一种旋流铁壁熔融冶炼装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种旋流铁壁熔融冶炼装置及方法，涉及金属冶炼技术领域，冶炼装置包括外筒和内筒，外筒内依次设置气化还原反应区和煤气重整区，内筒位于还原反应区内；多根换热管沿环向依次布置形成内筒，内筒内部空腔连通主煤气出口，换热管内侧远离主煤气出口的一端开设冷介质出口。或者，包括依次连通的主反应炉、预热预还原炉和高温气固分离装置，主反应炉内朝向预热预还原炉一端依次设置增温区、燃烧区、气化区和还原区；高温气固分离装置的固相输出端与气化区的第二粉末喷口连通。本发明专利技术将多个反应整合到一个反应炉内，缩减了金属冶炼流程。炼流程。炼流程。

【技术实现步骤摘要】
一种旋流铁壁熔融冶炼装置及方法


[0001]本专利技术涉及金属冶炼
，尤其涉及一种旋流铁壁熔融冶炼装置及方法。

技术介绍

[0002]非高炉炼铁技术为一种清洁节能的新技术、新工艺，其关注度逐渐提高。现有技术公开了一种短流程熔融还原炼铁系统及方法，通过对煤炭制焦工艺进行优化，实现高温粉状焦在炉内循环，同时制得具有高热值的富氢煤气，利用此煤气可直接还原铁矿粉。现有技术还公开了一种充分预热和气相预还原的煤气化协同熔融铁还原工艺，通过对制焦过程产生煤气的多级预热预还原利用，充分利用了煤气显热及热值，进一步优化了系统构建和能量利用。
[0003]上述方案虽然缩短了炼铁流程，实现了污染物排放的集中控制，但工艺流程依然很长，所需高温装置、高温管道较多，投资成本、运行成本均较高，同时操作难度也较大。而且，上述方案高温熔融炉内的高温区域离炉缸距离较远，不利于铁水流动及熔融还原。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种旋流铁壁熔融冶炼装置及方法，将多个反应整合到一个反应炉内，缩减了金属冶炼流程。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0006]第一方面，本专利技术的实施例提供了一种旋流铁壁熔融冶炼装置，包括外筒和内筒，外筒内依次设置气化还原反应区和煤气重整区，内筒位于还原反应区内；
[0007]多根换热管沿环向依次布置形成内筒，内筒内部空腔连通主煤气出口，换热管内侧远离主煤气出口的一端开设冷介质出口，以便通入换热管内的冷介质与煤气重整区的煤气混合。
[0008]作为进一步的实现方式，所述气化还原反应区外壁从上至下依次连接第一粉末喷口、第一气体喷口和第二粉末喷口，第一粉末喷口用于通入煤粉或焦粉，第一气体喷口用于通入空气或富氧，第二粉末喷口用于通入铁矿粉。
[0009]作为进一步的实现方式，所述第一粉末喷口、第一气体喷口和第二粉末喷口均沿外筒周向间隔设置多个，且与外筒外壁相切。
[0010]作为进一步的实现方式，所述煤气重整区依次设置第三粉末喷口和第二气体喷口，第三粉末喷口用于通入碳粉，第二气体喷口用于通入氧气。
[0011]作为进一步的实现方式，所述换热管的伸出端与循环煤气环管连通，循环煤气环管一侧连接循环煤气主管。
[0012]第二方面，本专利技术的实施例还提供了一种旋流铁壁熔融冶炼装置，包括依次连通的主反应炉、预热预还原炉和高温气固分离装置，主反应炉内朝向预热预还原炉一端依次设置增温区、燃烧区、气化区和还原区；高温气固分离装置的固相输出端与气化区的第二粉末喷口连通，以使熔融固体物料与自下而上的还原气形成逆流。
[0013]作为进一步的实现方式，所述燃烧区外侧沿轴向交错设置多组与主反应炉周向相切的第一气体喷口和第一粉末喷口，第一气体喷口用于通入空气或富氧，第一粉末喷口用于通入煤粉或焦粉。
[0014]作为进一步的实现方式，所述预热预还原炉与主反应炉的连接段依次设置第三气体喷口和第四粉末喷口，第三气体喷口用于通入循环煤气，第四粉末喷口用于通入冷矿粉；第二粉末喷口用于通入铁矿粉。
[0015]第三方面，本专利技术的实施例还提供了一种旋流铁壁熔融冶炼装置的工作方法，包括：
[0016]煤粉/焦粉从第一粉末喷口喷入，空气/富氧气体从第一气体喷口喷入，在高温环境下煤粉/焦粉同空气/富氧气体发生气化反应，生成煤气；
[0017]铁矿粉由第二粉末喷口喷入，在高温条件下熔融并沿外筒内壁和内筒外壁向下流动，流动过程被煤气原生成铁水；
[0018]还原反应后喷入碳粉，对煤气中组分进行重整；
[0019]重整后的煤气进入内管，并与换热管中流出的冷介质混合，沿内筒自下而上从主煤气出口流出。
[0020]第四方面，本专利技术的实施例还提供了一种旋流铁壁熔融冶炼装置的工作方法，包括：
[0021]煤粉/焦粉从第一粉末喷口喷入，空气/富氧气体从第一气体喷口喷入，产生高温高还原势煤气；
[0022]铁矿粉从气化区上方的第二粉末喷口喷入，在高温环境下熔融贴壁后沿主反应炉内壁自上而下流动，同时气化区产生的高还原势气流自下而上流动，形成逆流；
[0023]熔融还原后的煤气进入预热预还原炉，第三气体喷口喷入循环回送煤气降温；第四粉末喷口喷入常温矿粉，以进行冷矿粉的预热预还原；
[0024]矿粉随煤气进入高温气固分离装置，预热预还原矿粉送至主反应炉继续进行熔融冶炼。
[0025]本专利技术的有益效果如下：
[0026](1)本专利技术将煤粉制焦、气化及熔融铁还原整合到一个反应炉内完成，缩减了金属冶炼流程；通过对还原后的煤气喷入碳粉，实现煤气中组分重整，可有效提高还原后煤气中有效气比例，提高其利用率。
[0027](2)本专利技术的内管由多根沿环向布置的换热管组成，换热管内通入冷介质，冷介质在换热管内自上而下流动，由换热管下部侧面流出，与重整后煤气混合后自下而上流出；冷介质一是起到调节重整后煤气温度的作用，避免出口温度过高，影响后续设备的正常运行；二是冷介质中的CO2、H2O(g)组分与高温重整煤气直接混合提温，与未反应的碳继续进行重整反应。
[0028](3)本专利技术将燃烧、气化及还原整合到一个主反应炉内完成，缩减了金属冶炼流程；通过熔融铁渣贴壁后自上而下流动与主煤气的自下而上流动形成逆流，强化还原效果。
[0029](4)本专利技术熔融还原后的煤气进入上部的预热预还原炉，由循环煤气喷口喷入循环回送煤气降温，使其温度降至900
‑
1200℃范围，在此处由冷矿粉喷口喷入常温矿粉，矿粉喷入后与降温后煤气充分混合上行，经一定时间完成冷矿粉的预热预还原。
[0030](5)本专利技术的炉缸设置于反应炉底部，解决了高温区域离炉缸距离远导致对铁水流动及熔融还原不利的问题。
附图说明
[0031]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。
[0032]图1是本专利技术实施例一的结构示意图；
[0033]图2是图1的A
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A剖视图；
[0034]图3是图1的B
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B剖视图；
[0035]图4是本专利技术实施例二的结构示意图；
[0036]图5是图4的C
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C剖视图。
[0037]其中，I、气化还原反应区，II、煤气重整区，III、铁渣储存区，IV、煤气加热重整区，V、增温区，VI、燃烧区，VII、气化区，VIII、还原区，IX、预热预还原区；
[0038]1、第一粉末喷口，2、第一气体喷口，3、第二粉末喷口，4、换热管，5、耐温涂层，6、冷介质出口，7、第三粉末喷口，8、第二气体喷口，9、炉缸，10、渣口，11、液体出口，12、循环煤气主管，13、循环煤气环管，14、主煤气出口，15、第三气体喷口，16、第四粉末喷口，17、气相出口，18、高温气固本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种旋流铁壁熔融冶炼装置，其特征在于，包括外筒和内筒，外筒内依次设置气化还原反应区和煤气重整区，内筒位于还原反应区内；多根换热管沿环向依次布置形成内筒，内筒内部空腔连通主煤气出口，换热管内侧远离主煤气出口的一端开设冷介质出口，以便通入换热管内的冷介质与煤气重整区的煤气混合。2.根据权利要求1所述的一种旋流铁壁熔融冶炼装置，其特征在于，所述气化还原反应区外壁从上至下依次连接第一粉末喷口、第一气体喷口和第二粉末喷口，第一粉末喷口用于通入煤粉或焦粉，第一气体喷口用于通入空气或富氧，第二粉末喷口用于通入铁矿粉。3.根据权利要求2所述的一种旋流铁壁熔融冶炼装置，其特征在于，所述第一粉末喷口、第一气体喷口和第二粉末喷口均沿外筒周向间隔设置多个，且与外筒外壁相切。4.根据权利要求1所述的一种旋流铁壁熔融冶炼装置，其特征在于，所述煤气重整区依次设置第三粉末喷口和第二气体喷口，第三粉末喷口用于通入碳粉，第二气体喷口用于通入氧气。5.根据权利要求1所述的一种旋流铁壁熔融冶炼装置，其特征在于，所述换热管的伸出端与循环煤气环管连通，循环煤气环管一侧连接循环煤气主管。6.一种旋流铁壁熔融冶炼装置，其特征在于，包括依次连通的主反应炉、预热预还原炉和高温气固分离装置，主反应炉内朝向预热预还原炉一端依次设置增温区、燃烧区、气化区和还原区；高温气固分离装置的固相输出端与气化区的第二粉末喷口连通，以使熔融固体物料与自下而上的还原气形成逆流。7.根据权利要求6所述的一种旋流铁壁熔融冶炼装置，其特征在于，所述燃烧区外侧沿轴向交错设置多组与主反应炉周向相切的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马春元，周滨选，王涛，常景彩，马阳，朱子霖，
申请(专利权)人：山东祥桓环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：