一种空悬式回转窑反应器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种空悬式回转窑反应器，包括：回转窑筒体，所述回转窑筒体包括主筒体以及连接在所述主筒体两端分别向外收缩的变径，所述变径的缩口端均连接有回转筒节，所述回转筒节连接有封闭机构，所述封闭机构与所述回转筒节的相接处设置有密封组件；所述主筒体的内部设置有多个抄扬组件，能够使颗粒铁氧化物在所述回转窑筒体转动时形成多层物料帘，并使还原气穿行于多层物料帘与颗粒铁氧化物充分接触。通过在缩颈后的回转筒节上连接封闭机构，降低了密封组件在回转筒节与封闭机构之间的安装难度，构成的多层物料帘有效增大了颗粒铁氧化物与还原气的接触面积，能够更加充分完全地进行反应。完全地进行反应。完全地进行反应。

【技术实现步骤摘要】
一种空悬式回转窑反应器


[0001]本技术涉及冶金
，具体而言，涉及一种空悬式回转窑反应器。

技术介绍

[0002]钢铁冶炼行业包括高炉炼铁技术和非高炉炼铁技术，非高炉炼铁技术又分直接还原和熔融还原，直接还原又包括气基还原和煤基还原两种形式。在高炉炼铁过程中炼焦和烧结会排放大量的粉尘、二氧化碳和其它气体，给环境带来了很大的压力。
[0003]非高炉炼铁技术中，气基还原工艺使用还原气将铁矿石中的氧化铁还原为金属化球团，比传统的碳还原法炼铁效率更高，不需要炼焦和烧结，生产过程更清洁。
[0004]目前气基还原技术以Midrex气基竖炉技术和HYL气基竖炉技术为主，使用气基竖炉需要先把铁矿和粘结剂混合、焙烧获得氧化球团，然后使用还原气高温下进行还原，还原气主要来自于天然气经过水蒸气变换或重整得到的合成气、煤气化得到的合成气或焦炭行业的焦炉尾气等。Midrex气基竖炉中还原气在850
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950℃下进入竖炉，反应压力在0.5MPa左右，能获得金属化率92
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93％的金属化球团；HYL气基竖炉的还原气需要预热至900
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960℃，反应压力在0.4
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0.6MPa，H2/CO为5.6
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5.9，可获得平均金属化率在91
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95％的金属化球团。
[0005]除了竖炉技术以外，气基还原技术还有流化床技术，其中最具代表性的是FINMET技术和H
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IRON技术。FINMET是流化床直接还原的代表性技术，也是目前唯一在生产的流化床直接还原流程，由奥钢联与委内瑞拉FIORe公司联合开发，其主要流程是采用四级串联的流化床，最终得到93％左右金属化率的产品，并将产品热压块得到最终产品。H
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IRON技术是一种高压低温流化还原技术，该技术由Hydro carbon Research Inc和Bethlehom Steel Conp联合开发，还原气中含96％的氢气，采用包含三段床层的流化床，矿粉在还原床内共停留45h，操作气速使床层操作在鼓泡床的范围，在各段分别获得47％(第一段)、87％(第二段)、98％(第三段)的还原度，H2单程转化率为5％左右，间断操作，本技术由于经济效益问题已无商业装置运行。
[0006]目前直接还原技术基本大部分都采用竖炉技术，少量采用煤基直接还原技术，以产出高金属化率的金属球团，或将球团热压成块作为产品。以铁粉为产品的流化床技术由于铁矿粉停留时间长、还原气利用效率低、产品金属化率低、高温下铁颗粒之间相互粘结影响流态化、装置运行不平稳，经济效益差等原因，仅有极少数工厂还在运行。
[0007]随着我国天然气资源的大力开发，以及太阳能发电、电解制氢等新能源技术和产业的快速发展，使用天然气或氢气进行冶炼钢铁在成本上越来越可行，并有利于减小二氧化碳排放。
[0008]回转窑是一种常见的高温设备，广泛用于冶金、化工、建筑耐火材料、环卫等工业，常规的回转窑分为水泥回转窑、石灰回转窑和冶金化工回转窑。回转窑内通过筒体的旋转，可以将物料不断翻转，并可以在筒体上设置抄板，加强物料翻滚，达到更好的混合效果，对于大型的水泥和石灰回转窑，可以在窑内喷燃气或喷煤粉，使窑内温度达到上千度的温度，我国水泥和石灰基本都采用回转窑生产。
[0009]回转窑也可以用来应用于冶金工业，在直接还原铁的产量中，有接近1/4的还原铁都采用煤基回转窑生产，产量每年上千万吨，如CN1016618B公开了回转窑中直接还原含有铁氧化物物料生产直接还原铁的方法，利用固体含碳还原剂将含有氧化铁的物质还原为直接还原铁。
[0010]在实际操作和运行中，煤基回转窑生产直接还原铁还有一些缺点，如煤粉利用率不高、需要利用磁选将固体物料分离、煤中含有的杂质容易进入直接还原铁产品、高温下铁粉粘结导致回转窑筒体结圈停产、以及设备密封不严导致气体泄露等。
[0011]现有大型回转窑的直径达5m以上，由于直径太大，给密封带来困难，绝大多数回转窑都在微负压的情况下操作，对于有还原气氛的直接还原铁生产工况无疑增大了危险系数。

技术实现思路

[0012]本技术的目的在于提供一种空悬式回转窑反应器，能够使颗粒铁氧化物在回转窑反应器内构成空悬式的物料帘，能够与还原气充分接触得到均匀混合，并且通过在回转窑两端设置变径的形式来降低对系统密封的难度。
[0013]本技术的另一目的在于提供一种基于上述空悬式回转窑反应器进行的反应方法，利用还原气还原颗粒铁氧化物直接获得颗粒直接还原铁，有效提高反应效率，保障直接还原铁粉的金属化率。
[0014]本技术提供的空悬式回转窑反应器，包括：回转窑筒体，所述回转窑筒体包括主筒体以及连接在所述主筒体两端分别向外逐渐收缩的变径部，所述变径部的缩口端均连接有回转筒节，所述回转筒节连接有封闭机构，所述封闭机构与所述回转筒节的相接处设置有密封组件；
[0015]所述主筒体的内部设置有多个抄扬组件，能够使颗粒铁氧化物在所述回转窑筒体转动时形成多层物料帘，并使还原气穿行于多层物料帘与颗粒铁氧化物充分接触。
[0016]进一步，所述封闭机构设置在所述回转筒节的径向外侧，所述回转筒节的至少一部分伸入所述封闭机构的内部。
[0017]进一步，所述封闭机构包括封闭筒节、膨胀节及封头，所述密封组件设置在所述封闭筒节与所述回转筒节的相接处。
[0018]进一步，所述密封组件上设置有冷却水进口及冷却水出口。
[0019]进一步，所述回转筒节包括窑头回转筒节及窑尾回转筒节，所述封闭机构包括窑头封闭机构及窑尾封闭机构，所述窑头封闭机构上设置有冷却气进口。
[0020]进一步，所述窑头封闭机构包括窑头封闭筒节、窑头膨胀节及窑头封头，所述窑尾封闭机构包括窑尾封闭筒节、窑尾膨胀节及窑尾封头，所述窑头封头上连接有用于进气的进气管，所述窑尾封头上连接有用于排气的出气管。
[0021]进一步，所述进气管的至少一部分伸入所述窑头回转筒节，所述出气管的至少一部分伸入所述回转窑筒体。
[0022]进一步，所述窑尾封闭机构内部设置有用于进料的进料螺旋，所述进料螺旋的上部设置有用于密闭进料的闭锁进料料斗。
[0023]进一步，所述窑头封闭机构内部设置有用于出料的出料螺旋，所述窑头封头的底
部设置有出料口，所述出料口连接有用于密闭出料的闭锁出料料斗。
[0024]进一步，所述窑头封闭筒节与所述窑头回转筒节之间设置有挡料板。
[0025]进一步，所述变径部包括窑头变径，所述窑头变径及所述窑头回转筒节内部分别设置有用于导出物料的窑头变径导流板及窑头导流板。
[0026]进一步，所述窑头变径导流板朝所述回转窑筒体的转动方向倾斜设置。
[0027]进一步，所述窑头导流板设置在所述窑头回转筒节与所述窑头变径的相接处。
[0028]进一步，所述主筒体内部连接有主筒体导流板，所述主筒体导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空悬式回转窑反应器，其特征在于，包括：回转窑筒体，所述回转窑筒体包括主筒体以及连接在所述主筒体两端分别向外逐渐收缩的变径部，所述变径部的缩口端均连接有回转筒节，所述回转筒节连接有封闭机构，所述封闭机构与所述回转筒节的相接处设置有密封组件；所述主筒体的内部设置有多个抄扬组件，每个所述抄扬组件包括抄板及扬板，所述抄板的一端连接在所述主筒体的内壁上，另一端与所述扬板连接；所述抄扬组件包括沿所述主筒体的轴向间隔均布的多段，每段所述抄扬组件在所述主筒体的径向间隔均布，能够使颗粒铁氧化物在所述回转窑筒体转动时形成多层物料帘，并使还原气穿行于多层物料帘与颗粒铁氧化物充分接触。2.根据权利要求1所述的空悬式回转窑反应器，其特征在于，所述封闭机构设置在所述回转筒节的径向外侧，所述回转筒节的至少一部分伸入所述封闭机构的内部；所述封闭机构包括封闭筒节、膨胀节及封头，所述密封组件设置在所述封闭筒节与所述回转筒节的相接处。3.根据权利要求1所述的空悬式回转窑反应器，其特征在于，所述回转筒节包括窑头回转筒节及窑尾回转筒节，所述封闭机构包括窑头封闭机构及窑尾封闭机构，所述窑头封闭机构上设置有冷却气进口。4.根据权利要求3所述的空悬式回转窑反应器，其特征在于，所述窑头封闭机构包括窑头封闭筒节、窑头膨胀节及窑头封头，所述窑尾封闭机构包括窑尾封闭...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏小波，靳辉，臧灵霞，马井阳，魏洪炎，
申请(专利权)人：北京金博威科技有限公司，
类型：新型
国别省市：