一种气基直接还原生产海绵铁的反应系统技术方案

本实用新型专利技术属于气基直接还原炼铁技术领域，提供了一种气基直接还原生产海绵铁的反应系统，它包括在竖直方向从上向下依次气密连接的上料闭锁料斗、均料锁气罐(V4)、移动床反应炉(R)和排料闭锁料斗，还包括控制器(C)、气体输送管路和气体输送管路上的气体调节阀，以及压力测试仪表；上料闭锁料斗和排料闭锁料斗均包括两个以上在竖直方向上气密连接的料室；控制器(C)连接气体输送管路上的气体调节阀，气体输送管路分别与上料闭锁料斗的不同料室、排料闭锁料斗的不同料室和均料锁气罐(V4)连通；上料闭锁料斗的不同料室、排料闭锁料斗的不同料室和均料锁气罐(V4)上分别独立地设置压力测试仪表，且压力测试仪表连接控制器(C)。

【技术实现步骤摘要】
一种气基直接还原生产海绵铁的反应系统
本技术属于气基直接还原冶炼金属铁
，具体涉及一种气基直接还原生产海绵铁的反应系统及其工艺。
技术介绍
海绵铁又称直接还原铁(DRI)，是铁矿石在相对较低的温度下，无需通过熔化直接脱除铁矿石中的氧得到的金属铁产品。由于其有害金属和氮的残留量较低，它已经被用于制造几乎所有形式的钢制品。目前生产海绵铁的工艺方法主要为直接还原法，分为气基和煤基两大类方法。其中气基法主要采用还原气如H2和CO还原铁矿石，制备海绵铁。目前世界先进的直接还原铁技术是气基竖炉直接还原技术，该技术主要以天然气为原料，经变换成富H2和CO的气体后，直接与铁矿石在高温条件下发生固态还原，生产海绵铁(直接还原铁)。该法生产的直接还原铁占全世界直接还原铁产量的80％，但此工艺在国外发展较好，在中国尚属空白。气基竖炉直接还原工艺，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。其产品海绵铁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。由于气基竖炉直接还原反应可以在较低温度下进行，不需要建设污染物排放量巨大的炼焦设备和烧结设备而凸现其节能环保优势，是我国炼铁工艺的重要发展方向。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种气基直接还原生产海绵铁的反应系统及其工艺，该系统能实现固体原料进料逆压密封被送至还原反应区域，然后固体反应产物被正压排出还原反应器区域，防止外界气体进入反应区域产生不良影响和危险，同时防止反应区域的还原性气体溢出，大幅降低惰性密封气用量和循环还原气的弛放量，污染排放少。本技术的技术方案是，一种气基直接还原生产海绵铁的反应系统，它包括在竖直方向从上向下依次气密连接的上料闭锁料斗、均料锁气罐、移动床反应炉和排料闭锁料斗，还包括控制器、气体输送管路和设置在所述气体输送管路上的气体调节阀；所述上料闭锁料斗和排料闭锁料斗均包括两个或两个以上在竖直方向上气密连接的料室，每个料室的底部为锥形，上下两个料室之间有连接口部；所述控制器连接气体输送管路上的气体调节阀，气体输送管路分别与上料闭锁料斗的不同料室、排料闭锁料斗的不同料室和均料锁气罐连通，以向各料室内分别独立地通入气体以调节各料室内部压力；上料闭锁料斗的不同料室、排料闭锁料斗的不同料室和均料锁气罐上分别独立地设置压力测试仪表，且压力测试仪表连接控制器，使控制器根据压力测试仪表所获得的压力数据形成控制气体调节阀的指令；上料闭锁料斗与均料锁气罐之间的连接口、移动床反应炉与排料闭锁料斗之间的连接口，以及排料闭锁料斗底部的排料口均设有阀门，且各阀门与控制器连接。本技术系统的核心在于，在物料输送、气固反应以及产物排出过程中，通过控制器对连通不同料室的气体输送进行控制(控制气体输送管路上的气体调节阀来实现)，使不同料室达到所期望的压力或者相邻料室形成期望的压力差，因为移动床反应炉中的反应是还原性气体与固体铁矿石反应，所以该反应炉与空气隔绝是期望的，且隔绝效果越好对反应越有利。本技术的上料闭锁料斗的料室独立的气体输送管路和与控制器连接的气体调节阀，可以通过预设压力值或压力差实现固体铁矿石物料向下输送过程中，各料室的压力逐渐增加，以防止空气随物料进入；当上料闭锁料斗中的物料进入均料锁气罐至预定料位，它们之间的阀门关闭，均料锁气罐基本实现了高压无氧环境；同时可以进料过程中控制均料锁气罐内的压力小于上料闭锁料斗的底部，以防止从移动床反应炉下部进入的还原性气体从移动床反应炉顶部经均料锁气罐逸出，避免原料损失；反应完毕从移动床反应炉中排出固体产物中，同理可通过控制器控制排料闭锁料斗各料室压力，防止移动床反应炉中的还原气从排料闭锁料斗底部逸出，同时防止空气从排料闭锁料斗底部进入移动床反应炉。进一步的，上述上料闭锁料斗包括从上向下依次连接的上料斗、中料室和下料室，所述上料斗顶部有物料入口，所述下料室底部有物料出口；连通至中料室的气体输送管路为第一密封气管路，第一密封气管路上的气体调节阀为第一密封气调节阀；连通至下料室的气体输送管路为第一平衡气管路，第一平衡气管路上的气体调节阀为第一平衡气调节阀；所述第一密封气管路和第一平衡气管路及其管路上设置的气体调节阀用于在物料从上料斗进入中料室然后从下料室底部排出的过程中，维持下料室、中料室、上料斗内的压力依次降低。通过3个料室设计，以及3个料室上独立连接的气体输送管路和气体输送管路上与控制器连接的气体调节阀，用于实现在固料进料过程中将上料闭锁料斗分成3个不同的压力区间，最上面的上料斗因为有进料口连通大气，其中的压力与大气压力接近；中料室可以设置进料过程中或移动床反应炉反应过程中的压力大于上料斗，以降低其中的空气含量；如此，下料室的压力大于中料室，进一步隔绝空气；同时，如果有还原气进入移动床反应炉，下料室的压力大于下端的均料锁气罐，以防止还原气经均料锁气罐逸出移动床反应炉，造成原料浪费。进一步的，上述上料斗、中料室和下料室之间的连接口设置有料位闸阀；所述上料斗、中料室和下料室内均设置有料位上限检测仪表和料位下限检测仪表；所述料位闸阀、料位上限检测仪表和料位下限检测仪表均连接至控制器，控制器根据各料室的料位上限检测仪表反馈数据形成控制料位闸阀打开的指令，根据各料室的料位下限检测仪表反馈数据形成控制料位闸阀关闭的指令。料位闸阀、料位上限检测仪表和料位下限检测仪表，以及它们与控制器连接设计，能进一步实现进料的自动控制及连续进料自动化，料室之间的料位闸阀可以进一步提高料室之间的压力保持，还可以配合气体闸阀同步使用，同步由控制器控制，这样，在实现物料隔离的同时也同步实现了料室之间的气密性隔离，使空气隔绝和还原气防溢出效果更突出。进一步的，上述均料锁气罐罐体上下端分别与上料闭锁料斗和移动床反应炉密闭连接，其上端与上料闭锁料斗的连接口处上设置有入口阀门；连通至均料锁气罐的气体输送管路为第二平衡气管路，第二平衡气管路上的气体调节阀为第二平衡气调节阀，第二平衡气调节阀与控制器连接，以在物料经上料闭锁料斗下端进入均料锁气罐中过程中，控制第二平衡气调节阀使均料锁气罐内压力大于上料闭锁料斗下端；均料锁气罐上端的入口阀门与控制器连接。均料锁气罐的作用是：一方面通过罐内的搅拌均料装置实现固体物料的均匀混合，另一方面通过密封气的压力调节，进一步控制体系的压力平衡，保持体系稳定，其与下端的移动床反应炉之间的连接口上可以不设置阀门，物料经均料锁气罐处理后直接进入移动床反应炉与还原气反应，与均料锁气罐连通的气体输送管路及气体调节阀输送的气体用于形成均料锁气罐与移动床反应炉共同空间内的压力。进一步的，上述移动床反应炉包括依次固定密封连接的上部微扩大头段、中部筒体段和下部锥体段；上部微扩大头段顶端为与均料锁气罐连接的固料进口，上部还设有还原尾气出口；中部筒体段为气基直接还原生产海绵铁反应的空间，其下部设置有还原气进口，还有与还原气进口连通的气体分布器，所述气体分布器设置在移动床反应炉炉体横截面上；下部锥体段包括最底部尖锥处的固料出口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气基直接还原生产海绵铁的反应系统，其特征在于，它包括在竖直方向从上向下依次气密连接的上料闭锁料斗、均料锁气罐(V4)、移动床反应炉(R)和排料闭锁料斗，还包括控制器(C)、气体输送管路和设置在所述气体输送管路上的气体调节阀，以及压力测试仪表；/n所述上料闭锁料斗和排料闭锁料斗均包括两个或两个以上在竖直方向上气密连接的料室，每个料室的底部为锥形，上下两个料室之间有连接口部；/n所述控制器(C)连接气体输送管路上的气体调节阀，气体输送管路分别与上料闭锁料斗的不同料室、排料闭锁料斗的不同料室和均料锁气罐(V4)连通，以向各料室内分别独立地通入气体以调节各料室内部压力；/n上料闭锁料斗的不同料室、排料闭锁料斗的不同料室和均料锁气罐(V4)上分别独立地设置压力测试仪表，且压力测试仪表连接控制器(C)，使控制器根据压力测试仪表所获得的压力数据形成控制气体调节阀的指令；/n上料闭锁料斗与均料锁气罐(V4)之间的连接口、移动床反应炉(R)与排料闭锁料斗之间的连接口，以及排料闭锁料斗底部的排料口均设有阀门，且各阀门与控制器(C)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种气基直接还原生产海绵铁的反应系统，其特征在于，它包括在竖直方向从上向下依次气密连接的上料闭锁料斗、均料锁气罐(V4)、移动床反应炉(R)和排料闭锁料斗，还包括控制器(C)、气体输送管路和设置在所述气体输送管路上的气体调节阀，以及压力测试仪表；
所述上料闭锁料斗和排料闭锁料斗均包括两个或两个以上在竖直方向上气密连接的料室，每个料室的底部为锥形，上下两个料室之间有连接口部；
所述控制器(C)连接气体输送管路上的气体调节阀，气体输送管路分别与上料闭锁料斗的不同料室、排料闭锁料斗的不同料室和均料锁气罐(V4)连通，以向各料室内分别独立地通入气体以调节各料室内部压力；
上料闭锁料斗的不同料室、排料闭锁料斗的不同料室和均料锁气罐(V4)上分别独立地设置压力测试仪表，且压力测试仪表连接控制器(C)，使控制器根据压力测试仪表所获得的压力数据形成控制气体调节阀的指令；
上料闭锁料斗与均料锁气罐(V4)之间的连接口、移动床反应炉(R)与排料闭锁料斗之间的连接口，以及排料闭锁料斗底部的排料口均设有阀门，且各阀门与控制器(C)连接。


2.如权利要求1所述的气基直接还原生产海绵铁的反应系统，其特征在于，所述上料闭锁料斗包括从上向下依次连接的上料斗(V1)、中料室(V2)和下料室(V3)，所述上料斗(V1)顶部有物料入口，所述下料室(V3)底部有物料出口；
连通至中料室(V2)的气体输送管路为第一密封气管路(P1)，第一密封气管路(P1)上的气体调节阀为第一密封气调节阀(CV1)；
连通至下料室(V3)的气体输送管路为第一平衡气管路(P2)，第一平衡气管路(P2)上的气体调节阀为第一平衡气调节阀(CV2)；
所述第一密封气管路(P1)和第一平衡气管路(P2)及其管路上设置的气体调节阀用于在物料从上料斗(V1)进入中料室(V2)然后从下料室(V3)底部排出的过程中，维持上料斗(V1)、中料室(V2)、下料室(V3)、内的压力依次增高。


3.如权利要求2所述的气基直接还原生产海绵铁的反应系统，其特征在于，
所述上料斗(V1)、中料室(V2)和下料室(V3)之间的连接口设置有料位闸阀；
所述上料斗(V1)、中料室(V2)和下料室(V3)内均设置有料位上限检测仪表和料位下限检测仪表；
所述料位闸阀、料位上限检测仪表和料位下限检测仪表均连接至控制器(C)，控制器(C)根据各料室的料位上限检测仪表反馈数据形成控制料位闸阀打开的指令，根据各料室的料位下限检测仪表反馈数据形成控制料位闸阀关闭的指令。


4.如权利要求1所述的气基直接还原生产海绵铁的反应系统，其特征在于，所述均料锁气罐(V4)罐体上下端分别与上料闭锁料斗和移动床反应炉(R)密闭连接，其上端与上料闭锁料斗的连接口处上设置有入口阀门；
连通至均料锁气罐(V4)的气体输送管路为第二平衡气管路(P3)，第二平衡气管路(P3)上的气体调节阀为第二平衡气调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金福，丰秀珍，薛健，靳辉，
申请(专利权)人：上海泰普星坦新材料有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31