一种烧结机篦式生产直接还原铁的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种烧结机篦式生产直接还原铁的系统及方法，底料、铁矿生料和煤依次在烧结机篦链上布料，自下而上形成底料层、铁矿生料层和煤覆盖层，并随篦链向尾部移动；铁矿生料为铁矿粉与煤粉的混合物；煤气和热空气分别进入烧结机顶部的各个进气分室中，在进气分室中，两股气体混合燃烧，释放热量；燃烧后的气体通过煤覆盖层，气体中的二氧化碳和水蒸气与煤发生重整发生，生成强还原性气氛；在高温和强还原性气氛下，铁矿生料中的铁氧化物被还原为直接还原铁，且随篦链的移动，铁矿生料层逐渐变薄，直至尾部时被全部还原。直至尾部时被全部还原。直至尾部时被全部还原。

【技术实现步骤摘要】
一种烧结机篦式生产直接还原铁的系统及方法


[0001]本专利技术属于金属冶炼
，特别涉及到一种烧结机篦式生产直接还原铁的系统及方法。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]高炉
‑
转炉是冶炼钢铁的主要生产路线，而炼铁反应大多在气流与固体填充料床高炉之间进行，稳定的操作要求高炉具有一定透气性，这要求炉料必须具有一定粒度且粒度均匀，因此，烧结作为铁矿粉造块工艺是至关重要的。现代烧结生产是一种抽风过程，将铁矿粉、熔剂、燃料代用品及返矿按一定比例组成混合料，配以适量水分，经混合及造球后，铺在带式烧结机的台车上，并在一定负压下点火。烧结过程进行一系列复杂的物理化学变化，包括燃烧反应、分解反应、还原与再氧化反应等，最终得到块状烧结矿。
[0004]然而，铁矿粉烧结工序是钢铁企业的高能耗、高污染工序，且占地面积大。目前我国生产烧结矿消耗的固体燃料量在3000万吨/年左右，排放的SO2量在150万吨/年左右，而烧结工序产生的SO2、NO
x
、粉尘量则占钢铁企业生产工序排放量的50％以上。专利技术人发现，烧结工序虽然消耗了大量能量，造成了高污染，但仅起到将铁矿粉造块的作用，产物只是作为高炉炼铁的原料使用，未将烧结工序的潜力完全发挥出来。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种烧结机篦式生产直接还原铁的系统及方法。
[0006]为解决以上技术问题，本专利技术的以下一个或多个实施例提供了如下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种烧结机篦式生产直接还原铁的系统，包括烧结机、第一管道和第二管道，其中，
[0008]所述烧结机为篦式烧结机，其底部为可定向移动的篦链；
[0009]烧结机为卧式结构，其头部设置有底料仓、生料仓和煤仓，且底料仓、生料仓和煤仓沿其头部至尾部方向依次设置；烧结机的顶部分隔为若干进气分室；
[0010]所述第一管道的一端与煤气源连接，另一端通过分支管道分别与各个进气分室连通；第二管道的一端与热风源连接，另一端通过分支管道分别与各个进气分室连通，与煤气源和热风源连接的进气分室远离烧结机的尾部设置。
[0011]第二方面，本专利技术提供一种烧结机篦式生产直接还原铁的方法，包括如下步骤：
[0012]底料、铁矿生料和煤依次在烧结机篦链上布料，自下而上形成底料层、铁矿生料层和煤覆盖层，并随篦链向尾部移动；铁矿生料为铁矿粉与煤粉的混合物；
[0013]煤气和热空气分别进入烧结机顶部的各个进气分室中，在进气分室中，两股气体
混合燃烧，释放热量；
[0014]燃烧后的气体通过煤覆盖层，气体中的二氧化碳和水蒸气与煤发生重整发生，生成强还原性气氛；
[0015]在高温和强还原性气氛下，铁矿生料中的铁氧化物被还原为直接还原铁，且随篦链的移动，铁矿生料层逐渐变薄，直至尾部时被全部还原。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的以上一个或多个技术方案取得了以下有益效果：
[0017]本专利技术中将铁矿粉和煤粉按一定比例预混成型为铁矿生料，根据铁矿生料还原为直接还原铁的条件要求，控制烧结机上方各分室内的温度区间，煤气先和热空气燃烧提供一定温度，再和煤覆盖层发生重整反应提高还原气氛，气体对铁矿生料进行还原，主要发生铁氧化物被还原为直接还原铁的反应，同时，铁矿生料中的煤粉不断热解重整释放还原气，始终保证煤气的还原性能，从而使直接还原铁具有较高的还原度。此工艺实现了铁矿生料的直接还原过程，反应均在烧结机篦链上实现，可随着篦链移动保证铁矿生料还原的完全进行，有利于提高还原度。在现有烧结机基础上进行小幅度改造，就可以实现从生产烧结矿向生产直接还原铁的转变，改造成本低，产物价值提升大。
[0018]还原剂不需要使用焦炭或焦粉，可以直接使用煤。通过煤覆盖层和气体中二氧化碳和水蒸气的重整反应保证还原性气氛，铁矿生料中煤的热解重整维持维持煤气的还原性能，保证还原度的同时，避免了高能耗、高污染的焦化过程，能够实现直接还原铁的冶炼，具有广阔的应用前景。
[0019]底料仓、生料仓和煤仓沿其头部至尾部方向依次设置便于在篦链移动过程中布料形成自下而上依次为底料层、铁矿生料层和煤覆盖层的布料结构。
[0020]将烧结机的顶部分隔为多个分室，煤气和热空气分别通入各个分室中进行混合燃烧，由于分室在烧结机顶部均匀分布，所以混合燃烧得到的燃烧气体在烧结机内的分布可以进行调节，进而可以实现烧结机内不同位置处的反应进程的调节，以保证直接还原铁的生成。
[0021]对系统煤气显热和化学能进行了充分利用，煤气从烧结机下方分室流出后，经过冷却、除尘和脱硫工序，一部分换热后作为循环煤气送回烧结机上方分室，一部分送到热风炉燃烧放热，烧结机尾部两个分室内的煤气被吹扫后也送到热风炉燃烧，能够实现煤气的循环利用。
附图说明
[0022]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0023]图1为本专利技术实施例篦式还原铁工艺与装置及烧结机改造生产直接还原铁的工艺；
[0024]其中：1、底料仓；2、生料仓；3、煤仓；4、烧结机；5、点火炉；6、第一管道(循环煤气管道)；7、第二管道(热空气管道)；8、第三管道(氮气或循环烟气管道)；9、轧碎机；10、第三换热器；11、筛选机；12、炼钢车间；13、返矿仓；14、热风炉；15、第四管道(烟气排放管道)；16、第五管道(主煤气管道)；17、第一换热器；18、除尘器；19、脱硫塔；20、第二换热器；21、第六管道(外排煤气管道)。
具体实施方式
[0025]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0026]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0027]第一方面，本专利技术提供一种烧结机篦式生产直接还原铁的系统，包括烧结机、第一管道和第二管道，其中，
[0028]所述烧结机为篦式烧结机，其底部为可定向移动的篦链；
[0029]烧结机为卧式结构，其头部设置有底料仓、生料仓和煤仓，且底料仓、生料仓和煤仓沿其头部至尾部方向依次设置；烧结机的顶部分隔为若干进气分室；
[0030]所述第一管道的一端与煤气源连接，另一端通过分支管道分别与各个进气分室连通；第二管道的一端与热风源连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种烧结机篦式生产直接还原铁的系统，其特征在于：包括烧结机、第一管道和第二管道，其中，所述烧结机为篦式烧结机，其底部为可定向移动的篦链；烧结机为卧式结构，其头部设置有底料仓、生料仓和煤仓，且底料仓、生料仓和煤仓沿其头部至尾部方向依次设置；烧结机的顶部分隔为若干进气分室；所述第一管道的一端与煤气源连接，另一端通过分支管道分别与各个进气分室连通；第二管道的一端与热风源连接，另一端通过分支管道分别与各个进气分室连通，与煤气源和热风源连接的进气分室远离烧结机的尾部设置。2.根据权利要求1所述的烧结机篦式生产直接还原铁的系统，其特征在于：烧结机尾部的两个进气分室与第三管道的一端连接，第三管道的另一端与冷却气源连接，且最末端的进气分室内设置有轧碎机；进一步的，还包括第三换热器，第三换热器与最末端的进气分室连接，且第三换热器的空气出口与第二管道连接，使空气与粉碎后物料进行换热；更进一步的，还包括筛选机，筛选机位于第三换热器的下游。更进一步的，还包括热风炉，热风炉与第三换热器的空气进口连接，第二管道与所述热风炉的助燃气体进口连接。3.根据权利要求2所述的烧结机篦式生产直接还原铁的系统，其特征在于：热风炉的烟气出口与第三管道连接；在一些实施例中，烧结机的篦链底部设置有若干煤气收集分室，烧结机尾部的煤气收集分室与热风机的燃烧室连通，其余煤气收集分室均与煤气管道连接；进一步的，所述煤气管道上依次设置有第一换热器、除尘器和脱硫塔；进一步的，所述煤气管道与所述第一管道连接，第一管道上设置有第二换热器；进一步的，所述煤气管道与热风机的燃烧室连通。4.一种烧结机篦式生产直接还原...

【专利技术属性】
技术研发人员：马春元，赵媛，王涛，周滨选，周振峰，陈娟，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：