[发明专利]一种气基还原铁竖炉

说明书

本发明涉及一种气基还原铁竖炉，从上到下依次为受料装置、竖炉本体和出料装置。竖炉本体的主反应区为圆台型结构，热还原气进气口位于反应区的下段，竖炉本体的反应区不同高度设有两组测温装置，在热还原气进气口的上方设有另一组测温装置，竖炉本体的顶部内侧设有受料钟，竖炉本体的顶部设有回收炉顶循环气的上升管，竖炉本体下部冷却区设有出料导料装置。本发明的竖炉构造简单、体积小，使得竖炉生产更易于控制，整体竖炉设备制造及运行成本低。

技术领域

本发明属于冶金设备技术领域，具体涉及一种新型的气基还原铁竖炉。

背景技术

当前，气基竖炉直接还原铁技术（海绵铁或DRI）作为主要的非高炉炼铁技术在国外已得到成熟应用，具有能耗低，无需高炉炼铁涉及到的烧结、焦化两个高耗能、高污染工序，具有流程短、节能减排效果明显优势，是改善钢铁产品结构，提高钢铁产品质量，实现清洁冶炼的重要生产技术，也是钢铁工业持续发展、实现节能减排、环境友好发展的主流方向。

我国是钢铁生产大国，2019年我国粗钢产量达到9.96亿吨，约占全球总产量的53％。但是我国的炼钢工艺基本上是以高炉炼铁-转炉炼钢的长流程为主，能源资源消耗大、生产成本高，经济效益差。随着我国钢铁产业结构调整，纯净钢、优质钢比例提高，DRI作为钢铁行业的优质原料需求将不断增加。

气基竖炉代表性工艺主要有Midrex和HYL -Ⅲ工艺，二者均是主要采用天然气重整方法制取还原气，进而还原铁矿石。两种工艺竖炉都属于对流式移动床，分为预热段、还原段和冷却段三个部分。矿石装入竖炉内在下降过程中先被预热，随后进入还原段，铁矿石还原反应进行，形成海绵铁后进入冷却段。海绵铁进入冷却段在冷却气流中冷却至接近环境温度后，通过炉底串罐进行出料，排出炉外。这两种工艺的共同的缺点是：首先，竖炉结构因炉内热电偶测温装置的设置而使上料装置高度及竖炉还原腔室高度较长；其次，入料布料方式采用分配器布料易使布料不均匀，氧化球团物料在炉内受热面积小而致使受热不均匀；最后，竖炉及其配套结构复杂，整体庞大，生产控制难度较高，架设竖炉本体需要大量的支撑钢结构材料，使得整体竖炉设备制造及运行成本非常高。因此，有必要开发一种新型的气基还原铁竖炉。

发明内容

为了解决现有技术中气基竖炉结构设计存在技术缺陷，导致上料装置高度及竖炉还原段高度较长，竖炉内氧化球团物料受热膨胀，使物料和炉体内壁的摩擦力加大，以及架设竖炉本体需要大量的支撑钢结构材料，使得整体竖炉设备制造及运行成本高等技术问题，本发明的目的在于提供一种新型的气基还原铁竖炉。

为了实现上述技术目的，本发明采用了如下所述的技术方案。

一种气基还原铁竖炉，从上到下依次为受料装置、竖炉本体和出料装置；竖炉本体内包括反应区和冷却区，反应区的上段为圆台型结构、下段为圆柱体结构，冷却区为圆锥体结构，反应区的下段设有热还原气进气口；竖炉本体通过入料管、出料管分别与受料装置和出料装置连接为一体；竖炉本体架设于支撑钢结构上，其特征在于，所述竖炉本体内反应区上段沿圆台型结构的中部水平剖面的两个不同高度位置设有上部测温装置和中部测温装置，在热还原气进气口的上方沿圆柱体结构的水平剖面位置设有下部测温装置；所述竖炉本体的顶部内侧设有高度可调整的受料钟，来自受料装置的物料通过所述受料钟以环形布料方式进入竖炉本体内反应区；所述竖炉本体的顶部设有带除尘作用的上升管，竖炉本体的冷却区中部沿水平剖面位置的径向方向设有出料导料装置。

一种优选的技术方案为，所述反应区的上段圆台型结构的炉身角为85°～89°。

进一步地，所述上部测温装置、中部测温装置和下部测温装置均为内置热电偶的测温管，所述测温管的外侧带有保护管，所述保护管为耐高温耐磨的合成材质制成的中空直管。