[发明专利]一种混合还原炼铁设备及炼铁方法

权利要求书

1.一种混合还原炼铁设备，其特征在于：混合还原炼铁设备包括：回转式流化床加热炉、混合还原炉(27)、水煤气发生装置(22)、水煤气增压机(23)、烟气冷却装置(15)、烟气除尘装置(16)、烟气洗涤器(17)、鼓风机(5)、富氧发生装置(18)、粉煤罐(20)、粉煤电动旋转阀(21)、焦炭罐(25)、焦炭阀(26)、燃油箱(11)、燃油泵(12)、燃油阀(13)，富氧发生装置(18)是用空压机把空气压缩后通过分子筛把氮气筛出去，剩余的气体就是富氧，回转式流化床加热炉的结构如下：它的内部结构是回转窑(2)+滚筒炉箅(3)，在回转窑(2)的前段和滚筒炉箅(3)后段外面分别套有前环形轨道和后环形轨道，前环形轨道之前的回转窑(2)前端套有从动齿轮；回转窑(2)+滚筒炉箅(3)前高后低倾斜地安装在前后两个支撑台(6)上，回转窑(2)上套有的前环形轨道和滚筒炉箅(3)上套有的后环形轨道分别压在前后两个支撑台(6)上的两对滚轮(4)上，回转窑(2)上的从动齿轮与驱动电机(7)转轴上的主动齿轮啮合；回转窑(2)+滚筒炉箅(3)是在金属回转网管的前段内外侧镶嵌耐火陶瓷板、形成回转窑(2)，在回转网管的中后段内外侧镶嵌带孔的耐火陶瓷板或者带孔的石墨板、形成滚筒炉箅(3)，在回转窑(2)+滚筒炉箅(3)内侧装有抄板；回转式流化床加热炉有外壳(1)，外壳(1)把回转窑(2)+滚筒炉箅(3)、滚轮(4)、主动齿轮和从动齿轮包在里面，外壳(1)有夹层、夹层内有冷媒体，或者外壳(1)内衬耐火陶瓷外包保温材料；鼓风机(5)吹出的风经过总风管和加热机构的加热后从装在穿过外壳(2)的后段的底部、外壳(1)尾部和外壳(2)中后段的三点钟方向的数个分支风管吹向滚筒炉箅(3)，外壳(1)尾部和外壳(1)中后段的三点钟方向的数个分支风管(10)的出口处装有燃油喷嘴，燃油泵(12)从燃油箱(11)抽取燃油经过燃油电动调节阀(13)和燃油管(14)、从燃油喷嘴喷出；回转窑(2)+滚筒炉箅(3)的上方的外壳(1)上依次装有数个温度传感器；加料管的下端伸入回转窑(2)的入口，加料管的中部与外壳(1)前端固定连接，加料管的上端通过万向分布器与上面的料仓(9)连接，烟囱(8)下段从料仓(9)中央穿过之后再穿过万向分布器中央孔、然后烟囱(8)的下端也与加料管相通，料仓(9)内的粉矿、粉煤和熔剂通过一个万向布料器从加料管投放到回转窑(2)中；从烟囱(8)出来的炉烟依次经过炉烟冷却装置(15)使炉烟冷却、炉烟除尘装置(16)除去炉烟中的大颗粒尘土、炉烟清洗器(17)清洗掉炉烟中的小颗粒尘土；滚筒炉箅(3)的出口对接混合还原炉(27)的左边的熟料入口；从回转式流化床加热炉的滚筒炉箅(3)出来的含氧化亚铁、粉煤和熔剂的海绵状的熟料从混合还原炉(23)的顶部的左边进入、落到梳齿炉箅(28)上，装在焦炭罐(25)里的焦炭通过焦炭罐(25)底部漏斗上的焦炭阀门(26)也落到梳齿炉箅(28)中部；隔离板(29)把混合还原炉(27)的下部隔离成两部分、左边的铁浴还原池和右边的慢速还原池，隔离板(29)下端有连通孔把混合还原炉(27)的铁浴还原池底部与慢速还原池底部连通，混合还原炉(27)的底部是倾斜的、从铁浴还原池的底部向慢速还原池底部倾斜，梳齿炉箅(28)从左到右向下倾斜、梳齿炉箅(28)的下端与隔离板(29)的上端固定连接；梳齿炉箅(28)与隔离板(29)把整个混合还原炉(27)分隔成左边的快速的熔融还原区和右边的慢速仿高炉还原区，慢速仿高炉还原区没有炼铁高炉的预热区；梳齿炉箅(28)与隔离板(29)由高温耐火材料制成，梳齿炉箅(28)的每一条梳齿内都有两条尾部连接在一起的冷却通道、冷媒体从一条冷却通道进入从另一条冷却通道出来，隔离板(29)内和混合还原炉(27)的炉壳内也有冷却通道，冷媒体冷却梳齿炉箅(28)、隔离板(29)和混合还原炉(27)，冷媒体可以是水或者是水蒸气、空气、富氧；粉煤罐(20)底部的电动旋转阀(21)把粉煤间歇地卸下，然后用富氧把粉煤喷入混合还原炉(27)的梳齿炉箅(28)与铁浴还原池之间空间；水煤气发生装置(22)出来的水煤气经过水煤气增压机增压、进入混合还原炉(27)的铁浴还原池，与氧化铁和氧化亚铁发生化学反应生成铁、二氧化碳和水；混合还原炉(23)的慢速还原池的底侧有铁水出口(31)，混合还原炉(27)的慢速还原池的上层炉渣液层有炉渣管(30)通往外面，富氧从混合还原炉(27)的慢速还原池上面的炉壳侧面吹入、支持焦炭燃烧，从混合还原炉(27)的炉渣管(30)出来的炉渣液用来加热富氧。

2.混合还原炼铁方法，其特征在于：把粉矿、粉煤和熔剂放入料仓(9)，粉矿、粉煤和熔剂在料仓(9)里被烟囱(8)里的烟气加热，料仓(9)里的粉矿、粉煤和熔剂通过料仓(9)下面的万向分布器投放到加料管里、然后从加料管流入回转窑(2)，驱动电机(7)转动主动齿轮带动回转窑(2)上的从动齿轮转动使回转窑(2)上的前环形轨道和滚筒炉箅(3)上的后环形轨道分别压在前、后支撑台(6)上的滚轮(4)转动，流入回转窑(2)的粉矿、粉煤和熔剂在回转窑(2)里由于回转窑(2)的转动被回转窑(2)内的抄板带到高处然后落下、被回转窑(2)内流动的热气体进一步均匀地加热，在回转窑(2)内高温下粉煤中的碳与粉矿中的一部分氧化铁发生化学反应生成氧化亚铁和二氧化碳；从烟囱(8)出来的炉烟依次经过炉烟冷却装置(15)使炉烟冷却、炉烟除尘装置(16)除去炉烟中的大颗粒尘埃、炉烟清洗器(17)清洗掉炉烟中的小颗粒尘埃；从回转式流化床加热炉外壳(1)的中后段的三点钟方向上和外壳(1)尾部的数个燃油喷嘴喷出的燃油火焰点燃滚筒炉箅(3)里的煤尘，并加热滚筒炉箅(3)里的粉矿、粉煤和熔剂，鼓风机(5)吹出的风经过加热后从回转式流化床加热炉外壳(1)的中后段的三点钟方向上和外壳(1)尾部的套在数个燃油喷嘴外面的数个分支风管(10)吹出、支持燃油喷嘴喷出的燃油燃烧；从回转式流化床加热炉外壳(1)的后段底部的数个分支风管(10)吹出的风支持滚筒炉箅(3)后段内的粉煤燃烧；由于滚筒炉箅(3)的转动，在滚筒炉箅(3)内三点钟方向的地方的原料被抄板带走、只留下漂浮的煤尘，燃油火焰把这些煤尘点燃；由于滚筒炉箅(3)内三点钟方向的地方漂浮的煤粉尘的浓度较高、空气支持这些漂浮的煤尘的燃烧只能是不充分燃烧；漂浮的煤粉尘在滚筒炉箅(3)内滚筒炉箅(3)三点钟方向的地方不充分燃烧产生大量的一氧化碳、同时产生大量的热量加热回转窑(2)内的原料；在滚筒炉箅(3)中后段内的原料被滚筒炉箅(3)内三点钟方向的地方燃烧的火焰加热，原料从600℃加热到900℃、呈海绵状熟料；由于回转窑(2)和滚筒炉箅(3)转动把原料带到高处使处在高处的一氧化碳也能与被带到高处的原料中的氧化亚铁发生化学反应，所以回转窑(2)和滚筒炉箅(3)内的一氧化碳被更充分地利用；因而使回转式流化床加热炉最终产生的熟料中生成铁的含量很高，从烟囱(8)里出来的炉烟中一氧化碳含量很低；从滚筒炉箅(3)出来的熟料落入混合还原炉(23)中的梳齿炉箅(28)上，粉煤罐(20)底部的电动旋转阀(21)把粉煤间歇地卸下，然后用富氧把粉煤喷入混合还原炉(27)的梳齿炉箅(28)与铁浴还原区之间空间；在富氧的支持下，粉煤在混合还原炉(27)的梳齿炉箅(28)与铁浴还原池之间空间中燃烧、加热梳齿炉箅(28)上的海绵状熟料，使梳齿炉箅(28)上的海绵状熟料中的生成铁熔化后落入混合还原炉(27)的铁浴还原池；梳齿炉箅(28)上的小块海绵状熟料被加热后穿过梳齿炉箅(28)也落入混合还原炉(27)的铁浴还原池；梳齿炉箅(28)上的大块熟料滑落到混合还原炉(27)的缓慢还原池上，装在焦炭罐(25)里的焦炭通过焦炭罐(25)底部漏斗上的焦炭阀门(26)落到梳齿炉箅(28)中部、被加热，然后滑落到混合还原炉(27)的缓慢还原池上；富氧从混合还原炉(27)的慢速还原池上层炉渣液层上面的炉壳侧面吹入、支持焦炭燃烧，其炼铁过程与高炉炼铁的过程相似；在混合还原炉(27)的铁浴还原池里，熔解后的渗碳与氧化铁、氧化亚铁发生剧烈的化学反应生成铁和二氧化碳气体、是吸热化学反应，二氧化碳从混合还原炉(27)的铁浴还原池中溢出产生大量的气泡，这些气泡搅拌铁浴还原池中的各种物质使铁水下沉、炉渣液上浮，使氧化铁、氧化亚铁与熔解渗炭充分接触而发生激烈的化学反应；水煤气发生装置(22)出来的水煤气经过水煤气增压机(23)增压和通过水煤气电动调节阀(24)、进入混合还原炉(27)的铁浴还原池里，搅拌混合还原炉(27)的铁浴还原池里的熔液，并与氧化铁和氧化亚铁发生化学反应生成铁、二氧化碳和水，它属于间接还原反应、是放热还原反应，这一放热还原反应产生的热量弥补了直接还原反应、既铁浴还原反应吸收的热量，使混合还原炉(27)的铁浴还原池里的熔液的温度不会降低；在混合还原炉(27)的铁浴还原池里，生成的铁水沉下去穿过隔离板(29)下端的连通孔流到还原炉(27)的缓慢还原池下层，铁水中的少量炉渣在还原炉(27)的缓慢还原池里缓慢上浮到炉渣液层，剩下纯度很高铁水从铁水出口(31)流出；在混合还原炉(27)的铁浴还原池上层，生成的炉渣液穿过梳齿炉箅(28)下段的缝隙，流到混合还原炉(27)的慢速还原池上层炉渣液层，炉渣液中所含的铁水缓慢地下沉到混合还原炉(27)的慢速还原池的下层，炉渣液从炉渣管(30)流出。