一種直接還原風冷控溫再燃燒室的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種直接還原風冷控溫再燃燒室，包括再燃燒室(1)及其上設(shè)置的煙氣燃燒系統(tǒng)和煙氣冷卻系統(tǒng)，所述煙氣燃燒系統(tǒng)和煙氣冷卻系統(tǒng)為同一系統(tǒng)，其包括沿所述再燃燒室(1)高度方向自下而上間隔分布的多級供風系統(tǒng)(7)，各級所述供風系統(tǒng)(7)均包括進風管(8)，所述進風管(8)設(shè)有多個在所述再燃燒室(1)內(nèi)部進行恒溫燃燒的風噴嘴(9)。該再燃燒室可控制各燃燒區(qū)間溫度不超過1000℃，并有效消除水冷方式存在的各種缺陷，從而以較高的標準滿足后續(xù)工藝對煙氣溫度、煙氣含氧量、物理熱焓、水氣含量等各項參數(shù)的要求。
【專利說明】一種直接還原風冷控溫再燃燒室
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冶煉設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是在直接還原工藝中，用于將回轉(zhuǎn)窯窯尾排出的高溫煙氣中可燃成分燃盡，生成高溫煙氣的再燃燒室。
【背景技術(shù)】
[0002]非高爐法煉鐵中的直接還原法是指在低于熔化溫度之下將鐵礦石還原成海綿鐵的煉鐵生產(chǎn)過程，其產(chǎn)品為直接還原鐵(即DRI)，也稱海綿鐵。
[0003]海綿鐵未經(jīng)熔化，仍保持礦石外形，由于還原失氧形成大量氣孔，在顯微鏡下觀察團形似海綿而得名，其特點是含碳低(< 1% )，并保存了礦石中的脈石。
[0004]直接還原法分氣基法和煤基法兩大類，前者是用天然氣經(jīng)裂化產(chǎn)出H2和CO氣體作為還原劑，在豎爐、罐式爐或流化床內(nèi)將鐵礦石中的氧化鐵還原成海綿鐵，后者是用煤作還原劑，在回轉(zhuǎn)窯、隧道窯等設(shè)備內(nèi)將鐵礦石中的氧化鐵還原。
[0005]中冶長天“一步法”是一種生產(chǎn)DRI的煤基直接還原工藝，其包括精礦造球-鏈篦機預熱-煤基窯還原-冷卻筒冷卻等步驟，在生產(chǎn)過程中，生球從圓盤或圓筒造球機進入鏈篦機，在鏈篦機上進行干燥和預熱，在達到一定強度之后直接進入回轉(zhuǎn)窯，一部分固體還原劑(窯尾煤)與生球從鏈篦機的卸料端一同進入回轉(zhuǎn)窯，其余固體還原劑(窯頭煤)從回轉(zhuǎn)窯頭部加入，爐料與爐氣呈逆向運動，在運動過程中，爐料在預熱段被加熱，使水分蒸發(fā)和石灰石分解，達到800°C后，煤中的固體碳開始還原鐵礦石中的氧化鐵，直到獲得海綿鐵，而碳則轉(zhuǎn)變成CO氣體，CO在氧化區(qū)被燃燒成C02，放出熱量以滿足還原反應(yīng)對溫度的要求，產(chǎn)品排出回轉(zhuǎn)窯后進入回轉(zhuǎn)冷卻筒冷卻得到海綿鐵，也可熱送電爐直接煉鋼。
[0006]再燃燒室位于鏈篦機與回轉(zhuǎn)窯之間的冷煙室側(cè)部，用于將從回轉(zhuǎn)窯窯尾排出的高溫煙氣中可燃成分燃盡，生成高溫煙氣，然后分兩部分，一部分輸送到余熱鍋爐，用于余熱發(fā)電，一部分回到鏈篦機預熱段，對鏈篦機生球進行預熱，使之達到進窯強度要求，而從回轉(zhuǎn)窯出來的煙氣溫度通常在950度以上，若再燃室溫度超過1000°C溫度，則煙氣粉塵會直接熔融，粘結(jié)在器壁上，形成結(jié)瘤，造成通道不暢、窯頭正壓大、鏈篦機和余熱鍋爐溫度低，無法正常生產(chǎn)。
[0007]為了滿足后續(xù)余熱鍋爐和鏈篦機預熱段對煙氣溫度及煙氣含氧量的工藝要求，再燃燒室除了要把從回轉(zhuǎn)窯出來的煙氣中的可燃物重新燃燒，還要必須將煙氣溫度控制在1000度以下。
[0008]請參考圖1，圖1為一種典型的直接還原窯再燃燒室的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]如圖所示，為使高溫煙氣進行完全燃燒，及控制煙氣溫度低于1000°C，再燃燒室
I;采用多環(huán)間隔噴水形式，即在再燃燒室y的內(nèi)壁上由下至上設(shè)置二環(huán)風噴嘴及二環(huán)水噴嘴，其工作時，第一環(huán)噴風燃燒，接著進行噴水降溫，再進行噴風燃燒，接著再噴水冷卻，由于風噴嘴集中在再燃燒室I丨的上三分之一處和下三分之一處且向內(nèi)水平設(shè)置，導致煙氣中可燃物集中在風噴嘴處燃燒，溫度驟然升高至1000度以上，必須采用水噴嘴對集中燃燒后的超溫煙氣(1000度以上)噴水降溫，才能使煙氣溫度維持在1000度以下，而噴水冷卻的再燃燒室存在以下不足:
[0010]首先，噴水冷卻后，液態(tài)水變成水蒸汽，富含水蒸氣的煙氣作為鏈篦機的熱源，對生球干燥工藝不利，易產(chǎn)生過濕層，導致災(zāi)難性后果。
[0011]其次，高溫煙氣經(jīng)噴水冷卻后，煙氣含氧量較低，作為鏈篦機的熱源，不利于球團氧化固結(jié)，導致入窯球強度低，易造成回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈。
[0012]再次，液態(tài)水變成水蒸汽潛熱無法在余熱鍋爐中重新利用，造成能源極大浪費，在100°C下，每Ikg水的氣化熱539Kcal無法在余熱鍋爐中回收，因為余熱鍋爐無法把水蒸氣重新變成水，釋放出這些熱。
[0013]最后，工作在1000度環(huán)境下的水噴嘴對水質(zhì)要求高，需經(jīng)軟化處理及嚴格過濾，否則極易堵塞，燒壞水噴嘴。
[0014]因此，如何消除再燃燒室的以上缺陷，是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的目的是提供一種直接還原風冷控溫再燃燒室。該再燃燒室可控制各燃燒區(qū)間溫度不超過1000°c，并有效消除水冷方式存在的各種缺陷，從而以較高的標準滿足后續(xù)工藝對煙氣溫度、煙氣含氧量、物理熱焓、水氣含量等各項參數(shù)的要求。
[0016]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種直接還原風冷控溫再燃燒室，包括再燃燒室及其上設(shè)置的煙氣燃燒系統(tǒng)和煙氣冷卻系統(tǒng)，所述煙氣燃燒系統(tǒng)和煙氣冷卻系統(tǒng)為同一系統(tǒng)，其包括沿所述再燃燒室高度方向自下而上間隔分布的多級供風系統(tǒng)，各級所述供風系統(tǒng)均包括進風管，所述進風管設(shè)有多個在所述再燃燒室內(nèi)部進行恒溫燃燒的風噴嘴。
[0017]優(yōu)選地，所述進風管包括環(huán)形供風集管以及從供風集管通往各風噴嘴的供風支管。
[0018]優(yōu)選地，所述供風集管位于所述再燃燒室的外側(cè)，所述風噴嘴位于所述再燃燒室的內(nèi)側(cè)，所述供風支管穿過所述再燃燒室的爐壁連接所述供風集管與風噴嘴。
[0019]優(yōu)選地，所述供風集管的總進風管上設(shè)有第一風量調(diào)節(jié)閥，各所述供風支管在所述風噴嘴的進風側(cè)分別設(shè)有第二風量調(diào)節(jié)閥。
[0020]優(yōu)選地，所述供風支管的一端連接于所述供風集管底部的出風口，另一端向下延伸并轉(zhuǎn)向后穿過所述再燃燒室的爐壁連接與之相對應(yīng)的風噴嘴，所述第二風量調(diào)節(jié)閥設(shè)于所述供風支管向下延伸的縱向部分。
[0021]優(yōu)選地，所述風噴嘴的噴風方向朝向斜上方，與所述再燃燒室內(nèi)部的煙氣流動方向基本平行。
[0022]優(yōu)選地，所述風噴嘴與供風支管之間有一定角度且角度可調(diào)。
[0023]優(yōu)選地，所述風噴嘴的噴風方向與所述再燃燒室縱向軸線之間的夾角在5°?70°之間。
[0024]優(yōu)選地，所述風噴嘴為弱旋流風噴嘴。
[0025]優(yōu)選地，所述煙氣冷卻系統(tǒng)設(shè)有四級或四級以上的供風系統(tǒng)。
[0026]本發(fā)明針對水冷再燃燒室存在的缺陷，取消了煙氣水冷系統(tǒng)，并將煙氣燃燒系統(tǒng)和煙氣冷卻系統(tǒng)設(shè)計為同一系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)有多級供風系統(tǒng)，一方面可以滿足進入再燃燒室中的可燃成分CO、H2繼續(xù)燃燒，由集中燃燒改為多點分散燃燒，另一方面可以對燃燒后的產(chǎn)物進行兌冷風冷卻，即恒溫再燃燒，使再燃燒室各區(qū)間的溫度不超過1000°c，由于不再設(shè)置噴水裝置，不會產(chǎn)生水蒸氣，因此使煙氣所含的化學潛能均轉(zhuǎn)化為物理熱焓，不存在潛熱問題，提高了煙氣隨后進行余熱發(fā)電的效能，而且冷風控溫可使煙氣中氧的含量由4%增至8 %?8.5 %，水氣含量由14 %?15 %降至6 %?6.5 %，有利于生球在鏈篦機干燥段的干燥作業(yè)，更有利于鏈篦機預熱段磁鐵礦氧化，提高入窯球強度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為一種典型的直接還原窯再燃燒室的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為本發(fā)明所提供直接還原風冷再燃燒室的俯視圖，圖中還顯示了其與鏈篦機和回轉(zhuǎn)窯的相對位置和連接關(guān)系；
[0029]圖3為圖2的A-A視圖；
[0030]圖4為圖3中B部位的局部放大示意圖；
[0031]圖5為風噴嘴安裝于再燃燒室內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖6為圖5的局部放大示意圖。
[0033]圖1 中:
[0034]再燃燒室I 1進水管2 1
[0035]圖2至圖6中:
[0036]1.再燃燒室2.鏈篦機3.回轉(zhuǎn)窯4.冷煙室5.沉降室6.水封槽7.供風系統(tǒng)
8.進風管81.供風集管82.供風支管9.風噴嘴10.總進風管11.第一風量調(diào)節(jié)閥12.第
二風量調(diào)節(jié)閥
【具體實施方式】
[0037]為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0038]請參考圖2、圖3、圖4，圖2為本發(fā)明所提供直接還原風冷再燃燒室的俯視圖，圖中還顯示了其與鏈篦機和回轉(zhuǎn)窯的相對位置和連接關(guān)系；圖3為圖2的A-A視圖。
[0039]如圖所示，在一種【具體實施方式】中，本發(fā)明所提供的再燃燒室I位于鏈篦機2與回轉(zhuǎn)窯3之間的冷煙室4側(cè)部，用于將從回轉(zhuǎn)窯3窯尾排出的高溫煙氣中可燃成分燃盡，生成高溫煙氣，然后分兩部分，一部分輸送到余熱鍋爐，用于余熱發(fā)電，一部分回到鏈篦機2預熱段，對鏈篦機2上的生球進行預熱，使之達到進窯強度要求，冷煙室4和再燃燒室I的底部分別設(shè)有沉降室5和水封槽6，以防止煙氣泄漏。
[0040]煙氣沿圖中所示的箭頭方向從冷煙室4進入再燃燒室1，然后向上流動，為了對再燃燒室I內(nèi)的煙氣進行橫溫再燃燒，再燃燒室I上設(shè)有煙氣風冷控溫系統(tǒng)，其包括沿再燃燒室I高度方向自下而上間隔分布的四級供風系統(tǒng)7，各級供風系統(tǒng)7主要由進風管8及進風管上在再燃燒室I內(nèi)部進行恒溫燃燒的多個風噴嘴9構(gòu)成，此系統(tǒng)既是煙氣燃燒系統(tǒng)，又是煙氣冷卻系統(tǒng)，實現(xiàn)了煙氣燃燒和冷卻的有機整合。
[0041]具體地，進風管8分為兩部分，一部分為環(huán)形供風集管81，另一部分為從供風集管81通往各風噴嘴9的供風支管82。本實施例中的供風集管81雖然呈環(huán)形，但根據(jù)再燃燒室外形的不同，其還可以呈其他形狀，例如矩形、長方形、多邊形等，只要與再燃燒室I的外形保持一致即可。
[0042]供風集管81位于再燃燒室I的外側(cè)，風噴嘴9位于再燃燒室I的內(nèi)側(cè)，供風支管82穿過再燃燒室I的爐壁連接供風集管81與風噴嘴9，即在再燃燒室I的外壁上間隔設(shè)置多環(huán)進風管，每環(huán)進風管上設(shè)置多個風噴嘴9進行噴風冷卻。
[0043]供風支管82的直徑小于供風集管81，在周向上均勻分布，其數(shù)量可根據(jù)再燃燒室體積等因素進行確定，在圓周方向上，各級供風系統(tǒng)7的供風支管82可相互錯位，如圖3中的一級供風系統(tǒng)和四級供風系統(tǒng)與二級供風系統(tǒng)和三級供風系統(tǒng)的供風支管相互錯位。這樣，可以使風噴嘴9在軸向上盡可能地密集分布，從而使煙氣在各個區(qū)間都能夠得到恒溫再燃燒。
[0044]請一并參考圖4，圖4為圖3中B部位的局部放大示意圖。
[0045]如圖所示，供風集管81的總進風管10上設(shè)有第一風量調(diào)節(jié)閥11，各供風支管82在風噴嘴9的進風側(cè)分別設(shè)有第二風量調(diào)節(jié)閥12，第一風量調(diào)節(jié)閥11用于控制總風量，第二風量調(diào)節(jié)閥12用于控制各風噴嘴9的風量。
[0046]供風支管82大體呈“L”形，其上端連接于供風集管81底部的出風口，另一端向下延伸并轉(zhuǎn)向后穿過再燃燒室I的爐壁連接與之相對應(yīng)的風噴嘴9，第二風量調(diào)節(jié)閥12設(shè)于供風支管82向下延伸的縱向部分。
[0047]當然，供風支管82也可以與供風集管81的內(nèi)側(cè)相連接，然后直接徑向穿過再燃燒室I的爐壁與風噴嘴連接，由于供風支管82上要設(shè)置第二風量調(diào)節(jié)閥12，因此需要在再燃燒室I與供風集管82之間留出足夠的安裝空間，其供風集管81的尺寸需設(shè)計的相對較大，而上述“L”形供風支管82改變了第二風量調(diào)節(jié)閥12的安裝位置，使得供風集管81能夠更加靠近再燃燒室1，因此供風集管81的尺寸可設(shè)計的相對較小，從而降低了加工、安裝難度，減小了再燃燒室I整體所占的空間。
[0048]請參考圖5、圖6，圖5為風噴嘴安裝于再燃燒室內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖5的局部放大示意圖。
[0049]風噴嘴9為弱旋流風噴嘴，其與供風支管82之間有一定角度α且角度可調(diào)，其可調(diào)范圍在95°?160°之間，即風噴嘴的噴風方向與再燃燒室縱向軸線之間的夾角在5°?70°之間。這樣，供風系統(tǒng)與再燃燒室氣流成小角度混合，風噴嘴9的噴風方向與再燃燒室I內(nèi)部的煙氣流動方向基本平行，煙氣與所供之風成平行流狀態(tài)，可有效防止煙氣中可燃物集中燃燒，導致溫度過高。
[0050]這里需要說明的是，上述四級供風系統(tǒng)可采用同一氣源集中供氣，也可以分別采用獨立的氣源單獨供氣，可視實際條件和需要而定。
[0051]本實施例采用四級供風系統(tǒng)對再燃燒室I內(nèi)的煙氣進行恒溫再燃燒，一方面可以滿足進入再燃燒室I中的可燃成分CO、Η2繼續(xù)燃燒，另一方面可以對燃燒后的產(chǎn)物進行冷卻，使再燃燒室I各區(qū)間的溫度不超過1000°C。
[0052]由于不再設(shè)置噴水裝置，不會產(chǎn)生水蒸氣，因此使煙氣所含的化學潛能均轉(zhuǎn)化為物理熱焓，不存在潛熱問題，提高了煙氣隨后進行余熱發(fā)電的效能，而且冷風控溫可使煙氣中氧的含量由4%增至8%?8.5%，水氣含量由14%?15%降至6%?6.5%，有利于生球在鏈篦機干燥段的干燥作業(yè)，更有利于鏈篦機預熱段磁鐵礦氧化，提高入窯球強度。
[0053]當然，上述實施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選方案，具體并不局限于此，在此基礎(chǔ)上可根據(jù)實際需要作出具有針對性的調(diào)整，從而得到不同的實施方式。例如，煙氣冷卻控溫系統(tǒng)采用四級以上的供風系統(tǒng)，或者供風系統(tǒng)多級控制等等。由于可能實現(xiàn)的方式較多，這里就不再
一一舉例說明。
[0054]以上對本發(fā)明所提供的直接還原風冷控溫再燃燒室進行了詳細介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的核心思想。應(yīng)當指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種直接還原風冷控溫再燃燒室，包括再燃燒室(I)及其上設(shè)置的煙氣燃燒系統(tǒng)和煙氣冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述煙氣燃燒系統(tǒng)和煙氣冷卻系統(tǒng)為同一系統(tǒng)，其包括沿所述再燃燒室(I)高度方向自下而上間隔分布的多級供風系統(tǒng)(7)，各級所述供風系統(tǒng)(7)均包括進風管(8)，所述進風管(8)設(shè)有多個在所述再燃燒室(I)內(nèi)部進行恒溫燃燒的風噴嘴(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接還原風冷控溫再燃燒室，其特征在于，所述進風管(8)包括環(huán)形供風集管(81)以及從供風集管通往各風噴嘴(9)的供風支管(82)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直接還原風冷控溫再燃燒室，其特征在于，所述供風集管(81)位于所述再燃燒室(I)的外側(cè)，所述風噴嘴(9)位于所述再燃燒室(I)的內(nèi)側(cè)，所述供風支管(82)穿過所述再燃燒室(I)的爐壁連接所述供風集管(81)與風噴嘴(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直接還原風冷控溫再燃燒室，其特征在于，所述供風集管(81)的總進風管(10)上設(shè)有第一風量調(diào)節(jié)閥(11)，各所述供風支管(82)在所述風噴嘴(9)的進風側(cè)分別設(shè)有第二風量調(diào)節(jié)閥(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直接還原風冷控溫再燃燒室，其特征在于，所述供風支管(82)的一端連接于所述供風集管(81)底部的出風口，另一端向下延伸并轉(zhuǎn)向后穿過所述再燃燒室(I)的爐 壁連接與之相對應(yīng)的風噴嘴(9)，所述第二風量調(diào)節(jié)閥(12)設(shè)于所述供風支管(82)向下延伸的縱向部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的直接還原風冷控溫再燃燒室，其特征在于，所述風噴嘴(9)的噴風方向朝向斜上方，與所述再燃燒室(I)內(nèi)部的煙氣流動方向基本平行。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直接還原風冷控溫再燃燒室，其特征在于，所述風噴嘴(9)與供風支管(82)之間有一定角度且角度可調(diào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的直接還原風冷控溫再燃燒室，其特征在于，所述風噴嘴(9)的噴風方向與所述再燃燒室(I)縱向軸線之間的夾角在5°~70°之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的直接還原風冷控溫再燃燒室，其特征在于，所述風噴嘴(9)為弱旋流風噴嘴。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的直接還原風冷控溫再燃燒室，其特征在于，所述煙氣冷卻系統(tǒng)設(shè)有四級或四級以上的供風系統(tǒng)(7)。
【文檔編號】F27D17/00GK104019674SQ201410288677
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】寧德乙, 林恩玉, 王賽輝, 李文輝, 朱飛 申請人:中冶長天國際工程有限責任公司