一种含铁物料悬浮还原装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种含铁物料悬浮还原装置，包括：提升设备（１）、Ｉ级换热管（２）、Ｉ级旋风预热器（３）、ＩＩ级换热管（４）、ＩＩ级旋风预热器（５）、ＩＩＩ级换热管（６）、ＩＩＩ级旋风预热器（７）、喷射还原炉（８）、旋风分离器（９）、冷却管（１０）、旋风冷却器（１１）、出料仓（１２）、负压风机（１３）、除尘器（１４）、废还原气体收集系统（１５）和还原气体发生设备；所述的喷射还原炉（８）包括：气固出料管（１ａ）、喷射炉体；在喷射炉体内部，自上而下分别是悬浮还原区（１０ａ）、涡流还原区（３ａ）和喷流调温区（６ａ），涡流还原区（３ａ）与喷流调温区（６ａ）之间设置有一个带风帽（４ａ）的隔栅（５ａ），在涡流还原区（３ａ）内设置有喷射布料装置（２ａ），在喷流调温区（６ａ）的底部设置还原气体喷枪（７ａ）、氧气喷嘴（８ａ）和ＣＯ喷嘴（９ａ）。本实用新型专利技术的喷射还原炉中气、固两相向上并流，气固两相接触充分，传热、传质系数大，既能缩短含铁物料在系统中平均停留的时间，又能实现对粉状含铁物料的快速加热、还原及分离。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术公开一种含铁物料悬浮还原装置，属于钢铁冶金技术的气固相热交换 和热反应领域。
技术介绍
自1932年捷克工程师M. Voel-Jorgensen首次提交了旋风悬浮预热器加热水泥生 料粉的专利以来，使水泥窑的质量和产量大幅度提高，热耗明显下降，引起了各国水泥技术 研究者和设备制造商的关注。委内瑞拉的FIOR公司和奥地利的奥钢联工程技术有限公司 于20世纪90年代初联合开发成功FINMET工艺，该工艺是以铁矿粉为原料，以天然气为还 原剂生产直接还原铁的流化床还原工艺，与其他工艺相比，FINMET工艺由于使用低成本的 矿粉做原料，降低了生产成本。最后把还原铁粉制成热压块铁(HBI)。1996年澳大利亚BHP 公司在西澳里德兰港建成第一坐FINMET工艺设备，于1999年2月生产热压块铁，产能250 万吨/年。CIRC0RED工艺(也称碳化铁工艺)由德国鲁奇公司开发，核心设备包括循环流 化床(气体流速为普通流化床的10倍以上)和普通流化床各一座，用煤做还原剂。铁精 矿粉经余热后先在循环流化床参加反应，所得产品金属化率可达80%，再经第二阶段反应， 金属化率可达93%以上。该工艺年产50力吨的直接还原设备已在特拉尼达和多巴哥美国 纽柯公司所属工厂投产，但因生产过程中出现问题较多，无法达到稳定生产，于1999年停 止工业性生产。CIRC0RED工艺也由德国鲁奇公司开发，属利用天然气为还原剂的流化床法 (厂址特立尼达)。2000年由Cliffs & Associvote公司(Cliffs、LTV钢公司和鲁奇公司 合资经营)接管，将直接还原铁制成热压块出售，2001年出售13万吨，但因市场原因停产。 HISMELT的CFB系统主要功能是对原料矿粉和白云石进行预热，将混合原料经过由螺旋给 料机、多级文氏管、旋风装置、循环流化反应器组成的预热系统后被预热到工艺所需温度， 然后通过热矿提升机送至SRV喷吹系统。CN1557973公开了一种低温还原铁矿粉的制备方法，采用铁粉、煤粉、粘合剂、 催化剂、脱硫剂造球后，在500 IlOiTC还原反应10 200分钟生产低温还原铁矿粉。 CN1075201公开了一种粉铁矿石循环流化床式预还原炉，包括圆桶状第一、二还原炉和第 一、二分离器，第一预还原炉通过形成有气体供应口的第二循环管连接到第二预还原炉，第 二预还原炉通过形成有气体供应口和第三循环管连接到第一旋风分离器，中/微粒铁矿石 由于第一、二预还原炉汇合起来的还原气体而形成高速流化床在此进行循环，通过第一循 环管使第一分离器和第一预还原炉相互连接，漏斗和第二旋风分离器连接在第一循环管 上。CN1109910公开了富氧熔融气化炉直接还原铁工艺方法，以固体气化煤为燃料，用富氧 加湿的高温鼓风作为气化剂，通过制造冶金还原煤气的液态排渣煤气炉和除尘器，制取合 格的高质量的高温煤气输入还原竖炉，并实现液态排渣，移动床式竖中含铁原料在高温煤 气作用下，转化成直接还原铁。CN1176666、CN1211283和CN1143391公开了还原细铁矿石 的三段流化床炉式装置，包括第一单流化床，在沸腾流化状态烘干/预加热细铁矿石，第一 旋流器，收集夹在自第一炉气体中的细铁矿石，第二单流化床炉，预还原来自第一炉的细铁矿石，第二旋流器，收集夹在自第二炉气体中的细铁矿石，第三双流化床炉，它包含分别最 后还原粗颗粒和中等/细颗粒的第一反应炉和第二反应炉，第三旋流器以及第四旋流器， 分别收集夹在来自第一、第二反应炉炉气体中的细铁矿石颗粒。CN1142248公开了三阶段流 化床型还原设备及其还原范围宽的细铁矿石的方法。该设备包括系列布置的带有与其相连 的第一旋风除尘器的干燥/预热炉，带有与其相连的第二旋风除尘的初级预还原炉、在沸 腾流态化下终还原铁矿石中粗粒矿石，同时转移该矿石中的中等/细粒矿石的二级高气体 速度还原炉、终还原该中等/细粒矿石，形成其沸腾流化床的二级低气体速度还原炉中内 部旋风除尘器及捕获未被内部旋风除尘捕到的粉矿的第三旋风除尘器。CN1034022公开一 种固态矿石的预还原和熔化还原炉。较大尺寸矿石在分配器上形成流化床在预还原炉中被 还原，在装入熔化还原炉。较小尺寸的矿石在穿过预还原炉时被还原，然后被喷入熔化还原 炉中熔化。CN1248297公开了一种流化床制备熔融铁的装置和方法，使用煤产生的还原性 气体被供入第二流化床还原炉还原铁矿，第二流化床排除的气体供第一流化床还原细铁矿 石，所得还原铁矿装入熔化气化炉生产铁水。CN1248632公开了一种煤氧还原炼铁方法在 预还原竖炉和终还原铁浴炉中进行。以含铁物料为原料，以煤为能源和还原剂。预还原采 用中等还原度，预还原的金属化率为50-80%，终还原采用低的二次燃烧率C0+H2+C02+H20 的浓度>85%。使整个还原过程中，间接还原与直接还原的比值接近理论最佳值7 3。 CN1093412公开了用固态碳还原剂直接还原含氧化铁原料的方法。CN85104511公开了在一 个有气化器和放置在它上面的直接还原竖炉的装置中，竖炉通过一个连接竖管和气化器相 连，把气化器中取得的还原气体直接引入，甚至在有高含灰比时也能做到。CN1035136公开 了一种铁矿石熔融还原的方法包括将铁矿石引入预热和预还原炉并预热和预还原铁矿石， 预还原度低于30%，将矿石、含碳材料和助熔剂投入熔融还原炉，用置于氧气喷枪顶部的脱 碳喷嘴和后续燃烧嘴将氧气吹入熔融还原炉。以上公开专利由于所技术设备与工艺结 合的限制，存在金属化率低，能耗高，生产效率低，成本高等问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术公开一种能耗低，还原率高的含铁物料悬浮 还原装置，不但降低流体阻力损失和系统压降，均衡系统气流速度和压降，使系统平稳运 行，而且为连续炼钢熔炼炉提供金属化率60 % 90 %的预还原含铁物料微粉，产量高，投 资少，成本低。名词解释并流即含铁物料微粉悬浮于高温还原气体中，向一个方向流动。本技术的技术方案如下一种含铁物料悬浮还原装置包括提升设备、I级换热管、I级旋风预热器、II级 换热管、II级旋风预热器、III级换热管、III级旋风预热器、喷射还原炉、旋风分离器、冷却 管、旋风冷却器、出料仓、负压风机、除尘器、废还原气体收集系统和还原气体发生设备；其中提升设备与I级换热管相连，I级换热管、I级旋风预热器、II级换热管、II 级旋风预热器、III级换热管、III级旋风预热器、喷射还原炉、旋风分离器、旋风冷却器和 出料仓依次相连；I级旋风预热器的出风管与负压风机、除尘器、废还原气体收集系统依次 相连；还原气体发生设备包括还原气体管道、高压风机、煤气罐、中压风机和煤气发生 炉。煤气发生炉依次经中压风机、煤气罐、高压风机和还原气体管道连接喷射还原炉的涡流 还原区。还原气体发生设备中采用了高压风机，为系统的运转提供必要的压力保证。所述的喷射还原炉包括气固出料管、喷射炉体；在喷射炉体内部，自上而下分别 是悬浮还原区、涡流还原区和喷流调温区，涡流还原区与喷流调温区之间设置有一个带风 帽的隔栅，在涡流还原区内设置有喷射布料装置，在喷流调温区的底部设置还原气体喷枪、 氧气喷嘴和CO喷嘴，还原气体喷枪设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含铁物料悬浮还原装置包括：提升设备（１）、Ⅰ级换热管（２）、Ⅰ级旋风预热器（３）、Ⅱ级换热管（４）、Ⅱ级旋风预热器（５）、Ⅲ级换热管（６）、Ⅲ级旋风预热器（７）、喷射还原炉（８）、旋风分离器（９）、冷却管（１０）、旋风冷却器（１１）、出料仓（１２）、负压风机（１３）、除尘器（１４）、废还原气体收集系统（１５）和还原气体发生设备；其中提升设备（１）与Ⅰ级换热管（２）相连，Ⅰ级换热管（２）、Ⅰ级旋风预热器（３）、Ⅱ级换热管（４）、Ⅱ级旋风预热器（５）、Ⅲ级换热管（６）、Ⅲ级旋风预热器（７）、喷射还原炉（８）、旋风分离器（９）、旋风冷却器（１１）和出料仓（１２）依次相连；Ⅰ级旋风预热器（３）的出风管与负压风机（１３）、除尘器（１４）、废还原气体收集系统（１５）依次相连；还原气体发生设备包括：还原气体管道（１７）、高压风机（１８）、煤气罐（１９）、中压风机（２０）和煤气发生炉（２１）；煤气发生炉（２１）依次经中压风机（２０）、煤气罐（１９）、高压风机（１８）和还原气体管道（１７）连接喷射还原炉（８）的涡流还原区（３ａ）；其特征在于，所述的喷射还原炉（８）包括：气固出料管（１ａ）、喷射炉体；在喷射炉体内部，自上而下分别是悬浮还原区（１０ａ）、涡流还原区（３ａ）和喷流调温区（６ａ），涡流还原区（３ａ）与喷流调温区（６ａ）之间设置有一个带风帽（４ａ）的隔栅（５ａ），在涡流还原区（３ａ）内设置有喷射布料装置（２ａ），在喷流调温区（６ａ）的底部设置还原气体喷枪（７ａ）、氧气喷嘴（８ａ）和ＣＯ喷嘴（９ａ），还原气体喷枪（７ａ）设置在还原气体管（１５ａ）上面，氧气喷嘴（８ａ）设置在氧气管（１４ａ）上面，ＣＯ喷嘴（９ａ）与旋风冷却器排气管（１１ａ）相连；喷射还原炉（８）的气固出料管（１ａ）与旋风分离器（９）相连，旋风预热器集料筒（１３ａ）和还原气体分支管道（１２ａ）分别与涡流还原区（３ａ）内设置的喷射布料装置（２ａ）相连，还原气体管（１５ａ）与还原气体管道（１７）相连，氧气管（１４ａ）与氧气管道（１６）相连，喷射还原炉（８）通过旋风冷却器排气管（１１ａ）与旋风冷却器（１１）、出料仓（１２）依次相连。...

【技术特征摘要】
一种含铁物料悬浮还原装置包括提升设备(1)、I级换热管(2)、I级旋风预热器(3)、II级换热管(4)、II级旋风预热器(5)、III级换热管(6)、III级旋风预热器(7)、喷射还原炉(8)、旋风分离器(9)、冷却管(10)、旋风冷却器(11)、出料仓(12)、负压风机(13)、除尘器(14)、废还原气体收集系统(15)和还原气体发生设备；其中提升设备(1)与I级换热管(2)相连，I级换热管(2)、I级旋风预热器(3)、II级换热管(4)、II级旋风预热器(5)、III级换热管(6)、III级旋风预热器(7)、喷射还原炉(8)、旋风分离器(9)、旋风冷却器(11)和出料仓(12)依次相连；I级旋风预热器(3)的出风管与负压风机(13)、除尘器(14)、废还原气体收集系统(15)依次相连；还原气体发生设备包括还原气体管道(17)、高压风机(18)、煤气罐(19)、中压风机(20)和煤气发生炉(21)；煤气发生炉(21)依次经中压风机(20)、煤气罐(19)、高压风机(18)和还原气体管道(17)连接喷射还原炉(8)的涡流还原区(3a)；其特征在于，所述的喷射还原炉(8)包括气固出料管(1a)、喷射炉体；在喷射炉体内部，自上而下分别是悬浮还原区(10a)、涡流还原区(3a)和喷流调温区(6a)，涡...

【专利技术属性】
技术研发人员：董杰，李丰功，王学斌，
申请(专利权)人：莱芜钢铁集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：37[中国|山东]