本发明专利技术公开了一种铁矿富氢还原用大速差搅拌喷动流化床，涉及铁矿还原用流化床技术领域。本装置包括运动机构、一级或两级以上串联的大速差流化床和调温带炉体；布置于炉顶的运动机构包括管轴族，管轴族的下部与串联的大速差流化床连接，底部的大速差流化床下端与调温带炉体连接；顶部的大速差流化床上端开设有矿粉入料口和尾气排出口，中部和/或下部大速差流化床侧壁连接有补热煤气管。直接将富氧高风温风或纯氧熔融还原炉高温重整后的、增加了富氢甚至纯氢的煤气作为还原气，所产海绵铁团粒从上方直接排入熔融还原炉或海绵铁密封排料系统，避免了其他工艺海绵铁团粒的中间运输工序和散热损失，提高能量利用率。提高能量利用率。提高能量利用率。
【技术实现步骤摘要】
铁矿富氢还原用大速差搅拌喷动流化床
[0001]本专利技术涉及铁矿还原用流化床
，尤其涉及一种铁矿富氢还原用大速差搅拌喷动流化床。
技术介绍
[0002]铁矿流化床还原装置正常运行时可以直接使用粉矿炼铁，避免了焦化、烧结和球团工艺的能耗和污染，其性能决定了熔融还原和直接还原工艺的主要生产指标，对于富（纯）氢冶金、节能降碳、减少总污染物产生量，甚至对熔融还原工艺的成败具有决定性意义。目前铁矿流化床熔融还原和直接还原工艺及装置的研究主要是解决还原过程中的矿粉粘结失流这一重大国际难题。
[0003]公开号CN103695588A的中国专利公开了一种流化床还原粉状铁矿石的系统和方法，采用了三级旋风预热器和一台将煤气部分燃烧提温至650~750℃的横向多级鼓泡流化床对矿粉进行干燥、预热和初步还原，提高了尾气的热能利用率和预热效果，进而再进行800～900℃的三级高流速5~10m/s的循环流化床还原，且这三级循环流化床均采用独立加热的高浓度煤气并联供气，可达到83.5%~96.3%的还原度，并适合采用1atm以下的压力运行。该工艺实际是以牺牲部分气体能量利用率（包括化学能和热能），换取矿粉的较高还原速度，经济性还需要深入研究，且该工艺的横向多级鼓泡流化床尾气与第二、三级循环流化床尾气的温度和成分有较大的差异，将对余热回收和煤气的再利用效率产生不良影响。
[0004]公开号CN103725819A的专利文献采用完全燃烧后的废气进行850～950℃氧化焙烧，其废气单独处理，使情况有所改善，但整个工艺系统有些庞大复杂，多数尾气都需要进行余热回收，散热面积过大，增加了热损失，也将影响其经济性。
[0005]北京科技大学郭汉杰、李林发布了一篇名为《非焦煤炼铁工艺及装备的未来》的文章，对Finex、HIsarna、HIsmelt进行了分析，指出Finex是唯一一个较稳定地实现了规模化生产的流程，其优势在于终还原炉产生的煤气经重整脱除CO2后进入流化床，提高了流化床的预还原度。所用矿粉的粒度为0～8mm，平均粒径0.90～3.64mm，
‑
0.125mm占比4.9～12.68% ，采用如此的粗粒矿粉，对于减轻流化床还原过程中的粘结失流，起到了相当大的作用，但是还不能由此就说粘结失流已彻底解决了，粘结失流对生产稳定性，对于Finex的推广仍然具有相当大的威胁，另外Finex工艺的多级还原流化床（属于比较常规的床型）的热量不足，需要燃烧部分还原煤气进行补热，这将大幅度降低煤气的还原势和还原速度，由此也增加了整体Finex工艺的能耗。
[0006]中国科学院过程工程研究所郭慕孙等所著的流化床手册，系统介绍了各种流化床的气体分别板、喷动床、喷动流化床、搅拌流化床、搅拌喷动床、三相喷动床的优缺点，以及设计要点；提出了搅拌桨和高速喷动中颗粒的碰撞摩擦会阻止颗粒的团聚与粘结，并易于保持和改善流化状态，这一特性对一些需要同时进行干燥（包括用膏糊状或悬浮液浆料进行喷雾造粒、包衣等）和粉磨的特殊颗粒的加工、铁矿石还原、页岩的热解、煤的焦化过程是非常有用的。尽管在干燥、造粒工艺中有一定粘结性的物料处理，已有较好的工业应用表
现，目前还没有进一步在铁矿粉还原上工业应用的成功案例，所介绍的气体分布板气流压差较大，且不具备下料能力。
[0007]众多研究人员利用MgO微粉、焦粉等添加剂，或在矿粉表面沉积石墨碳或Fe3C，或变温、变煤气成分还原等方法，对减轻或预防粘结失流进行了深入细致的研究，尽管有一定效果，但在可靠性和经济性方面仍不尽人意，并且粘结生成的矿粉团粒或原始大粒度矿粉易沉积在常规气体分布板上，已有的气动排料料腿或溢流排料工艺，难以将其全面排出，加剧了失流的危害程度，由此障碍了铁矿流化床还原的发展。
技术实现思路
[0008]研究过铁矿流化床热态试验的人员均知，对于CO为主的还原气氛，即使铁矿流化床还原出现粘结失流后，缓冷后排出的样品，一般矿粉粘结团粒度多在2～3mm，大于5mm的较少，并且温度越高、流化床气流速度越大，粘结团粒度越大，更重要的现象是，这些矿粉粘结团实际是由多个原始矿粉颗粒相互粘连而成，内部存在很高的孔隙率，铁晶须的相互交集起着重要作用，且矿粉粘结团的强度很低，用手轻捻，即可破碎成小粉粒（接近还原前的矿粉颗粒）；对于H2为主的还原气氛，即使粘结失流，冷却后排出的样品甚至没有多少粘结团，绝大多数还原后的颗粒仍是分散的，且与原始矿粉颗粒相差不大；由此可以推断在高温还原过程中，粘结团内部矿粉颗粒之间的粘结强度也不应该太强，而失流的主要原因是气流拽力弱于矿粉粘结团或矿粉颗粒之间、以及矿粉与器壁之间的粘性力，这就给我们提供了新的解决思路。
[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种铁矿富氢还原用大速差搅拌喷动流化床，利用多个串联的大速差搅拌喷动流化床（简称大速差流化床），直接将富氧高风温风或纯氧熔融还原炉高温重整后的煤气或其它还原煤气制备系统所生产的富氢煤气作为还原气使用，所述的富氢指的是本熔融还原炉所用的燃料和还原剂增加了较大比例的焦炉煤气、天然气、生物质或有机物垃圾，所用的煤块和煤粉中的挥发分也进入本熔融还原炉，故此所产生的煤气的氢气含量与高炉煤气相比具有较大的提高，所述的富氧高风温风指的是本熔融还原炉所用的热风温度1200℃左右，氧含量30%以上；还原后的矿粉（海绵铁团粒）也直接从上部排入熔融还原炉内，或海绵铁密封排料系统中，避免了其它熔融还原工艺预热还原矿粉的中间运输工序和散热损失，提高能量利用率。
[0010]为实现此技术目的，本专利技术采用如下方案：铁矿富氢还原用大速差搅拌喷动流化床，包括铁矿富氢还原用大速差搅拌喷动流化床，其特征在于，包括运动机构、一级或两级以上串联的大速差流化床，装在炉顶的运动机构下部与串联的大速差流化床连接，顶部的大速差流化床上端开设有矿粉入料口和尾气排出口，中部和/或下部大速差流化床侧壁连接有补热煤气管。
[0011]运动机构包括提拉缸、提拉架、驱动机构、传动齿轮轴、主动齿轮、从动齿轮、轴承、管轴族和密封箱；密封箱固定在炉体顶部，提拉缸和驱动机构安装在密封箱外，提拉架、传动齿轮轴、主动齿轮、从动齿轮、轴承装在密封箱中，轴承将管轴族吊挂在密封箱中。
[0012]管轴族下部穿入串联的大速差流化床中，分别与每级大速差流化床内的边框桨、刮刀、导流板、进气机构和排料机构连接，并带动它们进行相对运动。
[0013]通常两级以上大速差流化床（一般应为三至六级，六级以上也可）串联才能达到较
好的铁矿还原工艺效果；其它一些简单粘结物料或宽粒度分布物料的流化床物理化学处理目的甚至可以采用一级大速差流化床。为方便表达本专利技术的本质思想，本文仅以三级大速差流化床串联加以说明。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本装置采用多个串联的大速差搅拌喷动流化床，大速差流化床内设置有直径不同的可转动的一层以上的边框桨、刮刀和导流板，每个大速差搅拌喷动流化床的中、下部气速很高，越向下粘结的矿粉团粒粒径逐渐增大，增大的矿粒允许和适应了气本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种铁矿富氢还原用大速差搅拌喷动流化床，其特征在于，包括运动机构、一级或两级以上串联的大速差流化床，装在炉顶的运动机构下部与串联的大速差流化床连接；顶部的大速差流化床上端开设有矿粉入料口和尾气排出口，中部和/或下部大速差流化床侧壁连接有补热煤气管；每级大速差流化床包括上圆柱段、中部锥体段和下圆柱段，大速差流化床内设置有直径不同的边框桨、刮刀和导流板，边框桨、刮刀和导流板分别与动力机构连接并随其旋转。2.根据权利要求1所述的铁矿富氢还原用大速差搅拌喷动流化床，其特征在于，运动机构包括提拉缸、提拉架、驱动机构、传动齿轮轴、主动齿轮、从动齿轮、轴承、管轴族和密封箱；密封箱固定在炉体顶部，提拉缸和驱动机构安装在密封箱外，提拉架、传动齿轮轴、主动齿轮、从动齿轮、轴承装在密封箱中，轴承将管轴族吊挂在密封箱中。3.根据权利要求2所述的铁矿富氢还原用大速差搅拌喷动流化床，其特征在于，管轴族分为提拉管轴和定高管轴。4.根据权利要求3所述的铁矿富氢还原用大速差搅拌喷动流化床，其特征在于，边框桨、刮刀和导流板分别与对应的定高管轴连接并随其旋转。5.根据权利要求4所述的铁矿富氢还原用大速差搅拌喷动流化床，其特征在于，大速差流化床还包括进气机构和排料机构，各提拉管轴分别与每级大速差流化床的进气机构和排料机构连接，并带动其运动；排料机构包括排料筒阀、排料筒阀传力架和扬料板，排料筒阀通过排料筒阀传力架与提拉管轴连接，排料筒阀位于移动床段炉体外侧，排料筒阀的外侧壁连接有扬料板；排料机构还包括排料槽底板、密封盘和排料槽侧壁，排料槽底板与排料槽侧壁连接，排料槽侧壁上端与炉底吊挂固定架连接，排料槽侧壁上沿低于扬料板上沿；排料机构还包括移动床段边框桨、排料内刮刀、内刮刀传力架和内刮刀定心套管，内刮刀定心套管套装在提拉管轴上，排料内刮刀和内刮刀传力架均固定在内刮刀定心套管上，移动床段边框桨固定在排料内刮刀和内刮刀传力架的端部；在内刮刀定心套管对应的排料筒阀传力架的部位，内刮刀定心套管开有向下的豁口，且插入排料筒阀传力架的下方，在排料筒阀传力架的拨动下实现对移动床物料的持续强制搅拌和定量排料的旋转运动。6.根据权利要求5所述的铁矿富氢还原用大速差搅拌喷动流化床，其特征在于，进气机构包括进气口筒阀和进气口固定锥段，大速差流化床的下部连接有炉底吊挂固定架，炉底吊挂固定架上连接进气口固定锥段，进气口固定锥段位于进气口筒阀的外侧，形成进气通道，进气口筒阀位于下圆柱段的外侧；进气口筒阀与提拉管轴连接；每级大速差流化床下部的气流速...
【专利技术属性】
技术研发人员：李雷，陈伟，刘志浩，石新苹，陈小梅，
申请(专利权)人：唐山精研实业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。