本发明专利技术公开了一种改进的蓄热式煤基还原装置及方法，涉及火法冶金直接还原领域。还原装置包括还原单元，还原单元包括还原室、燃烧室和蓄热室，还原室顶部设有装料和出料的端口，四周为密封墙体，端口设有炉盖；还原室两侧设有燃烧室，还原室与燃烧室间设有导热炉墙，还原室和燃烧室下方设有蓄热室，蓄热室与燃烧室有通道相连。还原方法将炉料装入装置中加热还原，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，解决了现有技术中烟气换热能耗损失大的问题；还原室只设顶部端口，有效减少了热量散失，节约能耗。
【技术实现步骤摘要】
改进的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，尤其涉及一种改进的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)还原室温度分布不均，影响产品质量；(3)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。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改进的蓄热式煤基还原装置及还原方法，具有能耗低，加热温度均匀，外力出料，装置作业率高，设备投资低的优点。为实现此技术目的，本专利技术装置采用如下方案：一种改进的蓄热式煤基还原装置包括还原单元；还原单元包括还原室、燃烧室和蓄热室，还原室顶部设有端口，四周为密封墙体，端口设有炉盖；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；还原室和燃烧室下方设有蓄热室，蓄热室通过连接通道与燃烧室连接。与现有技术相比，本专利技术装置的有益效果在于：本专利技术还原装置采用蓄热式燃烧技术，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；还原室只设顶部端口，结构简单、维护方便，有效减少了热量散失，节约能耗；还原单元减少了冷却部分，大幅度减少砌筑材料用量及相关辅助设备，。本专利技术中蓄热式煤基还原装置的优选方案为：燃烧室内设有至少一个火道组，火道组包括一个单数火道和一个双数火道，单数火道和双数火道的上部设有流动通道，下部设有通道墙隔开。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。蓄热室分别与其上方一个燃烧室的单数火道和另一个燃烧室的双数火道相连，一个还原单元两端分别设有单一蓄热室，单一蓄热室只与其上方一个燃烧室的单数火道或双数火道相连。一个还原单元中还原室数量为n个，燃烧室数量为n+1个，当蓄热室数量为n个，单一蓄热室数量为2；当蓄热室数量为2n个，单一蓄热室数量为4个。还原装置还包括排料装置，排料装置包括出料机，出料机位于还原室炉顶平台。采用排料装置排料，避免了因炉料与侧壁粘结造成炉料运行受阻、靠自重从还原室下部排料困难的情况，快速地将多个还原室的炉料全部排出，提高了设备作业率。出料机采用螺旋出料机，排料装置还包括移动大车、导料装置和料罐，依次横跨还原室和燃烧室的移动大车在还原单元顶部平台移动，移动大车上设有可移动的螺旋出料机和可移动的起吊炉盖机，螺旋出料机与导料装置连接，导料装置与料罐连接，料罐位于还原单元地面的轨道上。螺旋出料机在移动大车上仅做竖直方向运动时，导料装置包括水平螺旋出料机、水平密封壳体和出料管；移动大车设有可上下移动的密封用炉盖，密封用炉盖活动地套装在稳定架内，密封用炉盖上贯穿有螺旋出料机，螺旋出料机包括上料螺旋轴和圆柱套筒，圆柱套筒与水平密封壳体垂直连接，水平密封壳体内部设有贯穿的水平螺旋出料机，水平密封壳体下侧两端分别与出料管固定连接，出料管与料罐活动连接。水平密封壳体上设有接料口。螺旋出料机在移动大车上做水平方向和竖直方向运动时，导料装置包括水平出料链、环形密封壳体和分料螺旋出料机；螺旋出料机包括上料螺旋轴和U型筒，U型筒外侧套装有接料盘，接料盘通过管道与环形密封壳固定连接，环形密封壳内装有接料链，环形密封壳一端设有垂直贯穿的分料螺旋出料机，分料螺旋出料机与料罐连接。本专利技术方法采用如下方案：一种采用改进的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，或将炉料和还原剂混匀塑型，或将炉料和还原剂制成粉状；b、装料：将制备好的炉料和还原剂混匀，从顶部端口装入还原室内，装料结束后，密封顶部端口；c、加热还原炉料：利用蓄热式燃烧技术加热还原炉料；d、热料的排出：将还原室顶部端口打开，出料机从顶部端口将热料排出，并运输至料罐或分选装置；e、热料的分选提纯：热料经过分选将还原产品与杂质分离，得到还原产品。与现有技术相比，本专利技术方法的有益效果在于：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；采用排料装置顶部出料，避免了炉料与侧壁粘结，影响炉料顺行的问题，快速地将多个还原室的炉料全部排出，提高了设备作业率。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/或其他碳质炉料，炉料和还原剂总用量比在1:0.1～1:0.5。优选地，步骤c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c中蓄热式燃烧技术中蓄热室的预热气体经通道上升至燃烧室单数火道，与燃气混合发生燃烧反应，燃烧产生的废热烟气在单数火道内上升，经过流动通道进入双数火道内下降，下降的高温烟气进入相邻蓄热室内蓄热，下降烟气的蓄热室变换为上升气体的蓄热室，重复燃烧过本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种改进的蓄热式煤基还原装置，包括还原单元；其特征在于，/n还原单元包括还原室、燃烧室和蓄热室，还原室顶部设有端口，四周为密封墙体，端口设有炉盖；/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还原室和燃烧室下方设有蓄热室，蓄热室通过连接通道与燃烧室连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种改进的蓄热式煤基还原装置，包括还原单元；其特征在于，
还原单元包括还原室、燃烧室和蓄热室，还原室顶部设有端口，四周为密封墙体，端口设有炉盖；
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；
还原室和燃烧室下方设有蓄热室，蓄热室通过连接通道与燃烧室连接。
2.根据权利要求1所述的还原装置，其特征在于，燃烧室内设有至少一个火道组，火道组包括一个单数火道和一个双数火道，单数火道和双数火道的上部设有流动通道，下部设有通道墙隔开。
3.根据权利要求2所述的还原装置，其特征在于，蓄热室分别与其上方一个燃烧室的单数火道和另一个燃烧室的双数火道相连，一个还原单元两端分别设有单一蓄热室，单一蓄热室只与其上方一个燃烧室的单数火道或双数火道相连。
4.根据权利要求3所述的还原装置，其特征在于，一个还原单元中还原室数量为n个，燃烧室数量为n+1个，当蓄热室数量为n个，单一蓄热室数量为2；当蓄热室数量为2n个，单一蓄热室数量为4个。
5.根据权利要求1所述的还原装置，其特征在于，还原装置还包括排料装置，排料装置包括出料机，出料机位于还原室炉顶平台。
6.根据权利要求5所述的还原装置，其特征在于，出料机采用螺旋出料机，排料装置还包括移动大车、导料装置和料罐，依次横跨还原室和燃烧室的移动大车在还原单元顶部平台移动，移动大车上设有可移动的螺旋出料机和可移动的起吊炉盖机，螺旋出料机与导料装置连接，导料装置与料罐连接，料罐位于还原单元地面的轨道上。
7.根据权利要求6所述的还原装置，其特征在于，螺旋出料机在移动大车上仅做竖直方向运动时，导料装置包括水平螺旋出料机、水平密封壳体和出料管；移动大车设有可上下移动的密封用炉盖，密封用炉盖活动地套装在稳定架内，密封用炉盖上贯穿有螺旋出料机，螺旋出料机包括上料螺旋轴和圆柱套筒，圆柱套筒与水平密封壳体垂直连接，水平密封壳体内部设有水平螺旋出料机，水平密封壳体下侧两端分别与出料管固定连接，出料管与料罐活动连接。
8.根据权利要求7所述的还原装置，其特征在于，水平密封壳体上设有接料口。
9.根据权利要求6所述的还...
【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
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