用于铁矿粉直接还原的直形隧道窑制造技术

本发明专利技术公开了一种冶金设备，尤其是一种用于铁矿粉直接还原的直形隧道窑。本发明专利技术提供了一种避免“蛋壳”效应的用于铁矿粉直接还原的直形隧道窑,包括直线形的窑体、穿过窑体的轨道、设置在轨道上的台车和布设在窑体上的燃烧系统，还包括导热材料板，所述导热材料板设置在窑体内，并将台车台面与窑体窑顶之间的炉膛分隔成上下两层，其中上层为布设燃烧系统的燃烧室，下层为反应室。由于将炉膛分隔成了燃烧室和反应室，这使得带孔物料块不会受到直接加热，而是通过导热材料板将燃烧室中的热量传导到反应室中，在连续加热运行中，燃烧室的热能能够与反应室的热能接近平衡，也就是物料块的内外温差非常小，这种间接加热的方式就破解了“蛋壳”效应。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种冶金设备，尤其是一种用于铁矿粉直接还原的直形隧道窑。本专利技术提供了一种避免“蛋壳”效应的用于铁矿粉直接还原的直形隧道窑，包括直线形的窑体、穿过窑体的轨道、设置在轨道上的台车和布设在窑体上的燃烧系统，还包括导热材料板，所述导热材料板设置在窑体内，并将台车台面与窑体窑顶之间的炉膛分隔成上下两层，其中上层为布设燃烧系统的燃烧室，下层为反应室。由于将炉膛分隔成了燃烧室和反应室，这使得带孔物料块不会受到直接加热，而是通过导热材料板将燃烧室中的热量传导到反应室中，在连续加热运行中，燃烧室的热能能够与反应室的热能接近平衡，也就是物料块的内外温差非常小，这种间接加热的方式就破解了“蛋壳”效应。【专利说明】用于铁矿粉直接还原的直形隧道窑
本专利技术涉及一种冶金设备，尤其是一种用于铁矿粉直接还原的直形隧道窑。
技术介绍
钢铁工业是将铁矿粉经过烧结再送至高炉熔炼成铁水，继而成为下道工序的具有高热能的主原料，长期的工业生产实践形成了规模化成熟的传统工艺。随着技术研究和进步，这种传统工艺由于其高能耗、高投资、高污染和高运行成本，而受到直接还原铁工艺技术的挑战。目前直接还原铁研究和生产主要是以气基还原和煤基还原为主，相对于传统工艺，将铁矿粉中的氧化铁还原成金属铁产品，一套直接还原铁设备功能可取代传统工艺的烧结、焦化、高炉的功能。但是，就直接还原铁研究和生产的现状而言:①铁矿粉作为主原料因试验、生产的工艺或还原产品的用途不同，在物料准备阶段就存在不同程度的差异，不仅包括煤基、粒度、脱硫剂、催化剂等组分配伍不同，而且有的将铁矿粉直接装入容器、有的则挤压或压制成球团和其它形状。组分配伍的不同，直接决定还原反应所需要的温度和在该温度下的反应速度；铁矿粉直接装入容器进行还原，虽然省却了铁矿粉成型过程，但在试验中尽管将组分配伍进行若干调整，结果发现热传导是铁还原反应实现的条件和反应速度的限制性因素；球团或其它形状的铁还原反应，在试验和实践中往往因组分配伍、密实程度和供热方式不匹配或因其一因素不合适，在形状的表面形成“蛋壳”效应，其机理是物料被直接加热，其表面受热速度远大于物料内部热传导速度，结果表面物料已呈熔融状而内部还没有达到反应所需的温度，“蛋壳”就产生了，既影响反应速度又影响还原率；②在铁矿粉直接还原工艺的研究与应用方面，归纳起来有两大主流:一是与电炉冶炼特种钢而形成的电炉短流程；二是随着粉末冶金相关技术的研究成果不断涌现，促进了粉末冶金行业的大力发展，铁矿粉直接还原海绵铁粉作为粉末冶金的主原料。就还原设备而言，煤基还原的炉窑有隧道窑、回转窑、转底炉等，这些炉窑单机生产能力不高，只适合中小规模的生产；用于气基直接还原的竖炉，虽然可以进行规模化生产，但是对天然气的依赖性较强，在没有天然气的情况下，必须用煤粉通过“煤制气炉”生产煤气，同时要求被还原的物料必须是氧化球团，如上所述的弊端也会出现。③铁矿粉直接还原的研究和应用需要进一步地拓展，其关键环节是:更合理的进行适合工艺装备的物料配伍，增大反应界面，提高热传导速度，进而整体提高还原反应速度；优化并创造性地设计炉窑装备，尽可能兼备其它炉窑装备的特优点，供热状况、过程温度、炉窑的还原气氛、余热利用、物料装入、产品产出和冷却等实现自动化监测及控制；最终实现整体工艺装备产能规模化、产品高品质、运行低成本低能耗、过程控制规范。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种避免“蛋壳”效应的用于铁矿粉直接还原的直形隧道窑。 本专利技术还提供了一种用于铁矿粉直接还原的直形隧道窑，包括直线形的窑体、穿过窑体的轨道、设置在轨道上的台车和布设在窑体上的燃烧系统，还包括导热材料板，所述导热材料板设置在窑体内，并将台车台面与窑体窑顶之间的炉膛分隔成上下两层，其中上层为布设燃烧系统的燃烧室，下层为反应室。窑体的形状为直线形，相应的轨道也为直线形。导热材料板沿炉膛轴线密封布设，导热材料采用耐高温的导热材料，具体的材料应根据实际的情况而定，以达到节能和成本之间的平衡。 进一步的是，所述导热材料板为碳化硅板，所述碳化硅板为拱顶朝向窑顶的拱形结构。碳化硅的热导率是钢铁材料的3倍，且具有强的热震抗力，这样在反应室的物料能够得到足够的热能；拱形结构的碳化硅板既可以增加反应室的空间，又能增加碳化硅版的导热面积。 进一步的是，窑体的一端设置有炉门，另一端为封闭状，所述台车可进行往复运动。带孔物料块随台车进入到隧道窑的反应室，一直运动到隧道窑的另一端，然后再原路返回，隧道窑内设置不同的温度和压力分区，通过控制台车的速度来控制带孔物料块在各个分区的停留时间。这种方式相对于一端进一端出的单向运动方式，几乎可以节约一半的窑体长度，但是其效率低于一端进一端出的单向运动方式，适合小规模生产用。 进一步的是，所述燃烧系统包括设置在燃烧室顶部的顶烧嘴和设置在燃烧室外侧壁的侧烧嘴。顶烧嘴是一种平火焰烧嘴，该烧嘴空气箱带内隔热，能适，喇叭形扩散口与气流离心力的作用下使气流紧贴炉壁内缘向四周均匀扩散，而在烧嘴轴向中心形成回流区，当回流的介质回流到快接近旋转气流出口处时，被气流卷入主旋转流股，成为它的一部分，回流介质带着炉内焰气能起到稳定火焰着火的作用，也能促使流股附壁流动，从而形成了平展形圆盘火焰。侧烧嘴是一种亚高速烧嘴，烧嘴壳体采用内绝热，结构简单，能形成亚高速火焰，充分控制炉内燃烧气氛，特别适用于预热高气温度高的场合，燃烧稳定，使用安全可靠。 进一步的是，所述台车的工作面层采用铬刚玉抗碱高强浇注料。 进一步的是，所述台车的工作面层上设置有燃烧孔，所述燃烧孔位于工作面层的侧壁。 进一步的是，所述隧道窑还包括水封结构，所述水封结构包括水封槽、固定刀和活动刀，所述水封槽位于窑体底部，所述固定刀固定安装在窑体底部处，所述活动刀安装在台车底部，所述固定刀与活动刀通过与水封槽内液体配合以密封台车与窑体底部之间的缝隙。 进一步的是，所述水封结构还包括刮渣板，所述刮渣板安装在活动刀底部并位于水封槽内。 进一步的是，所述窑体为复合砌体，其内衬采用耐火浇注料整体浇注而成，外层采用双层轻质隔热材料进行绝热。 进一步的是，所述隧道窑在纵断面上则按照气体、压力、温度关系设计为阶梯式通道。 本专利技术的有益效果是:由于将炉膛分隔成了燃烧室和反应室，这使得带孔物料块不会受到直接加热，而是通过导热材料板将燃烧室中的热量传导到反应室中，在连续加热运行中，燃烧室的热能能够与反应室的热能接近平衡，从而加热带孔物料块，同时由于带孔物料块本身具有蜂窝孔，由此使得物料块在各个位置受到的加热程度是接近的，也就是物料块的内外温差非常小，这种间接加热的方式就破解了“蛋壳”效应。 【专利附图】【附图说明】 图1是环形隧道窑的结构示意图； 图2是直形隧道窑的结构示意图； 图3是本专利技术横截面的示意图； 图4是台车工作面的示意图； 图5是图4的A-A向示意图； 图中零部件、部位及编号:物料专用压机1、窑体2、轨道3、台车4、导热材料板5、燃烧室6、反应室7、顶烧嘴8、侧烧嘴9、带式输送机10、进料推料机11、出料推料机12、出料机13、防氧化池14、排烟通道15、工作面层16、热电偶17、燃烧观察孔18、冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于铁矿粉直接还原的直形隧道窑，包括直线形的窑体(2)、穿过窑体(2)的轨道(3)、设置在轨道(3)上的台车(4)和布设在窑体(2)上的燃烧系统，其特征在于：还包括导热材料板(5)，所述导热材料板(5)设置在窑体(2)内，并将台车(4)台面与窑体(2)窑顶之间的炉膛分隔成上下两层，其中上层为布设燃烧系统的燃烧室(6)，下层为反应室(7)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：桑曙光，何德武，安冬，
申请(专利权)人：攀枝花市立宇矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51