[实用新型]循环式煤基直接还原铁的竖炉

说明书

技术领域

本实用新型属于煤基直接还原铁领域，特别是炉顶气循环利用的煤基直接还原铁的竖炉。

背景技术

直接还原铁也称海绵铁。目前，国内外煤基直接还原铁的工业化大规模生产，主要采用回转窑法。回转窑长度都在60至80米，作业时窑体按一定转速旋转，铁矿粉球团或块矿与还原煤、脱硫剂(石灰石)，从窑尾加料端连续加入。随窑体转动，固体物料不断地翻滚，向窑头排料端移动。物料移动过程中，被逆向高温气流加热，进行物料的干燥、预热、碳酸盐分解、铁氧化物还原以及溶碳渗碳反应，铁氧化物在保持外形不变的软化温度以下转变成直接还原铁。因此要求窑气中必须有足够的含氧量供煤粉和煤气燃烧用，从氧化还原角度而言，窑内必须处于一种还原气氛，特别是保持物料层内还原气氛，防止铁矿球团还原金属的再氧化。这样，窑内就存在着为保持煤粉充分燃烧的供氧和防止铁矿球团氧化而降低含氧量的矛盾。由于窑尾加料端废气温度尚有850℃左右，废气中的能量约占以煤的方式给入能量的40%，必须安装废气处理系统。窑内结圈是回转窑经常出现的问题。回转窑法存在着设备庞大、投资大、工艺技术复杂，操作十分困难的问题和缺点。

还有采用隧道窑法，由于隧道窑法技术含量低，适合小规模生产，投资小，隧道窑法一般采用罐式法还原铁，具体做法是先利用耐火砖等材料砌成罐体，然后将原料放入罐体内，再将罐体密封，这种方式虽然投资小，但是还原热效率低、能耗高、占地面积大，生产周期长，污染严重、产品质量不稳定，单机生产能力难以扩大等问题。

最新的是采用竖炉进行还原铁冶练，如专利200720015482.3的煤基直接还原铁外热式竖炉，包括竖炉、冷却水圈和炉体支座。炉体支座，由承重钢梁和多个钢支柱装配成，冷却水圈固定在承重钢梁上，竖炉坐设在冷却水圈上。竖炉包括炉体和设置在炉体内的多个截面为矩形竖式设置的还原反应室，炉体由外壳体和依次砌设在外壳体内的纤维毡层、硅藻土砖层、粘土砖层构成。每一个还原反应室的两侧有多层煤气燃烧式火道，每个还原反应室的上端设有料仓，其下端穿过冷却水圈内的高铝砖墙上的还原反应室通孔后与对应的上冷却水套连接，上冷却水套与下冷却水道连接。

该竖炉存在问题表现在以下三方面：

一、直接还原反应时间长，一个周期一般要达到12小时以上，而且还原的铁只能在92%以上；

二、炉顶气直接排放，经研究，竖炉的炉顶气含有大量的CO，直接排放掉不仅是资源的浪费，同时也造成热效能利用率低，炉内温度不足，最终影响产量；

三、煤气进入火道前没有进过预热，低温的煤气对还原段会产生不利的影响，同时冷却段的冷却效率也有待提高。

实用新型内容

本实用新型旨在针对现有直接还原铁竖炉还原效率低的问题，提供一种循环式煤基直接还原铁的竖炉。

为实现本实用新型目的，采用的技术方案为：

一种循环式煤基直接还原铁的竖炉，包括炉体，炉体内设置竖罐，竖罐从上往下分为预热段、还原段、冷却段，在竖罐预热段和还原段的两侧设有火道，火道连接燃料输入管，其特征在于：炉体设置有炉顶气收集管，一端与竖罐顶部连通，一端与火道连通。

进一步的是，所述竖罐顶部设有炉顶气收集器，所述炉顶气收集器上开有小孔，并与炉顶气收集管连通，所述炉顶气收集器能收集竖罐内的煤气通过炉顶气收集管送至火道，亦可经炉顶气收集管、燃料输入管送至火道。

所述炉顶气收集器为中空的圆柱型，与竖罐成垂直设置，炉顶气收集器表面开有小孔。该形状能保证安装和使用时都有小孔能正常应用。

为较好收集炉顶气，在炉顶气收集管上设有引风机。

本发明竖炉中也可不采用上述圆柱型炉顶气收集器，直接将炉顶气收集管突入竖罐的部分作为炉顶气收集器，其在竖罐中的端口封闭，并在封闭的开口处和突入的管道上开小孔。炉顶气收集管另一端与火道连通。此种设置简单，设备改动时方便。

进一步的是，竖罐的还原段连接煤气输入管，竖罐内通入煤气。

所述竖罐还原段的下部设置有喷嘴，喷嘴有开有小孔，并与煤气输入管连通，经过煤气输入管的煤气能通过喷嘴喷出。

所述喷嘴为中空的圆柱型，竖直设置，顶面为圆弧型，侧面开有小孔。为避免喷嘴的堵塞和对物料下落的影响，上述形状最大限度减少对物料下落和煤气输入的影响。

本发明竖炉中也可不采用上述喷嘴，煤气输入管开口设在竖罐还原段的下部的竖罐壁上，使煤气输入管直接与竖罐连通，这种设置简单，维护简单。

进一步的是，为减少在对竖罐还原段中外加入的煤气时影响还原反应温度，以及充分利用冷却段热量，对外加入的煤气先进行预热。