[实用新型]一种海绵铁冶炼及固相氧化铁还原装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及钢铁冶金领域，具体地，本实用新型涉及一种海绵铁冶炼及固相氧化铁还原装置。

背景技术

在铁的固相还原冶炼技术中，反应装置为在反应床中部设有一反应床体，反应床体的上部上设有一原料容器，氧化铁及还原剂等添加剂是通过该容器盛装的，其底部为无孔的耐火材料砌体7(如图3)，物料在被加热或还原过程中，烧嘴1(图3)产生的热烟气或还原气体对物料多以辐射传热为主，大部分的高温烟气直接通过燃烧腔体6(图3)排放至出口，导致了热烟气或还原气体对物料热量传导不充分，热效率较低；此外，在热量的传导过程中，由于导致物料只能依靠辐射和直接导热进行传导，对流传导比例较低，决定了物料的铺设厚度小，炉膛使用效率低，60％的热量随着热烟气排除炉体，有效热能利用率低，导致燃料消耗较高，于是部分生产线使用换热器对外排的烟气进行换热，以提高热能利用率，但由于烟气中含有较高的灰尘和低沸点碱金属化合物，导致换热器的粘结，使得生产不能连续生产，即便能够断续生产，由于使用换热器其理论的换热效率也只有50％，仍有50％的热能浪费。

因此增加烟气或还原气体对物料的对流热量传导比例，是提高传热效率，增加物料铺设厚度，提高炉膛使用效率的直接有效的途径。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供了一种海绵铁冶炼及固相氧化铁还原装置，该装置包括一壳体以及设置在该壳体中部的反应床体3，所述的反应床体3采用孔状耐火材料制成，其孔径大小为5～35mm，且小于反应物料的粒径，所述的海绵铁冶炼装置中通入还原气体和产生的热烟气通过孔状耐火材料制成的反应床体3流动。所述热烟气或还原气体的流动方向为穿过还原物料堆进入孔状耐火材料的反应床体3，并从耐材气体孔流出，或者先通过孔状耐火材料再进入还原物料堆，从而改变了热烟气和还原气体的流动方向，提高了传热效率。

所述耐火材料为铝质、硅质、镁质的一种或多种的组合，其耐温大于1300℃。

所述反应床体3的孔状耐火材料底部设烟气或还原气体的第一烟道4和第二烟道5。

根据本实用新型的海绵铁冶炼及固相氧化铁还原装置，所述孔状耐火材料作为物料进行化学反应的反应床体，给热烟气与物料进行换热提供了条件，并且孔状耐材所耐温度为常用耐火材料：铝质、硅质、镁质或其三种的结合质，耐温1300℃以上，并且孔状设计及制作也是较为成熟的技术，在冶金行业中的应用如：蜂窝砖、高炉热风炉用格子砖等，但是通常这些孔状的耐高温材料用于蓄热体中，其作用在于蓄热和放热，因此，发明人克服了这些孔状的耐高温材料仅用于蓄热和放热的技术偏见，打破常规思维，将其引入到氧化铁还原制铁的领域中，作为高温状态下的反应床体，利用其透气功能，巧妙的解决了现有的热传导不充分，热量利用低下的问题，并且取得了良好的效果，使得热能的利用率达到了85％以上，改进后的物料层增加的厚度约为原物料层的4-8倍，即同样投资的生产线，其生产率提高了4-8倍，同时热效率提高，单位产品成本降低，排放的热烟气带走的热能仅为原有装置的25％左右，节省了75％的燃料成本。

在本实用新型中将原有的底部耐材砌体由孔状耐材砌体取代，还原反应物料层增厚，同时在耐材底部设烟气或还原气体流动通道，这样热烟气或还原气体的流动方向为穿过还原物料堆向孔状耐材砌体流动，或者由孔状耐材砌体向还原物料堆流动。见图1和图2所示流动方向。在转底炉固相还原生产海绵铁的生产线中，此项技术尤显热效率的提高技术优势。本实用新型中转底炉的炉底使用孔状耐材砌体后，气流的流动方向发生改变，穿过物料的同时，提高了传热效率，降低了能耗，加快了铁矿化学还原反应的速度；同时穿过物料的气体将化学反应产生的气体、灰尘带走，经除尘设施净化后排放。

通过采用本实用新型的孔状反应床后，热烟气的流向发生改变，使得对流传热增加至70％以上，且热烟气在反应床之间的流动为循环二次利用，即从一处反应床换热后出来的热烟气，进入另外一处反应床对冷料进行加热，形成热烟气的二次换热，大大提高了换热效率，使得热能的利用率达到了85％以上。这样在物料堆的厚度可以大大增加的同时，热烟气或还原气体与物料堆间的对流换热量大大增加，改变了原有工艺中对流换热量少、传热效率低的不足。

通过本实用新型的改进，该装置具有以下的效果和优点：

1)物料层增加的厚度约为原物料层的4-8倍，即同样投资的生产线，其生产率提高了4-8倍。

2)热效率提高，单位产品成本降低，换热效率提高后，排放的热烟气带走的热能仅为原有装置的25％左右，节省了75％的燃料成本。