[实用新型]立式快速还原炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于金属冶炼的还原炉。

背景技术

目前，高炉仍然是我国冶金行业中炼铁的主力军。但由于高炉流程长、基建费用高、设备复杂、能耗高、环境条件差，在市场能源紧张、竞争日益激烈的情况下，人们的目光不得不转向开发新的炼铁工艺和设备，而无焦低污染已经成为炼铁新工艺的目标。

熔融还原炼铁技术是目前非高炉炼铁领域的一大课题，熔融还原炼铁技术的明显优势主要体现在以下几点：

(1)熔融还原工艺不使用焦炭，不需建焦炉和化工设施，对环境污染极小，为实现钢铁厂清洁生产、保护环境创造了条件；

(2)焦煤资源少，且分布不均匀，炼铁不用焦煤有利于钢铁工业可持续性发展；

(3)熔融还原炼铁流程短，投资少，具有降低生产成本的潜力。

根据含铁原料预还原的不同程度，熔融还原炼铁工艺可分为一步法和二步法。一步法是将含铁原料先熔化后还原，早期的熔炼发明专利大多为一步法，因为它流程短、投资少，可以处理高磷铁矿。一步法的缺陷主要有两个：一是熔融氧化铁的腐蚀性极强，可使任何耐材迅速腐蚀成炉渣，炉衬寿命很短。二是熔融氧化铁还原时产生的高浓度一氧化碳的能量无法有效回用于炼铁，吨铁煤耗达3000千克，煤气净化利用的热效率不高。二步法利用熔融氧化铁碳热还原产生的含大量一氧化碳的高温煤气，将含铁原料预还原成金属化率较高的海绵铁，然后海绵铁在熔融还原炉中完成终还原和渣铁分离。目前国际上先进的熔融还原炼铁工艺主要是二步法，主要包括 COREX熔融还原技术和Finex粉矿熔融还原技术。

COREX是奥钢联开发的一种用煤和球团矿（块矿）生产铁水的新炼铁工艺，其优点是可以用大部分非炼焦块煤和天然块矿进行冶炼，环保排放水平有很大幅度的改善，对原燃料中的如氧化锌、钾、钠等有害元素的容忍度有较大幅度的提高。但COREX工艺的缺点是：1、天然块状原燃料资源量不够大，而且COREX对这些块状原燃料的理化性能要求也还比较高，所以COREX对资源的适应性还是受到了较大的限制；2、COREX还不能全部使用天然块矿，仍需要一定比例的焦炭，所以说还没有完全摆脱高炉的弊病；3、由于竖炉会产生粘结等原因，COREX 年作业率还低于高炉水平。因此，我国宝钢尽管引进了COREX生产线并在罗泾进行筹建，但由于生产效率低等原因还在不断的调试中。

Finex工艺是一种直接使用煤和粉矿的熔融还原炼铁技术，省却了传统高炉的工序。Finex针对COREX必须使用块矿或球团作原料以保证还原竖炉透气性的特点加以改进，其关键技术是在流化床反应器内将粉铁矿还原成粉状直接还原铁以及使用熔融气化炉将直接还原铁熔融还原为铁水，用纯氧进行冶炼。与传统的高炉炼铁工艺相比，Finex炼铁工艺省去了炼焦和粉矿烧结的工艺过程，产出的铁水质量可以与高炉生产的铁水质量相媲美，同时，对粉矿石和粒度没有严格要求。Finex工艺的缺点是：流化床反应器的还原效率不如竖炉，其金属化率仅为80%左右，增加熔融气化炉的还原负担使得每吨生铁耗用的煤量要比高炉燃料比高的多。同时，还需要庞大的制氧和自备电厂以及煤气脱除CO₂循环再利用设备。Finex技术由韩国浦项钢铁公司和奥地利西门子奥钢联公司自1992年联合开发，目前工艺成熟的只有韩国浦项钢铁公司一家。

从上述可知，二步法在利用还原反应产生的高温一氧化碳热能方面具有一定的降低生产成本、节约资源和能源优势，但由于存在预还原反应器，使整个流程结构复杂，往往需要庞大的附属设备（如庞大的制氧和自备电厂以及煤气脱除CO₂循环再利用设备等），这不符合目前短流程的发展趋势。而相比之下，HIsmelt熔融还原技术是目前另一极具生产前景的熔融还原炼铁技术。HIsmelt熔融还原技术采用改进的一步法，是一种直接使用粉矿、粉煤和1200℃热风（不用氧气，用22立方米/吨天然气）的铁浴熔融还原炼铁法。HIsmelt的优点是结构简单，炉体体积和高度较小，投资成本和维修成本低，工艺无需烧结和炼焦，环保水平较高。但HISmelt法同时存在自身明显的缺陷，如HIsmelt熔融还原为低压操作，大量高温含尘煤气热能难以回收利用，吨铁能耗高，高温低热值尾气成为该工艺的“鸡肋”，炉衬腐蚀快，一代炉龄仅12～18个月。因此，总体上说，尽管HIsmelt在直接利用粉矿、粉煤冶炼对钢铁业者有着较大的吸引力，但该工艺要想实现工业化生产，在热煤气利用、CO二次燃烧并将热量有效传递给熔池，提高设备利用率及降低炉衬成本方面还有很长的路要走。

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