[实用新型]一种熔融还原连续炼铁装置

说明书

一、技术领域： 

本实用新型属于冶金非高炉炼铁领域，涉及含碳铁氧化物球团（块）熔融还原连续炼铁的装置。

二、背景技术： 

目前高炉仍然是冶金行业炼铁的主力军。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，焦炭资源不可再生，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非高炉炼铁工艺和炼铁设备。

无焦低污染是非高炉炼铁新工艺的目标。世界上新的熔融还原炼铁工艺基本上分为两种类型：一种是直接使用粉矿和非焦煤冶炼的称为“一步法”熔融还原炼铁方法，如俄罗斯的Romelt、澳大利亚Ausmelt公司开发的AusIron法，预还原率为0。另一种方法是带有预还原工序的称为“二步法”熔融还原炼铁方法，代表方法如COREX法，预还原金属化率达80%～90%。 

“一步法”熔融还原的难点是液态铁氧化物与碳反应是一个强烈的吸热反应，要保持铁氧化物的液态状态，需要非常高的温度。一般由熔融还原所生成金属的熔化温度要比液态铁氧化物高出约200℃～400℃。这种工艺在设计上优先熔化氧化铁，而不是还原氧化铁。正是由于这个原因和熔融还原的强烈吸热反应特征，生成的金属和炉渣容易凝固，这给生产带来了麻烦。“一步法”熔融还原还存在耐火材料消耗高和生产周期短的敝端，产生的大量高温煤气再利用成为这种工艺发展的“瓶颈”。 

“二步法”熔融还原是将铁氧化物先进行预还原，然后将预还原物再送入熔分炉进行渣铁分离，因此它是以间接还原为主的还原反应。“二步法”熔融还原或将预还原后的炉料降温后再送至熔分炉；或将熔分炉产生的煤气简单地通过炉料进行预还原，过程均产生大量的热能损失。因此“二步法”熔融还原虽然难度较小，但碳消耗量较高。典型的“二步法”熔融还原工艺如COREX法的预还原率达到90%，与高炉比，它更多地依靠间接还原。COREX法虽已大规模投入工业生产，但仍需要块矿和少部分焦炭（约20%左右），煤耗和氧耗均较高，分别达到1.1t和500m³。包括制氧设备在内的一次性投资巨大，生产成本高于高炉。COREX演化了高炉炼铁技术，取得了商业成功，但同时也继承了高炉炼铁的一些缺点，是成功技术，但并非最好技术。 

中国专利ZL 2004 1 0023995.X《含碳铁团块生产铁水的熔融还原炼铁法 》是一项将“一步法”、 “二步法”结合并改进的熔融还原炼铁方法，具有热效率高、节约能源、无污染，成本低，有较好的产品质量，生产工艺简便，易控制，设备简单、投资少，生产效率高等特点。但在能源利用上尚有不足之处。 

三、发明内容： 

针对以上存在的问题，经过长期研究，本实用新型在专利ZL 2004 1 0023995.X《含碳铁团块生产铁水的熔融还原炼铁法 》基础上进行了改进，提供了一种新的熔融还原连续炼铁方法，它既具有“一步法”熔融还原碳的直接还原反应速度快的特点，又具有“二步法”预还原金属化率高的特点，本实用新型采用连续加料，抽风预热，鼓风顺流焙烧，对炉料进行预还原，将预还原后的高温、高金属化率的炉料直接送入熔分炉，连续熔分，连续出铁。本实用新型将炉床上的预热区、焙烧区和连接其后的熔分区设计为连通炉膛，在预还原炉与熔分炉的结合部安装了助燃烧嘴，在预还原炉安装有二次风口，其特征在于：预热区炉床上装有炉篦，预热区炉床的下部装有与烟气处理系统的连通的抽风装置，焙烧区炉床上也装有炉篦，熔分区设置有熔剂仓、燃料仓和熔分炉上的加料装置。

先将含碳铁氧化物在预还原炉内进行预还原，并优先利用熔分区产生的含有大量CO的高温煤气在预还原炉内进行二次燃烧预热、焙烧炉料，接着将预热、焙烧后的高温、高金属化率的炉料排入熔分区，在熔分区进一步还原—渗碳—熔化，还原成铁，并使渣铁分离；在预还原炉，经过焙烧区的烟气进入预热区，在预热区  烟气穿过料层，将所携带的热量直接传给炉料，再进入换热装置及烟气处理系统进行余热回收和烟气除尘处理。 

本实用新型预还原区的末端与熔分区内的上层炉料状态相近，两步之间没有明显的分界点。连通炉膛的设计解决了预还原与终还原生产能力的匹配，不存在COREX工艺熔分能力大于预还原能力的问题，有利于能源综合利用，有利于生产组织，可降低消耗，节约生产成本。