一种气基直接还原生产海绵铁的移动床反应炉制造技术

提供了一种气基直接还原生产海绵铁的移动床反应炉，包括在炉体高度方向从上至下一次连接的上部微扩大头段(1)、中部筒体段(2)和下部锥体段(3)：上部微扩大头段设置尾气出口(12)和固料均布溜管(11)，上部微扩大头段减少了尾气粉尘夹带；中部筒体段设置还原气进口(21)和气体分布器(22)，气体分布器起到气体分布和固料整流作用；下部锥体段设置冷却气进口(32)、固料出口(33)和垂直螺旋松动装置(31)，冷却气进口实现中低温固料排料，回收固料余热，垂直螺旋松动装置实现床层固料轴向环流和径向旋转运动，彻底避免床层烧结和保障出口排料通畅。

【技术实现步骤摘要】
一种气基直接还原生产海绵铁的移动床反应炉
本技术属于冶金设备
，具体地涉及一种气基直接还原生产海绵铁的移动床反应炉。
技术介绍
随着世界钢铁工业的飞速发展和国际社会对环境保护的日益重视，直接还原铁技术越来越得到钢铁界的重视，直接还原铁的需求量有了强劲增长，2018年全球直接还原铁产量突破了1亿吨。气基直接还原生产海绵铁的工艺主要有Midrex和HYL。首先，由于现有工艺中炉顶尾气中含尘量高，增加了后续降温除尘工序的负荷；其次，还原气直接从筒体进入反应炉，没有气体分布器，导致还原气的浓度分布不均，影响海绵铁的金属化率及还原气消耗量；另外，由于冷却气分配器结构复杂，容易发生固料结焦堵塞问题，导致反应炉年工作日降低。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有气基直接还原生产海绵铁的技术缺陷，提供一种气基直接还原生产海绵铁的移动床反应炉，该反应炉通过上部微扩大头段的大直径和高度设计解决了炉顶尾气中含尘量高的问题；通过气体分布器设计保证了炉体内还原反应的均匀性，同时通过垂直螺旋松动装置设置家解决了固料结焦堵塞问题。本技术的技术方案是，一种气基直接还原生产海绵铁的移动床反应炉，它整体为立式筒形结构，包括依次固定连接的上部微扩大头段、中部筒体段和下部锥体段；上部微扩大头段设有供氧化铁固体原料进入筒体的部件和尾气出口；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；下部锥体段包括最底部尖锥处的固料出口和锥面上的冷却气进口。氧化铁固体原料经上部微扩大头段进入，还原气经中部筒体段还原气进口进入，在中部筒体段进行还原反应，生成海绵铁和反应尾气，尾气上升经上部微扩大头段的尾气出口排出反应炉进入尾气处理过程，海绵铁随炉下降至下部锥体段，经与冷却气进口进入的气体换热后从固料出口排出，上述为本技术气基直接还原生产海绵铁的移动床反应炉的制备过程。本技术装置通过设置与还原气进口连通的气体分布器，以将还原气送入炉体与固料反应之前先在炉体筒体横截面上进行均布，解决了还原气进入炉体后浓度分布不均，影响海绵铁的金属化率及还原气消耗量的问题。进一步的，上述下部锥体段设置有物料松动装置，用于使下部锥体段内的反应产物进行轴向环流和径向旋转运动，避免床层烧结和保障出口排料通畅。下部锥体段为反应产物接收段，因为收口设计，与物料接触面积大，且物料与冷却气换热器前温度高，容易烧结，并且在反应炉筒体上形成烧结层，在下部锥体段内设置可以使内部物料在沿反应炉筒体中心轴的高度和径向两个方向内运动的物料松动装置，能够很好地避免产物之间相互烧结、在筒体上结层，且这两个方向内使物料运动使物料整体形成作用，达到整体运动和防止局部烧结的最佳设计。更进一步的，所述物料松动装置沿下部锥体段同一水平面圆周均匀设置3～6组。针对一个锥形筒体内部的高温产物固料，多个物料松动装置沿圆周设置可以使圆周内的还原铁得到均匀松动处理，达到事半功倍的排料效果。更进一步的，上述物料松动装置为垂直螺旋松动装置，它包括电机、减速器、螺旋搅拌器，所述电机连接并控制减速器，所述减速器连接控制螺旋搅拌器，所述螺旋搅拌器的搅拌部位于下部锥体段筒体内，搅拌部下部经密封件或密封设置穿过筒体，在筒体外侧与减速器连接固定，在减速器控制下旋转。因为本技术的反应炉是密封反应的筒体，对反应过程物料搅拌设计提出了相对要求较高的要求，主要是搅拌器穿过筒体内外时与筒体接触部的密封，可以采取密封气或密封油的方式解决，电极提供旋转动力，减速器对螺旋搅拌器速度进行调节和控制，螺旋搅拌器的搅拌部实现物料在水平方向旋转的同时，将物料在竖直方向一定高度内进行提升，实现沿反应炉筒体中心轴的高度运动，达到双向松动物料使之顺利排出的目的。进一步的，上述上部微扩大头段的直径大于中部筒体段，且上部微扩大头段比中部筒体段的直径大10％-50％，上部微扩大头段高度为中部筒体段直径的1-2倍。反应尾气自身带有灰尘，且在上升过程至上部微扩大头段下部与氧化铁反应原料相遇，夹带氧化铁反应原料颗粒，因此，反应炉顶部尾气含尘量高，本技术设计了大直径和高长度的上部微扩大头段，为尾气与氧化铁反应原料接触提供更多空间，为尾气中的灰尘颗粒沉降提供足够的空间和高度。更进一步的，上述上部微扩大头段顶部的氧化铁进料部件为固料均布溜管，所述固料均布溜管的下端位于尾气出口的下部，固料均布溜管包括4～12根，在上部微扩大头段顶部均匀分布。固料均布溜管是为了更一步减小尾气与氧化铁反应原料的混合空间，使氧化铁进料尽可能送至上部微扩大头段的下部，固料均布溜管的多个设置可以使物料均匀送入，以与还原气均匀混合反应。进一步的，上述气体分布器为环管或排管形成的板式结构，环管或排管经气体分布器上的总管与还原气进口连通且环管或排管之间相互连通；板式结构的中心与反应炉筒体的中心重合，且其横截面积不大于反应炉筒体横截面；环管或排管之间的空隙供固体反应物通过，环管或排管上均匀分布有气孔，所述气孔的开口朝向下部锥体段。气体分布器起到气体分布和固料整流作用，使进入的还原气在反应炉筒体横截面上均布后上升与氧化铁原料进行反应，因此气体分布器要求实现气体均布的同时要有供反应产物海绵铁通过下降至下部锥体段的空隙，经还原气进口进入气体分布器总管，经总管进入各环管或排管，通过环管或排管上均匀分布有气孔进行均布，将气孔的开口设置朝下有两个好处：一是如果气孔开口朝上存在被上部的或随炉下落的氧化铁以及海绵铁颗粒堵住而气体无法排除的问题，二是先向下均布后同样从环管或排管之间的空隙上升，使少量未被还原的氧化铁在此过程中被还原，提高了产物金属化率。进一步的，上述环管或排管上气孔总截面积为还原气进口截面积的0.2～1.2倍，更优选的为0.8倍。气孔总截面积太大，会导致气体分布不均；气孔总截面积太小，会限流。进一步的，上述筒体外壳的材质为耐温1000℃以上的高温钢，内部涂敷复合耐高温涂层。气基直接还原生产海绵铁是高温反应且内部有还原气体，因此对反应炉筒体的耐温和抗还原性都应有对应设计。进一步的，上述冷却气进口中进入的冷却气组分与还原气进口送入的气体组分相同，或为还原性气体组分。冷却气进口的目的是实现中低温固料排料，回收固料余热。当冷却气进口中进入的冷却气组分与还原气进口送入的气体组分相同，或为还原性气体组分时，可以在换热至一定温度后上升至中部筒体段参与与氧化铁原料的反应，实现冷却气的吸热和反应双重利用。本技术相比于现有技术的益处是：1)本技术通过在反应炉上部设置微扩大头段，减少尾气粉尘夹带，以降低后续降温除尘工序的负荷；2)本技术通过在反应炉中部设置带固料整流作用的气体分布器，使还原气在反应炉内均匀分布，并防止炉内中部固料流动过快，以提高海绵铁的金属化率及降低还原气消耗量；3)本技术通过在反应炉下部设置垂直螺旋松动装置，避免床层烧结和保障出口排料通畅，保证反应炉长周期稳定运行。<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移动床反应炉，其特征在于，它整体为立式筒形结构，包括依次固定连接的上部微扩大头段(1)、中部筒体段(2)和下部锥体段(3)；/n上部微扩大头段(1)设有供氧化铁固体原料进入筒体的部件和尾气出口(12)；/n中部筒体段(2)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(21)，还有与还原气进口(21)连通的气体分布器(22)；/n下部锥体段(3)包括最底部尖锥处的固料出口(33)和锥面上的冷却气进口(32)。/n

【技术特征摘要】
1.一种气基直接还原生产海绵铁的移动床反应炉，其特征在于，它整体为立式筒形结构，包括依次固定连接的上部微扩大头段(1)、中部筒体段(2)和下部锥体段(3)；
上部微扩大头段(1)设有供氧化铁固体原料进入筒体的部件和尾气出口(12)；
中部筒体段(2)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(21)，还有与还原气进口(21)连通的气体分布器(22)；
下部锥体段(3)包括最底部尖锥处的固料出口(33)和锥面上的冷却气进口(32)。


2.如权利要求1所述的气基直接还原生产海绵铁的移动床反应炉，其特征在于，
所述下部锥体段(3)设置有物料松动装置(31)，用于使下部锥体段(3)内的反应产物进行轴向环流和径向旋转运动，避免床层烧结和保障出口排料通畅。


3.如权利要求2所述的气基直接还原生产海绵铁的移动床反应炉，其特征在于，所述物料松动装置(31)沿下部锥体段(3)同一水平面圆周均匀设置3～6组。


4.如权利要求2所述的气基直接还原生产海绵铁的移动床反应炉，其特征在于，所述物料松动装置为垂直螺旋松动装置，它包括电机(311)、减速器(312)、螺旋搅拌器(313)，所述电机(311)连接并控制减速器(312)，所述减速器(312)连接控制螺旋搅拌器(313)，所述螺旋搅拌器(313)的搅拌部位于下部锥体段(3)筒体内，搅拌部下部经密封设置穿过筒体，在筒体外侧与减速器(312)连接固定，在减速器控制下旋转。


5.如权利要求1所述的气基直接还原生产海绵铁的移动床反...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金福，任立军，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