专利名称：一种含铁物料喷射还原炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种含铁物料喷射还原炉，属于钢铁冶金技术的气固相热交换领 域。
背景技术：
在钢铁冶炼生产中，含铁物料的还原是在还原装置中完成，其中关键设备是还原 炉。现有技术已有不少关于含铁物料还原炉的专利公开，例如CN1075201公开了一种粉铁 矿石循环流化床式预还原炉，包括圆桶状第一、二还原炉和第一、二分离器，第一预还原炉 通过形成有气体供应口的第二循环管连接到第二预还原炉，第二预还原炉通过形成有气体 供应口和第三循环管连接到第一旋风分离器，中/微粒铁矿石由于第一、二预还原炉汇合 起来的还原气体而形成高速流化床在此进行循环，通过第一循环管使第一分离器和第一预 还原炉相互连接，漏斗和第二旋风分离器连接在第一循环管上。CNl 176666、CN1211283和CNl 143391公开了还原细铁矿石的三段流化床炉式装 置，包括第一单流化床，在沸腾流化状态烘干/预加热细铁矿石，第一旋流器，收集夹在自 第一炉气体中的细铁矿石，第二单流化床炉，预还原来自第一炉的细铁矿石，第二旋流器， 收集夹在自第二炉气体中的细铁矿石，第三双流化床炉，它包含分别最后还原粗颗粒和中 等/细颗粒的第一反应炉和第二反应炉，第三旋流器以及第四旋流器，分别收集夹在来自 第一、第二反应炉炉气体中的细铁矿石颗粒。CN1142248公开了三阶段流化床型还原设备及 其还原范围宽的细铁矿石的方法。该设备包括系列布置的带有与其相连的第一旋风除尘器 的干燥/预热炉，带有与其相连的第二旋风除尘的初级预还原炉、在沸腾流态化下终还原 铁矿石中粗粒矿石，同时转移该矿石中的中等/细粒矿石的二级高气体速度还原炉、终还 原该中等/细粒矿石，形成其沸腾流化床的二级低气体速度还原炉中内部旋风除尘器及捕 获未被内部旋风除尘捕到的粉矿的第三旋风除尘器。CN1034022公开一种固态矿石的预还原和熔化还原炉。较大尺寸矿石在分配器上 形成流化床在预还原炉中被还原，在装入熔化还原炉。较小尺寸的矿石在穿过预还原炉时 被还原，然后被喷入熔化还原炉中熔化。CN1248632公开了一种煤氧还原炼铁方法在预还原 竖炉和终还原铁浴炉中进行。以含铁物料为原料，以煤为能源和还原剂。预还原采用中等 还原度，预还原的金属化率为50-80%，终还原采用低的二次燃烧率C0+H2+C02+H20的浓度 彡85%。使整个还原过程中，间接还原与直接还原的比值接近理论最佳值7 3。CN85104511公开了在一个有气化器和放置在它上面的直接还原竖炉的装置中，竖 炉通过一个连接竖管和气化器相连，把气化器中取得的还原气体直接引入，甚至在有高含 灰比时也能做到。CN1035136公开了一种铁矿石熔融还原的方法包括将铁矿石引入预热和 预还原炉并预热和预还原铁矿石，预还原度低于30%，将矿石、含碳材料和助熔剂投入熔融 还原炉，用置于氧气喷枪顶部的脱碳喷嘴和后续燃烧嘴将氧气吹入熔融还原炉。以上公开 的相关设备与工艺结合的限制，存在金属化率低，能耗高，生产效率低，成本高等问题。CN101445851A公开了一种含铁物料悬浮还原装置，该装置中提到喷射还原炉，但是并没有公开喷射还原炉的具体构造。 发明内容鉴于上述已有技术存在的问题，本实用新型提供一种含铁物料喷射还原炉，用于 安装在含铁物料悬浮还原装置中，含铁物料悬浮还原装置参见现有技术，如CN101445851A， 是含铁物料悬浮还原装置和含铁物料悬浮二级快速还原装置的核心设备。本实用新型技术方案如下名词解释并流，即含铁物料微粉悬浮于高温还原气体中，向一个方向流动。一种含铁物料喷射还原炉，包括气固出料管、喷射炉体、还原气体管道、氧气管道、 旋风冷却器排气管和旋风预热器集料筒；其中在喷射炉体内部，自上而下分别是悬浮还原 区、涡流还原区和喷流调温区，涡流还原区与喷射调温区之间设置有一个带风帽的隔栅，在 涡流还原区内设置有喷射布料装置，在喷流调温区的底部设置高温还原气体喷枪、氧气喷 嘴和CO喷嘴，高温还原气体喷枪设置在还原气体管上面，氧气喷嘴设置在氧气管上面，还 原气体管与还原气体管道相连，氧气管与氧气管道相连，CO喷嘴与旋风冷却器排气管相连； 气固出料管与喷射炉体的上部的悬浮还原区相连，旋风预热器集料筒和还原气体分支管道 分别与涡流还原区内设置的喷射布料装置相连。此处设计采用了高温还原气体喷枪、氧气 喷嘴和CO喷嘴，并采用喷射的方式进行工作，不但能利用来自旋风冷却器排气管的CO气 体预热含铁物料，而且氧气与部分还原气体和CO气体燃烧，能迅速提升喷射还原炉内的温 度；高温还原气体喷枪、氧气喷嘴和CO喷嘴均设置在喷射炉体的下半部，采用向上喷射，也 为气固相并流提供了动力学条件，含铁物料在喷射还原炉内被快速加热并快速还原，提高 了热还原效率，从而能获得高金属化率的预还原含铁物料产品。优选的，所述的还原气体管为环形管。优选的，所述的氧气管为环形管。优选的，所述的还原气体管上设置3 12个高温还原气体喷枪；所述的氧气管上 设置3 6个氧气喷嘴。此处设计可以根据不同的生产需要，在还原气体管和氧气管上分 别设置多个高温还原气体喷枪和氧气喷嘴。优选的，所述的还原气体环形管在喷射还原炉体内设置两个，分别位于外圈和内 圈，位于外圈的还原气体管的内圆直径大于位于内圈的还原气体管的外圆直径。此处设计 增加还原气体喷入的密度，增加气固两相并流的动力，使含铁物料还原更为均勻。所述的喷射布料装置包括入料口、物料分散器和还原气体布料喷嘴；入料口位于 还原气体布料喷嘴的上方，入料口和还原气体布料喷嘴设置在物料分散器内；喷射布料装 置中的入料口与旋风预热器集料筒相连；喷射布料装置的还原气体布料喷嘴与还原气体分 支管道相连，还原气体布料喷嘴与还原气体分支管道之间设置有开关。此处设计的优点在 含铁物料喷射还原炉中气、固两相向上并流，使气固两相接触充分，增加传热、传质系数， 含铁物料微粉通过入料口进入物料分散器后，还原气体布料喷嘴喷入的还原气体将含铁物 料微粉从物料分散器均勻地喷入涡旋还原区，使得含铁物料均勻分散并与还原气体快速充 分反应，从而提高了含铁物料的还原速率。本实用新型的优势体现在1)由于在含铁物料喷射还原炉中气、固两相向上并流，气固两相接触充分，传热、
4传质系数大，为含铁物料传热和还原提供了充分的动力学条件，使含铁物料得以快速加热 和还原，干燥速度快。2)来自旋风冷却器的带一定温度的CO气体，经旋风冷却器排气管与CO喷嘴相连， 最终由CO喷嘴喷入喷射调温区，CO气体不但能预热含铁物料而且还能与氧气燃烧产生大 量的热，增加喷射还原炉内的温度，为含铁物料的还原反应提供了必要的温度基础，因此说 此工艺不但降低系统的能源消耗并提高了还原效率而且提高了系统热效率和含铁物料的
金属化率。3)提高了系统热效率和含铁物料的金属化率，金属化率高可控制在70 90%。4)含铁物料喷射还原炉，系统稳定性好，设备安置紧凑，占地面积小，投资费用少， 生产能力高，产品金属化率高，质量均勻。
图1为本实用新型的示意图。图2为本实用新型的实施例1中的带有高温还原气体喷枪的还原气体管、带有氧 气喷嘴的氧气管和CO喷嘴的俯视图。图3为本实用新型的实施例1中的带有高温还原气体喷枪的还原气体管和带有氧 气喷嘴的氧气管侧视图。图4为本实用新型实施例2的带有高温还原气体喷枪的还原气体管、带有氧气喷 嘴的氧气管和CO喷嘴的俯视图。其中1、喷射炉体；2、旋风预热器集料筒；3、入料口 ；4、物料分散器；5、还原气体布 料喷嘴；6、还原气体分支管道；7、开关；8、还原气体管道；9、高温还原气体喷枪；10、氧气管 道；11、氧气喷嘴；12、旋风冷却器排气管；13、喷流调温区；14、隔栅；15、风帽；16、涡旋还 原区；17、悬浮还原区；18、气固出料管；19、CO喷嘴；20、还原气体管；21、氧气管。
具体实施方式
以下实施例是对本实用新型的进一步说明，但本实用新型并不局限于此。实施例1 如图1-3所示，含铁物料喷射还原炉安装于含铁物料悬浮还原装置中，含铁物料 悬浮还原装置参见CN101445851A，其中三级旋风预热器与旋风预热器集料筒2相连，气固 出料管18的出料端与含铁物料悬浮还原装置中的旋风分离器相连，CO喷嘴19的进气口与 旋风冷却器排气管12相连。含铁物料喷射还原炉，它包括气固出料管18、喷射炉体1、还原气体管道8、氧气管 道10、旋风冷却器排气管12、旋风预热器集料筒2 ；其中在喷射炉体1内部，自上而下分别 是悬浮还原区17、涡流还原区16和喷流调温区13，涡流还原区16与喷射调温区13之间设 置一个带风帽15的隔栅14，在涡流还原区16内设置有喷射布料装置，在喷流调温区13的 底部设置高温还原气体喷枪9、氧气喷嘴11和CO喷嘴19，高温还原气体喷枪9设置在还原 气体管20上面，氧气喷嘴11设置在氧气管21上面，还原气体管20与还原气体管道8相连， 氧气管21与氧气管道10相连，CO喷嘴19与旋风冷却器排气管12相连；气固出料管18与 喷射炉体1的上部的悬浮还原区17相连，旋风预热器集料筒2和还原气体分支管道6分别 与涡流还原区16内设置的喷射布料装置相连。
5[0031]还原气体管20和氧气管21均为环形管。所述的还原气体管20上设置4个高温还原气体喷枪9 ；所述的氧气管21上设置3 个氧气喷嘴11。喷射布料装置包括入料口 3、物料分散器4和还原气体布料喷嘴5 ；入料口 3位于 还原气体布料喷嘴5的上方，入料口 3和还原气体布料喷嘴5设置在物料分散器4内；喷射 布料装置中的入料口 3与旋风预热器集料筒2相连；喷射布料装置的还原气体布料喷嘴5 与还原气体分支管道6相连，还原气体布料喷嘴5与分支管道6之间设置有开关7。工作过程含铁物料铁矿微粉；还原气体发生煤气。含铁物料喷射还原炉，如图1-3所示750°C高温发生煤气由高温还原气体喷枪9 以4-15米/秒的速度(可调)喷入喷流调温区13，来自旋风冷却器的400°C的CO气体经 旋风冷却器排气管12最终由CO喷嘴19以4-10米/秒的速度喷入喷流调温区13，系统自 动控制氧气喷嘴11向喷流调温区13喷入氧气，适量的发生煤气和CO气体与氧气燃烧产生 热量，使喷流调温区的还原气体温度上升为750°C 士5°C，高温还原气体通过风帽15以3-12 米/秒的速度喷入涡旋还原区16。颗粒度范围为1-40微米铁矿微粉在含铁物料悬浮还原装置三级旋风预热器被部 分预还原并预热到650°C，然后经旋风预热器集料筒2和入料口 3，最终进入物料分散器4， 750°C度高温发生煤气由还原气体布料喷嘴5喷出，同时将物料分散器4中含铁物料微粉通 过物料分散器4均勻喷撒到涡旋还原区16。含铁物料微粉在涡旋还原区16被加热到700°C 士5°C到达悬浮还原区17，然后进 入气固出料管18，经气固出料管18进入含铁物料悬浮还原装置中的旋风分离器，最终生产 出金属化率为70% 90%的预还原含铁物料微粉。实施例2 如图4所示，在喷射还原炉体1内设置两个还原气体管20，均为环形管，分别位于 外圈和内圈，位于外圈的还原气体管的内圆直径大于位于内圈的还原气体管的外圆直径， 内圈还原气体管上面设置有6个高温还原气体喷枪，外圈还原气体管上面设置有7个高温 还原气体喷枪。其他同实施例1。
权利要求一种含铁物料喷射还原炉，其特征在于，包括气固出料管、喷射炉体、还原气体管道、氧气管道、旋风冷却器排气管、旋风预热器集料筒；其中在喷射炉体内部，自上而下分别是悬浮还原区、涡流还原区和喷流调温区，涡流还原区与喷射调温区之间设置有一个带风帽的隔栅，在涡流还原区内设置有喷射布料装置，在喷流调温区的底部设置高温还原气体喷枪、氧气喷嘴和CO喷嘴，高温还原气体喷枪设置在还原气体管上面，氧气喷嘴设置在氧气管上面，还原气体管与还原气体管道相连，氧气管与氧气管道相连，CO喷嘴与旋风冷却器排气管相连；气固出料管与喷射炉体的上部的悬浮还原区相连，旋风预热器集料筒和还原气体分支管道分别与涡流还原区内设置的喷射布料装置相连。
2.根据权利要求1所述的含铁物料喷射还原炉，其特征在于，所述的还原气体管为环 形管。
3.根据权利要求1所述的含铁物料喷射还原炉，其特征在于，所述的氧气管为环形管。
4.根据权利要求1所述的含铁物料喷射还原炉，其特征在于，所述的还原气体管上设 置3 12个高温还原气体喷枪；所述的氧气管上设置3 6个氧气喷嘴。
5.根据权利要求2所述的含铁物料喷射还原炉，其特征在于，所述的还原气体管在喷 射还原炉体内设置两个，分别位于外圈和内圈，位于外圈的还原气体管的内圆直径大于位 于内圈的还原气体管的外圆直径。
6.根据权利要求1所述的含铁物料喷射还原炉，其特征在于，所述的喷射布料装置包 括入料口、物料分散器和还原气体布料喷嘴；入料口位于还原气体布料喷嘴的上方，入料口 和还原气体布料喷嘴设置在物料分散器内；喷射布料装置中的入料口与旋风预热器集料筒 相连；喷射布料装置的还原气体布料喷嘴与还原气体分支管道相连，还原气体布料喷嘴与 还原气体分支管道之间设置有开关。
专利摘要本实用新型涉及一种含铁物料的喷射还原炉，包括气固出料管、喷射炉体、还原气体管道、氧气管道、旋风冷却排气管、旋风预热器集料筒，在喷射炉体内设置喷射布料装置，底部设置有高温还原气体喷枪，氧气喷嘴和CO喷嘴，由CO喷嘴喷入的CO气体可预热了含铁物料，氧气和部分还原气体的燃烧提高了炉内的温度，使还原反应顺利进行；利用喷射布料装置使含铁物料均匀与还原气体充分接触。本实用新型系统稳定性好，设备安置紧凑，占地面积小，投资费用少，生产能力高，产品金属化率高，质量均匀。
文档编号C21B7/00GK201648414SQ20102014411
公开日2010年11月24日 申请日期2010年3月30日 优先权日2010年3月30日
发明者王学斌, 董杰 申请人:莱芜钢铁集团有限公司