專利名稱：一種短流程生產直接還原鐵的設備的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于冶金設備技術領域，特別涉及一種以煤為還原劑對鐵氧化物經燒結后進行直接還原的設備。
背景技術：
非高爐煉鐵技術是鋼鐵工業(yè)發(fā)展的前沿技術之一，其中直接還原生產金屬鐵已成為世界鋼鐵工業(yè)生產不可缺少的組成部分，發(fā)展直接還原鐵生產彌補廢鋼的短缺，是我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展中急需解決的問題之一。本項實用新型的目的是想設計出一種穩(wěn)妥的以煤炭為主要能源制取還原鐵的相 關設備，同時提高單條生產線的生產能力，采用本設備可以提供熱態(tài)金屬化球團，直接熱 裝熱送到熔分爐或電弧爐內熔分成鐵水，也可以提供冷態(tài)的金屬化球團的供磁選或煉鋼使用。

實用新型內容我國煤基直接還原鐵產能低下，生產方式落后、生產運行成本高、質量低，嚴重制約了我國直接還原鐵的發(fā)展，甚至影響了鋼鐵行業(yè)的發(fā)展。但我國的回轉窯法制取氧化球團的生產工藝和裝備已經非常成熟和穩(wěn)定，而且單條生產線的生產能力已經達到上百萬噸，甚至幾百萬噸，但是中國的煤基豎爐法制取還原鐵的工藝至今仍不夠成熟，主要是生產豎爐中間的溫度無法掌控在950°C 1000°C范圍內，當爐中心溫度超過1000°C時，會造成球團與球團間的粘接、同時還容易出現球團與爐壁的粘結及棚料現象，因此至今煤基豎爐法生產還原鐵的生產技術一直沒有得到很好的推廣。針對上述國內直接還原鐵生產工藝和裝備的情況，設計出了一套較為實用的短流程、高產能制取直接還原鐵的設備?；剞D窯氧化球團生產工藝，生產出的單個球團常溫下平均抗壓強度可達1500N/個球，但球團燒結后的溫度在1100°c以上，對于這種炙熱的氧化球團需要采用緩冷機將其冷卻到200°C以下后，再作為高爐的煉鐵原料使用，緩冷過程浪費了許多能源。本項申請結合回轉窯氧化球團的工藝技術和裝備，進一步進行優(yōu)化，設法將完成氧化燒結后的氧化球團所含的熱能充分利用起來，以便將能耗降低到最低程度，同時可以獲得金屬化球團產品。本項實用新型如附圖I所示包括造球盤I、鏈篦機3、抽風機如1#風機4、2#風機
5、3#風機6、除塵灰倉7、回轉窯8、2#煤氣加壓風機9、1#煤氣加壓風機10、1#換熱器11、1#還原爐12、1#密閉罐13、和2#密閉罐14、3#密閉罐15、4#密閉罐16、2#還原爐17、5#密閉罐18、2#換熱器19、3#煤氣加壓風機20、煤氣分配流器21、高溫密閉輸送機22、封閉罩23、還原劑噴槍24，圖中2為球團，25為電爐，26為冷料貯存罐。由圖I可見，本設備包括了生產氧化球團時所使用的造粒、干燥和燒結裝置，如造球盤I、鏈篦機3及其附屬的1#風機4、2#風機5、3#風機6、除塵灰倉7 ;且造球盤I、鏈篦機3與回轉窯8依次連接，其特征是在回轉窯8離窯頭出口 5 8米處開始直徑增大了 30% 35% ;同時窯頭出口增加了封閉罩23，并通過封閉罩23與1#密閉罐13連接，1#密閉罐13和2#密閉罐14、2#密閉罐14和1#還原爐12之間均采用密閉方式依次相串聯，彼此間由閥門相隔并控制，1#密閉罐13和2#密閉罐14的容積相同，1#還原爐12下部通過閥門與3#密閉罐15連接，3#密閉罐15與高溫密閉輸送機22密閉相連，高溫密閉輸送機22將高溫物料運送到4#密閉罐16內，4#密閉罐16通過閥門與2#還原爐17密閉連接，2#還原爐17與1#還原爐12的容量基本相同，2#還原爐17的底部通過閥門同5#密閉罐18相連接，5#密閉罐18設有排料口，還原劑噴槍24設在回轉窯窯頭的側上方且噴槍口對準窯頭出口，負責向回轉窯8的窯頭出口噴吹主要成分為煙煤的還原劑，1#還原爐12靠近頂部部位設有煤氣引出管路并與1#煤氣加壓風機10的進風管路相通，1#換熱器11的出風管路分別同通入到1#還原爐12爐身中部和2#還原爐17爐身中部的管路相連通；2#還原爐17頂部設有與2#煤氣加壓風機9進風管路相密接的管路，2#煤氣加壓風機9的出風管路分別通往回轉窯8的窯頭出口和1#換熱器11的燃燒裝置。根據需要，在2#還原爐17的中下部還可設有煤 氣引出管路并與2#換熱器19進風管路直接相連，2#換熱器19的出風管路與3#煤氣加壓風機20的進風管路直接相連，3#煤氣加壓風機20的出風管路穿過接近2#還原爐17底部的爐墻，直接同處于2#還原爐17底部且結構為中空多孔的煤氣分流器21相連。設備中與煤氣相關的系統(tǒng)按如下方式工作，其中1#還原爐12的煤氣由1#煤氣加壓風機10自其接近于頂部吸出并送入1#換熱器11中加熱，然后將其直接打入1#還原爐12的中部和2#還原爐17的中部，為1#和2#還原爐帶入熱量并參與爐內的還原反應；2#還原爐17的頂部煤氣經過2#煤氣加壓風機9的作用，一部分被送入回轉窯窯頭作為燃料使用，另一部分送到1#還熱器11燃燒裝置內，用于燃燒放熱，以便為1#換熱器11內煤氣換熱升溫。一般情況，爐料自5#密閉罐18所設的排料口排除時，其溫度為650°C 800°C，可以直接熱裝到電爐25中進行冶煉或熔分；如果需要2#還原爐17放出冷料至冷料貯存罐26內，則需要啟動3#煤氣加壓風機20，將2#還原爐17下部的熱風抽出，通入2#換熱器19內進行散熱降溫，再打入處于2#還原爐17爐內下部的煤氣分流器21內，由中空多孔的煤氣分流器21將其分散到2#還原爐17內，進行循環(huán)，以冷卻2#還原爐17內下部的物料，使之溫度降低到200°C以下。利用前述設備進行金屬的直接還原，其具體工藝如下I、造球和燒結本項實用新型方案的球團造球、干燥和燒結部分與回轉窯氧化球團燒結工藝一致，即要求物料總量中有85%以上的粒度達到-200目以下，在粒度合格的鐵礦粉中配加粘結劑后，經過潤磨、均混，再造成球徑Φ = 8 16_的球團，經過鏈篦機烘干、預熱后送入回轉窯燒結，燒結溫度為1150 1250°C，燒結時間為25min 35min，使單個球團的常溫強度達到1300-1500N/個球。2、氧化球團配還原劑經過回轉窯燒結后的球團流到窯頭出口，同由還原劑噴槍噴入到窯頭內的還原劑相混合，形成了成分較為均勻的混合料，混合料由回轉窯8流出到密封罩23內，再經封閉罩23后進入到1#密閉罐13內。3、1#還原爐入爐和還原[0017]進入到密封罩23內的混合料依次密閉流入到1#密閉罐13和2#密閉罐14內，1#密閉罐13和2#密閉罐14之間有氣動閥門控制，通常第一次進料時，關閉所有閥門，然后打開1#密閉罐13頂端閥門放料，放滿后關閉其頂端閥門，開啟1#密閉罐13和2#密閉罐14中間的閥門向2#密閉罐14中放料，1#密閉罐13中的混合料放空后關閉兩罐之間的閥門，待到1#還原爐內的混合料下降到預定高度，可以充分容納2#密閉罐中的所有爐料時，打開2#密閉罐底部閥門，將其中的混合料一次放入到1#還原爐內，關閉2#密閉罐底部閥門，下次上料準備，如此循環(huán)，交替進行?；旌狭狭魅氲?#還原爐12內以后會持續(xù)下行，整個物料在1#還原爐12中停留時間為8 10h，然后進入到3#密閉罐15內 ，1#還原爐12內的溫度在850°C 1000°C，為了保證1#還原爐12內的溫度和還原性氣氛，利用1#煤氣加壓風機10自1#還原爐12頂部將煤氣吸出并送入1#換熱器11中換熱，使其溫度達到850°C以上，然后以O. 045Mpa O. 048Mpa的壓力將其直接打入1#還原爐12的中部和2#還原爐17的中部，增加倉內物料的還原氣氛和還原氣體的壓力，補充熱能?；旌狭献?#還原爐12排出后已經被還原成半還原混合料,半還原混合料通過閥門進入到3#密閉罐15內，再由3#密閉罐15經由高溫密閉輸送機22將溫度為800 950°C的半還原混合料密閉運送到4#密閉罐16內。4、2#還原爐還原和出料800 950°C的半還原混合料進入到4#密閉罐16內后通過閥門進入到2#還原爐17內，并在2#還原爐17內陸續(xù)下降，控制其經過7-8小時后到達2#還原爐17的底部，原來的氧化球團在2#還原爐17內得到了充分還原，通過閥門根據爐內物料流動的速度進行定期放料，使其進入到5#密閉罐18內，再由5#密閉罐18的排料口排到爐外。2#還原爐17內的中上部溫度控制在850°C以上。2#還原爐17頂部的煤氣被2#煤氣加壓風機9所抽出，所抽出的煤氣一部分直接送入回轉窯8的窯頭處參與燃燒，抽出的另一部分煤氣作為燃料供給1#換熱器11的燃燒裝置燃燒放熱，為1#換熱器11提供熱源。被還原的金屬化球團自5#密閉罐18設有的排料口排除時，其溫度為650°C 800°C，可以直接熱裝到電爐25中進行冶煉或熔分；需要出爐時金屬化球團的溫度降低到200°C以下時，則啟動3#煤氣加壓風機20，將2#還原爐17下部的熱風抽出，通入2#換熱器19內進行散熱降溫后再打入處于2#還原爐17下部的煤氣分流器21內，由中空多孔的煤氣分流器21將其分散到2#還原爐17內，以此冷卻2#還原爐17內的物料到200°C以下，出爐后置入金屬化球團容器26中，經干式磁選機處理，獲得金屬化球團產品。本項實用新型的積極效果本項實用新型具有以煤基還原為基礎，工藝流程短、工藝穩(wěn)定、容易操作和控制、生產運行成本低、產能大等特點。本裝備既可以生產熱態(tài)還原球團產品，熱熱裝熱送，為電爐等提供高溫原料；也可以生產冷態(tài)金屬化球團產品。整條生產設備實現了生產順行，同時多處余熱充分利用，單條生產線可以做到年生產百萬噸以上的金屬化球團產品，也大大降低了生產運行成本，為我國非高爐煉鐵創(chuàng)造了新途徑。

圖I為短流程高產能直接還原鐵設備結構及工藝流程示意圖。
具體實施方式
采用直徑D = 1800mm、長度L = 40000mm的回轉窯，其中窯頭7200mm長度范圍內回轉窯直徑加大30%，達到2340mm，利用此回轉窯進行氧化球團燒結，回轉窯出口處的煙氣溫度為1150°C，還原劑的噴吹量為球團重量的30%，經混合后，混合料進入到1#密封罐的溫度為1020°C ；1#還原爐內控制的溫度為980 1050°C，停留時間為8小時，自3#密封罐流出的物料溫度為880°C，再由3#密閉罐經由高溫密閉輸送機將該溫度下的物料密閉運送到4#密 閉罐內。2#還原爐內上部溫度在900 0C，爐料在2#還原爐內停留時間為7小時，還原中啟動了 3#煤氣加壓風機20，抽出2#還原爐17下部的熱風，經2#換熱器19散熱降溫后再打入2#還原爐內煤氣分流器21內，以此冷卻爐內的金屬化球團，爐料自5#密閉罐18排料口排出時的溫度為190°C。金屬化球團檢測指標
權利要求1.一種以煤炭為還原劑對鐵氧化物經焙燒后進行直接還原所使用的設備，該種設備包括造球盤、鏈篦機、抽風機系統(tǒng)、除塵灰倉和回轉窯，且造球盤、鏈篦機、回轉窯依次連接，其特征在于設備中還包括2#煤氣加壓風機(9)、1#煤氣加壓風機(10)、1#換熱器(11)、1#還原爐(12)、1#密閉罐(13)、和2#密閉罐(14)、3#密閉罐(15)、4#密閉罐(16)、2#還原爐(17)、5#密閉罐(18)、高溫密閉輸送機(22)、封閉罩(23)和還原劑噴槍(24)，其中在回轉窯⑶離窯頭出口 5 8米處開始直徑增大了 30% 35%;同時窯頭出口增加了封閉罩(23)，并通過封閉罩(23)與1#密閉罐(13)連接，1#密閉罐(13)和2#密閉罐(14)、2#密閉罐(14)和1#還原爐(12)之間均采用密閉方式依次相串聯，彼此間由閥門相隔并控制，1#密閉罐(13)和2#密閉罐(14)的容積相同，1#還原爐(12)下部通過閥門與3#密閉罐(15)連接，3#密閉罐(15)與高溫密閉輸送機(22)密閉相連，高溫密閉輸送機(22)將高溫物料運送到4#密閉罐(16)內，4#密閉罐(16)通過閥門與2#還原爐(17)密閉連接，2#還原爐(17)與1#還原爐(12)的容量基本相同，2#還原爐(17)的底部通過閥門同5#密閉罐(18)相連接，5#密閉罐(18)設有排料口，還原劑噴槍(24)設在回轉窯窯頭出口的側上方且噴槍口對準窯頭出口，1#還原爐(12)靠近頂部部位設有煤氣引出管路并與1#煤氣加壓風機(10)的進風管路相通，1#換熱器(11)的出風管路分別同通入到1#還原爐(12)爐身中部和2#還原爐(17)爐身中部的管路相連通；2#還原爐(17)頂部設有與2#煤氣加壓風機(9)進風管路相密接的管路，2#煤氣加壓風機(9)的出風管路分別通往回轉窯(8)的窯頭出口和1#換熱器(11)的燃燒裝置。
2.根據權利要求I所說一種以煤炭為還原劑對鐵氧化物經焙燒后進行直接還原所使用的設備，其特征在于設備中還包括2#換熱器(19)、3#煤氣加壓風機(20)和煤氣分配流器(21)，其中在2#還原爐(17)的中下部設有煤氣引出管路并與2#換熱器(19)進風管路直接相連，2#換熱器(19)的出風管路與3#煤氣加壓風機(20)的進風管路直接相連，3#煤氣加壓風機(20)的出風管路穿過接近2#還原爐(17)底部的爐墻，直接同處于2#還原爐(17)底部且結構為中空多孔的煤氣分流器(21)相連。
專利摘要一種以煤炭為還原劑對鐵氧化物經焙燒后進行直接還原所使用的設備。設備中包括利用鏈篦機回轉窯制取氧化球團的生產設備，其特征在于回轉窯的窯頭直徑增大30％-35％，窯頭出口處設有噴槍，同時還設有密封罐和兩個近乎于豎爐的還原爐裝置、煤氣循環(huán)利用系統(tǒng)和氧化球團出爐前的冷卻裝置等。使用本項實用新型的設備可以使直接還原工藝流程明顯變短，還原劑以煤為主，煤氣實現循環(huán)利用，既發(fā)揮了我國煤炭的資源優(yōu)勢，并可大幅度節(jié)省能源。
文檔編號C21B13/14GK202717792SQ20122027390
公開日2013年2月6日 申請日期2012年6月11日 優(yōu)先權日2012年3月20日
發(fā)明者陶立群, 唐竹勝 申請人:沈陽博聯特熔融還原科技有限公司