一种双面加热转底炉的制作方法

本实用新型涉及一种双面加热转底炉，属于冶金窑炉设备技术领域。

背景技术：

我国是一个钢铁大国，非焦煤储量又丰富的国家，还原铁产品每年虽然有2000万吨的缺口，却占世界产量不足1％，年产量不到50万吨，而伊朗或者印度每个国家还原铁的月产量还在2000万吨。

我国的焦煤资源也日益贫乏，加上绿色环保的要求，高炉炼铁方式必然萎缩。另外，我国是一个贫铁矿资源丰富的国家，低贫呆矿占铁矿资源96％以上，但每年需要从国外进口10亿吨以上的富铁矿石，国内大量的赤铁矿、褐铁矿、镜铁矿、菱铁矿、鲕状赤铁矿、羚羊石铁矿等铁晶粒细小、低贫呆难选铁矿；锰铁矿、红土镍矿、钒钛磁铁矿、钛铁矿等难选复合矿及硫酸渣、氧化铝赤泥、铜冶炼渣、铬渣、铅锌冶炼渣、钢厂除尘灰、钢厂污泥等难选含铁固废，甚至是六价铬渣等危废，均没有很好的办法将其综合开发和利用，造成资源浪费，大量的堆放，也污染了土地，污染了环保，甚至成为灾难。因此，国家产业政策很早就明文规定，鼓励大力开发、建设直接还原铁、熔融还原铁等非焦炼铁项目；鼓励开各种难选铁矿、供(伴)生复合铁矿、冶金固废等含铁物料的综合利用和开发。因此，开发、创新新的的还原铁装置和技术时不我待。

10年前，有人将煤基转底炉法装置和技术引进中国，10年中，我国直接还原铁市场上已经建造了5～6套转底炉装置，事实证明，转底炉具有温度高、还原速度快、窑车热损失较少的特点，但因布料和加热方式不合理，造成还原物料氧化严重，造成产品还原率较低，还不到80％，转底炉装置和工艺技术存在较大的缺陷，应用于煤基还原铁领域，其装置和工艺技术还无法实现深度还原和渣铁分离还原，只能定位是用于含锌氧化物料的脱锌装置，转底炉装置需要进一步完善和优化。此外，现有的转底炉装置余热利用率低，其热风管路多设置在窑炉的外侧，不仅增加金属热风管路的投入，增加余热利用成本，而且炉外热风管路散热快，导致余热利用率低。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术存在的不足，提供一种加热速度快，余热利用率高的双面加热转底炉。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种双面加热转底炉，包括呈圆环形设置的窑炉本体及在窑炉本体的窑炉腔体内行走的多个窑车，所述窑炉本体沿其圆周方向上依次设有预热段、高温还原段及冷却段，所述高温还原段包括高温还原前段、高温还原中段及高温还原后段，所述高温还原前段的窑墙上设有多个下烧嘴，所述高温还原中段的窑墙上分别设有多个上烧嘴及多个下烧嘴，所述高温还原后段的窑墙上设有多个上烧嘴；

所述窑车包括车轮、旋转底盘及物料承载机构，所述物料承载机构包括耐火层及受料碳化硅板，所述受料碳化硅板通过多个碳化硅支座支撑在所述的耐火层上，所述耐火层通过耐火层支撑板设置在所述旋转底盘上，所述受料碳化硅板与所述耐火层之间设有与所述下烧嘴高度位置相配合的下加热室，所述耐火层中设有多个耐火层热风支路，所述下加热室通过热风通道与所述耐火层热风支路连通，在所述高温还原段的所述窑墙内设有窑墙热风支路、窑墙热风汇总支路、底抽风汇总支路及底抽风汇总总路，所述窑墙的外侧设有底抽风风机，所述耐火层热风支路通过所述的窑墙热风支路与所述窑墙热风汇总支路连通，所述窑墙热风汇总支路与所述底抽风汇总总路连通，所述底抽风汇总总路通过风机进口与所述底抽风风机连接。

本实用新型的有益效果是：料层放置在受料碳化硅板上，料层处于窑炉本体的炉膛加热室内，同时料层底部的受料碳化硅板下设下加热室，在高温还原前段处的多个下烧嘴进行加热，使料层下部先快速升到1000℃以上，利于实现双基还原冶金理论即碳基还原冶金理论和氢基还原冶金理论的要求，让还原物料中还原剂开始分解co、h2还原气体，尽快与氧化铁中的o元素，尽快达到其共同激烈反应的900℃以上温度要求，进行直接和间接还原反应，而不至于让还原剂进行缓慢热解，以至于挥发出了co、h2还原气体，而又因为氧化铁矿没有达到900℃以上激烈反应的温度，变成可燃气体被浪费。由于h2的还原速度是co的5倍，混合还原气体中h2和co的比例各为50％时，还原速度也会达到2.5倍的。所以，受料碳化硅板的还原剂和被还原的金属氧化物如氧化铁矿物料能否快速升温，使其几乎同时达到激烈反应的温度，也就是900℃以上，是能否实现双基还原冶金理论的要求的基础条件，也就是说，还原物料如果是缓慢升温，900℃以前，还原剂中热解挥发出的co、h2还原气体，几乎没有进行与氧化铁中o元素进行还原反应；缓慢升温时，还原剂在500～600℃时，挥发份已经在激烈热解过程中，当氧化铁达到激烈反应的起始温度900℃时，而继续要求还原剂热解h2，已经是强弩之末了，已经无法在料层中间进行气基间接还原反应了，只能靠后期到高温还原段进行co、c的煤基还原反应，也就是说靠碳冶金进行还原了。尽管下加热室及下烧嘴的配合可以将碳化硅板快速加热到900℃以上，但其热风必须要进行流通排出才可以，故在耐火层中设置底抽风，不仅能让下加热室内的热风得到流动，使其加热顺畅，而且还可以将高温热风通过窑墙内通道再打入到窑墙内对物料进行加热。高温还原中段的受料碳化硅板的下部仍然进行下烧嘴对下加热室进行加热，同时，两侧窑墙中的炉膛加热室的上烧嘴也开始进行燃烧加热，下烧嘴停止加热的标志是，炉膛加热室温度达到一般为1250℃为止；高温还原后段的受料碳化硅板的下部下烧嘴停止加热，炉膛加热室的上烧嘴进行燃烧加热、保温。本实用新型让料层在隔焰的情况下进行双面加热，炉膛加热室及下加热室的配合使的料层在很短的时间内达到900℃以上，实现和满足双基还原冶金理论的基础和基本要求；热风管路在窑墙内，除了减少炉外设置金属管散热和投资，也充分利用了窑墙的耐材用量，不但不会减少窑墙的散热，反而增加窑墙的温度及增加窑内的热风量，实现余热的综合利用。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步的，所述底抽风风机通过管路与底抽风窑墙入口连接，所述底抽风窑墙入口设置在所述高温还原前段的前侧。

采用上述进一步方案的有益效果是，热风的排放风路是经过旋转底盘耐火层中的热风支路、窑墙热风路支路、窑墙汇热风汇总支路、底抽风汇总支路、底抽风汇总总路、风机进口经过底抽风风机再从底抽风的窑墙入口打入到窑墙内，并利用排烟机构将热风吸入到预热段的后侧，对预热段进行预热，在保证下加热室内的热风流通的同时，用于对预热段的后段进行预热，进行余热再利用。

进一步的，还包括主排烟机构，所述主排烟机构包括排烟主抽风机、主排烟窑墙汇总总路、主排烟窑墙汇总支路及主排烟窑墙入口，所述排烟主抽风机设置在所述预热段的窑墙的外侧，所述主排烟窑墙汇总总路、主排烟窑墙汇总支路及主排烟窑墙入口设置在所述预热段的所述窑墙上，所述排烟主轴风机的输入端与所述主排烟窑墙汇总总路连接，所述排烟主轴风机的输出端与风机排烟总管连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，所述主排烟机构设置在所述预热段。窑炉内的所有废烟气均通过窑墙中的主排烟窑墙入口、主排烟窑墙汇总支路、主排烟窑墙汇总总路经排烟主抽风机抽出后，再经主抽风机排烟总管排出，在预热段进行余热综合利用后，再进行除尘、脱硫脱硝后排放。

进一步的，所述受料碳化硅板的截面呈“u”型结构。

采用上述进一步方案的有益效果是，受料碳化硅板采用85％碳化硅材质，不仅耐高温，提高了料层的支撑强度，“u”型设计增加料层的厚度，在保证物料深度还原和渣铁分离还原的同时，可增加3倍左右的装料量。

进一步的，在所述受料碳化硅板上的料层的厚度为80-120mm。

采用上述进一步方案的有益效果是，在保证物料深度还原和渣铁分离还原的同时，可增加3倍左右的装料量。

进一步的，所述车轮包括底盘内托轮和底盘外托轮。

采用上述进一步方案的有益效果是，支撑窑车在窑炉腔体内行走。

进一步的，所述预热段的长度为5-10m。所述高温还原前段的长度为10-20m。所述高温还原中段的长度为10-20m。

采用上述进一步方案的有益效果是，预热段、高温还原前段及高温还原中段的距离可根据窑炉生产线的规模和工艺来定。

进一步的，所述受料碳化硅板的厚度为40-60mm。

采用上述进一步方案的有益效果是，耐高温，且强度大。

附图说明

图1为传统转底炉装置的高温还原段端面示意图；

图2为本实用新型转底炉装置的俯视示意图；

图3为本实用新型转底炉装置侧面展开一条直线的示意图；

图4为图3中b1段的m-m′方向端面示意图；

图5为图3中b2段的n-n′方向端面示意图；

图6为图3中b3段的g-g′方向端面示意图；

图中，1-1、第一窑墙；1-2、第一料层；1-3、第一烧嘴；1-4、第一旋转底盘耐火层；1-5、第一炉膛加热室；1-6、第一底盘外托轮；1-7、第一旋转底盘；1-8、第一底盘内托轮；2-1、炉膛加热室；2-2、料层；2-3、受料碳化硅板；2-4、下烧嘴；2-5、上烧嘴；2-6、窑墙；2-7、下加热室；2-8、耐火层热风支路；2-9、窑墙热风支路；2-10、窑墙热风汇总支路；2-11、旋转底盘；2-12、底盘外托轮；2-13、底盘内托轮；2-14、底抽风汇总支路；2-15、底抽风汇总总路；2-16、风机进口；2-17、底抽风风机；2-18、底抽风窑墙入口；2-19、主排烟窑墙入口；2-20、主排烟窑墙汇总支路；2-21、主排烟窑墙汇总总路；2-22、排烟主抽风机；2-23、风机排烟总管；2-24、u型挡料板；2-25、耐火层；2-26、碳化硅支座；2-27、热风通道。

具体实施方式

以下结合实例对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，现有的传统转底炉装置包括第一窑墙1-1、第一料层1-2、第一烧嘴1-3、第一旋转底盘耐火层1-4、第一炉膛加热室1-5、第一底盘外托轮1-6、第一旋转底盘1-7、第一底盘内托轮1-8。

如图2-图5所示，一种双面加热转底炉，包括呈圆环形设置的窑炉本体及在窑炉本体的窑炉腔体内行走的多个窑车，所述窑炉本体内设有炉膛加热室2-1，所述窑炉本体沿其圆周方向上依次设有预热段a、高温还原段b及冷却段c，所述高温还原段包括高温还原前段b1、高温还原中段b2及高温还原后段b3，所述高温还原前段的窑墙上设有多个下烧嘴2-4，所述高温还原中段的窑墙2-6上设有多个上烧嘴2-5及下烧嘴2-4，所述高温还原后段的窑墙上设有多个上烧嘴2-5，所述窑车包括车轮、旋转底盘2-11及物料承载机构，所述物料承载机构包括耐火层2-25及受料碳化硅板2-3，料层2-2设置在受料碳化硅板上，所述受料碳化硅板通过多个碳化硅支座2-26支撑在所述的耐火层上，所述耐火层通过耐火层支撑板设置在所述旋转底盘2-11上，所述受料碳化硅板与所述耐火层之间设有与所述下烧嘴高度位置相配合的下加热室2-7，所述耐火层中设有多个耐火层热风支路2-8，所述下加热室通过热风通道2-27与所述耐火层热风支路连通，在所述高温还原前段的所述窑墙内设有窑墙热风支路2-9、窑墙热风汇总支路2-10、底抽风汇总支路2-14及底抽风汇总总路2-15，所述窑墙的外侧设有底抽风风机2-17，所述耐火层热风支路通过所述的窑墙热风支路与所述窑墙热风汇总支路连通，所述窑墙热风汇总支路与所述底抽风汇总总路连通，所述底抽风汇总总路通过风机进口2-16与所述底抽风风机连接。

所述底抽风风机通过管路与底抽风窑墙入口2-18连接，所述底抽风窑墙入口设置在所述高温还原前段的前侧。热风的排放风路是经过旋转底盘耐火层中的热风支路、窑墙热风路支路、窑墙汇热风汇总支路、底抽风汇总支路、底抽风汇总总路、风机进口经过底抽风风机再从底抽风的窑墙入口打入到窑墙内，为了能充分利用余热可以将热风打入到高温还原前段的靠近预热段位置，在保证下加热室内的热风流通的同时，用于对预热段的后段进行预热，进行余热再利用。

还包括主排烟机构，所述主排烟机构包括排烟主抽风机2-22、主排烟窑墙汇总总路2-21、主排烟窑墙汇总支路2-20及主排烟窑墙入口2-19，所述排烟主抽风机设置在所述预热段的窑墙的外侧，所述主排烟窑墙汇总总路、主排烟窑墙汇总支路及主排烟窑墙入口设置在所述预热段的所述窑墙上，所述排烟主轴风机的输入端与所述主排烟窑墙汇总总路连接，所述排烟主轴风机的输出端与风机排烟总管2-23连接。窑炉内的所有废烟气均通过窑墙中的主排烟窑墙入口2-19、主排烟窑墙汇总支路2-20、主排烟窑墙汇总总路2-21经排烟主抽风机2-22抽出后，再经风机排烟总管2-23排出，在预热段进行余热综合利用后，再进行除尘、脱硫脱硝后排放。

所述受料碳化硅板的截面呈“u”型结构。具体是受料碳化硅板的两侧分别设有“u”型挡料板2-24。料层与耐火层之间增加受料碳化硅板，不仅耐高温，而且提高了料层的支撑强度。

所述车轮包括底盘内托轮2-13和底盘外托轮2-12。支撑窑车在窑炉腔体内行走。

所述预热段的长度为5-10m。所述高温还原前段的长度为10-20m。所述高温还原中段的长度为10-20m。预热段、高温还原前段及高温还原中段的距离可根据窑炉生产线的规模和工艺来定，如窑炉大小和运行速度。

在所述受料碳化硅板上的料层2-2的厚度为80-120mm。在保证物料深度还原和渣铁分离还原的同时，可增加3倍左右的装料量。

所述受料碳化硅板2-3的厚度为40-60mm。耐高温，且强度大。

转底炉的预热段一般较短，根据其窑炉大小和运行速度，一般为5～10m。窑炉内的所有废烟气，均通过窑墙中的主排烟窑墙入口、主排烟窑墙汇总支路、主排烟窑墙汇总总路经排烟主抽风机抽出后，再经风机排烟总管排出，进行余热综合利用后，再进行除尘、脱硫脱硝后排放。本实用新型将高温还原段分为三部分：高温还原前段即底加热段b1、高温还原中段即双面同时加热段b2、高温还原后段b3。b1：料层2-2下面受料碳化硅板2-3的下面设有多个下烧嘴2-4和旋转底盘耐火层中的耐火层热风支路2-8，使其快速升温，快速达到900℃以上。其热风的排放风路是经过旋转底盘耐火层中的耐火层热风支路1-8、窑墙热风路支路2-9、窑墙汇热风汇总支路2-10、底抽风汇总支路2-14、底抽风汇总总路2-15、风机进口2-16经过底抽风风机2-17再从底抽风窑墙入口2-18打入预热段a的后段，进行余热再利用。旋转底盘2-11是由多个底盘外托轮2-12和多个底盘内托轮2-13支撑的，上部的耐火层2-25间歇设为多道旋转底盘耐火层中的耐火层热风支路2-8，上面再间歇设有多个碳化硅支座2-26和受料碳化硅板2-3，其中间为下加热室2-7，受料碳化硅板的两侧的挡料板与受料碳化硅板二者为一体，均为85％碳化硅材质。高温还原前段b1的距离大约为10～20m。高温还原中段b2：受料碳化硅板2-3的下部仍然进行下烧嘴2-4对下加热室2-7进行加热，同时，两侧窑墙2-6中的炉膛加热室2-1的上烧嘴2-5也开始进行燃烧加热，下烧嘴2-4停止加热的标志是，炉膛加热室2-1温度达到一般为1250℃为止，此段距离大约为10～20m。高温还原后段b3：受料碳化硅板2-3的下部下烧嘴2-4停止加热，炉膛加热室2-1的上烧嘴2-5进行燃烧加热、保温。其距离根据窑炉和工艺而定。冷却段c的窑墙2-6不设燃烧加热的烧嘴，如何冷却、降温可有工艺而定，按照传统转底炉的冷却要求即可。

本实用新型的高温还原段采用了双面加热的方式，除了适合转底炉，热适合车底炉、车转炉、无罐隧道窑及环形炉等多种还原窑炉应用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。