[发明专利]利用生物秸秆生产直接还原铁的装置及方法

权利要求书

1.一种利用生物秸秆生产直接还原铁的装置，其特征在于：包括由上而下依次设置的预热炭化炉、还原炉,预热炭化炉的炉体内部分别设置有预热碳化室、高温烟气汇集室、还原挥发份汇集室，预热碳化室的进料口位置上设置有布料仓，布料仓的一侧设置有上料卷扬，高温烟气汇集室与预热碳化室连通并且呈对称状分别布置在预热碳化室中部两侧位置，还原炉的炉体内部设置有还原室，预热碳化室通过输料管与还原室连通，还原挥发份汇集室位于高温烟气汇集室的下方并且呈对称状分别布置在输料管两侧位置，预热碳化室内设置有高温烟气分配器，还原室下端连通有保温室，还原室两侧分别设置有火道，火道两侧的还原炉炉体上设置有燃烧器，还原炉炉体的底部设置有冷却锥斗，冷却锥斗下端连接有冷却出料机，冷却锥斗内部设置有与保温室连通的冷却室，还原炉的顶端设置有烟气排出口，烟气排出口通过高温烟气输送管与预热炭化炉的高温烟气汇集室连通，高温烟气输送管上设置有补热器。

2.根据权利要求1所述的利用生物秸秆生产直接还原铁的装置，其特征在于：上料卷扬通过钢结构支柱支撑在预热炭化炉的炉体顶部。

3.根据权利要求1所述的利用生物秸秆生产直接还原铁的装置，其特征在于：预热碳化室的进料口位置上设置有料口密封，布料仓通过法兰、螺栓与料口密封连接。

4.根据权利要求1所述的利用生物秸秆生产直接还原铁的装置，其特征在于：预热碳化室、高温烟气汇集室、还原挥发份汇集室、保温室均为耐火材料砌筑成型结构。

5.根据权利要求1所述的利用生物秸秆生产直接还原铁的装置，其特征在于：预热碳化室内顶部设置有布料伞床。

6.根据权利要求1所述的利用生物秸秆生产直接还原铁的装置，其特征在于：还原室为多个由碳化硅材料制作矩形罐组合而成。

7.根据权利要求1所述的利用生物秸秆生产直接还原铁的装置，其特征在于：火道内设置有火道分割墙，火道分割墙交错设置将火道分为之字型结构，火道分割墙由耐火材料制作而成，火道分割墙的两端分别砌筑在还原室外壁和火道的外侧突出的支撑砖上。

8.根据权利要求1所述的利用生物秸秆生产直接还原铁的装置，其特征在于：高温烟气输送管上设置有调节挡板，调节高温烟气进入预热炭化炉的量，高温烟气输送管上还设置有排出口。

9.一种利用生物秸秆生产直接还原铁的方法，使用如权利要求1-8任一项所述的利用生物秸秆生产直接还原铁的装置进行，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，生物秸秆通过破碎机破碎，添加粘结剂后压块，使粒度达到30-50mm；

第二步，压制后的生物秸秆块经过干燥，使含水率＜10%，干燥后的秸秆块与铁矿石、残碳按照质量比70:100:9混合，铁矿石的粒度为15—40mm；

第三步，将混合好的物料由上料卷扬提升至预热炭化炉上的布料仓;

第四步，打开料口密封，物料进入预热炭化室内的布料伞床，布料伞床同时具备气体收集作用，物料进入预热炭化室内，经过干燥、预热、850-900℃缺氧煅烧，使秸秆块碳化成木炭，铁矿石预热至850℃；

第五步，预热后的物料通过输料管进入还原炉内的还原室，还原炉还原室的热原来源于燃烧器，燃烧后的烟气通过火道，火道被火道分割墙分割成之字型火道，高温烟气在火道内形成之字型运动，保证了还原室内受热均匀，火道内温度控制在1100℃-1200℃，从烟气排出口排出的烟气温度在850℃—900℃，通过高温烟气输送管送至预热碳化炉的高温烟气汇集室内，然后通过高温烟气分配器均匀通入预热碳化室内，用于物料的加热和碳化热源，物料在还原炉的还原室内持续升温至1050℃，然后进入保温室，再进入冷却室，使混合物料冷却至300℃，然后进入冷却出料机，使出料温度降至100℃以下。

10.根据权利要求9所述的利用生物秸秆生产直接还原铁的方法，其特征在于：还原炉的烟气排出口排出来的烟气有部分配入冷风后，使温度控制在200℃左右送往秸秆块的烘干；预热碳化炉的布料伞床汇集的挥发份通过管道经过除尘、脱木焦油和脱水加压后送往燃烧器和补热器，为还原炉和预热炭化炉提供热量；还原挥发份汇集室收集的可燃气体通过管道送往燃烧器，为还原炉提供热量。