基于外部预热炉料的氢气竖炉炼铁装置及其炼铁方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于外部预热炉料的氢气竖炉炼铁装置，包括氢气竖炉，用于承载含铁炉料并对含铁炉料进行还原；多个预热料仓，每个预热料仓下部与氢气竖炉顶部连通，用于对进入氢气竖炉内的含铁炉料预加热；燃烧室，与每个预热料仓下部一侧管道连通，燃烧室内燃烧产生的高温烟气对预热料仓内的含铁炉料预加热；烟气回收与净化装置，与每个预热料仓上部一侧管道连通，对预热料仓内排出的烟气净化和资源回收。本发明专利技术还提供了一种基于外部预热炉料的氢气竖炉炼铁装置的炼铁方法。本发明专利技术提供的一种基于外部预热炉料的氢气竖炉炼铁装置及其炼铁方法，能够减少单位产品氢气消耗量、降低产品成本、提高生产效率。提高生产效率。提高生产效率。

【技术实现步骤摘要】
基于外部预热炉料的氢气竖炉炼铁装置及其炼铁方法


[0001]本专利技术涉及还原铁冶炼
，特别涉及一种基于外部预热炉料的氢气竖炉炼铁装置及其炼铁方法。

技术介绍

[0002]钢铁行业作为能源密集型行业，能源消耗量巨大，且碳排放量也占到了碳排放总量的15％左右，而炼铁环节的碳排放又占钢铁行业中碳排放总量的80％以上。因此，降低炼铁工序的碳排放是实现炼铁行业可持续发展的关键。而以氢能为主的氢冶金炼铁工艺因为其具有生产效率高，绿色低碳，产品品质好等优点，被认为是目前减少炼铁行业碳排放量、促进冶铁行业可持续发展的重要途径。
[0003]氢冶金一般是指入炉还原气含氢量大于55％(H2/CO大于1.5)条件下还原铁矿石、球团矿生产直接还原铁(DRI)的氢气竖炉直接还原工艺，属于短流程工艺，以氢代替碳作为主要还原剂，更没有焦炭的消耗，成为世界上炼铁研发的热点。目前世界上氢冶金直接还原炼铁工艺的应用非常广泛，主要有MIDREX、HYL
‑Ⅲ
、PERED等工艺，生产过程中H2还原会大量吸热，生产一吨直接还原铁通常需要1800m3的富氢还原气，纯氢竖炉还原的入炉氢气量甚至高达2400m3/t。由于目前氢冶金炼铁的氢气消耗量大，且生产效率相对比较低，而且氢气的制造成本还比较高，因此目前氢冶金炼铁的生产成本比较高，经济效益相对较低。
[0004]当前公开的许多氢气还原炼铁工艺或方法，而这些工艺方法往往存在如下问题：有的方法采用电加热造成所需设备能耗较高，难以有效控制成本；有的方法将电加热设备设置于竖炉内部，设备消耗较快，维修难度大，成本高；有的方法重复还原会降低设备使用效率，增加设备工艺难度；还有的方法重复还原过程中，对其金属化率控制比较困难，影响产品质量。
[0005]因此，当前亟需一种能够减少单位产品氢气消耗量、降低产品成本、提高生产率的氢气还原炼铁工艺。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够减少单位产品氢气消耗量、降低产品成本、提高生产效率的基于外部预热炉料的氢气竖炉炼铁装置及其炼铁方法。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于外部预热炉料的氢气竖炉炼铁装置，包括
[0008]氢气竖炉，用于承载含铁炉料并对含铁炉料进行还原；
[0009]多个预热料仓，每个预热料仓下部与氢气竖炉顶部连通，用于对进入氢气竖炉内的含铁炉料预加热；
[0010]燃烧室，与每个预热料仓下部一侧管道连通，燃烧室内燃烧产生的高温烟气对预热料仓内的含铁炉料预加热；
[0011]烟气回收与净化装置，与每个预热料仓上部一侧管道连通，对预热料仓内排出的
烟气净化和资源回收。
[0012]进一步地，所述氢气竖炉包括设置在氢气竖炉上部的分配仓、连接在分配仓下部的还原段、及连接在还原段下部的冷却段，所述还原段设置还原气体入口，所述冷却段下部设置冷却气入口，所述冷却段上部设置冷却气出口，所述还原段顶部设置炉顶气出口，所述冷却段底部设置还原铁出口。
[0013]进一步地，所述预热料仓包括第一预热料仓、第二预热料仓和第三预热料仓，三个预热料仓上部分别与受料斗管道连通、下部分别与所述分配仓管道连通，三个预热料仓与所述分配仓、受料斗、燃烧室及烟气回收与净化装置连通的管道上分别设置由预定程序控制的密封阀门。
[0014]进一步地，所述三个预热料仓与燃烧室连通的管道上还分别设置法兰密封阀。
[0015]进一步地，所述燃烧室上设置双层套筒喷枪，与所述双层套筒喷枪连接处的燃烧室内设置两组与两路不同供电电源连接的点火电炉丝。
[0016]本专利技术还提供了一种基于外部预热炉料的氢气竖炉炼铁装置的炼铁方法，包括如下步骤：
[0017]在预热料仓内加入含铁炉料，同时喷入燃烧室的助燃空气和气体燃料燃烧产生的高温烟气进入预热料仓对含铁炉料预热；
[0018]预热后的含铁炉料由氢气竖炉的分配仓进入还原段，与通入氢气竖炉的还原气体反应生成还原铁；
[0019]还原铁进入氢气竖炉的冷却段，经冷却后从氢气竖炉底部排出；
[0020]预热料仓内的高温烟气对含铁炉料预热后排入烟气回收与净化装置。
[0021]进一步地，所述第一预热料仓、第二预热料仓和第三预热料仓轮流向氢气竖炉内供应经过预热后的含铁炉料，可以保证向氢气竖炉内连续不间断地供应含铁炉料。
[0022]进一步地，所述燃烧室内的高温烟气温度为1100℃
‑
1200℃，所述预热料仓内的含铁炉料预热到的预定温度为950℃
‑
1050℃。
[0023]进一步地，所述还原气体为氢气或氢气含量大于65％的富氢，所述气体燃料包括但不仅限于转炉煤气、高炉煤气、焦炉煤气或/和化工生产尾气。
[0024]进一步地，所述含铁炉料为铁矿石固体颗粒或/和含铁精块矿氧化球团，所述铁矿石固体颗粒的含铁品位为67％
‑
70％，所述含铁精块矿氧化球团的含铁品位为65％以上，且含铁精块矿氧化球团中的含铁精块矿比例不超过10％。
[0025]本专利技术提供的一种基于外部预热炉料的氢气竖炉炼铁装置及其炼铁方法，由于含铁炉料已经在预热料仓中被高温烟气加热到预定的温度，氢气竖炉已经不需要炉料预热段，因此氢气竖炉的高度也减少了将近一半，使设备向小型化发展。并且，由于进入氢气竖炉的高温还原气体一部分是用于还原反应，另一部分是用于通过高温对含铁炉料进行加热，由于含铁炉料在进入氢气竖炉之前已经被加热到发生还原反应的温度，含铁炉料可直接与还原气体发生反应，无需进入氢气竖炉的高温还原气体再对含铁炉料进行加热，相当于减少了用于加热含铁炉料的还原气体的使用，因此能够大大减少昂贵的氢气的使用量，降低生产成本。同时，进入还原段的含铁炉料无需再进行加热，即可直接与还原气体发生还原反应，使得含铁炉料在氢气竖炉内停留的时间大大缩短，从而可使炼铁的生产效率大大提高，其炼铁效率可提高20％
‑
50％。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例提供的基于外部预热炉料的氢气竖炉炼铁装置结构示意图。
具体实施方式
[0027]参见图1，本专利技术实施例提供的一种基于外部预热炉料的氢气竖炉炼铁装置，包括
[0028]氢气竖炉1，用于承载含铁炉料并对含铁炉料进行还原。
[0029]多个预热料仓2，每个预热料仓2下部与氢气竖炉1顶部连通，用于对进入氢气竖炉1内的含铁炉料预加热。
[0030]燃烧室3，与每个预热料2仓下部一侧通过管道连通，燃烧室3内燃烧产生的高温烟气对预热料仓2内的含铁炉料预加热。
[0031]烟气回收与净化装置4，与每个预热料仓2上部一侧通过管道连通，对预热料仓2内排出的烟气净化和资源回收。
[0032]其中，氢气竖炉1包括上部的分配仓11、连接在分配仓11下部的还原段12、及连接在还原段12下部的冷却段13。在还原段12设置有还原气入口14，在冷却段13下部设置冷却气入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于外部预热炉料的氢气竖炉炼铁装置，其特征在于，包括氢气竖炉，用于承载含铁炉料并对含铁炉料进行还原；多个预热料仓，每个预热料仓下部与氢气竖炉顶部连通，用于对进入氢气竖炉内的含铁炉料预加热；燃烧室，与每个预热料仓下部一侧管道连通，燃烧室内燃烧产生的高温烟气对预热料仓内的含铁炉料预加热；烟气回收与净化装置，与每个预热料仓上部一侧管道连通，对预热料仓内排出的烟气净化和资源回收。2.根据权利要求1所述的基于外部预热炉料的氢气竖炉炼铁装置，其特征在于：所述氢气竖炉包括设置在氢气竖炉上部的分配仓、连接在分配仓下部的还原段、及连接在还原段下部的冷却段，所述还原段设置还原气体入口，所述冷却段下部设置冷却气入口，所述冷却段上部设置冷却气出口，所述还原段顶部设置炉顶气出口，所述冷却段底部设置还原铁出口。3.根据权利要求2所述的基于外部预热炉料的氢气竖炉炼铁装置，其特征在于：所述预热料仓包括第一预热料仓、第二预热料仓和第三预热料仓，三个预热料仓上部分别与受料斗管道连通、下部分别与所述分配仓管道连通，三个预热料仓与所述分配仓、受料斗、燃烧室及烟气回收与净化装置连通的管道上分别设置由预定程序控制的密封阀门。4.根据权利要求3所述的基于外部预热炉料的氢气竖炉炼铁装置，其特征在于：所述三个预热料仓与燃烧室连通的管道上还分别设置法兰密封阀。5.根据权利要求4所述的基于外部预热炉料的氢气竖炉炼铁装置，其特征在于：所述燃烧室上设置双层套筒喷枪，与所述双层套筒喷枪连接处的燃烧室内设置两组与两路不同供电电源连接的点火电炉丝。6.一种权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：储满生，赵子川，唐珏，李峰，张泽栋，冯金格，柳政根，郭俊，刘培军，闫瑞军，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：