专利名称：一种利用普通工业煤制造冶金煤气的竖式造气炉的制作方法
技术领域：
一种利用普通工业煤制造冶金煤气的竖式造气炉，属于煤转化装置，与冶金生产有关。
背景技术：
高炉喷吹煤粉为冶金企业获取巨大经济效益的同时，也给高炉冶炼过程带来了许多问题。煤粉在高炉内部进行加热、分解、燃烧、造渣等一系列物理、化学变化，使高炉内反应更加复杂，操作更加困难。高炉喷煤量的增加，使高炉风口前理论燃烧温度降低，特别是空气过氧系数减少，未燃煤粉的数量增多，置换比下降，高炉料柱透气性变坏，阻力增加，高炉下部煤气量增加，甚至导致炉况失常。
利用煤造气，向高炉喷吹煤气可以克服上述缺点并可达到1.把煤粉在风口前的燃烧、气化这一复杂物理、化学过程转移到高炉外设备进行，简化了高炉操作，使高炉冶炼功能单一化，并为高炉冶炼达到极限焦比提供了保证。
2.煤液化、气化是我国能源战略的一项重要内容，向高炉喷吹煤气不但改善了冶炼条件，而且会使高炉冶炼能源结构由依赖焦炭转向于依靠普通煤。
3.氢是最理想的还原剂，为实现“氢”冶金，我国已投入大量的人力、物力，高炉喷吹煤气可以实现富氢冶炼。
4.高炉炉顶煤气可通过造气炉转化，达到煤气的循环利用，实现减少高炉煤气污染的“绿色”冶金目的。
发明内容
本发明专利参见图1，造气炉为竖式炉，它由金属炉壳、耐火炉衬、渣口、风口、加料装置和煤气输送装置组成。造气炉本体设计分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸五段式。
第一段为炉喉，考虑炉料的合理分布和减少炉尘的吹出量，设计为圆筒形；第二段为炉身，由于炉料在下降过程中受热膨胀，煤气在上升过程中温度降低体积收缩，为适应这一变化规律，炉身向下逐渐扩大，设计为正锥筒形；第三段为炉腰，这是炉内最宽阔的区段，可减少成渣带对煤气的阻力；第四段为炉腹，为适应炉料融化后体积收缩，同时与风口燃烧带初始煤气的运动条件相一致，并为向炉缸的过渡创造条件，炉腹的形状是向下逐渐收缩的倒锥筒形；第五段为炉缸，作用是燃烧煤炭，形成和储存液态渣，并能按一定的作业程序排出炉外。
造气炉生产时，炉内形成①液态区(I)作用是储存一定量的炉渣，并能定期排放；②燃烧区(II)作用是制气剂与煤在此区燃烧产生热量和初始煤气；③还原区(III)燃烧区产生的热量加热了此区的煤炭，初始煤气中CO2在此区全部被还原为CO；④预热区(IV)用下部上升含有热量的煤气加热煤炭。
⑤布料区(V)完成炉料的合理分布。
上述各区域划分如图2所示。竖式造气炉内热煤气从下而上运动，煤炭则从上而下运动，形成了十分有利的热能、化学能交换条件。
图1竖式造气炉剖面图其中1——金属炉壳2——高铝制耐火炉衬3——渣口4——风口5——装料设备6——煤气输送装置7——炉缸8——炉腹9——炉腰10——炉身11——炉喉图2竖式造气炉生产时炉内各反应区示意图其中I——液态区II——燃烧区III——还原区IV——预热区V——布料区具体实施方式
金属炉壳保证造气炉的密闭性和一定的承重作用。耐火炉衬主要是直接抵抗造气过程中的机械、热力和化学作用，减少热损失，形成一定形状的造气空间，保证造气炉能长期、稳定地在高温条件下工作。渣口保证定期排出煤炭燃烧后产生的液态渣；风口按高炉要求鼓入不同成分的制气剂，可以生产氢含量达到20％以上的冶金煤气；装料设备按要求实现自动间断地向炉内装料，同时保证装料时炉内的气密性；合格煤气通过上部煤气输送装置输送到高炉。
权利要求
1.一种利用普通工业煤制造冶金煤气的竖式造气炉。它由金属炉壳、耐火炉衬、渣口、风口、装料设备、煤气输送装置等组成。其特征是竖式造气炉设计为五段式；生产时竖式造气炉内部形成液态区、燃烧区、还原区、预热区和布料区；设有风口鼓入制气剂；设有渣口实现液态排渣。金属炉壳(1)保证竖式造气炉的气密性；高铝质耐火炉衬(2)保证竖式造气炉具有抗高温性能；渣口(3)以将燃烧后的煤炭灰分与熔剂形成的液态炉渣排出炉外；风口(4)保证均匀鼓入制气剂燃烧煤炭；炉料(煤炭+熔剂)由装料设备(5)装入炉内；产生的煤气由煤气输送装置(6)经除尘处理后送往高炉。生产时，炉缸(7)内形成液态区(I)以存储和定期排放液态炉渣；炉腹(8)形成燃烧区(II)以产生初始煤气和热量；炉腰(9)内形成燃烧区(III)，在其上部的高温还原层转换初始煤气中的CO2；炉身(10)形成预热层(IV)以加热入炉的煤炭；炉喉(11)形成布料区(V)以完成炉料合理分布。通过上述工艺过程可得到满足高炉冶炼所需成分、压力和温度要求的冶金煤气。
2.如权利要求1所述的竖式造气炉，其特征在于炉型由五段组成第一段为圆筒形的炉喉(11)；第二段为为正锥筒形的炉身(10)；第三段为圆筒形的炉腰(9)；第四段为倒锥筒形的炉腹(8)；第五段为圆筒形的炉缸(7)。
3.如权利要求1所述的竖式造气炉，其特征在于下部设有炉缸(7)以储存液态炉渣，炉缸下部设有排渣口(3)，实现造气炉排渣。
4.如权利要求1所述的竖式造气炉，其特征在于横截面圆周方向上每隔一定角度设一风口(4)，可以均匀地把制气剂从竖炉下部鼓入炉内。
5.如权利要求1所述的竖式造气炉，其特征在于生产时炉内形成液态区(I)、燃烧区(II)、还原区(III)、预热区(IV)和布料区(V)。
6.如权利要求1所述的竖式造气炉，其特征在于其为固定移动床造气炉。
7.如权利要求1所述的竖式造气炉，其特征在于入炉原料是经配煤和添加熔剂后形成的人造型煤。
8.如权利要求1所述的竖式造气炉，其特征在于炉顶为高压间断式加料设备，炉顶煤气压力＞0.4Mpa，温度＞500℃。
全文摘要
一种利用普通工业煤制造冶金煤气的竖式造气炉装置。它由金属炉壳、耐火炉衬、渣口、风口、装料设备、煤气输送装置组成。通过风口鼓入制气剂在燃烧区燃烧煤炭产生热量，产生的初始煤气通过高温还原区、预热区得到合格的冶金煤气。液态炉渣由渣口排出炉外。优点是实现液态排渣，达到连续稳定地为高炉提供满足其所需成分、压力和温度要求的煤气；能够控制煤气成分，使氢含量达到20％以上；能够循环使用高炉炉顶煤气，达到高炉少排或不排CO
文档编号C10J3/20GK1900233SQ200510128470
公开日2007年1月24日 申请日期2005年12月20日 优先权日2005年12月20日
发明者吕庆, 李福民 申请人:河北理工大学