，李昆鹏，
申请(专利权)人：唐山中科乾海环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13