一种生产冷直接还原铁的气基竖炉的制作方法

本实用新型属于气基直接还原炼铁技术领域，涉及一种生产冷直接还原铁的气基竖炉。

背景技术：

直接还原铁又称海绵铁，是铁矿石在固态条件下还原得到的固态金属铁，其中夹杂着矿石中的脉石成分。高纯度的优质海绵铁具有稀释钢中有害元素、降低气体和夹杂物含量的作用，是电炉短流程炼钢不可缺少的杂质稀释剂，同时也是电炉冶炼纯净钢、优质钢等特种钢不可缺少的杂质稀释剂和铁质原料，以及转炉炼钢最好的冷却剂、载能材料和铁源。直接还原炼铁工艺可根据还原剂的不同分为气基和煤基，其中气基直接还原工艺生产的直接还原铁占全世界直接还原铁产量的80％。

气基竖炉中，球团物料在竖炉降落的过程中经过竖炉预热段及还原段，与向上流动的还原气体发生反应；被还原的球团物料在还原段下部与向上流动的渗碳气/冷却气反应，进行冷却或渗碳反应，进而生成冷/热直接还原铁。

现有技术中，气基竖炉制备冷直接还原铁过程存在以下问题：(1)还原反应需要大量高温还原气，因此需要在高温下合成还原气，增加能耗；(2)竖炉能量损失大，生产效率低。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种生产冷直接还原铁的气基竖炉，其可以有效将高温冷却气体排出竖炉，增加气基竖炉还原效率。

本实用新型提高了一种生产冷还原铁的气基竖炉，所述气基竖炉包括：

气基竖炉本体，所述气基竖炉内腔自上而下依次为预热段、还原段和冷却段；

球团物料入口，所述球团物料入口设置在所述预热段顶部；

高温还原气入口，所述高温还原气入口设置在所述还原段底部的外壁上；

冷却气入口，所述冷却气入口设置在所述冷却段底部的外壁上；

炉顶煤气出口，所述炉顶煤气出口设置在所述预热段顶部；

高温冷却气出口，所述高温冷却气出口设置在所述冷却段顶部的外壁上；

冷直接还原铁出口，所述冷直接还原铁出口设置在所述气基竖炉底部；以及

均流器，所述均流器设置在所述气基竖炉炉腹，

其中，所述均流器与所述气基竖炉连接处为所述高温冷却气出口，

其中，所述冷却气入口的注入孔直径为100～500mm，

其中，所述冷却气入口与炉身的倾斜角为5～75°。

进一步的，所述气基竖炉还包括：

炉顶煤气排出管路，所述炉顶煤气排出管路分别连接所述炉顶煤气出口和煤气处理装置。

进一步的，所述均流器为中空锥形均流器。

进一步的，所述气基竖炉冷却气入口环管均匀分布于气基竖炉炉身。

进一步的，所述气基竖炉内部不同高度设置三个独立的松料器系统。

进一步的，所述三个松料器系统分别位于还原段中部、冷却段中部以及冷直

接还原铁出口上部。

本实用新型的有益效果：通过本实用新型的气基竖炉，冷却气由竖炉底部冷却气入口进入竖炉，由均流器引导并由高温冷却气出口排出，可有效实现对高温还原后球团物料的冷却。

附图说明

图1为本实用新型的气基竖炉结构示意图；

图2为本实用新型的气基竖炉内冷却气运动示意图；

图3为本实用新型的气基竖炉内球团物料运动示意图。

附图中标记如下：

1.气基还原竖炉；101.预热段；102.还原段；103.冷却段；110.球团物料入口；120.高温还原气入口；130.冷却气入口；140.炉顶煤气出口；150.高温冷却气出口；160.冷直接还原铁出口。

2.均流器。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本实用新型的方案以及其各个方面的有点。然而，以下描述的具体实施方式仅是说明的目的，而不是对本实用新型的限制。

本实用新型提出了一种生产冷直接还原铁的气基竖炉，下面参考图1-图3描述对本实用新型中气基竖炉1进行详细描述，此气基竖炉去主要用于生产冷直接还原铁。

气基竖炉本体1内腔自上向下依次包括预热段101、还原段102和冷却段103。气基竖炉本体1内预热段101的顶部设置有球团物料入口110，用于将球团物料加入到气基竖炉1中。气基竖炉本体1底部设置有冷直接还原铁出口160，用于将冷直接还原铁排出气基竖炉本体1。冷却段103底部的外壁上设置有冷却气入口130，用于将冷却气通入气基竖炉本体1，以便在冷却段103对高温球团物料进行冷却，冷却气入口的注入孔直径为100～500mm。还原段102底部的外壁上设置有高温还原气入口120，用于将还原气体通入气基竖炉本体1，以便在还原段102发生还原反应。预热段101顶部设置有炉顶煤气出口140，用于将炉顶煤气排出气基竖炉本体1。冷却段103上部，均流器2与气基竖炉本体1连接处设置有高温冷却气出口150，用于将被高温球团物料加热后的冷却气排出竖炉。均流器2为中空锥形均流器。

优选地，气基竖炉还包括炉顶煤气排出管路，炉顶煤气排出管路分别连接所述炉顶煤气出口和煤气处理装置。

在本实用新型中，冷却气自下向上，依次经过所述冷却气入口130，经过冷却段103及均流器2，由高温冷却气出口150排出。换言之，冷却气由冷却段底部进入竖炉，在冷却段对球团物料进行冷却后，在导流器作用下由高温冷却气出口排出竖炉，在竖炉外部进行一定处理，重新由冷却段底部进入竖炉，形成循环。高温冷却气出口150处设置200kpa正压，以顺利将高温冷却气排出所述气基竖炉。

在本实用新型中，球团物料自上向下，依次经过球团物料入口110，预热段101、还原段102及冷却段103，由冷直接还原铁出口160排出。

冷却气在冷却段运动过程中，对球团物料进行冷却，生产冷直接还原铁；与此同时，冷却气经过均流器2排出竖炉。

在本实用新型中，由于以下原因：均流器2上有四个十字交叉的支持臂，支持臂一端延伸至上锥形部内部，另一端与气基竖炉炉身连接，起到支撑锥形部作用；四个支持臂在竖炉外部相互连接并且具有共同连接头部。生产冷直接还原铁时，四个支持臂截面形状为倒u型，且此连接头部具有正压200kpa，因此从冷却段上来的气体可以通过支持臂被引导至竖炉外，并从连接头部处排出，使得均流器2可有效收集并将冷却气导出竖炉，同时可起到均匀炉内料流作用。

在本实用新型中，气基竖炉具有较高的高径比，炉顶煤气温度更低，可提高气基竖炉效率。

在本实用新型中，气基竖炉冷却气入口环管均匀分布与竖炉炉身，且冷却气入口与炉身具有一定倾斜角，一般为5～75°，可保证冷却气顺利进入竖炉中心部位，以提高冷却效率。

在本实用新型中，气基竖炉内部不同高度设置三个松料器系统，分别位于还原段中部、冷却段中部以及冷直接还原铁出口上部，可起到均匀与疏松物料作用，节省能耗，提高竖炉运行效率。同时，每个系统内部的松料器相互独立，在异常工况下仍可保证竖炉内部炉料顺畅下降。松料器转速可根据实际要求进行调节。

参考图2，在本实用新型中，冷却气温度为40℃，冷却气自下向上，依次经过所述冷却气入口，经过所述冷却段及所述均流器，最终由所述高温冷却气出口排出，高温冷却气温度为300℃。

参考图3，在本实用新型中，球团物料自上向下，依次经过所述球团物料入口，所述预热段、所述还原段及所述冷却段，最终由冷直接还原铁出口排出，所排出冷直接还原铁温度为50℃。

本实用新型具体应用途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。