專利名稱：煤基直接還原鐵外熱式豎爐的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種豎爐，特別是涉及一種煤基直接還原鐵 的外熱式豎爐。(二) 背景技術直接還原鐵也稱海綿鐵。目前，國內(nèi)外煤基直接還原鐵的工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，主要采用回轉(zhuǎn)窯法?；剞D(zhuǎn)窯長度都在60-80米， 作業(yè)時窯體按一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，鐵礦粉球團或塊礦與還原煤、脫硫 劑(石灰石)，從窯尾加料端連續(xù)加入。隨窯體轉(zhuǎn)動，固體物料不 斷地翻滾，向窯頭排料端移動。窯頭排料端設置主燃料燒嘴和還 原煤噴入裝置，提供工藝過程所需要的熱量和還原劑。沿窯身長 度方向裝有若干供風管(或燃料燒嘴)，向窯中供風燃燒煤釋放的 揮發(fā)份、還原反應產(chǎn)生的一氧化碳和煤中的碳，用以補充工藝所 需大部分熱量和調(diào)節(jié)窯內(nèi)溫度分布。物料移動過程中，被逆向高 溫氣流加熱，進行物料的干燥、預熱、碳酸鹽分解、鐵氧化物還 原以及溶碳滲碳反應，鐵氧化物在保持外形不變的軟化溫度以下 轉(zhuǎn)變成直接還原鐵。因此要求窯氣中必須有足夠的含氧量供煤粉 和煤氣燃燒用，從氧化還原角度而言，窯內(nèi)必須處于一種還原氣 氛，特別是保持物料層內(nèi)還原氣氛，防止鐵礦球團還原金屬的再 氧化。這樣，窯內(nèi)就存在著為保持煤粉充分燃燒的供氧和防止鐵礦球團氧化而降低含氧量的矛盾。由于窯尾加料端廢氣溫度尚有85(TC左右，廢氣中的能量約占以煤的方式給入能量的40%,必須 安裝廢氣處理系統(tǒng)。窯內(nèi)結(jié)圈是回轉(zhuǎn)窯經(jīng)常出現(xiàn)的問題?？梢钥?出，回轉(zhuǎn)窯法存在著設備龐大、投資大、工藝技術復雜，操作十 分困難的問題和缺點。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的，是提供一種煤基直接還原鐵外熱式豎爐， 可有效控制爐內(nèi)還原氣氛，提高直接還原鐵產(chǎn)品質(zhì)量，克服了結(jié) 爐故障，工藝容易控制，節(jié)約能源和降低生產(chǎn)成本。采用的技術方案是煤基直接還原鐵外熱式豎爐，包括豎爐、冷卻水圈和爐體支 座。爐體支座包括承重鋼梁和多個支柱。承重鋼梁固定在豎直設置的多個支柱的上端，構(gòu)成爐體支座。冷卻水圈固定在承重鋼梁 上。豎爐由爐體支座支撐，且位于冷卻水圈上方。豎爐包括爐體和設置在爐體內(nèi)的多個矩形豎式還原反應室。 爐體由外殼體和依次砌設在外殼體內(nèi)的纖維氈層、硅藻土磚層和 粘土磚層構(gòu)成。每個還原反應室的上端設有進料倉，還原反應室 下端固設有冷卻水套。每個還原反應室兩側(cè)有多層煤氣燃燒火道， 火道由高鋁質(zhì)異型外墻壁磚和內(nèi)墻壁磚構(gòu)成。在火道內(nèi)安裝多個 煤氣燒嘴和測溫熱電偶。在冷卻水圈內(nèi)設有高鋁磚隔墻。還原反 應室產(chǎn)生的還原反應氣體可回收通入火道補充燃料和通入爐內(nèi)作 為還原氣體。排出的物料經(jīng)篩分磁選分離出直接還原鐵和未反應的還原煤返回配料繼續(xù)應用。爐體上部裝設有煙囪，煙囪下部內(nèi) 裝設空氣換熱器加熱空氣可節(jié)約能源。工作原理1、 以煤氣為熱源，采取外加熱方式，即把煤氣燃燒室與爐料 還原反應室用墻壁磚隔離開，煤氣燃燒熱通過墻壁磚傳給爐料，使爐料在隔離空氣的環(huán)境中進行還原反應，可以確保還原氣氛， 爐氣中含氧量小于3%，保證金屬轉(zhuǎn)化率。2、 釆取豎爐進行鐵礦球團直接還原。從上往下分預熱段、還 原段、冷卻段。上部有上料倉，底部有水冷排料管。每個還原反 應室兩側(cè)有火道，即煤氣燃燒室，還原反應室截面尺寸350mmx 1500im，每個還原反應室是一個獨立單元，整個豎爐由若干個還 原反應室組成。在煤氣燃燒室設若干煤氣噴嘴來控制各段所需溫 度，保證還原反應段反應溫度在950-1100°C。烘干的鐵礦球團配 入還原煤和脫硫劑(石灰石)，加入豎爐頂上的料倉中，經(jīng)過預熱 段升溫至80(TC以上進入還原反應段，還原反應段的高度保證鐵礦 球團料停留6-8小時來保證所需還原度。冷卻段底部有冷卻水套 使排出爐料低于40匸，保證已還原出的金屬不再氧化。用小時排 料速度來控制鐵礦球團在還原反應室的停留時間，確保金屬轉(zhuǎn)化 率大于92%。3、 要求原料條件鐵礦粉Fe66-69%、 Si02<2. W冶金性能好， 軟化溫度""(TC。選用少增加雜質(zhì)的粘合劑，采用搖盤造球機或 對滾壓球機均可。按FeO+C-Fe+CO反應式理論配碳量的2倍計算還原煤配入量，還原煤(次煙煤、褐煤)的選擇很重要，要求還原煤有高的反應性，即C+C0產(chǎn)2C0反應速度快，煤的灰分軟化點要 大于125(TC。硫的主要來源是還原煤，要求還原煤含硫小于0. 6°/ 。 按還原煤配入量的8-10%配入石灰石脫硫劑，可使產(chǎn)品含硫小于 0.03%。在有固體碳存在下，鐵的氧化物是由中間產(chǎn)物CO間接還 原的，反應速度取決于C02再生為CO的速度。Fe304+CO=3FeO+C02 FeO+CO-Fe+C02C02+C=2C0本實用新型的優(yōu)點1、 以煤氣為熱源，采用外熱式加熱，使爐料在隔離空氣的環(huán) 境下進行還原反應，可確保還原反應所需之還原氣氛，使產(chǎn)品金 屬轉(zhuǎn)化率大于92%。2、 還原反應所需之溫度和時間好控制，操作容易易掌握。3、 不出現(xiàn)結(jié)爐和蓬爐現(xiàn)象，生產(chǎn)可安全運行。4、 節(jié)能效果好。5、 設備結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，投資少。(四)
圖l是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖 圖2是圖1的A-A視圖具體實施方式煤基直接還原鐵外熱式豎爐，包括豎爐、冷卻水圈10和爐體支座爐體文座，包括承蜇鋼梁14和多個锎文柱15。承蜇鋼漿M 圃定在豎直設置敗多個鋼柱15上端。在冷卻水圈W內(nèi)砌筑有多 個高鋁磚隔墻ll。帶有高鋁磚隔離n的冷卻水國W.掘定在承重 蛍辨梁M上。豎爐坐設在帶有商鋁磚隔墻u的冷卻水圈10上。豎爐包括爐體和設置在爐體內(nèi)的多個截面為矩形豎式設置的還原反應室9。 爐體由外殼體2和依次砌設在外殼體2內(nèi)的纖維氈層3、硅藻土磚 層4、粘土磚層5構(gòu)成。每一個還原反應室9的兩側(cè)有多層煤氣燃 燒式火道7,火道7由高鋁質(zhì)異型的外墻壁磚6和內(nèi)墻壁躊8構(gòu)成。 要求火道內(nèi)外墻壁碲耐溫大于wore,且耐磨性好、熱傳導系數(shù) 高、熱膨脹系數(shù)小。每個還原反應室9的上端設有料倉1，.其下端 穿過冷卻水圈10沐的臠錙禱隔墻11上的還原反應室通孔后，與 對應的上冷卻水套l2連接,上冷卻水套12與下冷卻水套13連接。 在多層煤氣燃燒式火遒7內(nèi)裝設多個煤氣噴嘴16和溯溫熱電偶 'n。在爐體內(nèi)設有還原反應氣體回收利用管道，還原反應產(chǎn)生的氣 體通過回收管遒送入火道7和還原反應室9。在爐體上部設有 煙囪加，在煙囪20內(nèi)下部裝設空氣換熱器W?；疱?內(nèi)媒氣燃燒 產(chǎn)生的廢氣先經(jīng)過空氣換熱器19,再經(jīng)煙囪20排空或送去干燥物 料。棑出的物料經(jīng)過篩分、磁逸出直接還原鐵，來反應的還原煤 返回配料繼續(xù)應用。讎下物磁逸出《3nim直接還原鐵粉后棄之。
權利要求1、煤基直接還原鐵外熱式豎爐，包括豎爐、冷卻水圈(10)和爐體支座，爐體支座由承重鋼梁(14)和多個鋼柱(15)裝配成，其特征在于冷卻水圈(10)固定在承重鋼梁(14)上，豎爐坐設在冷卻水圈(10)上，豎爐包括爐體和設置在爐體內(nèi)的多個截面為矩形豎式設置的還原反應室(9)，爐體由外殼體(2)和依次砌設在外殼體(2)內(nèi)的纖維氈層(3)、硅藻土磚層(4)、粘土磚層(5)構(gòu)成，每一個還原反應室(9)的兩側(cè)有多層煤氣燃燒式火道(7)，火道(7)由高鋁質(zhì)異型的外墻壁磚(6)和內(nèi)墻壁磚(8)構(gòu)成，每個還原反應室(9)的上端設有料倉(1)，其下端穿過冷卻水圈(10)內(nèi)的高鋁磚隔墻(11)上的還原反應室通孔后，與對應的上冷卻水套(12)連接，上冷卻水套(12)與下冷卻水套(13)連接，在多層煤氣燃燒式火道(7)內(nèi)裝設多個煤氣噴嘴(16)和測溫熱電偶(17)，在爐體上部設有煙囪(20)。
2、 根據(jù)權利要求l所述的煤基直接還原鐵外熱式豎爐，其特 征是在煙齒U0)內(nèi)下部裝有空氣換熱器(19)，在爐體內(nèi)設有還 原反應氣體回收利用管道。
專利摘要煤基直接還原鐵外熱式豎爐，包括豎爐、冷卻水圈和爐體支座。爐體支座，由承重鋼梁和多個鋼支柱裝配成，冷卻水圈固定在承重鋼梁上，豎爐坐設在冷卻水圈上。豎爐包括爐體和設置在爐體內(nèi)的多個截面為矩形豎式設置的還原反應室，爐體由外殼體和依次砌設在外殼體內(nèi)的纖維氈層、硅藻土磚層、粘土磚層構(gòu)成。每一個還原反應室的兩側(cè)有多層煤氣燃燒式火道，每個還原反應室的上端設有料倉，其下端穿過冷卻水圈內(nèi)的高鋁磚墻上的還原反應室通孔后與對應的上冷卻水套連接，上冷卻水套與下冷卻水道連接。在多層煤氣燃燒式火道內(nèi)裝設多個煤氣噴嘴和測溫熱電偶。在爐體上部設有煙囪。本實用新型能確保還原反應所需溫度和時間，工藝技術操作容易掌握，節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本。
文檔編號F27B1/10GK201166513SQ20072001548
公開日2008年12月17日 申請日期2007年10月25日 優(yōu)先權日2007年10月25日
發(fā)明者李志忠 申請人:李志忠