[实用新型]一种气基竖炉

说明书

技术领域

本实用新型属于密封设备技术领域，尤其涉及一种将两种气体同时用于密封的气基竖炉。

背景技术

直接还原铁(DRI)又称海绵铁，是铁矿石在低于熔化温度下直接还原得到的含铁产品。海绵铁是一种废钢的代用品，是电炉炼纯净钢、优质钢不可缺少的杂质稀释剂，是转炉炼钢优质的冷却剂，是发展钢铁冶金短流程不可或缺的原料。2014年，全世界直接还原铁的年产量达7450万吨，创历史新高。我国将直接还原工艺列为钢铁工业发展的主要方向之一。

生产直接还原铁的工艺称为直接还原法，属于非高炉炼铁工艺，分为气基法和煤基法两大类。目前世界范围内，76％的直接还原铁是通过气基竖炉法生产，气基法目前的代表工艺包括MIDREX工艺、HYL工艺和PERED工艺。这三种工艺生产直接还原铁的主体设备均为气基竖炉，其中HYL工艺进料系统与出料系统采用缓冲料罐的上、下双阀进行密封；而MIDREX工艺和PERED工艺的进料系统与出料系统均采用气封系统，即为防止炉内的煤气泄漏到炉外，在炉顶进料处和炉底出料处均设置有采用气体动态密封的气封系统，密封气的主要成分为氮气。气封系统存在的主要问题是，若密封气压力高，则容易导致密封气大量进入竖炉内，降低竖炉内炉顶气和还原气品质；若密封气压力低，则容易导致竖炉内煤气大量逸出，危害人身安全。

实际生产中，气基竖炉进料系统可采用富含N₂的转化炉尾气进行动态密封，会导致10-20Nm³/DRI的N₂富集到竖炉炉顶气中，从而导致炉顶气循环比例不能太高，仅约67％，否则还原气中的无效成分N₂含量过高，而降低竖炉生产效率且浪费热量。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出一种气基竖炉，利用第一密封气防止气基竖炉内的炉顶气逸出，利用第二密封气防止第一密封气中的N₂混入气基竖炉内，进而使得炉顶气作为还原介质的循环利用比例可以显著提高。

本实用新型的目的之一是提供一种气基竖炉，包括炉体、进料通道、第一气体密封器、第二气体密封器和去除混合气中CO₂的气体处理装置；

所述炉体包括进料口、混合气出口和还原气进口；

所述气体处理装置包括混合气进口和还原气出口；

由所述进料通道的进料口到出料口，依次设置第一气体密封器和第二气体密封器，所述第一气体密封器与所述进料通道连通，所述第二气体密封器与所述进料通道连通，所述第二气体密封器到进料通道的出料口的距离为4～6m，所述第一气体密封器到第二气体密封器的距离为0.5～3.0m；

所述进料通道的出料口连接所述炉体的进料口，所述炉体的混合气出口连接所述气体处理装置的混合气进口，所述气体处理装置的还原气出口连接所述炉体的还原气进口。

本实用新型中，第一气体密封器的压力略高于第二气体密封器的压力，第二气体密封器的压力高于炉体内的压力。第一密封气的主要成分为N₂，第二密封气的主要成分为CO₂。利用第二密封气，可以阻止第一密封气进入炉体，少部分第二密封气进入炉体后与炉顶气混合为混合气体，排出炉体，混合气体经气体处理装置处理后，可获得还原气，将还原气通入炉体内，用于直接还原铁的生产。

作为本法优选的方案，所述气体处理装置为脱碳器，所述脱碳器包括混合气进口和还原气出口，所述炉体的混合气出口连接所述脱碳器的混合气进口，所述脱碳器的还原气出口连接所述炉体的还原气进口。脱碳器可以去除混合气体中的CO₂，获得还原气。

另一种方案为，所述气体处理装置为重整转化炉，所述重整转化炉包括混合气进口和还原气出口，所述炉体的混合气出口连接所述重整转化炉的混合气进口，所述重整转化炉的还原气出口连接所述炉体的还原气进口。重整转化炉可将CO₂转化为CO和H₂，CO和H₂均为还原气的组成成分。

进一步的，所述气基竖炉还包括还原铁出口，所述还原铁出口位于所述炉体的底部。

更进一步的，所述气基竖炉还包括料斗，所述料斗连通所述进料通道的进料口。

本实用新型的另一目的是提供一种利用上述气基竖炉生产直接还原铁的方法，包括以下步骤：

A、在所述第一气体密封器通入第一密封气，所述第一密封气中N₂的体积百分比≥85％；