專利名稱：一種海綿鐵冶煉及固相氧化鐵還原裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼鐵冶金領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種海綿鐵冶煉及固相氧化鐵還
原裝直O(jiān)
背景技術(shù)：
在鐵的固相還原冶煉技術(shù)中，反應(yīng)裝置為在反應(yīng)床中部設(shè)有一反應(yīng)床體，反應(yīng)床體的上部上設(shè)有一原料容器，氧化鐵及還原劑等添加劑是通過該容器盛裝的，其底部為無孔的耐火材料砌體7 (如圖幻，物料在被加熱或還原過程中，燒嘴1 (圖幻產(chǎn)生的熱煙氣或還原氣體對(duì)物料多以輻射傳熱為主，大部分的高溫?zé)煔庵苯油ㄟ^燃燒腔體6 (圖幻排放至出口，導(dǎo)致了熱煙氣或還原氣體對(duì)物料熱量傳導(dǎo)不充分，熱效率較低；此外，在熱量的傳導(dǎo)過程中，由于導(dǎo)致物料只能依靠輻射和直接導(dǎo)熱進(jìn)行傳導(dǎo)，對(duì)流傳導(dǎo)比例較低，決定了物料的鋪設(shè)厚度小，爐膛使用效率低，60%的熱量隨著熱煙氣排除爐體，有效熱能利用率低，導(dǎo)致燃料消耗較高，于是部分生產(chǎn)線使用換熱器對(duì)外排的煙氣進(jìn)行換熱，以提高熱能利用率， 但由于煙氣中含有較高的灰塵和低沸點(diǎn)堿金屬化合物，導(dǎo)致?lián)Q熱器的粘結(jié)，使得生產(chǎn)不能連續(xù)生產(chǎn)，即便能夠斷續(xù)生產(chǎn)，由于使用換熱器其理論的換熱效率也只有50%，仍有50% 的熱能浪費(fèi)。因此增加煙氣或還原氣體對(duì)物料的對(duì)流熱量傳導(dǎo)比例，是提高傳熱效率，增加物料鋪設(shè)厚度，提高爐膛使用效率的直接有效的途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種海綿鐵冶煉及固相氧化鐵還原裝置，該裝置包括一殼體以及設(shè)置在該殼體中部的反應(yīng)床體3，所述的反應(yīng)床體3采用孔狀耐火材料制成，其孔徑大小為5 35mm，且小于反應(yīng)物料的粒徑，所述的海綿鐵冶煉裝置中通入還原氣體和產(chǎn)生的熱煙氣通過孔狀耐火材料制成的反應(yīng)床體3流動(dòng)。所述熱煙氣或還原氣體的流動(dòng)方向?yàn)榇┻^還原物料堆進(jìn)入孔狀耐火材料的反應(yīng)床體3，并從耐材氣體孔流出，或者先通過孔狀耐火材料再進(jìn)入還原物料堆，從而改變了熱煙氣和還原氣體的流動(dòng)方向，提高了傳熱效率。所述耐火材料為鋁質(zhì)、硅質(zhì)、鎂質(zhì)的一種或多種的組合，其耐溫大于1300°C。所述反應(yīng)床體3的孔狀耐火材料底部設(shè)煙氣或還原氣體的第一煙道4和第二煙道 5。根據(jù)本發(fā)明的海綿鐵冶煉及固相氧化鐵還原裝置，所述孔狀耐火材料作為物料進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)床體，給熱煙氣與物料進(jìn)行換熱提供了條件，并且孔狀耐材所耐溫度為常用耐火材料鋁質(zhì)、硅質(zhì)、鎂質(zhì)或其三種的結(jié)合質(zhì)，耐溫1300°C以上，并且孔狀設(shè)計(jì)及制作也是較為成熟的技術(shù)，在冶金行業(yè)中的應(yīng)用如蜂窩磚、高爐熱風(fēng)爐用格子磚等，但是通常這些孔狀的耐高溫材料用于蓄熱體中，其作用在于蓄熱和放熱，因此，發(fā)明人克服了這些孔狀的耐高溫材料僅用于蓄熱和放熱的技術(shù)偏見，打破常規(guī)思維，將其引入到氧化鐵還原制鐵的領(lǐng)域中，作為高溫狀態(tài)下的反應(yīng)床體，利用其透氣功能，巧妙的解決了現(xiàn)有的熱傳導(dǎo)不充分，熱量利用低下的問題，并且取得了良好的效果，使得熱能的利用率達(dá)到了 85%以上，改進(jìn)后的物料層增加的厚度約為原物料層的4-8倍，即同樣投資的生產(chǎn)線，其生產(chǎn)率提高了 4-8倍，同時(shí)熱效率提高，單位產(chǎn)品成本降低，排放的熱煙氣帶走的熱能僅為原有裝置的25%左右，節(jié)省了 75%的燃料成本。在本發(fā)明中將原有的底部耐材砌體由孔狀耐材砌體取代，還原反應(yīng)物料層增厚， 同時(shí)在耐材底部設(shè)煙氣或還原氣體流動(dòng)通道，這樣熱煙氣或還原氣體的流動(dòng)方向?yàn)榇┻^還原物料堆向孔狀耐材砌體流動(dòng)，或者由孔狀耐材砌體向還原物料堆流動(dòng)。見圖ι和圖2所示流動(dòng)方向。在轉(zhuǎn)底爐固相還原生產(chǎn)海綿鐵的生產(chǎn)線中，此項(xiàng)技術(shù)尤顯熱效率的提高技術(shù)優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明中轉(zhuǎn)底爐的爐底使用孔狀耐材砌體后，氣流的流動(dòng)方向發(fā)生改變，穿過物料的同時(shí)，提高了傳熱效率，降低了能耗，加快了鐵礦化學(xué)還原反應(yīng)的速度；同時(shí)穿過物料的氣體將化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體、灰塵帶走，經(jīng)除塵設(shè)施凈化后排放。通過采用本發(fā)明的孔狀反應(yīng)床后，熱煙氣的流向發(fā)生改變，使得對(duì)流傳熱增加至 70%以上，且熱煙氣在反應(yīng)床之間的流動(dòng)為循環(huán)二次利用，即從一處反應(yīng)床換熱后出來的熱煙氣，進(jìn)入另外一處反應(yīng)床對(duì)冷料進(jìn)行加熱，形成熱煙氣的二次換熱，大大提高了換熱效率，使得熱能的利用率達(dá)到了 85%以上。這樣在物料堆的厚度可以大大增加的同時(shí)，熱煙氣或還原氣體與物料堆間的對(duì)流換熱量大大增加，改變了原有工藝中對(duì)流換熱量少、傳熱效率低的不足。通過本發(fā)明的改進(jìn)，該裝置具有以下的效果和優(yōu)點(diǎn)1)物料層增加的厚度約為原物料層的4-8倍，即同樣投資的生產(chǎn)線，其生產(chǎn)率提高了 4-8倍。2)熱效率提高，單位產(chǎn)品成本降低，換熱效率提高后，排放的熱煙氣帶走的熱能僅為原有裝置的25%左右，節(jié)省了 75%的燃料成本。3)由于排放溫度低于堿金屬化合物沸點(diǎn)，克服了堿金屬粘結(jié)的問題，使生產(chǎn)維護(hù)維修率下降，連續(xù)性增大，生產(chǎn)效率提高，噸產(chǎn)品成本降低。


圖1為本發(fā)明中熱煙氣或還原氣體由還原物料堆向孔狀耐材砌體流動(dòng)的正視圖；圖2為本發(fā)明中熱煙氣或還原氣體由孔狀耐材砌體向還原物料堆流動(dòng)的正視圖；圖3為原有工藝中無孔耐材砌體物料著床正視圖。附圖標(biāo)識(shí)1、燃?xì)鉄?2、反應(yīng)物料 3、反應(yīng)床體4、第一煙道 5、第二煙道 6、燃燒腔體及直排煙道7、無孔反應(yīng)床體
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述如圖3所示為原有工藝中采用無孔反應(yīng)床體7，其缺點(diǎn)為物料料層薄，物料與熱煙氣或還原氣體的換熱以熱輻射及物料固態(tài)導(dǎo)熱為主，大部分煙氣通過燃燒腔體及直排煙道 6排出，從而導(dǎo)致?lián)Q熱效率較低。
圖1及圖2中將原有的底部耐材砌體由孔狀耐材砌體取代，還原反應(yīng)物料層增厚， 同時(shí)在耐材底部設(shè)煙氣或還原氣體流動(dòng)通道，這樣熱煙氣或還原氣體的流動(dòng)方向?yàn)榇┻^還原物料堆向孔狀耐材砌體流動(dòng)，或者由孔狀耐材砌體向還原物料堆流動(dòng)。見圖1和圖2所示流動(dòng)方向。圖1中燃?xì)鉄?燃燒產(chǎn)生高溫?zé)釤煔?，約1100-1400°C，由反應(yīng)物料2穿過，通過對(duì)流主體傳導(dǎo)和少量輻射傳導(dǎo)將熱量傳遞給物料，物料受熱后發(fā)生固態(tài)下的鐵氧化物還原反應(yīng)，生產(chǎn)金屬鐵。同時(shí)降溫后的熱煙氣通過反應(yīng)床體3的孔，進(jìn)入第一煙道4內(nèi)，此時(shí)煙道內(nèi)的熱煙氣溫度仍較高，通過第二煙道5進(jìn)入需要加熱的盛有物料的反應(yīng)床體，二次將熱量傳遞給物料，如圖2所示(此過程也可如圖中所示的氣流方向相反進(jìn)行)。以此類推煙道內(nèi)的煙氣也可第三次、第四次進(jìn)入加熱反應(yīng)床體的物料。這樣燒嘴燃燒產(chǎn)生的熱煙氣的熱量總可以進(jìn)可能多的傳遞給低于其溫度的物料， 使得排放的煙氣溫度盡量低，排放的熱量也越低。物料的料層可以在原有基礎(chǔ)上提高4倍以上，即同樣投資的生產(chǎn)線，其生產(chǎn)率提高了 4-8倍。換熱效率提高后，排放的熱煙氣帶走的熱能僅為原有裝置的25%左右。及節(jié)省了 75%的燃料成本。同時(shí)，由于排放溫度低于堿金屬化合物沸點(diǎn)，克服了堿金屬粘結(jié)的問題，使生產(chǎn)維護(hù)維修率下降，連續(xù)性增大，生產(chǎn)效率提高，噸產(chǎn)品成本降低。在轉(zhuǎn)底爐固相還原生產(chǎn)海綿鐵的生產(chǎn)線中，此項(xiàng)技術(shù)尤顯熱效率的提高技術(shù)優(yōu)勢(shì)。圖1及圖2中轉(zhuǎn)底爐的爐底使用孔狀耐材砌體后，氣流的流動(dòng)方向發(fā)生改變，穿過物料的同時(shí)，提高了傳熱效率，降低了能耗，加快了鐵礦化學(xué)還原反應(yīng)的速度。同時(shí)穿過物料的氣體將化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體、灰塵帶走，經(jīng)除塵設(shè)施凈化后排放。最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種海綿鐵冶煉及固相氧化鐵還原裝置，該裝置包括一殼體以及設(shè)置在該殼體中部的反應(yīng)床體(3)，其特征在于，所述的反應(yīng)床體C3)采用孔狀耐火材料制成，其孔徑大小為 5 35mm，且小于反應(yīng)物料的粒徑，所述的海綿鐵冶煉及固態(tài)下氧化鐵還原裝置中通入還原氣體和產(chǎn)生的熱煙氣通過孔狀耐火材料制成的反應(yīng)床體( 流動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海綿鐵冶煉及固相氧化鐵還原裝置，其特征在于，所述耐火材料為鋁質(zhì)、硅質(zhì)、鎂質(zhì)中的一種或多種組合，其耐溫大于1300°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海綿鐵冶煉及固相氧化鐵還原裝置，其特征在于，所述反應(yīng)床體(3)的孔狀耐火材料底部設(shè)煙氣或還原氣體流動(dòng)的第一煙道(4)和第二煙道(5)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種海綿鐵冶煉及固相氧化鐵還原裝置。該裝置包括一殼體以及設(shè)置在該殼體中部的反應(yīng)床體(3)，所述的反應(yīng)床體(3)采用孔狀耐火材料制成，其孔徑大小為5～35mm，所述的海綿鐵冶煉及固相氧化鐵還原裝置中通入還原氣體和產(chǎn)生的熱煙氣通過孔狀耐火材料制成的反應(yīng)床體(3)流動(dòng)。通過改進(jìn)，該裝置具有以下的效果和優(yōu)點(diǎn)1)物料層增加的厚度約為原物料層的4-8倍，即同樣投資的生產(chǎn)線，其生產(chǎn)率提高了4-8倍。2)熱效率提高，單位產(chǎn)品成本降低。換熱效率提高后，排放的熱煙氣帶走的熱能僅為原有裝置的25％左右，節(jié)省了75％的燃料成本。3)由于排放溫度低于堿金屬化合物沸點(diǎn)，克服了堿金屬粘結(jié)的問題，噸產(chǎn)品成本降低。
文檔編號(hào)C21B13/10GK102220446SQ20111013907
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者趙紀(jì)波 申請(qǐng)人:北京偉華通達(dá)技術(shù)開發(fā)有限責(zé)任公司