专利名称：煤基直接还原铁转底炉及其燃烧方法
技术领域：
本发明涉及一种窑炉技术，尤其涉及一种煤基直接还原铁转底炉及其燃烧方法。
背景技术：
传统的炼铁工艺是将铁矿石焙烧成烧结矿或氧化球团，把焦煤炼制成焦炭，燃后把铁 矿和焦炭放进高炉里通过还原反应获得铁水。这种工艺虽然己经十分成熟且普遍采用，但 是设备投资大，工艺过程复杂、能耗高、排放污染物多，而且适合炼焦的焦煤越来越趋于 枯竭。
直接还原铁(海绵铁)可取代废钢作为钢铁短流程新工艺生产的电炉炼钢原料，如今 废钢资源紧缺，价格越来越贵，因此直接还原铁生产越来越受到人们的重视。
现有技术中的海绵铁生产，有气基还原法和煤基还原法两种方法。气基还原法的还原 剂采用天然气，缺少天然气资源的地区难于推广。煤基还原法采用煤或焦炭作为还原剂， 还原剂取材方便，适合在天然气资源短缺而煤炭资源丰富的地区推广应用。
现有技术中的煤基直接还原铁的主要生产设备是转底炉，还原工艺的重要还原条件是 高炉温和特定的还原性气氛。为了达到140(TC以上的炉温，需采用高热值燃料，例如天然 气、液化石油气、重油等。
上述现有技术至少存在以下缺点燃料热值要求高、排烟温度高、能源浪费、污染环
境°
发明内容
本发明的目的是提供一种节能、环保、燃烧温度高的煤基直接还原铁转底炉及其燃烧 方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的
本发明的煤基直接还原铁转底炉，包括环形的内壁和外壁，所述内壁和外壁之间设有 可转动的炉底，所述的内壁和外壁分别设有多个蓄热式烧嘴，所述蓄热式烧嘴连接有蓄热 室。
本发明的上述煤基直接还原铁转底炉的燃烧方法，所述的多个蓄热式烧嘴中， 一部分
烧嘴燃烧，另一部分烧嘴用于排烟；燃烧至预定的时间后，在燃烧的烧嘴停止燃烧，用于排烟，未燃烧的烧嘴开始燃烧，并进行周期性轮换。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的煤基直接还原铁转底炉及其燃 烧方法，由于转底炉的内壁和外壁分别设有多个蓄热式烧嘴，所述蓄热式烧嘴连接有蓄热 室。所述的多个蓄热式烧嘴中， 一部分烧嘴燃烧，另一部分烧嘴用于排烟；燃烧至预定的 时间后，在燃烧的烧嘴停止燃烧，用于排烟，未燃烧的烧嘴开始燃烧，并进行周期性轮 换。当烧嘴排烟时，蓄热室吸热，降低排烟温度；当烧嘴燃烧时，蓄热室放热，对助燃空 气或燃料进行预热，提高燃烧温度。节能、环保、燃烧温度高。
图1为本发明煤基直接还原铁转底炉的结构示意图； 图2为本发明中蓄热式烧嘴的燃烧状态示意图。
具体实施例方式
本发明的煤基直接还原铁转底炉，其较佳的具体实施方式
如图l所示，包括环形的内 壁2和外壁3，内壁2和外壁3之间设有炉底6，炉底6可以转动，内壁2和外壁3上分别设有多 个蓄热式烧嘴l。转底炉内沿炉底6的转动方向依次设有布料区、预热还原段、加热还原 段、高温还原段、控制还原段和出料区，布料区和出料区处分别设有进料口5和出料口4。
多个烧嘴l可以在炉壁上成对设置。每一对烧嘴l中， 一个设置在内壁2上，另一个设 置在外壁3上，也可以两个烧嘴1均设置在外壁3上。
如图2所示，蓄热式烧嘴连接有蓄热室，蓄热室内设有耐高温陶瓷材料的蓄热体。
蓄热式烧嘴包括燃料入口和气体进出口，蓄热室与气体进出口连接，蓄热室还连接有 空气入口和烟气出口。气体进出口、空气入口和烟气出口之间通过三通换向阀连接。
空气入口和烟气出口也可以不通过三通换向阀连接，而是分别直接连接在蓄热室上， 空气入口和烟气出口上分别设有单独的开关控制阀。
本发明的上述的煤基直接还原铁转底炉的燃烧方法，其较佳的具体实施方式
如图2所 示，多个蓄热式烧嘴中， 一部分烧嘴燃烧，另一部分烧嘴用于排烟；燃烧至预定的时间 后，在燃烧的烧嘴停止燃烧，用于排烟，未燃烧的烧嘴开始燃烧，并进行周期性轮换。
可以是转底炉的外壁3上与内壁2上相对的两个烧嘴1中， 一个烧嘴燃烧，另一个烧嘴 用于排烟；燃烧至预定的时间后，在燃烧的烧嘴停止燃烧，用于排烟，未燃烧的烧嘴开始 燃烧，并进行周期性轮换。
也可以是转底炉的外壁3上相邻的两个烧嘴中， 一个烧嘴燃烧，另一个烧嘴用于排 烟；燃烧至预定的时间后，在燃烧的烧嘴停止燃烧，用于排烟，未燃烧的烧嘴开始燃烧，并进行周期性轮换。
以其中的一对烧嘴为例
成对的烧嘴分设于炉膛的A侧和B侧，当燃料和空气流向A侧烧嘴，A侧烧嘴燃烧时，空 气流经烧嘴内积蓄了热量的蓄热体而被加热到高温，高温空气参与燃烧使低热值燃料获得 高的理论燃烧温度。与此同时，B侧烧嘴排烟，烟气热量被B侧烧嘴内的蓄热体吸收，经过 蓄热体排出的温度很低，废气余热得到了充分回收。三通换向阀使工作介质的流向改变 后，B侧烧嘴燃烧，空气同样被B侧烧嘴内的蓄热体加热，A侧烧嘴排烟，烟气热量被A侧烧 嘴内的蓄热体吸收。如此周而复始，通过蓄热体这一媒介，出炉烟气的余热被转换成空气 的物理热，而得到回收利用。具有足够传热能力和蓄热能力的蓄热体，能使烟气余热积蓄 起来，烟气排出温度可降低到20(TC以下，积蓄的热量用于将助燃空气或燃料预热到110(TC 以上的高温。通过蓄热体的蓄热和放热，热回收率达到85%以上，温度效率达到90%以 上。这样不仅可以大幅度节约能源，向大气排放的污染物也大幅下降，达到节能、减排的 双重效果。
本发明的直接还原转底炉可以使用热值介于750kcal/Nm3 9000 kcal/Nn)S的所有燃 料，特别是低热值燃料。如钢铁厂容易获得的发生炉煤气(热值约1300kcal/Nm3)和高炉 煤气(热值约750kcal/Nm3)等低热值煤气。利用从炉子排出的废气余热将助燃空气或燃料 预热到1100r以上，因而大大提高了低热值燃料的理论燃烧温度，使炉温能够满足1400 。C 1500。C的工艺要求。
本发明的煤基直接还原铁转底炉与现有技术相比，至少具有以下的有益效果
(1) 燃烧温度提高，能满足直接还原工艺温度要求 使用发热值为1300kcal/Nm3的发生炉煤气为燃料时，本发明采用蓄热式方法空气可预
热到1100。C，炉温能达到1546t:，则满足工艺要求温度有余。
现有技术中空气不预热时炉温只能达到1198'C，远远达不到工艺需要的温度；空气采 用常规方法预热到45(TC时，炉温只能达到133(TC，也达不到工艺需要的温度。
(2) 节能效果显著
本发明采用蓄热式方法燃烧，将空气预热，炉子的热利用率可达到69.3%以上。 现有技术中，空气不预热时，炉子的热利用率只有44.3%;采用常规方法把空气预热 到45(TC时，炉子的热利用率为59%。
(3) 减排幅度大
烟气减排幅度与燃料消耗量减少幅度成正比，C02等气体可减排17 36. 3%。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任
何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都
应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种煤基直接还原铁转底炉，包括环形的内壁和外壁，所述内壁和外壁之间设有可转动的炉底，其特征在于，所述的内壁和外壁分别设有多个蓄热式烧嘴，所述蓄热式烧嘴连接有蓄热室。
2、 根据权利要求l所述的煤基直接还原铁转底炉，其特征在于，所述的蓄热式烧嘴包 括燃料入口和气体进出口 ，所述蓄热室与所述气体进出口连接。
3、 根据权利要求2所述的煤基直接还原铁转底炉，其特征在于，所述的蓄热室连接有 空气入口和烟气出口。
4、 根据权利要求3所述的煤基直接还原铁转底炉，其特征在于，所述的气体进出口、 空气入口和烟气出口之间通过三通换向阀连接。
5、 根据权利要求l、 2或3所述的煤基直接还原铁转底炉，其特征在于，所述的蓄热室 内设有耐高温陶瓷材料的蓄热体。
6、 根据权利要求l所述的煤基直接还原铁转底炉，其特征在于，所述的转底炉内沿所 述炉底的转动方向依次设有布料区、预热还原段、加热还原段、高温还原段、控制还原段 和出料区。
7、 一种权利要求1至6所述的煤基直接还原铁转底炉的燃烧方法，其特征在于，所述 的多个蓄热式烧嘴中， 一部分烧嘴燃烧，另一部分烧嘴用于排烟；燃烧至预定的时间后， 在燃烧的烧嘴停止燃烧，用于排烟，未燃烧的烧嘴开始燃烧，并进行周期性轮换。
8、 根据权利要求7所述的煤基直接还原铁转底炉的燃烧方法，其特征在于，所述转底 炉的外壁上与内壁上相对的两个烧嘴中， 一个烧嘴燃烧，另一个烧嘴用于排烟；燃烧至预 定的时间后，在燃烧的烧嘴停止燃烧，用于排烟，未燃烧的烧嘴开始燃烧，并进行周期性 轮换。
9、 根据权利要求7所述的煤基直接还原铁转底炉的燃烧方法，其特征在于，所述转底 炉的外壁上相邻的两个烧嘴中， 一个烧嘴燃烧，另一个烧嘴用于排烟；燃烧至预定的时间 后，在燃烧的烧嘴停止燃烧，用于排烟，未燃烧的烧嘴开始燃烧，并进行周期性轮换。
10、 根据权利要求7、 8或9所述的煤基直接还原铁转底炉的燃烧方法，其特征在于， 燃烧所用的燃料为热值为750kcal/Nnf 9000kcal/Nm3。
全文摘要
本发明公开了一种煤基直接还原铁转底炉及其燃烧方法。包括环形的内壁和外壁，内壁和外壁之间设有可转动的炉底，内壁和外壁上分别设有多个蓄热式烧嘴。燃烧时，多个蓄热式烧嘴中，一部分烧嘴燃烧，另一部分烧嘴用于排烟；燃烧至预定的时间后，在燃烧的烧嘴停止燃烧，用于排烟，未燃烧的烧嘴开始燃烧，并进行周期性轮换。当烧嘴排烟时，蓄热室吸热，降低排烟温度；当烧嘴燃烧时，蓄热室放热，对助燃空气或燃料进行预热，提高燃烧温度。可以使用热值介于750kcal/Nm<sup>3</sup>～9000kcal/Nm<sup>3</sup>的所有燃料，使炉温和炉内气氛能够满足直接还原铁的工艺要求。
文档编号C21B13/08GK101413041SQ20071017606
公开日2009年4月22日 申请日期2007年10月18日 优先权日2007年10月18日
发明者吴道洪, 王东方, 谢善清, 阮立明 申请人:北京神雾热能技术有限公司