[实用新型]一种炼铁熔融还原气化炉拱顶结构

说明书

技术领域

本实用新型属于冶金工业炉窑结构技术领域，特别涉及一种炼铁熔融还原气化炉拱顶结构。

背景技术

短流程炼铁工艺技术由于其环保、节能、投资少等优点，已成为世界炼铁工艺先进技术的发展趋势。其中二步法熔融还原炼铁工艺是能够实现工业化生产的炼铁工艺技术之一，这种炼铁工艺的主要设备由预还原竖炉、熔融气化炉、热旋风除尘器、管道系统及相关辅助系统组成。其中熔融还原气化炉是该炼铁工艺最关键的设备，从炉体结构来看，分为拱顶区、半焦床区、炉缸及炉底四部分。铁矿石在还原竖炉中直接被煤气还原成海绵铁，加入到熔融气化炉中，煤也直接加入到熔融气化炉中，煤燃烧产生的热量用于熔化海绵铁，生产液态铁水。为了保证炼铁时有良好的还原效果，还原煤气温度需要维持在850℃左右，而在气化炉拱顶，为了保证煤挥发份的裂解效果，拱顶温度需要维持在1050℃左右。并且使用99.5％的纯氧与煤发生化学反应，实现铁水的融熔还原。因此拱顶承受的工作环境十分苛刻。熔融还原气化炉拱顶结构及其耐材的应用是制约炉子长寿的关键因素。根据调查，南非萨尔达纳、韩国浦项、印度金达尔的熔融还原炼铁装置都有类似的拱顶，但生产中损坏严重、寿命短。

南非萨尔达纳、韩国浦项、印度金达尔的熔融还原炼铁装置属于老一代熔融还原炼铁装置，不仅熔融气化炉的容积小，产量低，而且工况及冶炼条件发生了很大变化。从国外的实际生产看，气化炉拱顶结构及耐材是影响炉子寿命、生产作业率的关键因素。

老一代熔融还原炼铁装置拱顶的整个半球都是布置有锚固件，在锚固件上再喷涂不定形耐火材料的整体结构而成，生产时拱顶半球的下部侵蚀损坏非常严重，而上部耐火材料工作层脱落、剥落、开裂现象明显，因此整个拱顶区域停产检修频率很高，修补后寿命也不长，这说明不仅是材料配置存在问题，结构设计不合理也是引起拱顶损坏的原因之一。

针对世界上类似的熔融还原气化炉存在的问题，新一代熔融还原炼铁装置对气化拱顶的结构及应用的耐火材料作了优化和改进，使之更适合高温、高氧、高压冶炼条件的需要，实现了拱顶结构稳定，使用性能好的目标。熔融还原气化炉拱顶结构与高炉相比完全不同，形状结构不一样，而且工况条件更为复杂。气化炉拱顶温度为1000℃，还含有大量的粉尘。因此，熔融还原气化炉拱顶需要经受高温、高压、含大量粉尘煤气的冲刷、侵蚀。

发明内容

本实用新型的目的在于设计一种炼铁熔融还原气化炉拱顶结构，通过对拱顶结构和材料配置技术，保证生产顺行及气化炉长寿的目标要求。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是，

一种炼铁熔融还原气化炉拱顶结构，其特征是，该拱顶结构分为上部和下部，上、下部间设有过渡带；拱顶球面上设置加煤口、直接还原铁加料口、发生煤气管道口、安全管道和人孔口和平台安装孔；拱顶上部炉壳上设置短、长锚固件，在铺设的短锚固件层上喷涂轻质保温不定形耐火材料，作为上部永久隔热层；长锚固件穿越永久层的轻质耐火材料，在长锚固件及永久隔热层上喷涂致密不定形耐火材料，作为上部工作层；拱顶上部形成双层喷涂材料拱顶结构；拱顶下部炉壳内表面砌筑轻质保温砖，作为下部永久层；下部永久层上炉内工作面砌筑高强重质致密耐火砖，作为下部工作层；拱顶下部形成定形耐火砖的双层结构；拱顶上部喷涂不定形材料区与下部定形耐火砖区域的交界处设置环形的具有可压缩性的陶瓷纤维垫作为膨胀缝。

由于熔融还原气化炉拱顶与高炉炉顶结构完全不同，而与其它熔融还原气化炉拱顶相比，其直径大，工况条件更为复杂。本实用新型将熔融还原气化炉拱顶半球设计为两个区域，配置不同的耐火材料内衬。而现有技术中拱顶为一整体结构，都采用喷涂材料施工。

拱顶半球上部为双层喷涂材料拱顶结构，炉壳上设置短锚固件，拱顶锚固件要求有较高的高温抗氧化性能和高温蠕变性能，保证在高温及长时间使用条件下不氧化变形。在铺设的锚固件层上喷涂轻质保温不定形耐火材料，作为上部永久层，可以减少炉内热量的损失，同时又一定的绝热作用，保护炉壳有合适的工作温度；炉壳上设置长的锚固件，穿越永久层的轻质耐火材料，上部永久隔热层和上部工作层锚固件保持200-300mm的间隔，且永久层与工作层锚固件错开布置，此时气化炉炉顶锚固件为密集布置。再在长锚固件及上部永久层上喷涂致密不定形耐火材料，作为上部工作层。这种致密不定形耐火材料添加部分耐热钢纤维，以增加拱顶工作层的强度与抗热震稳定性能。