[发明专利]用于煤基球团还原的装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种用于煤基球团还原的装置与方法。

背景技术

随着资源的日趋紧张，特别是高品质含铁原料和炼焦用煤的稀缺，传统高炉流程钢铁企业的生存和发展受到了很大的挑战。而资源限制性小、灵活性大、流程短的非高炉炼铁技术则受到越来越多的关注和重视。近几年，由于竖炉具有的工艺和设备特点，逐步受到炼铁界的重视，将其应用于氧化球团、铁矿石甚至于煤基球团直接还原的生产，获得了快速发展。

用于生产的竖炉直接还原法中，仅KM法用煤做还原剂，采用外热式间接加热铁矿石的方法生产直接还原铁，这种方式在内部结构上划分为燃烧室和焙烧室，燃烧室和焙烧室相邻，被耐火材料隔开，燃料在燃烧室氧化燃烧，产生的热量通过隔墙传导给焙烧室，物料在焙烧室煅烧。其他竖炉法都用天然气或焦炉煤气先在制气炉中裂解制成以CO和H₂为主的高温还原气，热还原气进入竖炉加热和还原铁矿石。热还原气从竖炉的还原区下部进入竖炉，与从上向下的铁矿石逆流运行。还原气和铁矿石能很好地进行热交换和还原反应。还原好的直接还原铁在竖炉下部的冷却区，用冷却气进行直接还原铁的冷却。

为保证还原效果和还原过程顺行，竖炉还原气中CO与H₂合计体积含量通常达到85％甚至更高，还原气温度通常低于1200℃。这些将导致裂解制气关键系统复杂，还原时间也通常达到4h以上。

因此，基于竖炉还原的还原气制备系统复杂性和还原过程时间过长等问题，有必要进行相关设备改进，解决、简化或取消复杂的制气关键系统，缩短还原时间，降低对还原气中CO、H₂含量要求等。

发明内容

本发明提供一种用于煤基球团还原的装置与方法，其所要解决的技术问题是还原竖炉设备特性导致的还原气制备系统复杂、还原气中CO、H₂含量要求高的工艺设备缺陷，或者是通过隔墙传导热给还原室物料的间接加热结构复杂、热效率不高的设备缺陷。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种用于煤基球团还原的装置，它包括燃气炉窑、混气炉、高温气体输送管道和竖炉，所述燃气炉窑通过管道与所述混气炉连接，所述混气炉通过高温气体输送管道与所述竖炉连接；所述混气炉上连接有还原气管道，所述竖炉内设置炉体进风总管。

为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：

根据本发明的一个实施方案，所述燃气炉窑是一种选自烟气炉、燃烧炉或焚烧炉的可以实施密闭燃烧的炉窑。

根据本发明的另一个实施方案，所述还原气管道作为燃气炉窑充分燃烧条件下的补充调整措施，若燃气炉窑在未充分燃烧下，即氧气不足条件下燃烧生成的高温烟气O₂含量≤2％，可以取消还原气管道。

本发明还可以是：

一种煤基球团还原方法，它包括：燃气炉窑通过燃料燃烧产生高温烟气，高温烟气在混气炉内通过还原气管道配入适量选自一种或几种的煤气、H₂、天然气或还原尾气，调整气氛及温度，得到O₂体积含量0％-2％、(CO+H₂)体积含量不作特殊要求、温度1050℃-1380℃的满足竖炉还原及加热要求的高温烟气，高温烟气通过炉体进风总管输送进入竖炉内，并从下至上逆流方式直接加热并还原煤基球团。

根据本发明的另一个实施方案，所述燃气炉窑内采用的燃料是一种或几种选自煤气、天然气、沼气或煤粉。

根据本发明的另一个实施方案，若燃气炉窑在未充分燃烧下，即氧气不足条件下燃烧生成的高温烟气O₂含量≤2％，则取消在混气炉内通入所述选自一种或几种的煤气、H₂、天然气或还原尾气。

根据本发明的另一个实施方案，煤基球团采用铁精矿与煤混合外加高效粘接剂高压形成。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：