一种导流板式气基炉

本技术属于矿石焙烧和冶炼设备，特别涉及一种导流板式气基炉。

背景技术：

1、矿物原料焙烧是化学选矿的预处理作业或独立的化学选矿作业，即在适当的焙烧气氛和低于矿物原料熔点温度等相应条件下，通过加热升温焙烧使物料发生物理和化学变化的工艺过程。通过焙烧可使目的矿物转变为易于通过浸出或易于物理选矿分选、分离的矿物形态。焙烧使矿物发生化学变化的同时，也使物料的物理形态变得疏松、多孔，为后续作业处理创造了必要条件。焙烧还可除去(回收)易挥发的组分(杂质)。现有的焙烧工艺采用的焙烧装置包括回转窑、焙烧炉、悬浮焙烧炉、流化床等，但是，这些设备的焙烧效率难以保证。

2、直接还原铁是铁矿在固态条件下直接还原为铁，可以用来作为冶炼优质钢、特殊钢的纯净原料，也可作为铸造、铁合金、粉末冶金等工艺的含铁原料。这种工艺不用焦炭炼铁，是一种优质、低耗、低污染的炼铁新工艺。直接还原炼铁的主体设备包括气基竖炉、回转窑、转底炉、反应罐、罐式炉和流化床等。目前，气基竖炉直接还原铁物料主要为天然块矿或球团矿，粒径为10～20mm。粒径小于8mm的铁矿粉可以采用流化床直接还原的方法。用气基还原时，块矿或球团矿内部温度低，还原慢，导致能耗上升、炉衬侵蚀加剧、延长冶炼周期。使用流化床还原时，物料层高受限，且风速高，也导致能耗上升，炉衬磨损，流化床串联操作时，气体压力高，有的工艺操作表压超过了10个大气压。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是为了解决现有矿石焙烧炉和直接还原铁的气基炉存在的问题，提供一种导流板式气基炉。本实用新型在炉体内设置多层导流板，在有限的空间内延长矿粉的滞留时间；在侧壁及导流板上设置进气通道，使粉体翻滚移动，保证焙烧和还原反应充分进行；所用气体流量小，只需在导流板上形成气流薄层，既保护导流板又能保证粉体与加热气体和还原气体充分接触，以实现矿石的快速焙烧和快速还原。

2、本实用新型的技术方案为，一种导流板式气基炉，所述导流板式气基炉顶部设物料入口，底部设产品出口；炉内上半部由上至下设置数块一端与炉体侧壁连接的导流板，导流板表面相对水平方向向下倾斜0～20°，相邻两块导流板交错排布，在除最底层以外的每块导流板的下表面以及炉顶内壁和炉体内侧壁设有数个气体入口，并且炉体内侧壁的气体入口均位于对应导流板的上表面上方，炉顶内壁与最顶层的导流板之间以及两块相邻交错排布的导流板之间构成的半开放空间作为一个导流单元，导流单元中的上块导流板与炉体侧壁之间留有的一段距离作为导流单元入口，下块导流板与炉体侧壁之间留有的一段距离作为导流单元出口，并且第一导流单元入口为物料入口，由第二个导流单元起始，每个导流单元中的上块导流板也是上一个导流单元的下块导流板，上一导流单元出口也是下一导流单元入口；在炉体下半部的侧壁上设有气体出口。

3、进一步的，上述导流板式气基炉，还包括矿粉进料装置、产品出料装置、气体存储装置、气体处理装置、以及加热装置；

4、所述矿粉进料装置与炉体的物料入口密封连接，产品出料装置与炉体产品出口密封连接，气体存储装置与炉体的各个气体入口通过气体输入管道连接，气体处理装置与气体出口通过气体输出管道连接；

5、所述加热装置设置于气体输入管道上或设置于炉体内或同时设置于气体输入管道上和炉内。

6、进一步的，上述导流板式气基炉，所述炉体上部的横截面为矩形，下部为倒锥形；炉体由上至下依次分为预热区、预还原区、还原区和出料区；矿粉进料装置为密封进料仓；还原产品出料装置为密封出料仓；气体输入管道上和气体输出管道上均设有阀门，阀门用于控制进入每个导流单元的还原气和辅助气的比例和气体流量以及管道的开和关。

7、进一步的，上述导流板式气基炉，气体存储装置包括还原气存储罐和辅助气存储罐，分别通过还原气输入管道和辅助气输入管道与气体输入管道连接或者还原气输入管道和辅助气输入管道均作为气体输入管道与对应的气体入口连接。

8、进一步的，上述导流板式气基炉，气体处理装置包括与气体出口通过气体输出管道连接的除尘设备、与除尘设备通过管道连接的干燥塔和通过管道与干燥塔连接的循环风机，或者气体处理装置包括与气体出口通过气体输出管道连接的干燥塔和通过管道与干燥塔连接的循环风机以及设置于炉体内出料区上部的除尘设备，循环风机通过管道与气体输入管道或辅助气输入管道连接。

9、进一步的，上述导流板式气基炉，还原产品出料装置与余热回收设备连接。

10、进一步的，上述导流板式气基炉，在炉体位于导流板下方的侧壁上设置横梁，用于支撑导流板并调整导流板角度。

11、进一步的，上述导流板式气基炉，炉体侧壁上设有数个检修炉门；气体入口为孔或者缝。

12、进一步的，上述导流板式气基炉，炉体内靠近物料入口和产品出口处分别设有封堵气吹气口。

13、进一步的，上述导流板式气基炉，设置于炉内的加热装置为电蓄热式加热装置，位于导流板底面或者位于炉内侧壁；设置于气体输入管路上的加热装置为燃料蓄热加热装置或电蓄热式加热装置；燃料蓄热加热装置设有尾气净化装置。

14、进一步的，上述导流板式气基炉，阀门通过气体控制单元自动控制，加热装置通过控温单元自动控温。

15、与现有工艺相比，本实用新型的优势在于：

16、1.本实用新型的气基炉可快速焙烧矿石粉体物料和直接还原铁矿粉体；

17、2.导流板式气基炉在有限的空间内延长粉体物料的滞留时间，增加粉体还原和加热行程，降低炉体高度；

18、3.导流单元的侧壁及导流板底部分布进气通道，使粉体翻滚移动，避免粉体堆积不透气，不仅保证焙烧加热和还原反应充分进行，而且减少加热气体和还原气体与辅助气用量；

19、4.气基炉采用集约结构：内置加热机构，直接补偿反应过程的热量消耗；炉体的出料区上部用于粉尘沉降，下部收集产品；

20、5.气基炉机构灵活，尤其炉内气体分布能够按照导流单元或功能区域进行自动化控制；

21、6.炉内第1单元的进气全部为辅助气，炉体出料口设置辅助气入口，避免炉内气体泄漏，实现粉体还原过程的连续运行；

22、7.炉内排出气体净化后循环使用；

23、8.零污染、低能耗为绿色化工过程。

技术特征：

1.一种导流板式气基炉，其特征在于，炉体顶部设物料入口，底部设产品出口；炉内上半部由上至下设置数块一端与炉体侧壁连接的导流板，导流板表面相对水平方向向下倾斜0～20°，相邻两块导流板交错排布，在除最底层以外的每块导流板的下表面以及炉顶内壁和炉体内侧壁设有数个气体入口，并且炉体内侧壁的气体入口均位于对应导流板的上表面上方，炉顶内壁与最顶层的导流板之间以及两块相邻交错排布的导流板之间构成的半开放空间作为一个导流单元，导流单元中的上块导流板与炉体侧壁之间留有的一段距离作为导流单元入口，下块导流板与炉体侧壁之间留有的一段距离作为导流单元出口，并且第一导流单元入口为物料入口，由第二个导流单元起始，每个导流单元中的上块导流板也是上一个导流单元的下块导流板，上一导流单元出口也是下一导流单元入口；在炉体下半部的侧壁上设有气体出口。

2.根据权利要求1所述的导流板式气基炉，其特征在于，还包括矿粉进料装置、产品出料装置、气体存储装置、气体处理装置、以及加热装置；

3.根据权利要求2所述的导流板式气基炉，其特征在于，炉体上部的横截面为矩形，下部为倒锥形；炉体由上至下依次分为预热区、预还原区、还原区和出料区；矿粉进料装置为密封进料仓；还原产品出料装置为密封出料仓；气体输入管道上和气体输出管道上均设有阀门，阀门用于控制进入每个导流单元的还原气和辅助气的比例和气体流量以及管道的开和关。

4.根据权利要求2或3所述的导流板式气基炉，其特征在于，气体存储装置包括还原气存储罐和辅助气存储罐，分别通过还原气输入管道和辅助气输入管道与气体输入管道连接或者还原气输入管道和辅助气输入管道均作为气体输入管道与对应的气体入口连接。

5.根据权利要求2所述的导流板式气基炉，其特征在于，气体处理装置包括与气体出口通过气体输出管道连接的除尘设备、与除尘设备通过管道连接的干燥塔和通过管道与干燥塔连接的循环风机，或者气体处理装置包括与气体出口通过气体输出管道连接的干燥塔和通过管道与干燥塔连接的循环风机以及设置于炉体内出料区上部的除尘设备，循环风机通过管道与气体输入管道或辅助气输入管道连接。

6.根据权利要求2所述的导流板式气基炉，其特征在于，还原产品出料装置与余热回收设备连接。

7.根据权利要求1所述的导流板式气基炉，其特征在于，在炉体位于导流板下方的侧壁上设置横梁，用于支撑导流板并调整导流板角度；炉体侧壁上设有数个检修炉门；气体入口为孔或者缝。

8.根据权利要求1所述的导流板式气基炉，其特征在于，炉体内靠近物料入口和产品出口处分别设有封堵气吹气口。

9.根据权利要求2所述的导流板式气基炉，其特征在于，设置于炉内的加热装置为电蓄热式加热装置，位于导流板底面或者位于炉内侧壁；设置于气体输入管路上的加热装置为燃料蓄热加热装置或电蓄热式加热装置，燃料蓄热加热装置设有尾气净化装置。

10.根据权利要求3所述的导流板式气基炉，其特征在于，阀门通过气体控制单元自动控制，加热装置通过控温单元自动控温。

技术总结
本技术提供一种导流板式气基炉。该气基炉顶部设物料入口，底部设产品出口；炉内上半部由上至下设置数块一端与炉体侧壁连接的导流板，导流板表面相对水平方向向下倾斜0～20°，相邻两块导流板交错排布，在除最底层以外的每块导流板的下表面以及炉顶内壁和炉体内侧壁设有数个气体入口，在炉体下半部的侧壁上设有气体出口。本技术在炉体内设置多层导流板，在有限的空间内延长矿粉的滞留时间；在侧壁及导流板上设置进气通道，使粉体翻滚移动，保证焙烧和还原反应充分进行；所用气体流量小，只需在导流板上形成气流薄层，既保护导流板又能保证粉体与加热气体和还原气体充分接触，以实现矿石的快速焙烧和快速还原。

技术研发人员：王绍艳,李先春,张东柯,刘玥君,李丽
受保护的技术使用者：辽宁科技大学
技术研发日：20230824
技术公布日：2024/2/19