一种回转窑冶炼海绵铁的能源综合利用系统及其生产工艺的制作方法

本发明涉及回转窑冶炼海绵铁领域，尤其涉及一种回转窑冶炼海绵铁的能源综合利用系统及其生产工艺。

背景技术：

海绵铁又称直接还原铁，可采用块矿、球团矿、粉矿，其铁矿品位可低至42％左右，利用氧化还原反应原理，在回转窑、竖炉或其他反应器内，用煤、焦炭，天然气或氢气，使铁矿石或铁精矿球团在低于物料熔化温度的条件下进行低温还原，变成的多孔状产物。海绵铁中硫、磷等有害杂质与有色金属含量低，主要用于电炉炼钢的原料，特别是作为优质钢、洁净钢的原料。

国内已建成直接还原回转窑8条生产线。回转窑工艺，机械化程度较高、劳动强度较低，但也存在着产品成本高、投资大、易于发生结圈故障、产品质量不高、产品分化率高，对原料及还原剂要求苛刻、生产效率较低、热效率低、填充系数低(一般在10％～20％)等缺点。绝大多数生产线因此基本处于停产状态。

技术实现要素：

本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种回转窑冶炼海绵铁的能源综合利用系统及其生产工艺。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种回转窑冶炼海绵铁的能源综合利用系统，包括上料系统、还原用回转窑、中心燃烧器系统、冷却用回转窑、破碎磁选系统、除尘系统和废热回收系统，所述还原用回转窑窑身上设有多个空气管，所述空气管配有单独的送风设备，所述送风设备固定在所述还原用回转窑的窑身上，所述上料系统与所述还原用回转窑的窑尾的加料斗相连，所述还原用回转窑的出料斗与所述冷却用回转窑的入料口相连，所述中心燃烧器系统连有点火管线，所述点火管线位于还原用回转窑窑头处，所述还原用回转窑窑尾的废气出口与所述除尘系统相连，所述除尘系统的出风口与所述废热回收系统相连，所述冷却用回转窑的出料口与所述破碎磁选系统相连，所述冷却用回转窑的冷却用水出口与所述废热回收系统相连。

所述上料系统包括三组储仓、三组计量气动输送装置和混料仓，三组储仓分别和三组计量气动输送装置相连，三组计量气动输送装置均与所述混料仓相连，所述混料仓与所述还原用回转窑窑尾的加料斗相连。

所述还原用回转窑包括靠近窑尾的预热区和靠近窑头的还原区，所述还原用回转窑的空气管有8个并均布在所述还原用回转窑的窑身上，所述空气管出口处设有空气喷嘴，所述还原用回转窑的窑头处设有细煤分管，所述还原用回转窑的窑头向窑身内部伸有粗煤分管，所述粗煤分管伸入的长度占窑身长度的30％-60％。

所述破碎磁选系统采用永磁鼓，直径为900mm，宽为1600mm，内部装有陶瓷永磁体；所述除尘系统包括灰尘沉降室，所述灰尘沉降室与所述还原用回转窑窑尾的废气出口相连，所述灰尘沉降室连有刮板机。

所述废热回收系统包括废热锅炉和涡轮发电机，所述废热锅炉包括三个通道，第一通道仅具有膜壁，第二通道具有膜壁、过热器和蒸发器束，第三通道具有膜壁和省煤器束；所述废热锅炉的蒸汽出口与所述涡轮发电机相连。

一种回转窑冶炼海绵铁的能源综合利用系统的生产工艺，具体步骤为：

a、来自料场的铁精矿、白云石、煤，进入上料系统的三组计量气动输送装置进行计量，计量好的铁精矿、白云石和50％-70％煤全部进入混料仓进行充分混合；

b、经过混料仓充分混合后的混合料从还原用回转窑窑尾的加料斗进入，同时剩余的30％-50％的煤也通过还原用回转窑的窑头处加入，其中粒径≥3mm的粗煤经过窑头处的粗煤分管进入还原用回转窑的窑身的30％-60％处进行燃烧供热，粒径＜3mm的细煤经过细煤分管在窑头处进行燃烧供热，中心燃烧器系统在窑头处的点火管线仅在运行开始时，用燃气和空气燃烧，起到点火的作用；

混合料首先进入还原用回转窑的预热区，被加热至反应温度，料中的水分、白云石中的co2和煤中的挥发组分，进入还原用回转窑的上部空间，形成还原性气氛，然后混合料进入还原用回转窑的还原区，铁精矿被co还原，形成铁单质；过程中空气通过还原用回转窑的空气管和空气喷嘴进入，给反应提供热量；

c、经过还原用回转窑还原后的高温料进入冷却用回转窑进行冷却，冷却方式采用外冷式，保证水与海绵铁完全分离；海绵铁进入破碎磁选系统进行筛选，得到合格的海绵铁并存储在产品仓库；

d、还原用回转窑产生的废气先进入灰尘沉降室，灰尘经过沉降最终被刮板机排出；

e、处理后废气进入废热锅炉进行二次燃烧，冷却用回转窑的冷却用水提供给废热锅炉所需的水分，废热锅炉产生的蒸汽进入涡轮发电机进行发电。

所述还原用回转窑采用回转窑两台，回转窑的倾斜度为2.5％。

本发明的有益效果是：本发明利用还原用回转窑作为主反应器，以铁精矿为原料，经过预热、还原、冷却、破碎、磁选工序得到海绵铁，工艺流程短，投资少，设备简单，容易操作，具有较高经济效益，具有较强的竞争力。而且采用多方式给料供能方式，还原用回转窑温度分布更加均匀，不易结圈，反应更加平稳可控；为了提高能源利用率，降低能耗，新增了废热回收系统，节能环保。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为还原回转窑上空气管部分的详图；

图3为本发明的工艺流程图；

图中：1-还原用回转窑；2-中心燃烧器系统；3-冷却用回转窑；4-破碎磁选系统；5-储仓；6-计量气动输送装置；7-混料仓；8-送风设备；9-空气喷嘴；10-粗煤分管；11-细煤分管；12-灰尘沉降室；13-刮板机；14-废热锅炉；15-涡轮发电机；16-空气管；

以下将结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

具体实施例1：

如图1至图3所示，一种回转窑冶炼海绵铁的能源综合利用系统，包括上料系统、还原用回转窑1、中心燃烧器系统2、冷却用回转窑3、破碎磁选系统4、除尘系统和废热回收系统，所述还原用回转窑1窑身上设有多个空气管16，所述空气管16配有单独的送风设备8，所述送风设备8固定在所述还原用回转窑1的窑身上，所述上料系统与所述还原用回转窑1的窑尾的加料斗相连，所述还原用回转窑1的出料斗与所述冷却用回转窑3的入料口相连，所述中心燃烧器系统2连有点火管线，所述点火管线位于还原用回转窑1窑头处，所述还原用回转窑1窑尾的废气出口与所述除尘系统相连，所述除尘系统的出风口与所述废热回收系统相连，所述冷却用回转窑3的出料口与所述破碎磁选系统4相连，所述冷却用回转窑3的冷却用水出口与所述废热回收系统相连。

所述上料系统包括三组储仓5、三组计量气动输送装置6和混料仓7，三组储仓5分别和三组计量气动输送装置6相连，三组计量气动输送装置6均与所述混料仓7相连，所述混料仓7与所述还原用回转窑1窑尾的加料斗相连。

所述还原用回转窑1包括靠近窑尾的预热区和靠近窑头的还原区，所述还原用回转窑1的空气管16有8个并均布在所述还原用回转窑1的窑身上，所述空气管16出口处设有空气喷嘴9，所述还原用回转窑1的窑头处设有细煤分管11，所述还原用回转窑1的窑头向窑身内部伸有粗煤分管10，所述粗煤分管10伸入的长度占窑身长度的30％。

所述破碎磁选系统4采用永磁鼓，直径为900mm，宽为1600mm，内部装有陶瓷永磁体；所述除尘系统包括灰尘沉降室12，所述灰尘沉降室12与所述还原用回转窑1窑尾的废气出口相连，所述灰尘沉降室12连有刮板机13。

所述废热回收系统包括废热锅炉14和涡轮发电机15，所述废热锅炉14包括三个通道，第一通道仅具有膜壁，第二通道具有膜壁、过热器和蒸发器束，第三通道具有膜壁和省煤器束；所述废热锅炉14的蒸汽出口与所述涡轮发电机15相连。

一种回转窑冶炼海绵铁的能源综合利用系统的生产工艺，具体步骤为：

a、来自料场的铁精矿、白云石、煤，进入上料系统的三组计量气动输送装置6进行计量，计量好的铁精矿、白云石和50％煤全部进入混料仓7进行充分混合；

b、经过混料仓7充分混合后的混合料从还原用回转窑1窑尾的加料斗进入，同时剩余的50％的煤也通过还原用回转窑1的窑头处加入，其中粗煤经过窑头处的粗煤分管10进入还原用回转窑1的窑身的30％处进行燃烧供热，细煤经过细煤分管11在窑头处进行燃烧供热，中心燃烧器系统2在窑头处的点火管线仅在运行开始时，用燃气和空气燃烧，起到点火的作用；

混合料首先进入还原用回转窑1的预热区，被加热至反应温度，料中的水分、白云石中的co2和煤中的挥发组分，进入还原用回转窑1的上部空间，形成还原性气氛，然后混合料进入还原用回转窑1的还原区，铁精矿被co还原，形成铁单质；过程中空气通过还原用回转窑1的空气管16和空气喷嘴9进入，给反应提供热量；

c、经过还原用回转窑1还原后的高温料进入冷却用回转窑3进行冷却，冷却方式采用外冷式，保证水与海绵铁完全分离；海绵铁进入破碎磁选系统4进行筛选，得到合格的海绵铁并存储在产品仓库；

d、还原用回转窑1产生的废气先进入灰尘沉降室12，灰尘经过沉降最终被刮板机13排出；

e、处理后废气进入废热锅炉14进行二次燃烧，冷却用回转窑3的冷却用水提供给废热锅炉14所需的水分，废热锅炉14产生的蒸汽进入涡轮发电机15进行发电。

所述还原用回转窑1采用回转窑两台，回转窑的倾斜度为2.5％。

具体实施例2：

如图1至图3所示，一种回转窑冶炼海绵铁的能源综合利用系统，包括上料系统、还原用回转窑1、中心燃烧器系统2、冷却用回转窑3、破碎磁选系统4、除尘系统和废热回收系统，所述还原用回转窑1窑身上设有多个空气管16，所述空气管16配有单独的送风设备8，所述送风设备8固定在所述还原用回转窑1的窑身上，所述上料系统与所述还原用回转窑1的窑尾的加料斗相连，所述还原用回转窑1的出料斗与所述冷却用回转窑3的入料口相连，所述中心燃烧器系统2连有点火管线，所述点火管线位于还原用回转窑1窑头处，所述还原用回转窑1窑尾的废气出口与所述除尘系统相连，所述除尘系统的出风口与所述废热回收系统相连，所述冷却用回转窑3的出料口与所述破碎磁选系统4相连，所述冷却用回转窑3的冷却用水出口与所述废热回收系统相连。

所述上料系统包括三组储仓5、三组计量气动输送装置6和混料仓7，三组储仓5分别和三组计量气动输送装置6相连，三组计量气动输送装置6均与所述混料仓7相连，所述混料仓7与所述还原用回转窑1窑尾的加料斗相连。

所述还原用回转窑1包括靠近窑尾的预热区和靠近窑头的还原区，所述还原用回转窑1的空气管16有8个并均布在所述还原用回转窑1的窑身上，所述空气管16出口处设有空气喷嘴9，所述还原用回转窑1的窑头处设有细煤分管11，所述还原用回转窑1的窑头向窑身内部伸有粗煤分管10，所述粗煤分管10伸入的长度占窑身长度的60％。

所述破碎磁选系统4采用永磁鼓，直径为900mm，宽为1600mm，内部装有陶瓷永磁体；所述除尘系统包括灰尘沉降室12，所述灰尘沉降室12与所述还原用回转窑1窑尾的废气出口相连，所述灰尘沉降室12连有刮板机13。

所述废热回收系统包括废热锅炉14和涡轮发电机15，所述废热锅炉14包括三个通道，第一通道仅具有膜壁，第二通道具有膜壁、过热器和蒸发器束，第三通道具有膜壁和省煤器束；所述废热锅炉14的蒸汽出口与所述涡轮发电机15相连。

一种回转窑冶炼海绵铁的能源综合利用系统的生产工艺，具体步骤为：

a、来自料场的铁精矿、白云石、煤，进入上料系统的三组计量气动输送装置6进行计量，计量好的铁精矿、白云石和70％煤全部进入混料仓7进行充分混合；

b、经过混料仓7充分混合后的混合料从还原用回转窑1窑尾的加料斗进入，同时剩余的30％的煤也通过还原用回转窑1的窑头处加入，其中粗煤经过窑头处的粗煤分管10进入还原用回转窑1的窑身的60％处进行燃烧供热，细煤经过细煤分管11在窑头处进行燃烧供热，中心燃烧器系统2在窑头处的点火管线仅在运行开始时，用燃气和空气燃烧，起到点火的作用；

混合料首先进入还原用回转窑1的预热区，被加热至反应温度，料中的水分、白云石中的co2和煤中的挥发组分，进入还原用回转窑1的上部空间，形成还原性气氛，然后混合料进入还原用回转窑1的还原区，铁精矿被co还原，形成铁单质；过程中空气通过还原用回转窑1的空气管16和空气喷嘴9进入，给反应提供热量；

c、经过还原用回转窑1还原后的高温料进入冷却用回转窑3进行冷却，冷却方式采用外冷式，保证水与海绵铁完全分离；海绵铁进入破碎磁选系统4进行筛选，得到合格的海绵铁并存储在产品仓库；

d、还原用回转窑1产生的废气先进入灰尘沉降室12，灰尘经过沉降最终被刮板机13排出；

e、处理后废气进入废热锅炉14进行二次燃烧，冷却用回转窑3的冷却用水提供给废热锅炉14所需的水分，废热锅炉14产生的蒸汽进入涡轮发电机15进行发电。

所述还原用回转窑1采用回转窑两台，回转窑的倾斜度为2.5％。

具体实施例3：

如图1至图3所示，一种回转窑冶炼海绵铁的能源综合利用系统，包括上料系统、还原用回转窑1、中心燃烧器系统2、冷却用回转窑3、破碎磁选系统4、除尘系统和废热回收系统，所述还原用回转窑1窑身上设有多个空气管16，所述空气管16配有单独的送风设备8，所述送风设备8固定在所述还原用回转窑1的窑身上，所述上料系统与所述还原用回转窑1的窑尾的加料斗相连，所述还原用回转窑1的出料斗与所述冷却用回转窑3的入料口相连，所述中心燃烧器系统2连有点火管线，所述点火管线位于还原用回转窑1窑头处，所述还原用回转窑1窑尾的废气出口与所述除尘系统相连，所述除尘系统的出风口与所述废热回收系统相连，所述冷却用回转窑3的出料口与所述破碎磁选系统4相连，所述冷却用回转窑3的冷却用水出口与所述废热回收系统相连。

所述上料系统包括三组储仓5、三组计量气动输送装置6和混料仓7，三组储仓5分别和三组计量气动输送装置6相连，三组计量气动输送装置6均与所述混料仓7相连，所述混料仓7与所述还原用回转窑1窑尾的加料斗相连。

所述还原用回转窑1包括靠近窑尾的预热区和靠近窑头的还原区，所述还原用回转窑1的空气管16有8个并均布在所述还原用回转窑1的窑身上，所述空气管16出口处设有空气喷嘴9，所述还原用回转窑1的窑头处设有细煤分管11，所述还原用回转窑1的窑头向窑身内部伸有粗煤分管10，所述粗煤分管10伸入的长度占窑身长度的50％。

所述破碎磁选系统4采用永磁鼓，直径为900mm，宽为1600mm，内部装有陶瓷永磁体；所述除尘系统包括灰尘沉降室12，所述灰尘沉降室12与所述还原用回转窑1窑尾的废气出口相连，所述灰尘沉降室12连有刮板机13。

所述废热回收系统包括废热锅炉14和涡轮发电机15，所述废热锅炉14包括三个通道，第一通道仅具有膜壁，第二通道具有膜壁、过热器和蒸发器束，第三通道具有膜壁和省煤器束；所述废热锅炉14的蒸汽出口与所述涡轮发电机15相连。

一种回转窑冶炼海绵铁的能源综合利用系统的生产工艺，具体步骤为：

a、来自料场的铁精矿、白云石、煤，进入上料系统的三组计量气动输送装置6进行计量，计量好的铁精矿、白云石和60％煤全部进入混料仓7进行充分混合；

b、经过混料仓7充分混合后的混合料从还原用回转窑1窑尾的加料斗进入，同时剩余的40％的煤也通过还原用回转窑1的窑头处加入，其中粗煤经过窑头处的粗煤分管10进入还原用回转窑1的窑身的50％处进行燃烧供热，细煤经过细煤分管11在窑头处进行燃烧供热，中心燃烧器系统2在窑头处的点火管线仅在运行开始时，用燃气和空气燃烧，起到点火的作用；

混合料首先进入还原用回转窑1的预热区，被加热至反应温度，料中的水分、白云石中的co2和煤中的挥发组分，进入还原用回转窑1的上部空间，形成还原性气氛，然后混合料进入还原用回转窑1的还原区，铁精矿被co还原，形成铁单质；过程中空气通过还原用回转窑1的空气管16和空气喷嘴9进入，给反应提供热量；

c、经过还原用回转窑1还原后的高温料进入冷却用回转窑3进行冷却，冷却方式采用外冷式，保证水与海绵铁完全分离；海绵铁进入破碎磁选系统4进行筛选，得到合格的海绵铁并存储在产品仓库；

d、还原用回转窑1产生的废气先进入灰尘沉降室12，灰尘经过沉降最终被刮板机13排出；

e、处理后废气进入废热锅炉14进行二次燃烧，冷却用回转窑3的冷却用水提供给废热锅炉14所需的水分，废热锅炉14产生的蒸汽进入涡轮发电机15进行发电。

所述还原用回转窑1采用回转窑两台，回转窑的倾斜度为2.5％。

本发明利用还原用回转窑1作为主反应器，以铁精矿为原料，经过预热、还原、冷却、破碎、磁选等工序得到海绵铁，还原用回转窑1温度分布更加均匀，不易结圈，而且采用多方式给料供能方式，反应更加平稳可控；为了提高能源利用率，降低能耗，新增了废热回收系统，节能环保。

本发明改进了还原用回转窑1中煤的进料方式，将原有的100％煤在窑头加入，改为50-70％的煤经窑尾通过混料的模式与精铁矿、白云石一起加入，剩下的30-50％的煤由窑头加入，这部分煤中的粗煤经过粗煤分管10进入还原用回转窑窑身的30％-60％处进行燃烧供热，细煤经过细煤分管11在窑头处进行燃烧供热；空气喷嘴9和空气管16一起使用，提高了对燃烧的控制。空气管16作为燃烧补气装置，沿窑身均匀布置，达到了对窑中燃烧的控制，同时每根空气管16配有单独的送风设备8，与窑内的气氛进行并流，形成涡流形式。通过对还原用回转窑1能源输入方式的改变，解决了窑内温度分布不均，易造成结圈等问题，使整个窑内的温度实现了多点可控，均匀分布。

本发明冷却用回转窑3采用外冷式降温，保证了水与海绵铁的完全隔离，阻止了水与热的海绵铁接触产生氢气的危险，提高了生产的安全系数。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。