立式快速还原炉制造技术

立式快速还原炉，由炉体和竖直设置在炉体内的不少于一个的封闭式还原器组成，在炉体与还原器之间形成炉膛，所述还原器上部的进料口和下部的出料口分别通过进料口顶盖和出料口底盖密封，每个还原器的上方设有出气孔，所述出气孔与炉膛相通，在炉体的下部设有分别通入炉膛内的还原气管道和助燃气管道，在炉膛壁上设有尾气引出通道。本实用新型专利技术的立式快速还原炉采用了结构独特的还原器分室设计，可以有效将还原反应生成的高温一氧化碳气体的物理能和化学能通过热辐射和热对流的传递方式快速地传递于不同的分室，引发下一熔融还原反应的发生，大幅度提高了一氧化碳的二次利用率，节约了能源和生产成本。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于金属冶炼的还原炉。
技术介绍
目前，高炉仍然是我国冶金行业中炼铁的主力军。但由于高炉流程长、基建费用高、设备复杂、能耗高、环境条件差，在市场能源紧张、竞争日益激烈的情况下，人们的目光不得不转向开发新的炼铁工艺和设备，而无焦低污染已经成为炼铁新工艺的目标。熔融还原炼铁技术是目前非高炉炼铁领域的一大课题，熔融还原炼铁技术的明显优势主要体现在以下几点(1)熔融还原工艺不使用焦炭，不需建焦炉和化工设施，对环境污染极小，为实现钢铁厂清洁生产、保护环境创造了条件；(2)焦煤资源少，且分布不均勻，炼铁不用焦煤有利于钢铁工业可持续性发展；(3)熔融还原炼铁流程短，投资少，具有降低生产成本的潜力。根据含铁原料预还原的不同程度，熔融还原炼铁工艺可分为一步法和二步法。一步法是将含铁原料先熔化后还原，早期的熔炼专利技术专利大多为一步法，因为它流程短、投资少，可以处理高磷铁矿。一步法的缺陷主要有两个一是熔融氧化铁的腐蚀性极强，可使任何耐材迅速腐蚀成炉渣，炉衬寿命很短。二是熔融氧化铁还原时产生的高浓度一氧化碳的能量无法有效回用于炼铁，吨铁煤耗达3000千克，煤气净化利用的热效率不高。二步法利用熔融氧化铁碳热还原产生的含大量一氧化碳的高温煤气，将含铁原料预还原成金属化率较高的海绵铁，然后海绵铁在熔融还原炉中完成终还原和渣铁分离。目前国际上先进的熔融还原炼铁工艺主要是二步法，主要包括COREX熔融还原技术和Finex粉矿熔融还原技术。COREX是奥钢联开发的一种用煤和球团矿(块矿)生产铁水的新炼铁工艺，其优点是可以用大部分非炼焦块煤和天然块矿进行冶炼，环保排放水平有很大幅度的改善，对原燃料中的如氧化锌、钾、钠等有害元素的容忍度有较大幅度的提高。但COREX工艺的缺点是1、天然块状原燃料资源量不够大，而且COREX对这些块状原燃料的理化性能要求也还比较高，所以COREX对资源的适应性还是受到了较大的限制；2、C0REX还不能全部使用天然块矿，仍需要一定比例的焦炭，所以说还没有完全摆脱高炉的弊病；3、由于竖炉会产生粘结等原因，COREX年作业率还低于高炉水平。因此，我国宝钢尽管引进了 COREX生产线并在罗泾进行筹建，但由于生产效率低等原因还在不断的调试中。Finex工艺是一种直接使用煤和粉矿的熔融还原炼铁技术，省却了传统高炉的工序。Finex针对COREX必须使用块矿或球团作原料以保证还原竖炉透气性的特点加以改进，其关键技术是在流化床反应器内将粉铁矿还原成粉状直接还原铁以及使用熔融气化炉将直接还原铁熔融还原为铁水，用纯氧进行冶炼。与传统的高炉炼铁工艺相比，Finex炼铁工艺省去了炼焦和粉矿烧结的工艺过程，产出的铁水质量可以与高炉生产的铁水质量相媲美，同时，对粉矿石和粒度没有严格要求。Finex工艺的缺点是流化床反应器的还原效率不如竖炉，其金属化率仅为80%左右，增加熔融气化炉的还原负担使得每吨生铁耗用的煤量要比高炉燃料比高的多。同时，还需要庞大的制氧和自备电厂以及煤气脱除CO2循环再利用设备。Finex技术由韩国浦项钢铁公司和奥地利西门子奥钢联公司自1992年联合开发， 目前工艺成熟的只有韩国浦项钢铁公司一家。从上述可知，二步法在利用还原反应产生的高温一氧化碳热能方面具有一定的降低生产成本、节约资源和能源优势，但由于存在预还原反应器，使整个流程结构复杂，往往需要庞大的附属设备(如庞大的制氧和自备电厂以及煤气脱除CO2循环再利用设备等)，这不符合目前短流程的发展趋势。而相比之下，HIsmelt熔融还原技术是目前另一极具生产前景的熔融还原炼铁技术。HIsmelt熔融还原技术采用改进的一步法，是一种直接使用粉矿、 粉煤和1200°C热风(不用氧气，用22立方米/吨天然气)的铁浴熔融还原炼铁法。HIsmelt 的优点是结构简单，炉体体积和高度较小，投资成本和维修成本低，工艺无需烧结和炼焦， 环保水平较高。但HISmelt法同时存在自身明显的缺陷，如HIsmelt熔融还原为低压操作， 大量高温含尘煤气热能难以回收利用，吨铁能耗高，高温低热值尾气成为该工艺的“鸡肋”， 炉衬腐蚀快，一代炉龄仅12 18个月。因此，总体上说，尽管HIsmelt在直接利用粉矿、 粉煤冶炼对钢铁业者有着较大的吸引力，但该工艺要想实现工业化生产，在热煤气利用、CO 二次燃烧并将热量有效传递给熔池，提高设备利用率及降低炉衬成本方面还有很长的路要走。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种对矿石进行直接高温熔融，具有较高的一氧化碳二次燃烧率的立式快速还原炉，该还原炉流程短、操作方便、环保节能。本技术的立式快速还原炉由炉体和竖直设置在炉体内的不少于一个的封闭式还原器组成，在炉体与还原器之间形成炉膛，所述还原器上部的进料口和下部的出料口分别通过进料口顶盖和出料口底盖密封，每个还原器的上方设有出气孔，所述出气孔与炉膛相通，在炉体的下部设有分别通入炉膛内的还原气管道和助燃气管道，在炉膛壁上设有尾气引出通道。其中，所述尾气引出通道的进口设在炉膛壁内侧下方，出口设在炉膛壁外侧上方。本技术立式快速还原炉的工作原理是将简单成型团块(矿粉、煤粉、熔剂)从进料口间隔一定时间依次分别送入炉体内的还原器中。首先从位于第一个还原器处的还原气管道和助燃气管道通入还原气和氧气对第一个还原器进行直接高温熔融还原，还原反应产生的高温一氧化碳气体从第一个还原器的出气孔收集进入炉膛(燃烧室)内，与氧气发生二次燃烧释放热量，通过热辐射和热对流效应，使相邻的还原器快速升温，引发相邻还原器内的铁矿石发生还原反应。相邻还原器中产生的高温一氧化碳气体再次被收集进入燃烧室内，与氧气燃烧放出大量的化学热能，从而引发再相邻还原器中铁矿石的还原反应。如此循环。炉膛内剩余的高温气体用引风机从炉膛壁上的尾气引出通道引出，一方面利用其物理热能烘干原料，一方面将这部分高温气体通过助燃风机再次进入炉膛，达到一氧化碳的充分燃烧。本技术的立式快速还原炉采用了结构独特的还原器分室设计，可以有效地将还原反应生成的高温一氧化碳气体的物理能和化学能通过热辐射和热对流的传递方式快速地传递于不同的分室，引发下一熔融还原反应的发生。因此，本技术的立式快速还原炉大幅度提高了一氧化碳的二次利用率，节约了能源和生产成本；同时，采用封闭性能好的还原器，也减少了热损耗和环境污染。本技术的立式快速还原炉具有生产流程短、操作简便的优势，可以实现适用于粉矿的高温熔融还原(液态)和直接还原DRI (固态)双向选择的一体式熔融还原。其优点为1)原料适应性广，对矿石的粉粒度要求不高，可以适用于高品位或低品位红土镍矿、 高磷铁矿等的冶炼。2)炉料在还原过程中处于全封闭状态，环保节能。3)还原反应产生的高温一氧化碳气体的物理能和化学能在不同的还原器中循环利用，提高了生产效率。4)设备简单、操作容易，生产规模和生产能力可通过调节还原器个数灵活控制。附图说明图1是本技术立式快速还原炉的结构示意图。具体实施方式立式快速还原炉的结构如图1所示，由炉体5和还原器2组成。所述的还原器2竖直设置在炉体5内，为封闭式结构，其上部进料口通过进料口顶盖1密封，下部出料口以出料口底盖7密封。根据生产装置的大小确定还原器的数量，以后增加还原器个数即可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李增元，赵文林，
申请(专利权)人：李增元，赵文林，
类型：实用新型
国别省市：