[发明专利]利用生物秸秆生产直接还原铁的装置及方法

说明书

本发明涉及一种利用生物秸秆生产直接还原铁的装置及方法。该装置包括预热炭化炉、还原炉，预热炭化炉通过输料管与还原炉直接连接，预热碳化炉包括上料卷扬、料仓、料口密封、布料伞床、预热碳化室、高温烟气汇集室、还原挥发份汇集室、补热器、高温烟气分配器，还原炉包括还原室、火道、火道分割墙、燃烧器、烟气排出口、保温室、冷却室、冷却出料机，该方法包括利用生物秸秆块在预热炭化炉可生成可燃生物气和高温木炭，铁矿石在预热炭化炉内进行预热提高矿石温度再进入还原炉还原，高温木炭和高温铁矿石一起直接进入还原炉进行直接还原。本发明使生物秸秆得到环保利用，缩减物料升温时间，使物料快速达到适合还原反应的温度，节约了能耗和电耗。

技术领域

本发明涉及冶金非高炉炼铁领域，具体是一种利用生物秸秆生产直接还原铁的装置及方法。

背景技术

目前，公知的非高炉炼铁中生产直接还原铁方法要有两种：一种是气基直接还原，一种是煤基直接还原；气基直接还原方法，还原气体使用天然气经催化裂化制取，由于中国和非洲天然气匮乏，天然气价格较高，所以气基还原方法在中国及缺少天然气的国际受到制约，目前中国焦炉煤气制取还原气体还在研发阶段、不成熟；煤基直接还原方法包括：回转窑法、隧道窑法、转底炉法，回转窑法投资较高、能耗高、设备维护费用较高、运行成本高，窑尾高温废气必须上其他转换利用设备，隧道窑法效率低、能耗高，吨还原铁约1.2t煤，由于是采用碳化硅罐，碳化硅罐的寿命平均为60次，所以运行成本较高。转底炉法投资高、还原率低，目前国内生产的转底炉还原率都低于90%。

随着国家环境的治理和人民环保意识的提高，生物秸秆不再用于农村生火做饭取暖和焚烧，加上果树的大量剪枝和木材废料，目前这些材料在我国遍地都是，得不到充分利用，是农村环境主要污染源之一；世界上没有天然气和煤炭资源，但生物秸秆资源较丰富、铁矿资源比较丰富的国家，譬如非洲许多国家，由于没有煤炭和天然气，钢铁得不到发展。

经检索，已经公开的申请号为201710146951 .3的中国专利，名称为一种生物质气化与直接还原铁联产方法及所用添加剂，其采用生物质和铁矿粉混合料压块，放入一种外加热的高温容器中，在利用生物质碳化后与铁矿粉反应而使铁矿粉还原，但是该方法在在生物质碳化过程产生木焦油，使木焦油粘附在铁精粉周围，木焦油的包裹降阻碍了铁精粉的还原，降低还原率；该种方法物料升温过程是在容器外加热，物料温度升高靠物料之间的传导，生物质本身传导系数较低，所以还原时间较长，内外还原率差别大，能耗比较高，此问题亟需解决。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，从而提供一种使生物秸秆得到环保利用，投资低，效率高，设备维护和运行成本低，缩减物料升温时间，使物料快速达到适合还原反应的温度，提高还原效率，节约能耗和电耗，使能量得到循环利用的利用生物秸秆生产直接还原铁的装置及方法。

本发明解决所述问题，采用的技术方案是：

一种利用生物秸秆生产直接还原铁的装置，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。

优选地，上料卷扬通过钢结构支柱支撑在预热炭化炉的炉体顶部。

优选地，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。