本發(fā)明屬于礦物及冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于鐵礦石磁化焙燒隧道窯及鐵礦石磁化焙燒方法。

背景技術(shù)：

目前，傳統(tǒng)鐵礦石隧道窯直接還原工藝是將鐵精礦、煤粉、石灰石粉按照一定的比例和裝料方法分別裝入還原罐中，然后把罐放在罐車上推入條形隧道窯中，或把罐直接放到環(huán)形輪窯中，料罐經(jīng)1150℃左右加熱焙燒和冷卻后，得到直接還原鐵。鐵礦石煤基隧道窯直接還原工藝具有技術(shù)成熟、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，但在鐵礦石隧道窯直接還原中存在著單機(jī)生產(chǎn)能力小、能耗高、環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題。

在目前的鐵礦石隧道窯直接還原工藝中，為平衡隧道窯內(nèi)沿窯長(zhǎng)方向的爐壓分布，減小窯內(nèi)正壓冒火及負(fù)壓吸風(fēng)現(xiàn)象，均采用從隧道窯兩端進(jìn)行排煙的方法，由于礦煤混合物中的煤炭在較低溫度下（300-500℃）就會(huì)有揮發(fā)份析出，造成隧道窯入窯端排出的煙氣中含有一定的煤揮發(fā)份可燃成份，這些煤揮發(fā)份可燃成份在較低溫度下不能燃燒，直接排入大氣既造成了環(huán)境污染、能源浪費(fèi)。

在鐵礦石隧道窯磁化焙燒過(guò)程中，隧道窯加熱所用的燃料一般為氣體燃料，當(dāng)隧道窯在氣體燃料缺乏的地區(qū)進(jìn)行使用時(shí)，由于煤氣供給問(wèn)題較難解決，限制了鐵礦石隧道窯磁化焙燒的推廣應(yīng)用。但當(dāng)隧道窯采用發(fā)生爐煤氣作為燃料時(shí)，需要配套建設(shè)煤氣發(fā)生爐。煤氣發(fā)生爐以煤炭為原料，將煤炭通過(guò)高溫裂解與氣化的方法轉(zhuǎn)換為發(fā)生爐煤氣，發(fā)生爐煤氣再供給隧道窯進(jìn)行利用，造成煤炭資源利用率不高，單位焙燒礦能耗較高，也限制了鐵礦石隧道窯磁化焙燒的推廣應(yīng)用。

冶金企業(yè)普遍使用的高溫蓄熱技術(shù)，具體應(yīng)用于軋鋼加熱爐、室式爐等熱工設(shè)備中。該技術(shù)集成了空煤氣預(yù)熱、煙氣排放的功能，能最大限度地回收爐窯的煙氣顯熱，降低能耗，改善物料加熱質(zhì)量，具有煙氣余熱高效回收、空氣高溫預(yù)熱、低污染排放等優(yōu)點(diǎn)。但在鐵礦石隧道窯直接還原中還沒(méi)有蓄熱式燃燒技術(shù)的應(yīng)用情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種鐵礦石磁化焙燒隧道窯，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的燃料利用率較低、高溫?zé)煔庵苯优懦?，浪費(fèi)能源并污染空氣的問(wèn)題。

本發(fā)明的另外一個(gè)目的是為了提供一種鐵礦石磁化焙燒方法。

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種用于鐵礦石磁化焙燒隧道窯，包括隧道窯本體和設(shè)于隧道窯本體外部的入窯端抽煙機(jī)、蓄熱式換熱器和霧化水冷卻裝置，隧道窯本體依次分為干燥預(yù)熱段、高溫焙燒段、煙氣冷卻段、霧化水冷卻段，在隧道窯的外部還設(shè)有除塵排污裝置；干燥預(yù)熱段包括入窯端抽煙機(jī)和設(shè)置在入窯端排煙口處的支管；高溫焙燒段包括排煙口、蓄熱式換熱器、除塵器、高溫焙燒抽煙機(jī)和第一煙囪，蓄熱式換熱器的高溫?zé)煔膺M(jìn)口與設(shè)于隧道窯頂部的排煙口連接，蓄熱式換熱器的煙氣出口與除塵器的入口端相連，除塵器的出口端設(shè)置高溫焙燒抽煙機(jī)，高溫焙燒抽煙機(jī)的出口端設(shè)有第一煙囪；煙氣冷卻段的煙氣管線與入窯端抽煙機(jī)相連；除塵排污裝置包括設(shè)于隧道窯頂部的濕煙氣排煙口，濕煙氣排煙口通過(guò)排煙管與濕法除塵器相連，濕法除塵器的底部設(shè)有排水管與空氣冷卻塔相連，空氣冷卻塔的出水口下方設(shè)置污水沉淀池，污水沉淀池側(cè)壁設(shè)有出水口與涼水池連通，污水沉淀池底部設(shè)有排污口，濕法除塵器的排煙口與除塵抽煙機(jī)連接，除塵抽煙機(jī)的出口設(shè)有第二煙囪，濕法除塵器的噴嘴通過(guò)管道與水泵相連，水泵的進(jìn)水口與涼水池相連，涼水池的底部設(shè)置熱水池。

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，隧道窯在煙氣冷卻裝置和霧化水冷卻裝置之間設(shè)有窯頂壓下結(jié)構(gòu)。

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，除塵器為振弦柵濕式除塵器。

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，涼水池側(cè)壁上設(shè)有注水口。

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，熱水池的底部設(shè)有排水口。

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，隧道窯至少設(shè)置一段。

一種鐵礦石磁化焙燒方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

A、窯車進(jìn)入隧道窯前，將鐵精礦或鐵礦石經(jīng)造球或粒度分級(jí)后，與相同粒度的還原煤炭混合，混合物料按照粒度由小到大的順序依次從下往上平鋪在隧道窯窯車上，最后在物料上表面平鋪一層蓋面煤炭；

B、鐵礦石焙燒時(shí)，調(diào)節(jié)入窯端抽煙機(jī)和高溫焙燒抽煙機(jī)的排量使入窯端排出的煙氣量降低到15-19%、高溫焙燒段排出的煙氣量提高到81-85%；

C、蓄熱式換熱器回收高溫焙燒段排出的高溫?zé)煔獾挠酂?，使進(jìn)入蓄熱式換熱器的助燃空氣被預(yù)熱至900-1000℃，助燃空氣通過(guò)熱風(fēng)管線進(jìn)入熱風(fēng)供入通道進(jìn)入到隧道窯高溫焙燒段內(nèi)，蓄熱式換熱器排出的煙氣溫度降至200℃以下；

D、通過(guò)流量控制閥控制助燃空氣的流量，使助燃空氣在窯內(nèi)形成氣流擾動(dòng)，提高窯內(nèi)溫度的均勻性；

E、對(duì)鐵礦石焙燒30-60min，完成鐵礦石的磁化；

F、將入窯端抽煙機(jī)內(nèi)的煙氣通過(guò)煙氣管線送入煙氣冷卻段，經(jīng)熱交換，使高溫物料和盆料的溫度降至400-500℃；

G、通過(guò)濕煙氣排煙口抽取水蒸氣，經(jīng)濕法除塵器分解為煙氣、污水和蒸餾水，分別排放。

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，步驟A中的物料厚度為60-90mm。

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，步驟A中蓋面煤炭為殘?zhí)蓟蛱m炭。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

1、本發(fā)明將入窯端抽煙機(jī)抽出的煙氣送入隧道窯煙氣冷卻段，一方面用于冷卻高溫物料，避免了高溫物料直接進(jìn)入霧化水冷卻段強(qiáng)化冷卻造成的窯車耐火材料急冷急熱影響使用壽命的問(wèn)題；另一方面使窯頭一側(cè)還原劑煤中的揮發(fā)成分抽到煙氣冷卻段預(yù)熱后，在高溫焙燒段完全燃燒，既實(shí)現(xiàn)了煙氣的達(dá)標(biāo)排放，有利于環(huán)保，又可以降低燃料消耗。

2、利用料層中礦煤混合物中煤炭放出的揮發(fā)份及磁化焙燒過(guò)程中產(chǎn)生的CO₂、H₂O穿過(guò)蓋面碳時(shí)發(fā)生碳?xì)饣磻?yīng)產(chǎn)生的冶金煤氣（CO、H₂）作為加熱燃料，該項(xiàng)冶金煤氣燃燒所提供的熱量能夠滿足礦煤混合物料整個(gè)焙燒還原過(guò)程的熱需求，使隧道窯達(dá)到自熱平衡，不需要專門(mén)的外供燃料加熱。

3、采用流量控制閥實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道窯高溫焙燒段沿隧道窯長(zhǎng)度方向溫度分布的調(diào)整。隧道窯窯車從進(jìn)料端推入到高溫焙燒段過(guò)程中，由于鼓入的高溫助燃風(fēng)的作用，礦煤混合物逐漸被加熱，煤中的揮發(fā)份放出，煤揮發(fā)份中的H₂在穿過(guò)料層時(shí)將作為還原劑，還原料層中的鐵氧化物；煤揮發(fā)份中的碳?xì)浠衔锇淄?、苯、萘等化工產(chǎn)物在排出料層后，遇到高溫助燃風(fēng)，在窯內(nèi)作為燃料燃燒。隨著窯內(nèi)溫度的逐漸升高，礦煤混合物發(fā)生還原反應(yīng)，在料層內(nèi)產(chǎn)生CO₂、H₂O等氣體，CO₂、H₂O等氣體與料層中的碳（含料層上方的蓋面煤炭）發(fā)生碳?xì)饣磻?yīng)產(chǎn)生H₂、CO氣體，該氣體少部分作為鐵礦石還原劑，大部分料層內(nèi)部逸出進(jìn)入到窯內(nèi)作為燃料燃燒，滿足隧道窯磁化焙燒全部的熱需求。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

本發(fā)明附圖標(biāo)記含義如下：1、隧道窯本體；2、干燥預(yù)熱段；3、高溫焙燒段；4、煙氣冷卻段；5、霧化水冷卻段；6、除塵排污裝置；7、入窯端抽煙機(jī)；8、支管；9、排煙口；10、蓄熱式換熱器；11、除塵器；12、高溫焙燒抽煙機(jī)；13、第一煙囪；14、高溫?zé)煔膺M(jìn)口；15、煙氣出口；16、煙氣管線；17、濕煙氣排煙口；18、排煙管；19、濕法除塵器；20、污水沉淀池；21、排水管；23、出水口；24、涼水池；25、排污口；26、排煙口；27、除塵抽煙機(jī)；28、第二煙囪；29、注水口；30、水泵；31、空氣冷卻塔；33、熱水池；34、窯頂壓下結(jié)構(gòu)；35、排水口；36、熱風(fēng)管線；37、熱風(fēng)供入通道。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

一種用于鐵礦石磁化焙燒隧道窯，包括隧道窯本體和設(shè)于隧道窯本體外部的入窯端抽煙機(jī)、蓄熱式換熱器和霧化水冷卻裝置，隧道窯本體1依次分為干燥預(yù)熱段2、高溫焙燒段3、煙氣冷卻段4、霧化水冷卻段5，在隧道窯的外部還設(shè)有除塵排污裝置6，隧道窯至少設(shè)置一段；干燥預(yù)熱段2包括入窯端抽煙機(jī)7和設(shè)置在入窯端排煙口處的支管8；高溫焙燒段3包括排煙口9、蓄熱式換熱器10、除塵器11、高溫焙燒抽煙機(jī)12和第一煙囪13，蓄熱式換熱器10的高溫?zé)煔膺M(jìn)口14與設(shè)于隧道窯頂部的排煙口9連接，蓄熱式換熱器10的煙氣出口15與除塵器11的入口端相連，除塵器11的出口端設(shè)置高溫焙燒抽煙機(jī)12，高溫焙燒抽煙機(jī)12的出口端設(shè)有第一煙囪13；煙氣冷卻段4的煙氣管線16與入窯端抽煙機(jī)7相連，隧道窯在煙氣冷卻段4和霧化水冷卻段5之間設(shè)有窯頂壓下結(jié)構(gòu)34；除塵排污裝置6包括設(shè)于隧道窯頂部的濕煙氣排煙口17，濕煙氣排煙口17通過(guò)排煙管18與濕法除塵器19相連，濕法除塵器19為振弦柵濕式除塵器，濕法除塵器19的底部設(shè)有排水管21與空氣冷卻塔31相連，空氣冷卻塔的出水口23下方設(shè)置污水沉淀池20，污水沉淀池20側(cè)壁設(shè)有出水口23與涼水池24連通，污水沉淀池20底部設(shè)有排污口25，濕法除塵器19的排煙口26與除塵抽煙機(jī)27連接，除塵抽煙機(jī)27的出口設(shè)有第二煙囪28，濕法除塵器19的噴嘴通過(guò)管道與水泵30相連，水泵30的進(jìn)水口與涼水池24相連，涼水池24側(cè)壁上設(shè)有注水口29，涼水池24的底部設(shè)置熱水池33，熱水池33的底部設(shè)有排水口35。

一種鐵礦石磁化焙燒方法，該方法包括以下步驟：

A、窯車進(jìn)入隧道窯前，將鐵精礦或鐵礦石經(jīng)造球或粒度分級(jí)后，與相同粒度的還原煤炭混合，混合物料按照粒度由小到大的順序依次從下往上平鋪在隧道窯窯車上，物料厚度為60-90mm，最后在物料上表面平鋪一層蓋面煤炭，蓋面煤炭為殘?zhí)蓟蛱m炭；

B、鐵礦石焙燒時(shí)，調(diào)節(jié)入窯端抽煙機(jī)7和高溫焙燒抽煙機(jī)12的排量使入窯端排出的煙氣量降低到15-19%、高溫焙燒段3排出的煙氣量提高到81-85%；

C、蓄熱式換熱器10回收高溫焙燒段3排出的高溫?zé)煔獾挠酂幔惯M(jìn)入蓄熱式換熱器10的助燃空氣被預(yù)熱至900-1000℃，助燃空氣通過(guò)熱風(fēng)管線36進(jìn)入熱風(fēng)供入通道37進(jìn)入到隧道窯高溫焙燒段3內(nèi)，蓄熱式換熱器10排出的煙氣溫度降至200℃以下；

D、通過(guò)流量控制閥控制助燃空氣的流量，使助燃空氣在窯內(nèi)形成氣流擾動(dòng)，提高窯內(nèi)溫度的均勻性；

E、對(duì)鐵礦石焙燒30-60min，完成鐵礦石的磁化；

F、將入窯端抽煙機(jī)7內(nèi)的煙氣通過(guò)煙氣管線16送入煙氣冷卻段4，經(jīng)熱交換，使高溫物料和盆料的溫度降至400-500℃；

G、通過(guò)濕煙氣排煙口17抽取水蒸氣，經(jīng)濕法除塵器19分解為煙氣、污水和蒸餾水，分別排放。

作業(yè)時(shí)，鐵礦石采用粒度為0-1mm、1-5mm、5-15mm的氧化礦，還原劑采用與鐵礦石粒度范圍相同的煤炭，底圍煤采用0-5mm煤炭，蓋面煤炭采用揮發(fā)分較低的5-15mm殘?zhí)炕蛱m炭、焦炭。

1、混合物料制備

將0-1mm、1-5mm、5-15mm鐵礦石分別與0-1mm、1-5mm、5-15mm還原煤炭按100:1-3比例進(jìn)行配料及混合后，制成各粒級(jí)混合物料。

2、隧道窯窯車布料

在隧道窯窯車上鋪設(shè)厚度10-15mm底圍煤后，將各粒級(jí)混合物料按照粒度由小到達(dá)的順序由下往上依次平鋪在窯車上，鋪設(shè)總厚度控制為60-90mm，最后在混合物料上面平鋪一層厚度10-20mm、粒度5-15mm蓋面煤炭。

3、隧道窯物料焙燒

裝有物料的窯車從隧道窯入料端進(jìn)入，窯車在隧道窯內(nèi)移動(dòng)過(guò)程中，物料逐漸被加熱及焙燒，通過(guò)控制隧道窯高溫焙燒溫度1000-1100℃、高溫焙燒時(shí)間60min左右，可使鐵礦石得到磁化。

鐵礦石在隧道窯內(nèi)焙燒過(guò)程中，煤炭中放出的揮發(fā)份及炭氣化產(chǎn)生的氣體，一部分氣體作為鐵礦石還原氣體進(jìn)行利用，另一部分氣體從物料中進(jìn)入到窯內(nèi)空間作為燃料進(jìn)行利用。

在隧道窯焙燒段內(nèi)，送入的高溫?zé)犸L(fēng)一部分從窯車下部進(jìn)行供入，對(duì)窯車下部進(jìn)行加熱后再流動(dòng)到窯車上部作為助燃空氣進(jìn)行利用；另一部分高溫?zé)犸L(fēng)從窯車上部供入后與窯氣混合作為助燃空氣進(jìn)行利用。

4、隧道窯煙氣的余熱回收

從隧道窯高溫焙燒段3排出的煙氣送到蓄熱式換熱器10中進(jìn)行余熱回收，降溫到200℃左右的煙氣經(jīng)除塵器11除塵后由高溫焙燒抽煙機(jī)12排入大氣，升溫到800-1000℃的高溫?zé)犸L(fēng)送到隧道窯高溫焙燒段3進(jìn)行利用。

5、隧道窯焙燒物料的冷卻

隧道窯焙燒后的高溫物料從高溫焙燒段3先進(jìn)入到煙氣冷卻段4，在煙氣冷卻段4，由入窯端抽煙機(jī)7抽出200-250℃的煙氣，送入隧道窯煙氣冷卻段4后，與高溫物料、料盆進(jìn)行熱交換，使料盆表面及料車其他受熱面溫度降至400-500℃；然后進(jìn)入霧化水冷卻段5，物料在霧化水冷卻段5與從窯頂噴入的霧化水進(jìn)行熱交換，可使物料在15-30min時(shí)間內(nèi)冷卻到400℃以下，霧化水汽化后的水蒸汽從霧化水冷卻段5末端排出，降溫到400℃以下的物料從隧道窯冷卻段排出。避免了高溫物料直接進(jìn)入霧化水冷卻段強(qiáng)化冷卻造成的窯車耐火材料急冷急熱影響使用壽命的問(wèn)題。