基于水煤气的竖炉及基于水煤气的海绵铁生产方法技术

本发明专利技术涉及一种基于水煤气的竖炉及基于水煤气的海绵铁生产方法。基于水煤气的竖炉，包括燃烧室和筒状还原室；筒状还原室的至少一部分位于燃烧室内；竖炉还包括水煤气发生室，水煤气发生室至少一部分位于燃烧室内；水煤气发生室上设有供水蒸气通入的蒸气进口；水煤气发生室设有水煤气出口，燃烧室上设有水煤气进口，水煤气出口用于向燃烧室上的水煤气进口供气。相对于现有技术中的气基竖炉能够明显降低燃料成本，相对于传统煤基竖炉能够节省设备数量，并且能够减少筒状还原室中的煤炭用量、减少品质较差的焦炭产生，而水煤气发生室中的原料利用率较高，从而能够整体上降低海绵铁生产成本。

【技术实现步骤摘要】
基于水煤气的竖炉及基于水煤气的海绵铁生产方法
本专利技术涉及一种基于水煤气的竖炉及生产方法。
技术介绍
海绵铁又称直接还原铁，是以铁矿等原料在高温下经一氧化碳、氢气、碳等还原而制得的产物。海绵铁保留了大量失氧时形成的微气孔并且比较纯净，在电弧炉炼钢炉料中增加它的配比，可起净化作用，改善钢的质量。现有技术中生产海绵铁的方式根据还原剂种类分为气基和煤基两大类。国外通常采用天然气作为还原剂生产海绵铁，但是我国的天然气储量较少，天然气价格高，以天然气为还原剂生产海绵铁的方式不适用于我国的国情。所以我国通常采用煤作为还原剂生产海绵铁。申请公布号为CN105039628A、申请公布日为2015年11月11日的中国专利技术专利申请公开了一种全煤基自供热直接还原工艺及全煤基自供热直接还原竖炉，竖炉包括燃烧室和位于燃烧室中由还原室炉墙围成的还原室，将烟煤与氧化铁一同置入还原室炉墙中，在燃烧室中通入外部燃气和助燃气体进行燃烧，并控制还原室中的温度在1100℃左右，烟煤在高温下产生挥发分，挥发分的成分为氢气、一氧化碳和甲烷等。一部分挥发分与氧化铁发生还原反应，将氧化铁还原成具有蜂窝结构的海绵铁。另一部分挥发分通入燃烧室中作为燃料。在燃烧室的燃烧过程中，能够少用或不用外部燃气，仅依靠挥发分的燃烧保持还原室的温度。但是为了产生较多的挥发分以同时满足与氧化铁发生还原反应及燃烧室的燃烧需求，需要在还原室中放入较多的煤，从而产生较多的挥发分。但是烟煤产生挥发分的同时还会产生品质较差的焦炭，这些焦炭销售困难，提升了海绵铁的生产成本。申请公布号为CN106755687A，申请公布日为2017年05月31日的一种专利技术专利申请公布了一种煤基竖炉直接还原工艺，公开了以煤作为还原剂，以天然气、页岩气和石油液化气的至少一种作为外部燃气制造海绵铁。而天然气、页岩气和石油液化气的价格较高，导致海绵铁的生产成本较高。申请公布号为CN103305649A，申请公布日为2013年09月18日的中国专利技术专利申请公开了外热式竖炉煤基直接还原铁生产工艺与装置，该装置将煤作为水煤气原料放入煤气发生炉中，并通入水蒸气与空气的混合气体，在高温下进行煤气化反应，生成水煤气。将水煤气通入燃烧室中作为燃气进行燃烧，以保证还原室中的还原反应所需的温度。但是该装置需要设置煤气发生炉及相应的煤气输送管路，装置数量较多，造价高，所以海绵铁的生产成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于水煤气的竖炉，用以改善现有技术中的竖炉成本较高的问题，本专利技术另外的目的在于提供一种基于水煤气的海绵铁生产方法，用以改善现有技术中的海绵铁生产方法生产海绵铁所需成本较高的问题。为实现上述目的，本专利技术的基于水煤气的竖炉的技术方案是：基于水煤气的竖炉，包括燃烧室和用于盛装待还原原料的筒状还原室；所述筒状还原室的至少一部分位于燃烧室内以通过燃烧室实现加热；竖炉还包括用于盛装水煤气原料的水煤气发生室，水煤气发生室至少一部分位于燃烧室内以通过燃烧室实现加热；水煤气发生室上设有供水蒸气通入以与水煤气原料反应的蒸气进口；水煤气发生室的顶部设有水煤气出口，燃烧室上设有水煤气进口，所述水煤气出口用于向燃烧室上的水煤气进口供气。本专利技术的基于水煤气的竖炉的有益效果是：水煤气发生室中产生的水煤气通入燃烧室中燃烧放热，能够为筒状还原室提供反应所需的热量并且通过在竖炉内设置水煤气发生室，能够实现设备的集成，同时利用竖炉的一部分热量使水煤气发生室能够正常运行而为燃烧室提供燃料，相对于现有技术中的气基竖炉，能够明显降低燃料成本，相对于传统煤基竖炉，能够节省设备数量，并且能够减少筒状还原室中的煤炭用量、减少品质较差的焦炭产生，而水煤气发生室中的原料利用率较高，从而能够整体上降低竖炉的生产成本。进一步的，所述筒状还原室和/或所述水煤气发生室的底部设有水冷结构，所述水蒸气由水冷结构提供。其有益之处在于，能够利用筒状还原室和/或水煤气发生室中逸散的热量制备水蒸气，而不需要另外设置对水蒸气生产装置进行加热的结构和燃料，提升了设备的能量利用效率，简化了设备的结构，减少了所需的燃料，进一步的降低了生产成本。进一步的，所述蒸气进口位于水煤气发生室的底部。其有益之处在于，水蒸气通过水煤气发生室的底部的蒸汽进口进入，在烟囱或风机的作用下向上运动，水蒸气的运动路径经过水煤气发生室中的水煤气原料，有利于保证水蒸气与水煤气原料的有效接触，能够提升水煤气的质量。进一步的，所述筒状还原室具有多个，且围绕水煤气发生室布置。其有益之处在于，筒状还原室围绕水煤气发生室布置，能够保证筒状还原室中的温度，从而保证产品质量。进一步的，所述筒状还原室和水煤气发生室的径向尺寸由上至下逐渐增大。其有益之处在于，筒状还原室的径向尺寸由上至下逐渐增大，有利于防止海绵铁原料在下料过程中卡在筒状还原室的某处，利于海绵铁原料的下料，且筒状还原室的底部尺寸较大利于海绵铁的出料。水煤气发生室的径向尺寸由上至下逐渐增大，有利于防止水煤气原料在下料过程中卡在筒状还原室的某处，利于水煤气原料的下料，且水煤气发生室的底部尺寸较大利于水煤气原料反应后的固体产物的出料。本专利技术的基于水煤气的海绵铁生产方法的技术方案是：基于水煤气的海绵铁生产方法，通过设置有用于盛装海绵铁原料的筒状还原室生产海绵铁；生产过程中，将水蒸气通入设置在竖炉的燃烧室中的水煤气发生室，使水蒸气与水煤气发生室中的水煤气原料反应产生水煤气，以水煤气作为燃烧室的燃料，实现对筒状还原室的加热。本专利技术的基于水煤气的海绵铁生产方法的有益效果是：首先，水煤气发生室中产生的水煤气通入燃烧室中燃烧放热，能够为筒状还原室提供反应所需的热量并且通过在竖炉内设置水煤气发生室，能够实现设备的集成，同时利用竖炉的一部分热量使水煤气发生室能够正常运行而为燃烧室提供燃料，相对于现有技术中的气基竖炉，能够明显降低燃料成本，相对于传统煤基竖炉，能够节省设备数量，并且能够减少筒状还原室中的煤炭用量、减少品质较差的焦炭产生，而水煤气发生室中的原料利用率较高，从而能够整体上降低海绵铁生产成本。其次，筒状还原室与水煤气发生室互不干涉，筒状还原室与水煤气发生室之间为模块化形式，使水煤气发生炉的数量与筒状还原室的数量灵活搭配，以满足海绵铁的生产要求，提高产能。进一步的，所述水蒸气由筒状还原室和/或水煤气发生室的底部设置的水冷结构提供。其有益之处在于，能够利用筒状还原室和/或水煤气发生室中逸散的热量制备水蒸气，而不需要另外设置对水蒸气生产装置进行加热的结构和燃料，提升了设备的能量利用效率，简化了设备的结构，降低了制备海绵铁所需的燃料，进一步的降低了海绵铁的生产成本。进一步的，所述筒状还原室采用围绕所述水煤气发生室的形式布置。其有益之处在于，海绵铁的制备温度高于水煤气发生室的制备温度，筒状还原室围绕水煤气发生室布置，能够保证筒状还原室中的温度，从而保证海绵铁的质量。附图说明图1为本专利技术的基于水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于水煤气的竖炉，包括燃烧室和用于盛装待还原原料的筒状还原室；/n所述筒状还原室的至少一部分位于燃烧室内以通过燃烧室实现加热；/n其特征在于：竖炉还包括用于盛装水煤气原料的水煤气发生室，水煤气发生室至少一部分位于燃烧室内以通过燃烧室实现加热；/n水煤气发生室上设有供水蒸气通入以与水煤气原料反应的蒸气进口；/n水煤气发生室的顶部设有水煤气出口，燃烧室上设有水煤气进口，所述水煤气出口用于向燃烧室上的水煤气进口供气。/n

【技术特征摘要】
1.基于水煤气的竖炉，包括燃烧室和用于盛装待还原原料的筒状还原室；
所述筒状还原室的至少一部分位于燃烧室内以通过燃烧室实现加热；
其特征在于：竖炉还包括用于盛装水煤气原料的水煤气发生室，水煤气发生室至少一部分位于燃烧室内以通过燃烧室实现加热；
水煤气发生室上设有供水蒸气通入以与水煤气原料反应的蒸气进口；
水煤气发生室的顶部设有水煤气出口，燃烧室上设有水煤气进口，所述水煤气出口用于向燃烧室上的水煤气进口供气。


2.根据权利要求1所述的基于水煤气的竖炉，其特征在于：所述筒状还原室和/或所述水煤气发生室的底部设有水冷结构，所述水蒸气由水冷结构提供。


3.根据权利要求1或2所述的基于水煤气的竖炉，其特征在于：所述蒸气进口位于水煤气发生室的底部。


4.根据权利要求1或2所述的基于水煤气的竖炉，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王朝锋，
申请(专利权)人：王朝锋，
类型：发明
国别省市：河南;41