[发明专利]一种转底炉供热的方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种转底炉供热方法与装置，可用于钢铁冶金工业直接还原用转底炉，包括使用钒钛磁铁矿或普通铁矿或其他含多种金属元素如钒、铬、镍、钼、钴等的铁矿石、有色金属、钛铁矿、工厂含铁粉尘等作原料的直接还原工程中的转底炉。

背景技术

转底炉直接还原铁工艺是近30年间出现和迅速发展的炼铁新工艺，在美国inmetco和IDI工厂中采用的转底炉工艺，使用钢铁厂含铁粉尘与煤混合的压块进行直接还原，气体燃料为天然气，其发热值9000大卡/m³，助燃空气预热到280℃。对于在转底炉内产生的高温烟气，一般是在烟道内侧布置冷却水管，通过水的汽化冷却作用，先将高温烟气从1100℃降到900℃，再送金属换热器，去预热助燃空气，排出的烟气经喷水冷却降到180℃，送入布袋除尘器，再外排到大气中。国外已有转底炉供热方法的特点一是烟气余热没有充分利用，还要多花动力去冷却处理高温烟气，耗能高，经济上不合算。二是矿粉干燥时还要另烧燃料，并生成更多的CO₂量，不仅经济上不合算，对环保也不利。三是国外还原剂多为气基，而我国大量不具备高热值气体燃料客观条件的地区无法采用该工艺方法。

CN101445869A(200810238693.2)介绍了一种在转底炉预还原中使用富氧燃烧直接还原生产金属化球团的方法，以70％以上浓度的氧气与空气构成的混合气体形成的富氧空气为助燃介质，经鼓风机进入换热器，富氧空气与高温烟气进行换热后，使进入转底炉的温度提高到400-600℃，提高了转底炉的热效率。但是该方法通过调控燃气及富氧空气量，富氧70％的助燃空气最多仅可使进入转底炉的温度预热到600℃，否则存在爆炸的危险，根本无法满足钒钛磁铁矿采用无高热值气体燃料供转底炉预热温度达到1050℃的工业化客观要求，而且该工艺对从转底炉输出的高达1200℃的烟气，仍没有充分利用。

我国钒钛磁铁矿储量巨大，用转底炉处理钒钛磁铁矿综合回收伴生的多种金属元素的技术，正在越来越多地受到我国冶金界的普遍重视。转底炉的原料可以使用钒钛磁铁矿或普通铁矿或其他含钒、铬、镍、钼、钴等多种金属元素的有色金属铁矿石、钛铁矿、工厂含铁粉尘等，在直接还原生产过程中，将含碳含铁的复合料压块，送入转底炉，这些混合料块需要在转底炉炉内达到1200～1400℃的高温下，才会发生有用的一系列化学反应。

前述已有技术对一般铁矿或工业粉尘入转底炉进行还原的温度要求达到1100～1150℃即可，而钒钛磁铁矿结构致密，还原难度大，钒钛磁铁矿的转底炉还原温度要求高达1300～1400℃。由于许多工厂所在地只有煤资源，或者天然气过于昂贵，转底炉烧嘴用气体燃料只能用煤生产发生炉煤气，如果转底炉使用发生炉煤气这种低热值燃料，其热值≤1300大卡/m³，远低于热值高达9000大卡/m³的天然气或热值为4000大卡/m³的焦炉煤气，转底炉还原温度最多只能达到1100℃，无法烧到1300～1400℃的转底炉直接还原要求温度和气氛条件，导致还原工艺受阻无法进行。若采用前述空气富氧后助燃的方法，预热只能局限在600℃以下，无法满足钒钛磁铁矿冶炼的生产要求，目前急需找到一种充分有效利用流程内产生的高温烟气、且安全可靠的转底炉供热新技术。

发明内容

针对国内外现有转底炉高温烟气余热利用技术的不足，特别是针对钒钛磁铁矿煤基直接还原综合回收工程的需求，本发明提供一种直接还原转底炉供热新技术，它针对转底炉采用低热值煤气只能烧到1150℃还原温度的现状，将转底炉输出的高温烟气先送入后燃烧室，充分利用转底炉1200～1300℃高温烟气的物理热和化学热，用于预热助燃空气，预热发生炉煤气，使高温还原和干燥铁矿粉同时得以实现。通过充分循环利用转底炉产生的烟气余热，可节约大量能源，显著降低直接还原铁的生产成本。

为了实现上述目的，本发明的转底炉供热的方法及其装置采用了如下技术方案。

一种转底炉供热的方法，包括如下步骤：

a)将从直接还原转底炉1输出的高温烟气先送入后燃烧室18，向后燃烧室18内鼓入冷风，将烟气中的CO烧掉，把其化学热变成物理热，将烟气温度上升至≥1300℃。

b)然后将后燃烧室18输出的所述高温烟气轮换引入多个并联连接的球式热风炉3中的至少一个，用于预热助燃空气，和同时将后燃烧室18输出的所述高温烟气引入火管式回转干燥机10，用于干燥铁矿粉。