节能隧道还原炉制造技术

本实用新型专利技术属于煤、气基直接还原炼铁，或炼型焦的高温反应器设备，具体是一种节能隧道还原炉，解决现有隧道式煤基直接还原炼铁设备存在的问题。节能隧道还原炉，包括炉道，其出、入口处分别设两道门，在靠近入口内门的两侧炉墙上各有抽煤气孔，在靠近出口内门的炉顶上有通入炉道内的还原煤气管，在靠近炉道的中部两侧炉墙外各有一个煤气燃烧室，在每个煤气燃烧室内有大孔花格蓄热墙，在每个煤气燃烧室的两端都装有若干小孔蓄热体，将各个小孔蓄热体群罩着的锥形罩中央连接有风／烟气管，在每个小孔蓄热体群两侧有燃烧煤气管。本实用新型专利技术将还原副产的煤气及煤的挥发份完全彻底回收利用，解决了其他各种煤基直接还原铁设备高能耗的致命问题。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于煤、气基直接还原炼铁，或炼型焦的高温反应器设备的
， 具体涉及一种节能隧道还原炉。
技术介绍
目前国内国际的隧道还原炉、窑主要有以下两大类比较普通的是罐装法隧道还原炉，其窑型是一条笔直的涵洞，涵洞有长有短，有宽 有窄，有高有低，洞内有道轨供窑车行进。在靠近入口的部位窑顶或两侧窑墙上留有若干个 排烟气孔，通过引风机或高烟囱的吸力将烟气从窑内抽出；大约在窑的中部段的窑顶上留 有投煤或观火孔，或在窑的两侧墙上有若干个煤气火嘴。通常窑头(入口)设有窑门，顶车 时打开，运行时关闭，窑尾(出口)是敞开的。直接还原炼铁时，将铁矿粉与煤粉及脱硫剂掺 和或分层装入特别的耐火罐内，罐装到窑车上，将载罐的窑车一个接一个从窑头顶向窑尾， 在窑的中部通过窑顶投煤或窑侧喷煤气在窑内燃烧，助燃的空气是由窑头抽烟的引风机或 高烟囱，从敞开的窑尾吸入窑内的(也有个别窑尾有门，但门上有若干个鼓风机向窑内鼓 风)，火焰首先加热罐体，罐体再传热给罐中的铁矿粉、煤粉等料，升温到一定温度后，罐中 的煤夺取矿粉的氧，将铁还原。当窑车被推进到燃烧区后段，窑车上的罐及罐内物被吸入窑 内与车逆行的冷空气冷却，直至冷却到50°C以下出窑后，卸出罐内的还原铁及煤灰等，再重 新将铁矿粉、煤粉等装入罐内，从头到尾再来。此法的工艺特点是燃烧投入的煤或喷入的煤 气是在窑内燃烧，火焰直接烧罐，由罐传热罐内物料，整个窑内大空间是氧化性气氛，罐内 是还原气氛。当罐处在火焰区时，罐内煤还原铁，副产的煤气(CO)以及煤的挥发份(H2、C0、 CnHm)逸出罐后将被氧化燃烧。而处在火焰区前段罐内逸出的还原副产煤气特别是煤的挥 发份(煤的挥发份在此区大量甚至全部逸出)，由于此处窑内无氧或缺氧(空气中的氧在火 焰区已消耗掉)，这些还原性气体(C0、H2)或可转变成还原性气体的可燃性气体(CnHm)，就 混合在燃烧区产生的烟气(N2、C02、H20等)中，被引风机或高烟囱抽出窑外排空了，造成了 空气污染和有用气体的浪费，致使该法能耗较高。其优点是机械化甚至自动化程度可以提 高，连续性生产、效率高、产品质量稳定，窑体本身投资适中，但配套设备(外加热源的煤气 发生炉)投资大，还原罐不仅投资大，而且冷热交替易损。装卸料易产粉尘。另一种方法叫车底还原炉，其结构及工作原理与如上所述的隧道窑基本类同，主 要不同点有四其一，本法窑内空间较小，窑顶至车底间的距离较小；其二，本法不需要罐， 是将铁矿粉、煤粉、脱硫剂混合后先造球，然后将球平铺在车底上(较薄)；其三，燃烧的煤 气及助燃空气都是从窑体中部分布的若干火嘴鼓入的，空气不是从窑尾口吸入，也就是其 冷却剂不是空气；其四，在窑尾口鼓入惰性气(N2),阻止空气进入，还原好的小球被惰性气 体冷却。此法的优点是不再需要罐及装罐，减少了罐的投资及日常补充开支；粉尘较小，机 械化自动化程度都可以提高，还原速度快，但设备周转运行快作业强度大。其工艺特点是， 火焰在窑的上部燃烧，上部空间是氧化性气氛，而车底围绕小球的小空间，由于还原副产煤 气的不断逸出，形成局部还原性气氛。当车载着小球未达火焰区时，已逸出的挥发份气体(H2, CO, CnHm)以及少量还原副产煤气(CO)也都不能有效利用。该法需要专门制备惰性气 体，既增加了投资又加大了成本费用。
技术实现思路
本技术为了解决现有隧道式煤基(煤为还原剂)直接还原炼铁设备存在的问 题，采用类似焦炉炼焦的原理，提供了一种节能遂道还原炉。本技术采用如下技术方案实现节能隧道还原炉，包括炉道，其特征在于炉道 是砌筑的直筒隧道，其入口和出口处分别可升降的用入口内门、入口外门和出口内门、出口 外门封闭，炉道底部设有供隧道车行进的道轨，在靠近入口内门的两侧炉墙上各有用耐火 砖砌筑的抽煤气孔，在靠近出口内门的炉顶上有通入炉道内的还原煤气管，在靠近炉道的 中部两侧炉墙外各有一个煤气燃烧室，在每个煤气燃烧室内有数个用耐火砖砌筑的大孔花 格蓄热墙，在每个煤气燃烧室的两端都装有若干小孔蓄热体，在每个煤气燃烧室的两端外 部，都用锥形罩将各个小孔蓄热体群罩着，锥形罩中央连接有风/烟气管，在每个小孔蓄热 体群两侧有通入煤气燃烧室的燃烧煤气管。节能隧道还原炉，一种窄而高的隧道炉，在炉的两头及靠近两端适当位置各安装 一个可升降的门(共计4个门)，其中两头的门都可将炉全封闭，两个内门是将炉内车底至 炉顶的上部空间隔断封闭。在靠近入口段内门处的炉墙两侧留有若干孔，通过管道阀门与 冷却器、脱水器、引风机、煤气包连通，窑内还原副产的煤气及煤挥发份可燃气，一同经孔道 被集中抽送到煤气包。在炉的中部两侧炉墙外有两个煤气燃烧室，这部分的炉墙采用导热性好的耐火材 料(如SiC)砌筑，其作用除了支撑炉顶外，还将火焰与炉内隔断，并将燃烧室的热量传输到 炉内。在每个燃烧室的两端都有煤气入口、空气入口(兼作烟气出口)及特制的余热回收 小孔蓄热体。通过特别的切换阀，使煤气、空气定时切换从两端的某一段进入燃烧室燃烧， 与此同时烟气被切换从另一段原空气管口被抽出。在靠近燃烧室两端顶部装有防爆管及盲 板，在燃烧室外有供操作及维修的小空间及人孔管与外界连通。在燃烧室横断面有数个用 耐火砖砌筑的花格孔蓄热墙。在靠近出口内门适当位置有煤气管通入隧道炉内。本技术相对现有技术具有如下有益效果1、本技术操作前半流程是湿法运行(加水搅拌、压块、干燥)，后半流程是块 型运行(入炉、还原、出炉、钝化、储存)，没有粉尘污染，作业环境很好；2、与其它各种直接还原铁的炉型比，本炉型只需消耗还原煤，不需或极少补供燃 烧煤(或外供燃烧煤气)。还原反应所需的化学能、热能是自产自消(还原反应副产的煤气 CO及煤的挥发份H2、CO、CnHm，先从炉内抽出，此过程利用煤气作载体将炉内已还原好的铁 块的物理潜热，从炉头带到炉尾并传热给刚入炉的车载压块；煤气抽出炉外，经冷却脱水后 (H2还原铁副产H2O)，一部分供燃烧室燃烧放热，维持还原反应温度，一部分从炉头的煤气 管鼓入炉内，使炉头待出炉的已还原好的热铁块冷却，煤气将物理潜热带到炉尾预热入炉 压块；鼓入炉头的煤气中富含H2 (约40% )及CnHm(约8% )，CnHm遇到高温、高气孔率、高 活性的海绵铁催化裂解成CO及H2,由此提高了煤气的还原能力。当此种煤气穿过最高温的 还原段时，H2、CO夺取氧化铁的氧还原出铁(氢气还原为主)，还原反应副产的水蒸汽经冷 却脱水后又恢复了煤气的还原能力，混合中温段逸出的煤的挥发份从炉头鼓入，遇高温铁，CnHm催化裂解后进一步提高了煤气的还原能力，循环往复满足了还原反应所需的化学能和 热能。3、由于不需外供热源，本法能耗很低；特别是有相当比例的氢还原，与碳还原相 比，H2与C夺氧还原铁消耗当量相同，但H2是C重量的1/6，相比能耗极低；4、不需外供热源，亦即减少了排放；H2还原生成H2O,经脱水后，排放总量更少；特 别是减排了温室气体CO2的排放；5、本法炉内全程还原气氛，隔墙炉外的燃烧室是氧化气氛，操作易掌控，产品质量 很稳定；6、由于采用了小孔蓄热体回收烟气余热，入燃烧室的空气温度可达500°C以上，不 仅节能，而且火焰稳定，若干蓄热墙又起到了稳定炉温的作用，使整个操作过程轻松简本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种节能隧道还原炉，包括炉道，其特征在于炉道是砌筑的直筒隧道，其入口和出口处分别用可升降的入口内门（２）、入口外门（１）和出口内门（１４）、出口外门（１５）封闭，炉道底部设有供隧道车（１７）行进的道轨（１８），在靠近入口内门（２）的两侧炉墙上各有用耐火砖砌筑的抽煤气孔（４），在靠近出口内门（１４）的炉顶上有通入炉道内的还原煤气管（１３），在靠近炉道的中部两侧炉墙外各有一个煤气燃烧室（１９），在每个煤气燃烧室（１９）内有数个用耐火砖砌筑的大孔花格蓄热墙（１２），在每个煤气燃烧室（１９）的两端都装有若干小孔蓄热体（１０），在每个煤气燃烧室（１９）的两端外部，都用锥形罩（２０）将各个小孔蓄热体群罩着，锥形罩（２０）中央连接有风／烟气管（６），在每个小孔蓄热体群两侧有通入煤气燃烧室（１９）的燃烧煤气管（７）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭瑛，范文斌，郭文平，成宏福，马光禄，王玉莲，郭智宜，
申请(专利权)人：郭瑛，
类型：实用新型
国别省市：14[]