[发明专利]气基竖炉的余热回收装置及气基竖炉

说明书

技术领域

本发明涉及金属冶炼技术领域，具体而言，尤其涉及一种气基竖炉的余热回收装置及气基竖炉。

背景技术

气基竖炉是还原铁的主要反应器，也是熔融还原工艺预还原阶段常用的反应器。竖炉中热源主要来源于新鲜煤气显热，为满足供热的需要，竖炉需通入大量新鲜煤气，炉顶气出炉温度约为450℃，大约40％的能量被炉顶气带走，热损失相对较大。

相关技术中，对炉顶气的处理及利用方式主要有：通过洗涤、加压处理后，作竖炉下部冷却段的冷却气。完成冷却过程后的炉顶气再作为裂化剂与天然气混合，然后通入转化炉制取还原气；炉顶气经洗涤净化后，大部分用气体压缩机加压送入混合室与天然气回收混合后，送入高温重整炉进行催化重整制取还原气，直接供给还原竖炉使用。少部分的炉顶气作为燃料与适量的天然气在混合室混合后送入转化炉反应管外的燃烧；炉顶气由换热器换热降温后，经CO2脱除装置和水蒸气加湿装置，与来自重整炉的气体混合形成还原气，共同进入加热炉加热后供竖炉使用。上述方式均存在竖炉炉顶气显热没有得到有效利用，造成能源浪费的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种气基竖炉的余热回收装置，所述气基竖炉的余热回收装置具有结构简单、节能环保的优点。

本发明还提出一种气基竖炉，所述气基竖炉包括上述所述的气基竖炉的余热回收装置。

根据本发明实施例的气基竖炉的余热回收装置，所述气基竖炉包括炉体和物料仓，所述余热回收装置包括：换热仓，所述换热仓具有物料入口、物料出口、炉顶气入口和炉顶气出口，所述物料入口与所述物料仓连通，所述物料出口与所述炉体连通，所述炉顶气入口与所述炉体的排气口连通，所述换热仓内具有过料腔，所述过料腔与所述物料入口和所述物料出口分别连通；和气体通道，所述气体通道设在所述过料腔内，所述气体通道两端与所述炉顶气入口和所述炉顶气出口分别连通，所述气体通道包括多个依次连通的U型段，所述U型段包括弯管段和两段直管段，所述弯管段的两端分别与两个所述直管段连通，所述直管段在水平面内延伸。

根据本发明实施例的气基竖炉的余热回收装置，通过在换热仓内设置过料腔和气体通道，可以利用气体通道内的高温炉顶气对过料腔内的物料进行预热，由此，使气基竖炉的高温炉顶气的能量得到了回收利用，减轻了气基竖炉预热段的压力，节能环保。而且，通过将气体通道设置为多个沿水平方向延伸且依次连通的U型段，增大了气体通道内炉顶气的流量，而且增大了炉顶气与物料的热量交换面积，从而提高了炉顶气与物料之间的热交换效率。

在本发明的一些实施例中，所述直管段的横截面积大于所述弯管段的横截面积。由此，可以防止弯管段与过料腔内壁发生结构干涉，并且增大了炉顶气的有效换热面积。

可选地，所述直管段上与所述弯管段连接的位置处圆滑过渡。由此，可以减小炉顶气在不同管段过渡流动时的阻力，提高了炉顶气在气体通道内流动时的流畅性。

根据本发明的一些实施例，所述过料腔内靠近所述物料入口的位置处形成有分散区。由此，物料可以通过分散区均匀分布到过料腔内。

在本发明的一些实施例中，所述换热仓的靠近所述物料出口的位置处形成为倒锥形，所述物料出口位于所述倒锥形的底部窄口处。由此，物料可以沿倒锥形壁面集中流入到下方的物料出口，便于物料从过料腔排出。

可选地，所述气体通道上与所述炉顶气入口连通的位置处设有喷嘴。由此，可以通过喷嘴控制炉顶气的流动方向和流动速度。

在本发明的一些实施例中，所述炉顶气入口的上游设有开度可调的流量控制阀。由此，可以通过流量控制阀调节控制气体通道内的炉顶气的流量，以根据实际工况需要对炉顶气的流量进行精确控制。

根据本发明的一些实施例，所述过料腔具有多个水平参考面，多个所述水平参考面沿上下方向间隔分布，每个所述水平参考面内均设有所述直管段，在相邻的两个所述水平参考面内，其中一个所述水平参考面的所述直管段与另一个所述水平参考面的所述直管段交错分布。由此，可以提高过料腔内的空间利用率，增大了炉顶气与物料之间的有效换热面积。

进一步地，在相邻的两个所述水平参考面内，其中一个所述水平参考面的所述直管段与另一个所述水平参考面的所述直管段的最短距离为L1，所述L1满足：50mm≤L1≤300mm；在同一所述水平参考面，相邻的两个所述直管段之间的距离为L2，所述L2满足：50mm≤L2≤300mm。由此，可以增大物料与炉顶气之间的换热面积，从而提高换热效率，并便于物料在过料腔内的流动。