一种高风温旋流喷射扰动熔融还原和预还原联合装置及方法，属于熔融还原技术领域。装置包括：原料系统、炉顶装料及布料系统、熔融还原炉、炉顶高温煤气系统、预还原炉、半焦煤气回收利用系统、煤粉制备及喷煤系统、铁水脱硫剂制备及喷吹装置、氧气和氮气供应系统、渣铁处理系统、高风温热风炉、熔融还原炉鼓风机、炉顶煤气除尘与回收系统、煤气热电联产装置。并采用高风温旋流喷射扰动熔融还原炉产生的高温煤气引入到预还原炉内，将含铁原料在固相状态下直接还原成为具有一定金属化率的预还原炉料，经过冷却后与半焦分别作为炉料和燃料加入到熔融还原炉内，终还原生产出铁水。优点在于，具有生产效率高、能耗低、易于操作和实现工业化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于熔融还原
，特别是提供了一种。
技术介绍
随着我国钢铁工业的快速发展，对焦煤的需求量也不断增大，到本世纪后期，我国焦煤资源将不堪重负，无法满足钢铁产能的要求。依赖焦炭生产的高炉炼铁将无法实现可持续发展。因此开发和利用非焦煤的炼铁工艺流程是钢铁工业可持续发展的必然趋势。非焦煤炼铁技术是指不使用焦炭进行冶金生产过程的各种工艺方法，按产品类型和用途，可分为直接还原法和熔融还原法。直接还原法是指用气体、液体及非焦煤为还原剂，在固态下还原铁矿石、球团矿等原料，得到多孔的含有脉石等杂质的海绵状直接还原铁。这种直接还原铁可以替代废钢，作为电炉炼钢原料，其实现工业化生产直接还原铁铁的主要方法是美国的MIDREX竖炉法及墨西哥希尔萨(HYLSA)公司研发的HYL4R竖炉法，这两种方法均采用天然气作为还原气原料。熔融还原法是指以非焦煤为还原剂和能源，在高温状态下还原炼铁原料，得到液态铁水和炉渣的方法。目前只有COREX及FINEX熔融还原工艺实现了工业化生产，其它工艺还处在工业试验或中间试验阶段。熔融还原炼铁工艺主要是“二步法”:即第一步是预还原，以间接还原反应为主；第二步是终还原，以直接还原为主的还原工艺。根据预还原的效果，目前研究开发的熔融还原炼铁工艺可分为以下两大类(1)预还原度高且二次燃烧率低的工艺，以COREX工艺为典型代表。COREX工艺采用上部竖炉进行预还原，用熔融气化炉终还原产生(CCHH2)彡95%的高温煤气，加入部分净化冷煤气，将此混合煤气温度调整至850°C左右，并送到上部竖炉，进行块矿或球团预还原，达到金属化率>90%的直接还原铁以后，再进入熔融气化炉熔化还原成铁水。(2)预还原度低且二次燃烧率高的工艺，以Hismelt工艺方法为典型代表。工艺简单，属于铁浴“一步法”熔融还原炼铁工艺。以粉矿和粉煤为原燃料；采用富氧预热空气 (富氧30% 40%，空气预热温度1200°C )进行二次燃烧；二次燃烧率达到50% 70%。在本专利
的其它方法有C0REX、FINEX和Hismelt熔融还原工艺，但是以上工艺还存在如下一些不足(I)COREX工艺，由于其工艺是以熔融气化炉为终还原炉，对熔炼使用造气煤的质量要求十分严格，为保证炉况顺行还需要加入燃料总量14% 20%的焦炭；还原竖炉内炉料易黏结造成出料口堵塞，需要定期清理等问题，影响到生产作业率的提高和实现大型化的进程；竖炉内还原气体的消耗量大，造成能耗偏高；另外由于该工艺采用氧气炼铁，氧气消耗量大，氧气设备投资费用高。(2) FINEX工艺，是流化床工艺和COREX熔融气化炉工艺的结合。能够处理的矿粉是有选择性的，要求矿粉为8mm以下粒度；使用细精矿粉的流化床设备有待进一步研究。由于该工艺采用氧气炼铁，氧气消耗量大，氧气设备投资费用高。(3) Hismelt工艺，要求终还原炉内上部具有高的二次燃烧率，下部熔池渣、铁相具有高还原势，因而产生高温、高FeO泡沫炉渣，对终还原炉炉衬有强烈浸蚀；喷吹矿粉及煤粉的喷枪，使用寿命较短。该工艺有待发展和改进。本专利技术的目的在于提供一种有利于实现大型化；有利于钢铁工业可持续发展；特别适合于由传统高炉炼铁工艺技术，向非高炉炼铁工艺技术的过渡和发展的装置和工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种。本专利技术不依赖焦炭，使用非焦煤及各种含铁原料(烧结矿、球团矿、块矿)经过预还原炉还原，将含铁原料在固相状态下还原成为具有一定金属化率的预还原炉料，再将预还原炉料与非焦煤同时加入到一种高风温旋流喷射扰动熔融还原炉中进行熔融终还原，最终生产出铁水。本专利技术使用炼铁原料经过预还原炉还原，预还原温度为850 950°C，并将含铁原料在固相状态下还原成为具有40% 60%金属化率的含铁原料，经过冷却后得到出料温度为100 150°C的预还原炉料，再将预还原炉料与半焦通过胶带运输机和炉顶装料设备， 按批次加入到熔融还原炉中，采用富氧喷煤及高风温鼓风(总富氧率为5% 14%，鼓风温度为1250 1350°C )，炉缸煤气的二次燃烧率为10% 20%，采用旋流喷射扰动 炼铁工艺方法，终还原生产铁水和炉渣。预还原炉用熔融还原炉产生的900 1000°C的高温炉顶煤气，经过高温旋风除尘后的半净煤气与加入的半焦煤气混合，作为预还原炉用还原性气体。由高温旋风除尘器收集的粉尘，经过回收利用系统，由设置在熔融还原炉炉缸上方的多功能喷枪喷入炉缸以保护炉衬。本专利技术属于两步法熔融还原炼铁工艺。本专利技术高风温旋流喷射扰动熔融还原和预还原联合装置，其主要工艺装置为一是高风温旋流喷射扰动熔融还原炉，其特征是固定式竖炉并采用高风温旋流喷射扰动方式进行含铁原料熔融还原，以下简称为熔融还原炉；二是高风温旋流喷射扰动熔融还原预还原炉，其特征是固定式竖炉，并采用高风温旋流喷射扰动熔融还原炉产生的高温煤气，将含铁原料在固相状态直接还原，成为具有40% 60%金属化率的预还原炉料，经过冷却后作为熔融还原炉炉料，因而称为高风温旋流喷射扰动熔融还原预还炉，以下简称为预还原炉。本专利技术高风温旋流喷射扰动熔融还原和预还原联合装置包括原料系统、炉顶装料及布料系统、熔融还原炉、炉顶高温煤气系统、预还原炉、半焦煤气回收利用系统、煤粉制备及喷煤系统、铁水脱硫剂制备及喷吹装置、氧气和氮气供应系统、渣铁处理系统、高风温热风炉、熔融还原炉鼓风机、炉顶煤气除尘与回收系统、煤气热电联产装置。原料系统通过炉顶装料及布料装置分别与熔融还原炉及预还原炉相连，炉顶高温煤气系统通过高温煤气管道与熔融还原炉相连，预还原炉通过高温煤气管道与炉顶高温煤气系统相连，半焦煤气加压回收利用系统通过管路与预还原炉相连，煤粉制备及喷煤系统通过管路与熔融还原炉相连，铁水脱硫剂制备及喷吹装置通过管路与熔融还原炉相连，氧气和氮气供应系统通过管路与熔融还原炉相连，渣铁处理系统通过渣铁沟与熔融还原炉相连，高风温热风炉通过热风管道与熔融还原炉相连，熔融还原炉鼓风机通过冷风管道与高风温热风炉相连，炉顶煤气除尘与回收系统通过煤气管道与预还原炉相连，煤气热电联产装置通过煤气管道与炉顶煤气除尘及回收系统相连，熔融还原炉鼓风机通过高压供电电缆与煤气热电联产装置相连。原料系统包括烧结机、球团矿焙烧机、原料场堆取料机、胶带机、燃料用煤干燥、半焦制备装置、贮矿槽上卸料车及胶带机、原燃料贮矿槽及间门、给料机、振动筛、称量罐、贮矿槽下胶带运输机、料流换向阀、1号上料胶带机、2号上料胶带机。烧结机通过胶带机与贮矿槽上卸料车及胶带机相连，球团矿焙烧机通过胶带机与贮矿槽上卸料车及胶带机相连，原料场堆取料机通过胶带机与贮矿槽上卸料车及胶带机相连，燃料用煤干燥、半焦制备装置通过胶带机与贮矿槽上卸料车及胶带机相连，贮矿槽上卸料车及胶带机通过溜槽和橡胶密封件与各胶带机相连，原燃料贮矿槽及间门通过溜槽和橡胶密封件与槽上卸料车及胶带机相连，给料机通过溜槽和橡胶密封件与原燃料贮矿槽及闸门相连，振动筛通过安装螺栓和橡胶密封件与给料机相连，称量罐通过溜槽和橡胶密封件与振动筛相连，贮矿槽下胶带机通过溜槽和橡胶密封件与称量罐相连，料流换向阀通过溜槽和橡胶密封件与贮矿槽下胶带机相连，1号上料胶带机和2号上料胶带机通过溜槽和橡胶密封件与料流换向阀相连。炉顶装料及布料系统包本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种高风温旋流喷射扰动熔融还原和预还原联合装置，其特征在于：包括：原料系统、炉顶装料及布料系统、熔融还原炉、炉顶高温煤气系统、预还原炉、半焦煤气回收利用系统、煤粉制备及喷煤系统、铁水脱硫剂制备及喷吹装置、氧气和氮气供应系统、渣铁处理系统、高风温热风炉、熔融还原炉鼓风机、炉顶煤气除尘与回收系统、煤气热电联产装置；原料系统通过炉顶装料及布料装置分别与熔融还原炉及预还原炉相连，炉顶高温煤气系统通过高温煤气管道与熔融还原炉相连，预还原炉通过高温煤气管道与炉顶高温煤气系统相连，半焦煤气加压回收利用系统通过管路与预还原炉相连，煤粉制备及喷煤系统通过管路与熔融还原炉相连，铁水脱硫剂制备及喷吹装置通过管路与熔融还原炉相连，氧气和氮气供应系统通过管路与熔融还原炉相连，渣铁处理系统通过渣铁沟与熔融还原炉相连，高风温热风炉通过热风管道与熔融还原炉相连，熔融还原炉鼓风机通过冷风管道与高风温热风炉相连，炉顶煤气除尘与回收系统通过煤气管道与预还原炉相连，煤气热电联产装置通过煤气管道与炉顶煤气除尘及回收系统相连，熔融还原炉鼓风机通过高压供电电缆与煤气热电联产装置相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：唐振炎，张福明，钱世崇，毛庆武，姚轼，李勇，徐辉，章启夫，唐安萍，许云，李俊青，李翠芝，李欣，曹朝真，
申请(专利权)人：北京首钢国际工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11
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