炼铁装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种炼铁装置，该装置包括：竖炉，竖炉内限定出还原腔室，竖炉具有用于向还原腔室内加入铁矿球团的加料口、用于向还原腔室内通入还原气的还原气进口、用于排出还原产物的出料口以及用于排出炉顶气的炉顶气出口；以及熔分炉，熔分炉内限定出熔分炉腔，熔分炉具有用于向熔分炉腔内加入还原产物的还原产物入口、燃料进口、助燃气进口、铁水出口以及炉渣出口，还原产物入口与出料口相连。根据本实用新型实施例的炼铁装置可以显著提高金属铁的纯度和能源利用率。
【专利说明】炼铁装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于冶金领域，具体而言，本实用新型涉及一种炼铁装置。
【背景技术】
[0002]直接还原炼铁是摆脱焦煤对炼铁生产的羁绊、改善钢铁生产的能源结构、减少钢铁生产C02排放量的重要途径，已列为我国钢铁工业发展的主要方向之一。按还原剂的不同，可分为气基法和煤基法。
[0003]专利200710148673.1公开了一种煤基还原金属化球团的熔分炉炼铁法，其工艺过程为将铁矿粉、煤粉等混合压球，干燥后经转底炉还原成为金属化球团，然后装入熔分炉进行深度还原。熔分炉由前炉和竖炉构成，前炉为燃烧室，天然气与1000°C、含氧量30%的富氧空气燃烧，1800?2000°C的高温烟气通入竖炉加热球团，生成液态生铁。
[0004]专利201110139300.4公开了一种红土镍矿转底炉煤基直接还原-熔分炉熔分的炼铁方法，其工艺过程为将煤、红土镍矿等混合造球，干燥后布入转底炉还原，产品热装至蓄热式熔分炉，燃料为煤制气净化后的煤气。
[0005]然而由于煤粉带入灰渣使得金属纯度显著降低，并且不利于后续的单质金属的提取与分离。因此，现有的还原炼铁技术有待进一步改善。
实用新型内容
[0006]本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种炼铁装置，该炼铁装置。
[0007]在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种炼铁装置。根据本实用新型的实施例，该炼铁装置包括:
[0008]竖炉，所述竖炉内限定出还原腔室，所述竖炉具有用于向所述还原腔室内加入铁矿球团的加料口、用于向所述还原腔室内通入还原气的还原气进口、用于排出还原产物的出料口以及用于排出炉顶气的炉顶气出口 ；以及
[0009]熔分炉，所述熔分炉内限定出熔分炉腔，所述熔分炉具有用于向所述熔分炉腔内加入还原产物的还原产物入口、燃料进口、助燃气进口、铁水出口以及炉渣出口，所述还原产物入口与所述出料口相连。
[0010]根据本实用新型实施例的炼铁装置通过将竖炉和熔分炉相结合进行炼铁，可以有效避免灰渣的引入，并减少用于加热灰渣的热量，从而显著提高金属铁的纯度和能源利用率，同时避免带入硫磷等有害杂质，从而减轻了脱硫脱磷工序的负担，另外，以熔分炉替代电弧炉，可以显著降低电能消耗，从而降低炼铁成本。
[0011]另外，根据本实用新型上述实施例的炼铁装置还可以具有如下附加的技术特征:
[0012]在本实用新型的一些实施例中，所述炼铁装置还包括:第一除尘器，所述第一除尘器具有炉顶气入口和净化气出口，所述炉顶气入口与所述竖炉的炉顶气出口相连，所述净化气出口与所述熔分炉的燃料进口相连；以及制气单元，所述制气单元具有烟气入口和还原气出口，所述烟气入口与所述净化气出口相连，所述还原气出口与所述还原气进口相连。由此，可以实现还原气的循环利用，从而显著降低生产成本。
[0013]在本实用新型的一些实施例中，所述熔分炉包括与所述熔分炉相连且用于对所述熔分炉内排出的烟气进行高温除尘的第二除尘器。由此，可以有效除去熔分炉内排出尾气中的大颗粒烟尘。
[0014]在本实用新型的一些实施例中，所述熔分炉还包括与所述第二除尘器相连且用于对经过所述高温除尘的烟气进行余热回收的蓄热器。由此，可以显著提高热量的利用率，从而可以显著降低生产成本。
[0015]在本实用新型的一些实施例中，所述炼铁装置还包括与所述蓄热器相连且用于对经过所述余热回收的烟气进行除尘的第三除尘器。
[0016]在本实用新型的一些实施例中，所述第三除尘器为布袋除尘器。
[0017]在本实用新型的一些实施例中，所述炼铁装置还包括与所述加料口相连且用于对铁矿粉进行造块的造块机。
[0018]本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0020]图1是根据本实用新型一个实施例的炼铁装置的结构示意图；
[0021]图2是根据本实用新型又一个实施例的炼铁装置的结构示意图；
[0022]图3是根据本实用新型再一个实施例的炼铁装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0024]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0025]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0026]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0027]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0028]在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种炼铁装置。下面参考图1-3对本实用新型实施例的炼铁装置进行详细描述。根据本实用新型的一个实施例，该炼铁装置包括:
[0029]竖炉100:根据本实用新型的实施例，竖炉100内限定出还原腔室，还原腔室适于还原气体与铁矿球团在其中进行接触并进行还原反应，从而可以得到还原产物并产生炉顶气。根据本实用新型的实施例，还原气体的成分并不受特别限制，根据本实用新型的具体实施例，还原气体可以为氢气和一氧化碳的混合气体，并且二者含量不低于50%。根据本实用新型的实施例，还原反应的条件并不受特别限制，根据本实用新型的具体实施例，还原反应可以在温度为800?1100摄氏度下进行I?6小时而完成。发明人发现，采用竖炉替代煤基还原炉可以有效避免将灰渣引入到还原产物中，从而显著提高后续过程中所得金属铁的纯度和能源利用率，并且可以避免带入硫磷等有害杂质，从而减轻了脱硫脱磷工序的负担。根据本实用新型的实施例，竖炉可以具有用于向还原腔室内加入铁矿球团的加料口 101、用于向还原腔室内通入还原气的还原气进口 102、用于排出还原产物的出料口 103以及用于排出炉顶气的炉顶气出口 104。
[0030]熔分炉200:根据本实用新型的实施例，熔分炉200内限定出熔分炉腔，熔分炉200适于将上述所得还原产物进行熔分处理，从而可以得到铁水和炉渣。根据本实用新型的实施例，熔分炉200具有用于向熔分炉腔内加入还原产物的还原产物入口 201、燃料进口 202、助燃气进口 203、铁水出口 204以及炉渣出口 205。根据本实用新型的实施例，还原产物入口 201与出料口相连103。根据本实用新型的实施例，熔分处理的条件并不受特别限制，根据本实用新型的具体实施例，熔分处理可以在1400?1900摄氏度的温度下进行。根据本实用新型的实施例，还原产物经出料口 103和还原产物入口 201直接热送至熔分炉腔进行熔分处理处理。由此，可以显著降低能源成本的投入。
[0031]根据本实用新型实施例的炼铁装置通过将竖炉和熔分炉相结合进行炼铁，可以有效避免灰渣的引入，并减少用于加热灰渣的热量，从而显著提高金属铁的纯度和能源利用率，同时避免带入硫磷等有害杂质，从而减轻了脱硫脱磷工序的负担，另外，以熔分炉替代电弧炉，可以显著降低电能消耗，从而降低炼铁成本。
[0032]下面参考图2对本实用新型实施例的炼铁装置进行进一步描述，根据本实用新型的实施例，炼铁装置可以进一步包括:
[0033]第一除尘器300，第一除尘器具有炉顶气入口 301和净化气出口 302，炉顶气入口301与竖炉的炉顶气出口 104相连，用于除去从竖炉排出尾气中的大颗粒烟尘，从而可以得到净化的还原尾气，并且净化气出口 302可以与燃料进口 202相连，进而将部分净化气送至熔分炉作为燃料使用，同时净化气出口 302还可以与制气单元相连。根据本实用新型的实施例，竖炉100排出的炉顶气温度为300?450摄氏度，经第一除尘器400温度降至250?400摄氏度后，其中除40%?90%返回制气单元循环使用外，剩余部分送至熔分炉作为燃料使用。
[0034]制气单元400，制气单元具有烟气入口 401和还原气出口 402，烟气入口 401与第一除尘器的净化气出口 302相连，还原气出口 402与还原气进口 102相连。由此可以将竖炉100中进行的还原反应过程中产生的炉顶气用于制备还原气，进而对炉顶气进行再利用，降低制备还原气的成本。根据本实用新型的实施例，竖炉100顶部排出的炉顶气进行后续第一除尘器除尘后，部分返回制气单元400中进行循环使用，剩余部分进入熔分炉200作为燃料使用。发明人发现，通过在炼铁装置中设置制气单元可以实现还原气的循环利用，从而显著降低生产成本。
[0035]下面参考图3对本实用新型实施例的炼铁装置进行进一步描述，根据本实用新型的实施例，熔分炉200可以进一步包括:
[0036]根据本实用新型的实施例，熔分炉200包括与熔分炉200相连且用于对熔分炉内排出的烟气进行高温除尘的第二除尘器500。
[0037]根据本实用新型的实施例，熔分炉200还包括与第二除尘器500相连且用于对经过高温除尘的烟气进行余热回收的蓄热器600。根据本实用新型的实施例，蓄热器600中回收的余热可以用于预热助燃气体。根据本实用新型的实施例，经过蓄热器后的烟气温度可以为不高于180摄氏度。
[0038]根据本实用新型的具体实施例，如图3所示，上述熔分炉包括的第二除尘器和蓄热器可以是两组相连的的第二除尘器和蓄热器，且分别连接在熔分炉的相对的两侧。
[0039]第三除尘器700:根据本实用新型的实施例炼铁装置进一步包括与蓄热器600相连的第三除尘器700，第三除尘器700用于对经过余热回收的烟气进行除尘处理。根据本实用新型的实施例，第三除尘器700的具体类型并不受特别限制，根据本实用新型的具体实施例，第三除尘器700可以为布袋除尘器。根据本实用新型的实施例，经过蓄热器600余热回收后的烟气经过第三除尘器700处理后可以除去尾气中的小颗粒烟尘，从而使得尾气达到排放标准。
[0040]造块机800:如图3所示，根据本实用新型实施例的炼铁装置还可以进一步包括:与加料口 101相连的造块机800，造块机800用于对铁矿粉进行造块制球团。
[0041]根据本实用新型实施例的炼铁装置通过将竖炉和熔分炉相结合可以有效进行铁矿粉炼铁处理，并且将竖炉产生的还原铁直接热送至熔分炉进行熔分得到铁水，竖炉顶部的炉顶气部分作为熔分炉的燃料使用，解决了熔分过程的燃料问题，并且无需增设制气设备，同时，使得炉顶气的显热得到利用，并且结合蓄热式燃烧技术预热助燃气体，可以大幅降低熔分的能耗。
[0042]下面参考具体实施例，对本实用新型进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本实用新型。
[0043]实施例
[0044]将铁矿粉经造块机后制成球团，通过加料斗从顶部加入竖炉炉腔内，并向竖炉腔内通入H2和CO含量约88%的还原气，在温度为900?920摄氏度还原处理4?5小时后，得到温度不高于700摄氏度的的热态还原铁，并将其从竖炉的出料口排出，通过输送设备直接送入熔分炉，在1550?1600摄氏度的高温下获得铁水和炉渣，同时将竖炉顶部的炉顶气中约88%返回制气系统循环使用；剩余部分经第一除尘器除尘后，得到温度不高于350摄氏度的净化气，并将其送至熔分炉作为燃料使用；熔分炉的高温含尘烟气经第二除尘器高温除尘后，进入蓄热器回收余热，并将蓄热器热量用于预热助燃气体；经过蓄热器回收余热的烟气，通过布袋除尘器进行精除尘后，由烟?外排。
[0045]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0046]尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【权利要求】
1.一种炼铁装置，其特征在于，包括: 竖炉，所述竖炉内限定出还原腔室，所述竖炉具有用于向所述还原腔室内加入铁矿球团的加料口、用于向所述还原腔室内通入还原气的还原气进口、用于排出还原产物的出料口以及用于排出炉顶气的炉顶气出口；以及 熔分炉，所述熔分炉内限定出熔分炉腔，所述熔分炉具有用于向所述熔分炉腔内加入还原产物的还原产物入口、燃料进口、助燃气进口、铁水出口以及炉渣出口，所述还原产物入口与所述出料口相连。
2.根据权利要求1所述的炼铁装置，其特征在于，还包括: 第一除尘器，所述第一除尘器具有炉顶气入口和净化气出口，所述炉顶气入口与所述竖炉的炉顶气出口相连，所述净化气出口与所述熔分炉的燃料进口相连；以及 制气单元，所述制气单元具有烟气入口和还原气出口，所述烟气入口与所述净化气出口相连，所述还原气出口与所述还原气进口相连。
3.根据权利要求2所述的炼铁装置，其特征在于，所述熔分炉包括用于对所述熔分炉腔内排出的烟气进行高温除尘的第二除尘器。
4.根据权利要求3所述的炼铁装置，其特征在于，所述熔分炉还包括用于对经过所述高温除尘的烟气进行余热回收的蓄热器，并且所述蓄热器与所述第二除尘器相连。
5.根据权利要求4所述的炼铁装置，其特征在于，还包括与所述蓄热器相连且用于对经过所述余热回收的烟气进行除尘的第三除尘器。
6.根据权利要求5所述的炼铁装置，其特征在于，所述第三除尘器为布袋除尘器。
7.根据权利要求1所述的炼铁装置，其特征在于，还包括与所述加料口相连且用于对铁矿粉进行造块的造块机。
【文档编号】C21B13/02GK203976837SQ201420227078
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年5月5日 优先权日:2014年5月5日
【发明者】吴道洪, 李志远, 范志辉 申请人:北京神雾环境能源科技集团股份有限公司