一种电弧炉熔融炼铁的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电弧炉熔融炼铁的方法和装置，熔炼炉部分包括有炉体、炉盖、电极、加料设备和出料设备。所述装置还包括至少一对加热炉和至少一对蓄热器；加热炉通过连接口与电弧炉的炉体连接；蓄热器的一端与加热炉连接，另一端分别与排放系统、风机和气体处理装置连接。本发明专利技术充分利用熔融还原过程产生的析出气体，使析出气体燃烧加热蓄热器中的蓄热体，再通过气体循环把热量从蓄热器带入炉体内，使热量利用达到最佳化。装置流程合理，操作灵活，适用于熔融还原炼铁生产，也可用于其它金属的冶炼过程或其它需要用碳还原的金属氧化物的还原过程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种熔融炼铁的方法和装置，具体说涉及一种带有蓄热器的电弧炉熔融炼铁的方法和装置。
技术介绍
熔融还原炼铁是钢铁生产的重要组成部分，其主要特点是用非焦煤作为一次性能 源和还原剂，将铁的氧化物在熔融状态下还原，具有以煤代焦、流程短、对环境污染小，建设 投资少，生产成本低等优点，是被业内广泛看好的领域，各国的钢铁企业竞相进行研究开 发。现有的熔融还原炼铁的方法主要有C0REX法(CN1010323B) 、 DIOS法(CN1035136A)、 HISELT法(CN1037542A)。其中COREX法已经工业化生产，其他两种方法仍处于试验阶段。但是所有的熔融还原炼铁工艺，由于能耗高、生产成本高等方面的原因，难与高炉工艺竞争。 授权公告号为CN2697565Y的中国专利公开一种电弧炉炼钢连续加料废钢预热 装置，其电弧炉有炉体和电极构成，其连续加料废钢预热设备由预热通道、水冷给料槽等 组成，电弧炉内的高温烟气与预热通道内的原料直接进行热交换，可以提高进料的预热温 度，节省能源。但此方法只利用烟气中的显热，对炼钢过程中产生的CO的化学能无法利用。 本申请人在专利号为200810079321. X专利技术专利申请中披露了一种三步法金属还 原的方法，该方法将金属氧化物与一定量的碳、粘结剂、Ca0和水制成成型物，置入还原装 置，第一步是成型物在隔绝空气，隔绝氧气的状态下进行预还原；第二步是收集第一步还原 过程中产生的析出气体，并对析出气体进行冷却、净化处理和加压。第三步是终还原炉利用 析出气体作为还原剂或热载体，使预还原炉出来的物料进一步还原，并且使用析出气体与 被换热过的空气或富氧气体混合燃烧，也可使析出气体与纯氧混合燃烧在终还原炉内对还 原炉产品进行终还原反应并熔化，除渣，最终产生铁水或直接还原钢水。本申请人在申请号 为200810079661. 2的另一项专利技术专利申请中提供了一种熔融还原炼铁的方法和装置，以 天然矿块矿或人造块矿为原料，以还原过程产生的煤气作为还原剂和热载体，原料经过预 还原炉反应后，进入终还原炉进行终还原反应。预还原炉上部出来的析出气体经过气体处 理装置处理和高温换热装置加热后进入终还原炉。熔融还原炼铁的装置包括有预还原炉、 气体处理装置和至少一台终还原炉。充分利用余热，节省能源；使用两台终还原炉交替运 行，生产效率高，可连续大规模生产；生产过程节省的煤气为其它用煤气过程提供原料。本 专利技术是在上述两项专利技术专利申请基础上的改进。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，利用还原过程中析出气体燃烧产生的热量加热原料成型物，使能量得到充分利用，本专利技术提供一种电弧炉熔融炼铁的方法和装置。 本专利技术提供的电弧炉熔融还原炼铁的方法为，将原料成型物置于电弧炉中，加热还原成金属铁，成型物还原金属化率达到40 95%后，对还原炉产品继续进行加热并熔化，并进行渣铁分离，产生铁水或直接还原钢。利用还原过程产生的析出气体燃烧放出的热量加热蓄热器中的蓄热体，再由烟气或析出气体作热载体将热量从蓄热器带入电弧炉的炉 体内加热成型物，使其还原。 所述成型物为①Fe203、 Fe304等铁的氧化物与煤粉、焦粉等含碳物质混合后制成或压成球团，或做成其它形状的成型物，球状或其它形状的成型物内部含碳量可以相同，也可以不同；②包衣成型物，即将上述球体或其它形状成型物加含碳物质包衣；③成型物也可以是不含铁的氧化物或少含铁的氧化物的其他物质，如含碳物质、石灰或石灰石等。所述析出气体为铁的氧化物还原过程中产生的气体，其中含有大量的CO、H 加入熔炼炉中的成型物种类、几何尺寸等可以不同。根据工艺需要，可以在熔炼炉中有部分区域含碳量高的成型物多，部分区域含碳量低的成型物多，即可纵向分层也可横向分层，使成型物中的铁的氧化物能在过程中均匀地还原，并尽可能避免成型物中的缝隙被变形后的成型物占满，使烟气和析出气体在其缝隙中流动，整个系统在隔绝空气和隔绝氧气下进行。 本专利技术所提供的电弧炉熔融炼铁的装置，包括炉体、炉盖、电极、加料装置和出料 装置。所述装置还包括至少一对加热炉和至少一对蓄热器；所述加热炉与电弧炉的炉体连 接，所述蓄热器的一端与加热炉连接，另一端分别与气体排放系统连接和鼓风机和/或气 体处理装置连接。 作为选择所述装置还设有备用的气体处理装置和两台备用的蓄热器，所述气体处 理装置包括有循环加压风机、净化冷却处理设备和储气罐；气体处理装置分别与蓄热器和 备用的蓄热器连接，蓄热器和备用蓄热器并联连接到加热炉，通过加热炉连接到炉体。另一 方案为，所述装置设有两对加热炉、两对蓄热器和气体处理装置；所述气体处理装置分别与 蓄热器连接，通过蓄热器、加热炉与电弧炉炉体连接。每台加热炉与炉体之间可以设有两个 或两个以上的连接管。助燃空气管路留有氮气进入口，用于通入氮气作热载体将蓄热器内 的热量带入到炉体中加热炉体内的成型物。 所述蓄热器中的蓄热体为陶瓷耐火材料或金属材料；所述蓄热体的形状为球状体或蜂窝状多面体。所述炉体和炉盖、电极与炉盖之间为沙封或水冷套密封连接。所述电弧炉装有防爆装置，所述防爆装置为压力放空阀。所述电弧炉炉体和炉盖的外壳内衬有耐火保温材料，所述加热炉、蓄热器以及连接管路的外壳内衬有耐火保温材料。所述电弧炉还可以使用等离子炉、电渣炉或其它电加热形式的加热炉。可随时加入备用燃料。 成型物中铁的氧化物在熔炼炉中完成了基本还原后，后续的加热过程有两种方法①第一种方法是当成型物被加热至某个合适的温度时，会有析出气体产生，析出气体可在炉内或炉边的加热炉中燃烧，用于加热物料或预热助燃气体。成型物被加热到合适的温度及保持合适的时间后，从各类形式的铁的氧化物中还原出金属铁，金属化率达到40 95 %后，被认为完成了基本还原，将电弧炉的电极插孔打开，放入电极对已经变成还原产品的成型物进行加热并熔化，渣铁分离，产生类似高炉生产的铁水或直接还原钢。②第二种方法，提高熔炼炉的加热温度，方法可以有加大燃料和含氧气体的流动，提高含氧气体的含氧量，采用高热值的燃料等。将成型物加热到熔化温度，随后将电极插孔打开，将载有助燃气体和燃料的喷嘴从电极插孔插入熔炼炉对接近熔融状态的成型物进行加热、熔化并进行渣铁分离，产生类似高炉生产的铁水或直接还原钢。 燃料在进入加热炉前也可经过蓄热器或换热器预热，使在加热炉或熔炼炉中有更8好的燃烧节能效果，即使排出的高温烟气或高温析出气体的一部分通过各类形式的蓄热器 或换热器，通过此种方式使蓄热器或换热器被加热。 还可以采用加热炉和蓄热器一体化结构，S卩加热式蓄热器，所述加热式蓄热器的一端设有燃烧室，另一端为蓄热部分；所述装置主要由电弧炉炉体及相配套设备、四台加热式蓄热器、气体处理装置和鼓风机组成，气体处理装置是循环气体增压机，也可以是循环气体增压机与气体冷却净化装置和气体储罐的组合。所述加热式蓄热器的燃烧室与电弧炉炉体连接，连接管路上设有阀门，每相邻的两台加热式蓄热器的燃烧室之间相连接，用于通入助燃空气，连接管路上设有阀门。切换顺序可以改变，元件的位置也可以改变。 如上所述的系统，使用析出气体或其它燃料在加热炉与空气混合并燃烧，即可以加热蓄热器，也可根据所加热过程某一阶段和成型物组成情况，直接加热加热炉或熔炼炉中的成型物，控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电弧炉熔融炼铁的方法，将原料成型物置于电弧炉中，加热还原成金属铁，成型物还原金属化率达到４０～９５％后，对还原炉产品继续进行加热并熔化，并进行渣铁分离，产生铁水或直接还原钢；也可用于其它金属的冶炼过程或其它需要用炭还原的金属氧化物的还原过程。其特征是：利用还原过程产生的析出气体燃烧放出的热量加热蓄热器中的蓄热体，再由烟气或析出气体作热载体将热量从蓄热器带入电弧炉炉体内加热成型物，使其还原。

【技术特征摘要】
一种电弧炉熔融炼铁的方法，将原料成型物置于电弧炉中，加热还原成金属铁，成型物还原金属化率达到40～95％后，对还原炉产品继续进行加热并熔化，并进行渣铁分离，产生铁水或直接还原钢；也可用于其它金属的冶炼过程或其它需要用炭还原的金属氧化物的还原过程。其特征是利用还原过程产生的析出气体燃烧放出的热量加热蓄热器中的蓄热体，再由烟气或析出气体作热载体将热量从蓄热器带入电弧炉炉体内加热成型物，使其还原。2. 根据权利要求1所述的电弧炉熔融炼铁的方法，其特征是所述成型物为 Fe203、 Fe304等铁的氧化物与煤粉、焦粉等含碳物质混合后制成或压成球团，或做成其它形状的成 型物，球状或其它形状的成型物内部含碳量可以相同，也可以不同；②包衣成型物，即将上 述球体或其它形状成型物加含碳物质包衣；③成型物也可以是不含铁的氧化物或少含铁的 氧化物的其他物质，如含碳物质、石灰或石灰石等。3. 根据权利要求1所述的电弧炉熔融炼铁的方法，其特征是加入熔炼炉中的成型物 种类、几何尺寸等可以不同。根据工艺需要，可以在熔炼炉中有部分区域含碳量高的成型物 多，部分区域含碳量低的成型物多，即可纵向分层也可横向分层，使成型物中的铁的氧化物 能在过程中均匀地还原，并尽可能避免成型物中的缝隙被变形后的成型物占满，使烟气和 析出气体在其缝隙中流动。4. 根据权利要求1所述的电弧炉熔融炼铁的方法，其特征是成型物中铁的氧化物在 熔炼炉中完成了基本还原后，所述继续进行加热有两种方法①第一种方法是当作为物 料的成型物被加热至某个合适的温度时，会有析出气体产生，析出气体可在炉内或炉边的 加热装置中燃烧，用于物料的加热或预热助燃空气或燃料。成型物被加热到合适的温度及 保持合适的时间后，从各类形式的铁的氧化物中还原出金属铁，金属化率达到40 95% 后，被认为完成了基本还原，将电弧炉的电极插孔(12)打开，放入电极(1)对已经变成还原 炉产品的成型物进行加热并熔化，渣铁分离，产生类似高炉生产的铁水或直接还原钢。②第二种方法，提高熔炼炉的加热温度，方法可以有加大燃料和含氧气体的流动，提高含氧气 体的含氧量，采用高热值的燃料等。将成型物加热到熔化温度，随后将电极插孔(12)打开，将载有助燃气体和燃料的喷嘴从电极插孔(12)插入熔炼炉对接近熔融状态的成型物进行 加热、熔化并进行渣铁分离，产生类似高炉生产的铁水或直接还原钢。5. 根据权利要求1所述的电弧炉熔融炼铁的方法，其特征是燃料在进入加热炉前也 可经过蓄热器或换热器预热，使在加热炉和熔炼炉中有更好的燃烧节能效果，即使排出的 高温烟气的一部分通过各类形式的蓄热器或换热器，通过此种方式使燃料在进入蓄热器或 换热器时被预热。6. —种电弧炉熔融炼铁的装置，包括炉体(2)、炉盖(10)、电极(1)、加料装置和出料装 置，其特征是所述装置还包括至少一对加热炉和至少一对蓄热器；所述加热炉与电弧炉 炉体(2)连接；所述蓄热器的一端与加热炉连接，另一端分别和排放系统连接和鼓风机(8) 和/或气体处理装置(21)。7. 根据权利要求6所述的电弧炉熔融炼铁的装置，其特征是所述炉体(2)和炉盖 (IO)，电极(1)与炉盖(10)之间为沙封或水冷套密封连接，整个系统在隔绝空气和隔绝氧 气下进行。所述电弧炉装有防爆装置，所述防爆装置为压力放空阀(11);所述电弧炉炉体 (2)和炉盖(10)的外壳内衬有耐火保温材料，所述加热炉、蓄热器以及连接管路的外壳内衬有耐火保温材料。8. 根据权利要求6或7所述的电弧炉熔融炼铁的装置，其特征是可采用固体燃料、液 体燃料、气体燃料或它们之间的组合燃料，对装入炉体中的成型物进行加热。如图l所示， 利用蓄热器(6a、6b)蓄热，采用交替换向的方式，使所用的燃料燃烧后加热熔炼炉中的成 型物物料。含氧气体通过蓄热器6b与燃料在加热炉5b和熔炼炉内燃烧，使熔炼炉中的成 型物加热到800 160(TC之间的某个合适温度，成型物中铁的氧化物被还原成金属铁并产 生析出气体，烟气和析出气体等气体进入对面的加热炉(5a)中，含氧气体与析出气体中的 可燃物混合并燃烧，加热蓄热器(6a)中的蓄热体(7)使其蓄热，降温后的烟气通过旋风分 离器(15)，布袋除尘器(16)，通过烟囱(18)排出，排出的烟气中只有很少部分的可燃气体。 此后，将含氧气体经蓄热器(6a)进入加热炉(5a)，与燃料在加热炉中燃烧，对熔炼炉的成 型物物料进行加热，产生的烟气与析出气体一起进入加热炉(5b)，与含氧气体混合并燃烧， 加热蓄热器(6b)的蓄热体(7)使其蓄热，被冷却的烟气进入旋风分离器(15)，布袋除尘器 (16)，并从烟囱(18)中排出。依次循环，其进入加热炉中的含氧气体始终是高温气体，提高 系统的热效率。9. 根据权利要求6或7所述的电弧炉熔融炼铁的装置，其特征是如图2所示，在图1 所述装置的基础上还设有备用的气体处理装置(21)和备用的蓄热器(6e、6f)。气体处理 装置(21)从两头分别通过三通阀连接到蓄热器(6a、6b、6e、6f)，蓄热器(6b、6f)的一端与 加热炉(5b)连接，蓄热器(6a、6e)的一端与加热炉(5a)连接。蓄热器(6a、6b)另一端分 为三路，一路与鼓风机8连接，一路分别通过三通阀(20b或20c)与气体处理装置(21)连 接，一路分别通过三通阀(20a或20d)与排放系统连接。蓄热器(6e、6f)的另一端分为两 路，一路分别通过三通阀(20b或20c)与气体处理装置(21)连接，另一路分别通过三通阀 (20a或20d)与排放系统连接。本实施方案利用气体处理装置中气体储罐储存过剩的析出 气体或其它燃料，作为电弧炉中成型物初始升温时加热炉的燃料(低温时析出气体少)，蓄 热器(6e、6f)用于预热进入加热炉的析出气体，或以循环的析出气体为载体气将热量从蓄 热器带入炉体加热成型物，是一种节能优化操作。10. 根据权利要求6或7所述的电弧炉熔融炼铁的装置，其特征是如图3所示，包括电 弧炉及相配套的设备、4台加热炉(5a、5b、5c、5d)、4台蓄热器(6a、6b、6c、6d)、气体处理装 置(21)和鼓风机(8)。加热炉和蓄热器安装在炉体(2)的两侧，每侧两台加热炉和两台蓄 热器，按上下位置安装。每台蓄热器的一端分别与加热炉连接，另一端两个出口分别与两个 三通阀(20a、20b或20c、20d)连接。蓄热器(6c、6d)通过三通阀(20b)与气体处理装置连 接，通过(20a)与排放系统连接；蓄热器(6a、6b)通过三通阀(20c)与气体处理装置连接， 通过(20d)与排放系统连接。以成型物还原过程中产生的析出气体为燃料燃烧加热蓄热器 中的蓄热体，以循环析出气体为载体气将热量从蓄热器带入炉体加热成型物。运行初始先 用燃料或气体处理装置中气体储罐中的析出气体加热蓄热器中的蓄热体，待炉体中产生析 出气体后停止燃料，使用析出气体燃烧。运行按通过_燃烧_放热_等待四个过程循环进 行。11. 根据权利要求6或7所述的电弧炉熔融炼铁的装置，其特征是如图6所示，加热 炉和蓄热器选用一体化结构，即加热式蓄热器，所述加热式蓄热器的一端设有燃烧室，另一 端为蓄热部分。所述装置主要由电弧炉炉体及相配套设备、四台加热式蓄热器(25a、25b、25c、25d)、气体处理装置(21)和鼓风机8组成，气体处理装置包括循环气体增压机、气体 冷却净化装置、气体储罐。加热式蓄热器的燃烧室与电弧炉炉体连接，连接管路上设有阀 门(3p、3q、3r、3s);每相邻的两台加热式蓄热器的燃烧室之间相连接，连接管路上设有阀 门(3m、3n、3x、3y)。(阀门3p、3q、3r、3s为常开阀，3m、3n、3x、3y为常闭阀，只有在一台蓄 热器为另一台换热器供风时才关闭或打开相应的阀门)。加热式蓄热器的蓄热端分三路， 其中两路分别通过三通阀与气体处理装置(21)连接，一路通过三通阀与鼓风机(8)和排 放系统连接。三通阀(20m、20n)及所对应的管路为析出气体循环常用管路，三通阀(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾会平，
申请(专利权)人：贾会平，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]