一种铁矿石煤基回转窑直接还原物料喷出装置的制作方法

1.本实用新型属于冶金和矿物工程技术领域，涉及回转窑技术领域，具体涉及一种铁矿石煤基回转窑直接还原物料喷出装置。


背景技术：

2.随着钢铁工业铁矿石直接还原回转窑技术的发展，越来越重视回转窑的粒煤喷枪。由于回转窑所用的煤中挥发份含量高达40%以上，灰份5-15%，热值也不稳定，即使由同一个产地运出来的煤，热值也常常有2-3%的波动，水份和粒度的波动也影响煤对铁矿石的直接还原，所以为了获得高质量的铁矿石直接还原效果，对回转窑的喷枪提出了较高要求：（1）粒煤喷枪的喷吹量要准确、稳定，粒煤喷出的位置要远，喷出粒煤的区域及粒度分布要均匀可调，并在粒煤热值波动的情况下仍能保证煤中挥发份的含量；（2）粒煤喷枪的调节范围要大，在不改变内部结构情况下就可将粒煤的用量由最小调到正常生产时需要的最大量；（3）粒煤喷枪的磨损速度要小，在喷枪易磨损部位需加耐磨衬板，并要易于更换。
3.如图1所示，现有的铁矿石煤基回转窑采用窑头直喷的粒煤喷出工艺，粒煤喷入后在窑内空间呈抛物线运动，在喷枪位置和倾角一定的情况下，随着粒煤喷吹速度的提高，粒煤喷出的距离越远，这种粒煤喷出方法具有操作可靠、调节灵活、粒煤落点分散的优点。但是由于回转窑采用1个粒煤喷枪，所喷粒煤的粒度范围高达3-30mm，造成从粒煤喷枪喷出的粒煤中，粒度较粗的粒煤其运动速度较慢，在窑内喷吹的距离较近，而粒度较细的粒煤其运动速度较快，在窑内喷吹的距离较远，造成喷吹粒煤在窑内距出料端不同位置处的粒煤粒度分布不均，进而导致铁矿石焙烧质量的降低。同时，由于回转窑粒煤喷枪的喷出口位于窑头位置，粒煤在窑内喷入的位置一般距离出料端为9-12m，较短的粒煤喷入位置造成铁矿石在中后期直接还原中，不能充分利用煤中热解出的挥发份进行还原，从而影响铁矿石的还原质量。此外，用于铁矿石回转窑煤基直接还原的窑头喷煤设备，现在使用的粒煤流化室，其进料管与室内压缩空气流向垂直，易使煤粉从进料管溢出，造成环境污染；喷枪与回转窑中心线平行，喷出物料的距离、喷入窑内不同位置的物料粒度分布不能调整，不能适应不同铁矿石的直接还原需要。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种铁矿石煤基回转窑直接还原物料喷出装置，以解决现有铁矿石回转窑直接还原所用粒煤喷枪存在的粒煤喷吹距离近、喷吹区域长度范围小以及喷吹区域内粒度分布不均问题。
5.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种铁矿石煤基回转窑直接还原物料喷出装置，其特征在于：包括设置在回转窑出料端窑头罩上的两根长度不同的粒煤喷枪，所述粒煤喷枪一端伸入回转窑内，另一端伸出回转窑与粒煤流化室相连接；所述粒煤流化室顶部设置有倾斜的进料管，所述进料管通过螺旋给料器与粒煤给料斗底部相连接，所述进料管同侧还设置有水平的进气管，所述进
气管一端与粒煤流化室相连接，另一端通过空气调节阀与外部气源相连接；所述粒煤喷枪伸入回转窑一端的端口处还设置有喇叭状的导流器。
7.进一步的，所述进料管与进气管之间呈一定夹角，夹角的角度为45~70
°
。这种设计用于防止粒煤回流，减少粒煤输送阻力，提高粒煤输送效率。
8.进一步的，所述粒煤喷枪与窑头罩的连接处还设置有传动机构，所述传动机构包括设置在粒煤喷枪外表面的从动齿条以及设置在窑头罩上的主动齿轮，所述主动齿轮与从动齿条相互啮合。粒煤喷枪在传动机构的带动下，实现在喷煤的同时沿回转窑长度方向水平运动，可将粒煤均匀喷吹到距离出料端较远的一段区域内。
9.进一步的，所述较长一根粒煤喷枪的长度约为较短一根粒煤喷枪长度的两倍。两根长度不同的粒煤喷枪相互配合，可实现回转窑内不同粒度粒煤的均匀喷洒，提高铁矿石还原质量。
10.进一步的，所述粒煤喷枪外表面还设置有隔热层。隔热层可采用耐火石棉，用于保护粒煤喷枪，防止粒煤喷枪被窑头烧嘴喷出的火焰烧毁，延长粒煤喷枪的使用寿命。
11.本实用新型的有益效果为：
12.1、针对小粒度粒煤在窑内高温下挥发份析出时间短、大粒度粒煤在窑内高温下挥发份析出时间较长的现状，通过两根长度不同的粒煤喷枪相互配合，将粒度较大的粒煤通过较长的粒煤喷枪喷至距回转窑出料口的远端，将粒度较小的粒煤通过较短的粒煤喷枪喷至距回转窑出料口的近端，从而强化铁矿石在回转窑内中后期还原的气氛浓度，延长了铁矿石的还原时间，提高了铁矿石的还原质量。
13.2、通过设置在粒煤喷枪上的喇叭状的导流器与传动机构相互配合，实现粒煤在回转窑内长度方向上的均匀分布，从而保证铁矿石还原质量的均一性。
附图说明
14.图1为现有技术中铁矿石煤基回转窑直接还原物料喷出装置的结构示意图；
15.图2为本实用新型铁矿石煤基回转窑直接还原物料喷出装置的结构示意图；
16.图中，1-回转炉、2-窑头罩、3-铁矿石加料斗、4-窑头烧嘴、5-焙烧料排出口、6-粒煤喷枪、7-粒煤流化室、8-粒煤加料斗、9-进料管、10-螺旋给料器、11-进气管、12-空气调节阀、13-焙烧料、14-导流器、15-传动机构、16-隔热层。
具体实施方式
17.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步解释说明。
18.如图1所示，现有技术中铁矿石煤基回转窑直接还原物料喷出装置，包括设置在窑头罩2上的粒煤喷枪6，粒煤喷枪6一端伸入回转炉1内部，另一端伸出回转炉1与粒煤流化室7相连接，粒煤流化室顶部设有竖直的进料管9，进料管9通过螺旋给料器10与粒煤加料斗8底部相连接，进料管9同侧的粒煤流化室7底部还设有进气管11，进气管11通过空气调节阀与外部气源相连接。
19.工作原理如下：通过粒煤喷枪6将与压缩空气混合的粒煤喷入回转窑1内，粒煤喷入后在回转窑1内空间呈抛物线运动，在粒煤喷枪6位置和倾角一定的情况下，随着粒煤喷吹速度的提高，粒煤喷出的距离越远，这种粒煤喷出方法具有操作可靠、调节灵活、粒煤落
点分散的优点。但由于只有一根粒煤喷枪6，且粒煤喷枪6伸入回转窑1内距离过段，导致粒煤喷吹区域小，无法将不同粒度的粒煤分散均匀的喷进回转窑1，造成回转窑1内部铁矿石还原质量层次不齐。同时由于进料管9与气体流动方向垂直，容易导致粒煤反吹，污染环境。
20.为解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型采用如下技术方案：
21.如图2所示，一种铁矿石煤基回转窑直接还原物料喷出装置，包括设置在回转窑1出料端窑头罩2上的两根长度不同的粒煤喷枪6，粒煤喷枪6一端伸入回转窑1内，另一端伸出回转窑1与粒煤流化室7相连接；粒煤流化室7顶部设置有倾斜的进料管9，进料管9通过螺旋给料器10与粒煤给料斗8底部相连接，进料管9同侧还设置有水平的进气管11，进气管11与进料管9之间所成角度为45~70
°
，进气管11一端与粒煤流化室7相连接，另一端通过空气调节阀12与外部气源相连接；粒煤喷枪6伸入回转窑1一端的端口处还设置有喇叭状的导流器14，粒煤喷枪6外表面敷设有一层采用耐火室棉制成的隔热层16。
22.粒煤喷枪6与窑头罩2的连接处还设置有传动机构15，传动机构15包括设置在粒煤喷枪外表面的从动齿条以及设置在窑头罩2上的主动齿轮，主动齿轮与从动齿条相互啮合传动，主动齿轮与电机相连，通过plc控制电机正反转，从而实现粒煤喷枪的来回移动。
23.两根长度不同的粒煤喷枪6，除长度不同外，与其他部件的连接关系和外观尺寸均相同。其中，较长一根粒煤喷枪的长度约为较短一根粒煤喷枪长度的两倍，较长一根粒煤喷枪安装在窑头罩2中部，较短一根粒煤喷枪安装在较长一根粒煤喷枪下方，即窑头罩2边缘处。
24.使用本实用新型物料喷出装置时，接通气源（压缩空气），启动螺旋给料器10，通过较长的一根粒煤喷枪将10~30mm的粒煤与压缩空气混合成气固两相流喷入回转窑1中后部，通过较短的一根粒煤喷枪将3~10mm的粒煤与压缩空气混合成气固两相流喷入回转窑1前端。在喷料的同时，通过plc控制传动机构15，使粒煤喷枪6在喷料的同时沿回转窑1长度方向来回移动，并结合设置在粒煤喷枪6出口处喇叭形的导流器14以实现粒煤在回转窑1内的均匀分布。均匀分布的粒煤在高温作用下首先气化产出大量的碳氢化合物，碳氢化合物在高温下充分裂解，产出氢气和活性颗粒碳，氢气作为还原剂与铁矿石发生还原反应。由于粒煤在回转窑1内不同粒度之间分布均匀，保证了回砖窑1内始终具有足够的还原气氛，从而保证了铁矿石的还原质量。