[发明专利]一种节能环保的灯形炉炼铁或炼铁合金的新技术

说明书

技术领域：

本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种不用焦炭、烧结块，而用型矿、煤氧或煤电的灯形炉炼铁或炼铁合金的新技术。 

背景技术：

目前炼铁或炼铁合金，大多采用焦炭、烧结块在高炉或矿热炉内冶炼，因而存在下列缺点：①生产焦炭、烧结块的焦化厂、烧结厂污染大；②不同颗粒的焦炭、烧结块从炉顶装入，使炉气分布复杂化，炉身下段还原排出的CO₂在炉身上段与焦反应生产大量CO，来不及还原反应就排出炉外了，致使几十年来高炉CO利用率＜54％，矿热炉CO利用率更低；③炉顶加料装置，不能对炉内冶炼的高气压煤气进行完全密封，出炉开堵炉眼，污染环境，大高炉热风吹不到炉心，造成炉心凉，冶炼速度慢或停滞，而炉周温度高，散热，造成大量热损失；④不参加反应的焦炭、氮气占了炉容的绝大部分，吨铁排气量大，致使近50年来高炉、矿热炉的炉容利用系数很少提高，吨铁基建投资大。 

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：解决上述现有技术存在的问题，而提供一种不用焦炭、烧结块，而用型矿、煤氧或煤电，节能环保的灯形炉炼铁或炼铁合金的新技术。 

本发明采用的技术方案是：设计一种炉缸小、炉心热的灯形炉，灯形炉的炉顶安装有封闭煤气、旋转滑动料口的加料装置，耐压大透气孔管圈或环圈的型矿从炉顶装入，煤氧或煤电从炉缸喷吹，矿燃逆流还原产生高温、夹焦炭的还原气流，使下降的型矿还原，还原后的炉气在炉身上段，再经喷氧燃烧，预热下降的型矿。 

本发明的上述技术方案使炉内CO利用率接近100％，节能减排效果好。用虹吸管连接引出炉缸内的铁水和渣水，分别送入贮铁罐和渣场，避免传统技术开堵炉眼而产生的烟尘和热辐射污染，加上无需建立污染严重的焦化厂、烧结厂，因而环保意义重大。 

上述技术方案中，灯形炉的炉腰内径比炉缸内径大4倍以上，炉身上段的底部其内径比炉身下段的顶部明显缩小。 

上述技术方案中，煤氧供热的灯形炉外型像点支蜡烛的纸灯笼，煤电供热的灯形炉像50年前点煤油带玻璃罩的煤油灯。与高炉相比，炉缸小，炉腰内径比炉缸内径大4倍以上，在炉身上段的底部其内径比炉身下段的顶部明显缩小，以供炉周设喷氧圈管喷氧，充分燃烧，上升炉气中可燃物，以预热下降的型矿。煤电供热炼铁合金时，还原后的炉气CO含量偏高，可在氧气圈管下面，设管提前抽取多余的煤气预热型矿，供发电或其他用。灯形炉各部分高度和内径，按冶炼时物料在该部位区域内需要停留时间决定所需容积大小。 

上述技术方案中，炉顶采用本发明的封闭煤气、旋转滑动料口的加料装置，该简易装置是按现代流体力学原理设计，炉体内压力仅影响料口的小面积，只需很小动力即可推动料口旋转，封闭或打开。保障炉内高气压操作而提高产量。设备高度、重量和造价比高炉加料装置大大降低。 

上述技术方案中，炉缸小有下列优点：①虹吸管连续出铁出渣，不用开堵炉眼而消除污染；②炉内料线、渣线、铁水线稳定在一定水平线上，有利炉况稳定，提高产量；③有利热量集中并扩大在炉心中轴线高尖圆锥体滴熔区或软熔区，使炉内料温高反应快。而炉周温度低，冷却设备和热损失减少；④炉腹炉缸上煤氧喷咀或煤电喷咀，数量可大大减少，节省投资。 

上述技术方案中，型矿、煤氧炼铁或炼铁合金的灯形炉缸是圆桶形，炉腹中部，只需布置4-5个螺旋泵输煤粒入腹，煤入炉后受热变成焦炭，炉缸只 需布置4-5氧咀将焦炭粒喷入炉中轴线上方与型矿反应，形成一个较高的尖圆锥体高温还原气流和焦炭活跃的渣铁滴熔区。 

上述技术方案中，用煤电供热炼铁或铁合金的灯形炉，炉缸是下大上小呈凸瓶形，以保护电极不受下降滴熔碰撞电极尖端而损伤。在炉缸下部顶端同一水平面上，成120度角度布置三根输煤粉的中空石墨电极，通电后，三根电极的极心圆内，产生温度高达5000℃的等离子夹焦粉的还原高压还原气流，升入炉心与型矿反应，形成一个高尖圆锥体高温高压还原气流和焦粉活跃的滴熔区。 

上述技术方案中，无论是煤氧或煤电熔炼，都要求用现代流体力学原理，指导喷咀设备和工艺设计，能将高温高压还原气流焦炭喷射到炉中轴线上方较高处，汇集形成一个细高尖圆锥体还原气流和焦炭活跃的滴熔区，使热量能根据反应需要合理分布，不集中在炉腰和炉身下段而降低铁水含Si量。要求型矿管圈或环圈透气孔有足够大，在焦炭活跃滴熔区内，能将大量焦炭填充在管圈或环圈孔内，构成一个软熔区壳罩，软熔区下部壳罩内壁温度达1400℃，而壳罩外，占炉内绝大部分的炉料温度在1000℃以下，使绝大部分型矿保持固体状态，有利于直接还原供气和排气畅通而提高产量。