CN102618684A - 一种连续熔融还原炼铁的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续熔融还原炼铁的装置，包括料斗、加热室、还原室和熔炼炉。加热室设有燃烧梁、进料锁和出料锁，燃烧梁设有烧嘴。还原室设有平料机、还原气出口和喷煤设备。熔炼炉设有排渣口、铁水流出口和气体出口。料斗通过进料锁与加热室连接，加热室通过出料锁与还原室连接，还原室通过还原室出料锁连接到熔炼炉。还原室的还原气出口和熔炼炉的气体出口接到燃烧梁的燃气入口。本发明通过还原室中被加热物料携带的高温显热进行煤的焦化和铁氧化物的还原，出还原室的物料再进入电炉进行熔化精炼，利用还原和熔炼过程产生的还原性气体直接进入燃烧梁烧嘴作加热原料的燃料，充分利用可燃性气体资源和熔炼过程的余热，降低了能量消耗和生产成本。

Description

一种连续熔融还原炼铁的装置

技术领域

本发明属于冶金和钢铁生产技术领域，涉及一种连续熔融还原炼铁的装置，具体涉及一种包衣球团为原料的连续熔融还原炼铁的装置。

背景技术

熔融还原炼铁是当前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，将氧化铁在熔融状态下还原，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。熔融还原炼铁成功的案例是COREX的二步法， 即将铁氧化物先进行预还原，然后将预还原物再送入熔分炉进行渣铁分离，以间接还原为主的还原反应。二步法熔融还原或将预还原后的炉料降温后再送至熔分炉或将熔分炉产生的煤气简单地通过炉料进行预还原，过程均产生大量的热能损失，碳消耗量高。

申请号为201110374492.7中国发明专利申请公开“一种含碳铁氧化物球团（块）熔融还原连续炼铁的装置。采用连续加料，抽风预热，鼓风顺流焙烧，对炉料（3）进行预还原，将预还原后的炉料（3）直接送入熔分炉（B），连续熔分，连续出铁的熔融还原连续炼铁装置，预热区（4）、焙烧区（5）和其后的熔分区为连通炉膛，并设置了助燃烧嘴（8）、二次风口（7），优先利用熔分区产生的高温煤气在预还原炉（A）内进行二次燃烧预热、焙烧炉料（3），然后炉料（3）排入熔分区进一步还原—渗碳—熔化，渣铁分离；在预热区（4）烟气穿过料层，直接加热炉料（3），再进入换热装置（9）及烟气处理系统，风机（11）将冷风经换热装置（9）升温后从床下鼓入炉床（2）。”。但是该专利申请仍不能充分利用能量。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种连续熔融还原炼铁的装置，优化流程组合，合理利用还原过程产生的还原性气体和气体带出的热量，降低能量消耗和生产成本。

本发明连续熔融还原炼铁的装置，一种连续熔融还原炼铁的装置，包括料斗、加热室、还原室和熔炼炉。加热室设有燃烧梁、烟气出口、进料锁和1～5个出料口，出料口与出料锁相连，燃烧梁设有烧嘴。还原室设有两台平料机、还原气出口和喷煤设备。熔炼炉设有排渣口、铁水流出口和气体出口。料斗通过进料锁与加热室连接，加热室通过出料锁与还原室连接，还原室通过还原室出料锁连接到熔炼炉。还原室的还原气出口和熔炼炉的气体出口接到燃烧梁的燃气入口。 

熔炼炉为中频炉、电阻炉、高炉、电弧炉或等离子炉，中频炉装有电炉丝，高炉配有热风炉。

作为选择，连续熔融还原炼铁的装置还设有加热预还原室，还原室还设有还原进料口。加热预还原室设有料斗、进料锁、出料锁、气体入口和燃气出口。料斗通过进料锁连接到加热预还原室，加热预还原室经出料锁连接到还原室的还原进料口。还原室的还原气出口和熔炼炉的气体出口连接到加热预还原室的气体入口，加热预还原室的燃气出口连接到燃烧梁的燃气入口。

高炉设有进风口，热风炉设有空气入口、热风出口和燃气入口。还原室的还原气出口和气体出口分别连接到燃烧梁的燃气入口和热风炉的燃气入口。热风炉的热风出口分别连接到高炉的进风口和燃烧梁的助燃气体入口。

喷煤设备为螺旋输送机或气体输送机，气体输送机的输送介质为氮气。两台平料机上、下布置，平料机设有推料杆和推料板，平料机通过推料杆与推料板连接。下平料机的推料板的下部为上宽下窄的斜面结构。平料机设有密封设备，密封设备使用的密封介质为氮气。燃烧梁的烧嘴为气体燃料烧嘴、液体燃料烧嘴或固体燃料烧嘴，或上述烧嘴的组合。

本发明熔融还原炼铁的原料为天然铁矿石或包衣球团。包衣球团由心部成型物和外包壳组成，心部成型物是铁矿粉制成球团，外包壳为石灰石粉末或白云石粉末，包壳的方法为是滚球、压球包壳、喷粉包壳或浸渍包壳。包壳的作用是防止铁的氧化物在加热过程粘结。

本发明连续熔融还原炼铁的装置，通过还原室的还原气出口和熔炼炉的气体出口连接与燃烧梁燃气入口的链接，利用还原和熔炼过程产生的还原性气体直接进入燃烧梁烧嘴作加热原料的燃料，充分利用可燃性气体资源和熔炼过程的余热，降低了能量消耗和生产成本。装置增设加热预还原室，高温还原性气体预热并部分还原被还原物料再作加热室燃烧梁的燃料，使过程进一步优化，同时本发明通过还原室中被加热物料的高温显热进行煤的焦化和铁氧化物的还原，出还原室的物料再进入电炉进行熔化精炼，还原过程以煤代焦，节省焦炭资源。连续熔融还原炼铁的装置流程短，结构紧凑，占地面积小。

附图说明

图1为本发明连续熔融还原炼铁装置的流程示意图；

图2为本发明另一方案的流程示意图；

图3为本发明再一方案的流程示意图；

图4为推料板结构示意图。

其中：

1（1a、1b）—料斗、2—进料锁、3—加热室、4—燃烧梁、5—出料锁、6—还原室、7—推料杆、8—平料机、9—推料板、10—还原室出料锁、11—中频炉、12—排渣口、13—电炉丝、14—燃气出口、15—还原进料口、16—喷煤设备、17—气体出口、18—铁水流出口、19—加热预还原室、20—气体入口、21—还原气出口、22—密封设备、23—高炉、24—进风口、25—热风炉、26—鼓风机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。

实施例1

本发明连续熔融还原炼铁的装置如图1所示，包括料斗1a、加热室3、还原室6和熔炼炉，熔炼炉为中频炉11，中频炉装有电炉丝13。加热室设有燃烧梁4、烟气出口、进料锁2、出料口，烟气出口与排放系统连接，出料口与出料锁5相连。燃烧梁设有烧嘴，烧嘴为气体燃料烧嘴。还原室6设有上、下平料机8、还原气出口21和喷煤设备16。中频炉设有排渣口12、铁水流出口18和气体出口17。进料设备连接到料斗1a，料斗1a通过进料锁2与加热室连接，加热室通过出料口、出料锁5与还原室连接，还原室的出口通过还原室出料锁10连接到中频炉。还原室的还原气出口21和中频炉的气体出口17一起连接到燃烧梁4的燃气入口。喷煤设备16为螺旋输送机。平料机8设有推料杆7和推料板9，平料机通过推料杆7与推料板9连接。如图4所示，下部平料机的推料板9的下部为上宽下窄的斜面结构。平料机设有密封设备22，密封设备使用的密封介质为氮气。

本发明包衣球团为原料进行连续熔融还原炼铁，包衣球团用铁矿粉滚制成球团，外包壳为石灰石粉末，包壳的方法为滚球包壳。连续熔融还原炼铁的过程为，包衣球团经进料设备送至料斗1a，料斗1a中的物料经进料锁2进入加热室3。加热室的燃烧梁4烧嘴燃烧放出热量加热包衣球团至1400～1500℃，然后经出料锁5进入还原室6。还原室落入的高温包衣球团经平料机的推料板推平。落入一层包衣球团后，关闭加热预还原室的出料锁5，启动喷煤设备16，煤粉经螺旋输送机进入还原室，经平料机的推料板推平。落入一层煤粉后，关闭螺旋输送机，停止喷煤粉，继续落入高温包衣球团。包衣球团和煤粉交替进入还原室，形成一层包衣球团，一层煤粉，利用高温的包衣球团带入的热量加热煤粉，进行焦化反应，产生的一氧化碳等还原性气体，还原包衣球团中的铁的氧化物成金属铁。还原后的物料和焦化产物经还原室出料锁10进入中频炉11进行熔化和精练，在1500～1600℃温度下熔化为铁水，石灰石粉末包壳在原料加热过程中分解成石灰，一同经还原室进入中频炉作造渣剂。中频炉中物料经渣铁分离，上部的铁渣从排渣口12出去，铁水从铁水流出口18出炉进行后处理过程。中频炉的熔化过程产生的高温气体含有大量的还原性气体。高温气体经气体出口17与经还原气出口21出来的剩余还原性气体混合，一起经气体管路到燃烧梁的燃气入口进行燃烧加热包衣球团。

实施例2

本发明的另一实施方式如图2所示，所述连续熔融还原炼铁的装置在实施例1的基础上还设有加热预还原室19，还原室6中还设有还原进料口15。加热预还原室设有料斗1b、进料锁2、出料锁5、气体入口20和燃气出口14。料斗1b通过进料锁2连接到加热预还原室，加热预还原室经出料锁连接到还原室的还原进料口15，还原室的还原气出口21和熔炼炉的气体出口17连接到加热预还原室的气体入口20，加热预还原室的燃气出口连接到燃烧梁4的燃气入口。

连续熔融还原炼铁的过程为，包衣球团经进料设备送至料斗1a、1b，料斗1a中的物料经进料锁2进入加热室3。加热室的燃烧梁4烧嘴燃烧放出热量加热包衣球团至1400～1500℃，然后经出料锁5进入还原室6。料斗1b中的包衣球团经进料锁2进入加热预还原室，在加热预还原室加热并部分还原的包衣球团经出料锁5、还原进料口15进入还原室6。在还原室落入的高温包衣球团和加热并部分还原的包衣球团经平料机的推料板推平。落入一层包衣球团后，关闭加热预还原室和加热预还原室的出料锁5，启动喷煤设备16，煤粉经螺旋输送机进入还原室，经平料机的推料板推平。落入一层煤粉后，关闭螺旋输送机，停止喷煤粉，继续落入高温包衣球团和加热并部分还原的包衣球团。包衣球团和煤粉交替进入还原室，形成一层包衣球团，一层煤粉，利用高温的包衣球团带入的热量加热煤粉，用煤粉还原包衣球团中的铁的氧化物成金属铁，并产生剩余的还原性气体。还原后的物料经还原室出料锁10进入中频炉11进行熔化，在1500～1600℃温度下熔化为铁水，石灰石粉末包壳在原料加热过程中分解成石灰，一同经还原室进入中频炉作造渣剂。中频炉中物料经渣铁分离，上部的铁渣从排渣口12出去，铁水从铁水流出口18出炉进行后处理过程。中频炉的熔化过程产生的高温气体含有大量的还原性气体。高温气体经气体出口17与经还原气出口21出来的还原性气体混合，一起经气体管路和气体入口20进入加热预还原室19。加热预还原室19中，气体由下向上运行，加热并部分还原包衣球团。加热并部分还原包衣球团后的气体经燃气出口14、气体管路到燃烧梁的燃气入口进行燃烧加热包衣球团。

实施例3

本发明再一实施方式如图3所示，熔炼炉为高炉23，并且配有热风炉25。高炉设有气体出口17、排查口、铁水流出口18和进风口24，热风炉设有空气入口、热风出口和燃气入口，鼓风机连接到热风炉的空气入口。还原室的还原气出口21和熔炼炉的气体出口17分别连接到燃烧梁4的燃气入口和热风炉的燃气入口。热风炉的热风出口分别连接到高炉23的进风口和燃烧梁的助燃气体入口。鼓风机26与热风炉25的空气入口连接。还原室包衣球团的还原过程是煤的焦化过程，经过还原室还原后的还原铁和焦化产物一起经还原室出料锁10进入高炉23进行高炉炼铁，产生的高炉煤气经气体出口17与还原室的还原气一起分为两路，一路到燃烧梁作燃料，另一路经热风炉的燃气入口到热风炉作燃料。热风炉25的热风出口分为两路，一路经燃烧梁4的空气入口到燃烧梁作助燃空气，另一路到高炉作助燃空气。其它结构与过程与实施例1相同。

Claims (8)

1.一种连续熔融还原炼铁的装置，包括料斗（1a）、加热室（3）、还原室（6）和熔炼炉，其特征是：所述加热室设有燃烧梁（4）、烟气出口、进料锁（2）和1～5个出料口，出料口与出料锁（5）相连，燃烧梁设有烧嘴；所述还原室（6）设有两台平料机（8）、还原气出口（21）和喷煤设备（16），所述熔炼炉设有排渣口（12）、铁水流出口（18）和气体出口（17）；所述料斗（1a）通过进料锁（2）与加热室连接，加热室通过出料锁（5）与还原室连接，还原室通过还原室出料锁（10）连接到熔炼炉；还原室的还原气出口（21）和熔炼炉的气体出口（17）接到燃烧梁（4）的燃气入口。

2.根据权利要求1所述的连续熔融还原炼铁的装置，其特征是：所述熔炼炉为中频炉（11）、高炉（23）、电阻炉、电弧炉或等离子炉，高炉配有热风炉（25）。

3.根据权利要求1或2所述的连续熔融还原炼铁的装置，其特征是：所述装置还设有加热预还原室（19），所述还原室（6）还设有还原进料口（15）；所述加热预还原室设有料斗（1b）、进料锁（2）、出料锁（5）、气体入口（20）和燃气出口（14）；料斗（1b）通过进料锁（2）连接到加热预还原室，加热预还原室经出料锁连接到还原室的还原进料口（15），还原室的还原气出口（21）和熔炼炉的气体出口（17）连接到加热预还原室的气体入口（20），加热预还原室的燃气出口连接到燃烧梁（4）的燃气入口。

4.根据权利要求1或2所述的连续熔融还原炼铁的装置，其特征是：所述高炉设有进风口（24），所述热风炉设有空气入口、热风出口和燃气入口，还原室的还原气出口（21）和气体出口（17）分别连接到燃烧梁（4）的燃气入口和热风炉的燃气入口；热风炉的热风出口分别连接到高炉的进风口和燃烧梁的助燃气体入口。

5.根据权利要求1所述的连续熔融还原炼铁的装置，其特征是：所述喷煤设备（16）为螺旋输送机或气体输送机，所述气体输送机的输送介质为氮气。

6.根据权利要求1所述的连续熔融还原炼铁的装置，其特征是：所述两台平料机上、下布置，平料机（8）设有推料杆（7）和推料板（9），平料机通过推料杆（7）与推料板连接；下平料机的推料板的下部为上宽下窄的斜面结构。

7.根据权利要求6所述的连续熔融还原炼铁的装置，其特征是：所述平料机设有密封设备（22），所述密封设备使用的密封介质为氮气。

8.根据权利要求1或2所述的连续熔融还原炼铁的装置，其特征是：所述烧嘴为气体燃料烧嘴、液体燃料烧嘴或固体燃料烧嘴，或上述烧嘴的组合。

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