专利名称：煤基直接还原铁外热式竖炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种竖炉，特别是涉及一种煤基直接还原铁 的外热式竖炉。(二) 背景技术直接还原铁也称海绵铁。目前，国内外煤基直接还原铁的工业化大规模生产，主要采用回转窑法。回转窑长度都在60-80米， 作业时窑体按一定转速旋转，铁矿粉球团或块矿与还原煤、脱硫 剂(石灰石)，从窑尾加料端连续加入。随窑体转动，固体物料不 断地翻滚，向窑头排料端移动。窑头排料端设置主燃料烧嘴和还 原煤喷入装置，提供工艺过程所需要的热量和还原剂。沿窑身长 度方向装有若干供风管(或燃料烧嘴)，向窑中供风燃烧煤释放的 挥发份、还原反应产生的一氧化碳和煤中的碳，用以补充工艺所 需大部分热量和调节窑内温度分布。物料移动过程中，被逆向高 温气流加热，进行物料的干燥、预热、碳酸盐分解、铁氧化物还 原以及溶碳渗碳反应，铁氧化物在保持外形不变的软化温度以下 转变成直接还原铁。因此要求窑气中必须有足够的含氧量供煤粉 和煤气燃烧用，从氧化还原角度而言，窑内必须处于一种还原气 氛，特别是保持物料层内还原气氛，防止铁矿球团还原金属的再 氧化。这样，窑内就存在着为保持煤粉充分燃烧的供氧和防止铁矿球团氧化而降低含氧量的矛盾。由于窑尾加料端废气温度尚有85(TC左右，废气中的能量约占以煤的方式给入能量的40%,必须 安装废气处理系统。窑内结圈是回转窑经常出现的问题。可以看 出，回转窑法存在着设备庞大、投资大、工艺技术复杂，操作十 分困难的问题和缺点。
发明内容本实用新型的目的，是提供一种煤基直接还原铁外热式竖炉， 可有效控制炉内还原气氛，提高直接还原铁产品质量，克服了结 炉故障，工艺容易控制，节约能源和降低生产成本。采用的技术方案是煤基直接还原铁外热式竖炉，包括竖炉、冷却水圈和炉体支 座。炉体支座包括承重钢梁和多个支柱。承重钢梁固定在竖直设置的多个支柱的上端，构成炉体支座。冷却水圈固定在承重钢梁 上。竖炉由炉体支座支撑，且位于冷却水圈上方。竖炉包括炉体和设置在炉体内的多个矩形竖式还原反应室。 炉体由外壳体和依次砌设在外壳体内的纤维毡层、硅藻土砖层和 粘土砖层构成。每个还原反应室的上端设有进料仓，还原反应室 下端固设有冷却水套。每个还原反应室两侧有多层煤气燃烧火道， 火道由高铝质异型外墙壁砖和内墙壁砖构成。在火道内安装多个 煤气烧嘴和测温热电偶。在冷却水圈内设有高铝砖隔墙。还原反 应室产生的还原反应气体可回收通入火道补充燃料和通入炉内作 为还原气体。排出的物料经筛分磁选分离出直接还原铁和未反应的还原煤返回配料继续应用。炉体上部装设有烟囱，烟囱下部内 装设空气换热器加热空气可节约能源。工作原理1、 以煤气为热源，采取外加热方式，即把煤气燃烧室与炉料 还原反应室用墙壁砖隔离开，煤气燃烧热通过墙壁砖传给炉料，使炉料在隔离空气的环境中进行还原反应，可以确保还原气氛， 炉气中含氧量小于3%，保证金属转化率。2、 釆取竖炉进行铁矿球团直接还原。从上往下分预热段、还 原段、冷却段。上部有上料仓，底部有水冷排料管。每个还原反 应室两侧有火道，即煤气燃烧室，还原反应室截面尺寸350mmx 1500im，每个还原反应室是一个独立单元，整个竖炉由若干个还 原反应室组成。在煤气燃烧室设若干煤气喷嘴来控制各段所需温 度，保证还原反应段反应温度在950-1100°C。烘干的铁矿球团配 入还原煤和脱硫剂(石灰石)，加入竖炉顶上的料仓中，经过预热 段升温至80(TC以上进入还原反应段，还原反应段的高度保证铁矿 球团料停留6-8小时来保证所需还原度。冷却段底部有冷却水套 使排出炉料低于40匸，保证已还原出的金属不再氧化。用小时排 料速度来控制铁矿球团在还原反应室的停留时间，确保金属转化 率大于92%。3、 要求原料条件铁矿粉Fe66-69%、 Si02<2. W冶金性能好， 软化温度""(TC。选用少增加杂质的粘合剂，采用摇盘造球机或 对滚压球机均可。按FeO+C-Fe+CO反应式理论配碳量的2倍计算还原煤配入量，还原煤(次烟煤、褐煤)的选择很重要，要求还原煤有高的反应性，即C+C0产2C0反应速度快，煤的灰分软化点要 大于125(TC。硫的主要来源是还原煤，要求还原煤含硫小于0. 6°/ 。 按还原煤配入量的8-10%配入石灰石脱硫剂，可使产品含硫小于 0.03%。在有固体碳存在下，铁的氧化物是由中间产物CO间接还 原的，反应速度取决于C02再生为CO的速度。Fe304+CO=3FeO+C02 FeO+CO-Fe+C02C02+C=2C0本实用新型的优点1、 以煤气为热源，采用外热式加热，使炉料在隔离空气的环 境下进行还原反应，可确保还原反应所需之还原气氛，使产品金 属转化率大于92%。2、 还原反应所需之温度和时间好控制，操作容易易掌握。3、 不出现结炉和蓬炉现象，生产可安全运行。4、 节能效果好。5、 设备结构简单，占地面积小，投资少。(四)
图l是本实用新型的结构示意图 图2是图1的A-A视图具体实施方式煤基直接还原铁外热式竖炉，包括竖炉、冷却水圈10和炉体支座炉体文座，包括承蜇钢梁14和多个锎文柱15。承蜇钢浆M 圃定在竖直设置败多个钢柱15上端。在冷却水圈W内砌筑有多 个高铝砖隔墙ll。带有高铝砖隔离n的冷却水國W.掘定在承重 蛍辨梁M上。竖炉坐设在带有商铝砖隔墙u的冷却水圈10上。竖炉包括炉体和设置在炉体内的多个截面为矩形竖式设置的还原反应室9。 炉体由外壳体2和依次砌设在外壳体2内的纤维毡层3、硅藻土砖 层4、粘土砖层5构成。每一个还原反应室9的两侧有多层煤气燃 烧式火道7,火道7由高铝质异型的外墙壁砖6和内墙壁踌8构成。 要求火道内外墙壁碲耐温大于wore,且耐磨性好、热传导系数 高、热膨胀系数小。每个还原反应室9的上端设有料仓1，.其下端 穿过冷却水圈10沐的脔锱祷隔墙11上的还原反应室通孔后，与 对应的上冷却水套l2连接,上冷却水套12与下冷却水套13连接。 在多层煤气燃烧式火遒7内装设多个煤气喷嘴16和溯温热电偶 'n。在炉体内设有还原反应气体回收利用管道，还原反应产生的气 体通过回收管遒送入火道7和还原反应室9。在炉体上部设有 烟囱加，在烟囱20内下部装设空气换热器W。火遒7内媒气燃烧 产生的废气先经过空气换热器19,再经烟囪20排空或送去干燥物 料。棑出的物料经过筛分、磁逸出直接还原铁，来反应的还原煤 返回配料继续应用。雠下物磁逸出《3nim直接还原铁粉后弃之。
权利要求1、煤基直接还原铁外热式竖炉，包括竖炉、冷却水圈(10)和炉体支座，炉体支座由承重钢梁(14)和多个钢柱(15)装配成，其特征在于冷却水圈(10)固定在承重钢梁(14)上，竖炉坐设在冷却水圈(10)上，竖炉包括炉体和设置在炉体内的多个截面为矩形竖式设置的还原反应室(9)，炉体由外壳体(2)和依次砌设在外壳体(2)内的纤维毡层(3)、硅藻土砖层(4)、粘土砖层(5)构成，每一个还原反应室(9)的两侧有多层煤气燃烧式火道(7)，火道(7)由高铝质异型的外墙壁砖(6)和内墙壁砖(8)构成，每个还原反应室(9)的上端设有料仓(1)，其下端穿过冷却水圈(10)内的高铝砖隔墙(11)上的还原反应室通孔后，与对应的上冷却水套(12)连接，上冷却水套(12)与下冷却水套(13)连接，在多层煤气燃烧式火道(7)内装设多个煤气喷嘴(16)和测温热电偶(17)，在炉体上部设有烟囱(20)。
2、 根据权利要求l所述的煤基直接还原铁外热式竖炉，其特 征是在烟齒U0)内下部装有空气换热器(19)，在炉体内设有还 原反应气体回收利用管道。
专利摘要煤基直接还原铁外热式竖炉，包括竖炉、冷却水圈和炉体支座。炉体支座，由承重钢梁和多个钢支柱装配成，冷却水圈固定在承重钢梁上，竖炉坐设在冷却水圈上。竖炉包括炉体和设置在炉体内的多个截面为矩形竖式设置的还原反应室，炉体由外壳体和依次砌设在外壳体内的纤维毡层、硅藻土砖层、粘土砖层构成。每一个还原反应室的两侧有多层煤气燃烧式火道，每个还原反应室的上端设有料仓，其下端穿过冷却水圈内的高铝砖墙上的还原反应室通孔后与对应的上冷却水套连接，上冷却水套与下冷却水道连接。在多层煤气燃烧式火道内装设多个煤气喷嘴和测温热电偶。在炉体上部设有烟囱。本实用新型能确保还原反应所需温度和时间，工艺技术操作容易掌握，节约能源、降低生产成本。
文档编号F27B1/10GK201166513SQ20072001548
公开日2008年12月17日 申请日期2007年10月25日 优先权日2007年10月25日
发明者李志忠 申请人:李志忠