一种天然气氧气加热的熔分炉还原系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种天然气氧气加热的熔分炉还原系统及方法。所述系统包括还原竖炉、熔分炉和天然气氧气枪，其中，所述还原竖炉包括矿粉和熔剂入料口、下料口、烟气入口，所述还原竖炉的炉膛内设有可调节倾角的挡板；所述熔分炉包括入料口、烟气出口和出料口，所述入料口连通所述还原竖炉的下料口，所述烟气出口连通所述还原竖炉的烟气入口；所述天然气氧气枪的喷枪头设于所述熔分炉内，所述天然气氧气枪自所述熔分炉的炉顶伸入所述熔分炉内。本发明专利技术的天然气氧气加热的熔分炉还原系统及方法，通过在所述还原竖炉内设置可调节倾角的挡板以控制矿粉下降的速度和停留的时间，保证了矿粉的还原效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总地涉及一种熔分炉还原系统及方法，具体涉及一种天然气氧气加热的熔分炉还原系统及方法。
技术介绍
非高炉炼铁是钢铁发展的一个方向，主要目的是为了实现低成本冶炼和难还原矿的利用，同时也是为了实现清洁化生产。近年来煤基熔融还原和直接还原+电炉熔分技术以及煤基直接还原+燃气炉熔分技术逐步发展成为了炼铁工艺技术之一，此工艺具有以煤代焦、还原温度高、冶炼时间短、能耗低、环境污染小和投资省等特点，符合我国资源、能源的发展现状，成为目前国内外钢铁界研究的热点之一。熔融还原和直接还原工艺不使用焦炭，不需建焦炉和化工设施，使用块矿和部分球团矿时可不建烧结设施，减少了较多的污染源，为实现钢铁厂清洁生产、节能环保创造了条件。现有技术一为COREX(用煤来炼铁作为它的终极目标)技术。该技术的主体装置是预还原竖炉和熔融气化炉。通过将块矿和球团加入到竖炉中，利用还原气体将矿石还原到90％以上的金属化球团，再使之进入熔融气化炉进一步还原和熔化，最终生产出合格铁水。该技术的缺点是无法直接利用粉料，需要先把粉料压成球团再利用，或直接利用块矿，该技术难以在冶炼过程中调节原料中的配炭比，无法准确控制矿石的还原效果。还有，大量天然气中的S等有害杂质进入铁水，影响了铁的质量。现有技术二为FINEX(直接用粉矿和非炼焦煤粉冶炼铁水)技术,是在COREX技术基础上进一步发展起来的新工艺,COREX技术使用块矿、球团,FINEX技术全部使用粉矿。FINEX技术工艺以4级流化床的Finmet(热压块直接还原铁法)工艺取代COREX工艺中的还原竖炉，用流化床还原粉矿、压块成热压铁块再加入熔融气化炉，具体为粉矿和石灰石，白云石等熔剂一起被装进一系列流化床反应器。粉矿沿向下的方向通过四个反应器，在这一过程中被加热，并被与之逆向流动的由煤气化产生的还原性气体还原成直接还原铁。从最后一个反应器出来的热的直接还原铁被压缩成热压铁(HCI：hot compacted iron)，之后热压铁被运到熔融气化炉顶，装进熔融气化炉，被熔化。最后出来铁水和矿渣。现有技术二的缺点为：流化床需要四级还原，结构复杂；进入熔分炉之前需要压块生成热压球再进入熔分炉。还有，大量天然气中的S等有害杂质进入铁水，影响了铁的质量。因此，为了能直接利用矿粉、煤粉、石灰粉等粉料在竖炉中完成直接还原反应，且简化多级流化床工艺，并能控制矿粉的输送速度和停留的时间，避免天然气中的S等有害杂质进入铁水，保证矿粉的还原效果，有必要提出一种新的熔分炉还原系统及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种天然气氧气加热的熔分炉还原系统及方法，使得该工艺能够直接利用矿粉、煤粉、石灰粉等粉料在竖炉中完成直接还原反应，避免天然气中的S等有害杂质进入铁水，且简化多级流化床工艺，并能控制矿粉的输送速度和停留的时间，以保证矿粉的还原效果。本专利技术提供了一种天然气氧气加热的熔分炉还原系统，所述系统包括还原竖炉、熔分炉和天然气氧气枪，其中，所述还原竖炉包括矿粉和熔剂入料口、下料口、烟气入口，所述矿粉和熔剂入料口设于所述还原竖炉的上部，所述下料口和烟气入口设于所述还原竖炉的下部；所述还原竖炉的炉膛内设有可调节倾角的挡板，所述挡板设于所述矿粉和熔剂入料口之下、所述下料口和所述烟气入口之上；所述挡板与所述还原竖炉的内壁留有间隙，所述挡板上布置有小孔；所述挡板由穿过所述还原竖炉炉壁的转轴支撑于所述还原竖炉上；所述熔分炉包括入料口、烟气出口和出料口，所述入料口连通所述还原竖炉的下料口，所述烟气出口连通所述还原竖炉的烟气入口；所述天然气氧气枪的喷枪头设于所述熔分炉内，所述天然气氧气枪自所述熔分炉的炉顶伸入所述熔分炉内。上述的系统，所述还原竖炉的炉膛内从上到下依次设有多个具有所述倾角的挡板，相邻所述挡板的倾角相对所述还原竖炉的竖直中心线对称布置。上述的系统，所述挡板与水平面的夹角可调节为30°-60°；所述挡板上的小孔直径为10mm-30mm。上述的系统，所述还原竖炉可为方形炉，所述挡板沿所述倾角的倾斜方向上的长度为所述还原竖炉边长的0.5-0.95倍，相邻所述挡板的旋转轴在所述还原竖炉的竖直方向的距离为所述还原竖炉边长的0.2-1.5倍。上述的系统，所述挡板的材质为耐热不锈钢；所述挡板与所述还原竖炉的连接处设有密封装置；所述转轴上设有旋转驱动杆。上述的系统，所述熔分炉的烟气出口通过高温烟气管道连通所述还原竖炉的烟气进口，所述高温烟气管道内部设置有水冷烟道。上述的系统，所述还原竖炉的下料口设有雷达料位计或电容料位计；所述还原竖炉的矿粉和熔剂入料口连有调速给料机。上述的系统，所述天然气氧气枪的结构为套筒式水冷喷枪，所述天然气氧气枪的喷枪头的材质为铜，所述天然气氧气枪的套筒内层为天然气喷吹层，中间层为氧气喷吹层，最外侧为冷却循环水层；所述氧气喷吹层的氧气进口连接有氧气管道，所述天然气喷吹层的天然气进口连接天然气管道。本专利技术提供了一种利用上述系统进行熔分炉还原的方法，所述方法包括步骤：将矿粉和熔剂送入所述还原竖炉进行还原反应，生成还原矿粉；将所述还原矿粉送入所述熔分炉，通过所述天然气氧气枪向所述熔分炉喷吹天然气与氧气并使所述天然气与氧气燃烧，得到还原反应后的矿液与矿渣；将所述熔分炉产生的高温烟气通入所述还原竖炉。上述的方法，所述方法还可包括步骤：通过调速给料机调节速度以控制所述矿粉和熔剂的送入量；通过调节所述天然气氧气枪的天然气和氧气的配比以控制天然气的燃烧率，使得未还原的矿粉进一步反应；通过提升所述天然气氧气枪的加热温度以实现炉内矿液与矿渣分离，通过外围撇渣器实现炉外矿液与矿渣分离；通过调节所述矿粉在所述还原竖炉内的停留时间以控制所述矿粉的还原度；通过控制高温烟气管道内的水量以控制烟气进入所述还原竖炉内的温度；通过在所述还原竖炉的下料口检测料位后进一步控制所述矿粉的给料速度来调节矿粉的送入量，以防止所述下料口堵塞。本专利技术的有益效果在于，可以利用低价的矿粉和煤粉替代价格较高的块矿和球团矿；本专利技术可以通过调节天然气和氧气的配比控制未燃天然气的数量，以使矿粉被彻底还原；本专利技术采用纯氧燃烧，产生的高温可以满足对低品位铁矿等难冶炼矿熔分的需要；熔分炉的高温烟气可以供给直接还原炉以加热还原矿粉。本专利技术还利用天然气和氧气燃烧发热使还原矿粉熔分，减少天然气的使用量，降低了铁水中的S、P等有害杂质含量。本专利技术调节手段比较多，包括给料速度调节、落料速度调节、氧气量和天然气量调节、未燃天然气量调节等，多种调节手段与冶炼过程中的各种参数控制和调整相适应，保证了矿粉的还原效果。附图说明图1为本专利技术实施例的系统结构简图；图2为本专利技术实施例的还原竖炉内部挡板正视图结构示意图；以及图3为图2中还原竖炉内部挡板的A向结构示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本专利技术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专利技术的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本专利技术的限制。下面将结合附图1对本专利技术的实施例作进一步的详细描述。本实施例中煤粉氧气加热的熔分炉还原系统包括:1、原料料斗；2、排烟系统；3、调速给料机；4、还原竖炉；5、挡板；6、高温烟气管道；7、下料口；8、天然气氧气枪；9熔分炉；10、出铁口；1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然气氧气加热的熔分炉还原系统，所述系统包括还原竖炉、熔分炉和天然气氧气枪，其中，所述还原竖炉包括矿粉和熔剂入料口、下料口、烟气入口，所述矿粉和熔剂入料口设于所述还原竖炉的上部，所述下料口和烟气入口设于所述还原竖炉的下部；所述还原竖炉的炉膛内设有可调节倾角的挡板，所述挡板设于所述矿粉和熔剂入料口之下、所述下料口和所述烟气入口之上；所述挡板与所述还原竖炉的内壁留有间隙，所述挡板上布置有小孔；所述挡板由穿过所述还原竖炉炉壁的转轴支撑于所述还原竖炉上；所述熔分炉包括入料口、烟气出口和出料口，所述入料口连通所述还原竖炉的下料口，所述烟气出口连通所述还原竖炉的烟气入口；所述天然气氧气枪的喷枪头设于所述熔分炉内，所述天然气氧气枪自所述熔分炉的炉顶伸入所述熔分炉内。

【技术特征摘要】
1.一种天然气氧气加热的熔分炉还原系统，所述系统包括还原竖炉、熔分炉和天然气氧气枪，其中，所述还原竖炉包括矿粉和熔剂入料口、下料口、烟气入口，所述矿粉和熔剂入料口设于所述还原竖炉的上部，所述下料口和烟气入口设于所述还原竖炉的下部；所述还原竖炉的炉膛内设有可调节倾角的挡板，所述挡板设于所述矿粉和熔剂入料口之下、所述下料口和所述烟气入口之上；所述挡板与所述还原竖炉的内壁留有间隙，所述挡板上布置有小孔；所述挡板由穿过所述还原竖炉炉壁的转轴支撑于所述还原竖炉上；所述熔分炉包括入料口、烟气出口和出料口，所述入料口连通所述还原竖炉的下料口，所述烟气出口连通所述还原竖炉的烟气入口；所述天然气氧气枪的喷枪头设于所述熔分炉内，所述天然气氧气枪自所述熔分炉的炉顶伸入所述熔分炉内。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述还原竖炉的炉膛内从上到下依次设有多个具有所述倾角的挡板，相邻所述挡板的倾角相对所述还原竖炉的竖直中心线对称布置。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述挡板与水平面的夹角可调节为30°-60°；所述挡板上的小孔直径为10mm-30mm。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述还原竖炉为方形炉，所述挡板沿所述倾角的倾斜方向上的长度为所述还原竖炉边长的0.5-0.95倍，相邻所述挡板的旋转轴在所述还原竖炉的竖直方向的距离为所述还原竖炉边长的0.2-1.5倍。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述挡板的材质为耐热不锈钢；所述挡板与所述还原竖炉的连接处设有密封装置；所述转轴上设有旋转驱动杆。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述熔...

【专利技术属性】
技术研发人员：马政峰，陈峨，薛逊，吴道洪，
申请(专利权)人：北京神雾环境能源科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11