【技术实现步骤摘要】
一种氢基竖炉直接还原系统及还原方法
本专利技术涉及竖炉还原
,尤其涉及一种氢基竖炉直接还原系统及还原方法。
技术介绍
钢铁工业是国民经济发展的基础性产业,一直以来钢铁工业的还原剂是碳,但是其能源消耗巨大、环境污染严重,自第一次能源危机以来,钢铁工业把节能作为降低成本、增强竞争力的动力,继而开始了用氢气取代碳作为还原剂的氢冶金技术的研究,有望彻底改变钢铁行业的环境现状,为钢铁工业的可持续发展带来了希望。所谓氢冶金就是在还原冶炼过程中主要使用氢气作还原剂。氢是最活泼的还原剂,在铁氧化物的气-固还原反应过程中,提高气体还原剂中氢气的比例,可以明显提高其还原速率和还原效率。与一氧化碳的还原潜能相比,氢气的还原潜能大大高于一氧化碳。用氢气还原氧化铁时,其主要产物是金属铁和水蒸气。还原后的尾气对环境没有任何不利的影响,可以明显减轻对环境的负荷。因此,氢是最清洁的。目前世界各国日益重视环境保护,都在加大力量研究减排二氧化碳的方法。目前,用碳作还原剂进行高炉冶炼的方法已经非常成熟,减排二氧化碳的空间非常有限。因此,许多国家都在研究用氢进行冶炼的方法。氢还原的特点:传统的高炉炼铁法主要是利用一氧化碳气体作还原剂,去除铁矿石中的氧。一氧化碳气体的分子大,所以,难以渗透到铁矿石内部。氢气气体的分子极小,能够很容易渗透到铁矿石内部,其渗透速度约是一氧化碳气体的5倍。因此,高炉使用氢气作还原剂理论上可以实现快速还原。氢还原是吸热反应,如果高炉里氢含量增加,高炉内就会热量不足,如何防止热量不足是氢还原的关键。在氢还 ...
【技术保护点】
1.一种氢基竖炉直接还原系统,其特征在于,包括竖炉本体和富氢还原气加热器;所述富氢还原气加热器用于将富氢还原气加热至950~1000℃;/n所述竖炉本体包括氧化球团还原单元和金属球团炉内冷却单元;所述氧化球团还原单元包括竖炉还原段、设于竖炉还原段下方的还原混气段和中空的竖炉中心锥;竖炉还原段下端外侧设有环形气室,环形气室通过周向设置的高温富氢还原气喷口与还原混气段连通;/n所述金属球团炉内冷却单元包括冷却室,所述冷却室设于还原混气段下方;所述竖炉中心锥贯穿还原混气段和冷却室,所述竖炉中心锥的上端沿周向方向设有中心锥还原气喷口;/n经高温富氢还原气喷口和中心锥还原气喷口喷出的还原气进入竖炉还原段与氧化球团进行还原反应。/n
【技术特征摘要】
1.一种氢基竖炉直接还原系统,其特征在于,包括竖炉本体和富氢还原气加热器;所述富氢还原气加热器用于将富氢还原气加热至950~1000℃;
所述竖炉本体包括氧化球团还原单元和金属球团炉内冷却单元;所述氧化球团还原单元包括竖炉还原段、设于竖炉还原段下方的还原混气段和中空的竖炉中心锥;竖炉还原段下端外侧设有环形气室,环形气室通过周向设置的高温富氢还原气喷口与还原混气段连通;
所述金属球团炉内冷却单元包括冷却室,所述冷却室设于还原混气段下方;所述竖炉中心锥贯穿还原混气段和冷却室,所述竖炉中心锥的上端沿周向方向设有中心锥还原气喷口;
经高温富氢还原气喷口和中心锥还原气喷口喷出的还原气进入竖炉还原段与氧化球团进行还原反应。
2.根据权利要求1所述的氢基竖炉直接还原系统,其特征在于,所述富氢还原气加热器包括加热器本体和集气箱子单元,所述加热器本体包括富氢还原气加热器子箱体和设于加热器本体两端的烟气入口及烟气出口;
所述加热器子箱体内设有加热管束,加热管束包括相互连通的高温段加热管束、中温段加热管束和低温段加热管束;富氢还原气依次经低温段加热管束、中温段加热管束和高温段加热管束实现与加热器子箱体内的烟气的逆向换热;
所述集气箱子单元设于加热器子箱体的外侧,通过所述集气箱子单元实现高温段加热管束、中温段加热管束和低温段加热管束的相互连通。
3.根据权利要求2所述的氢基竖炉直接还原系统,其特征在于,集气箱子单元包括低温段集气箱、中温段集气箱和高温段集气箱;所述低温段集气箱与低温段加热管束对应连接;所述中温段集气箱与中温段加热管束对应连接;所述高温段集气箱与高温段加热管束对应连接;
所述集气箱子单元靠近烟气入口的一端设有富氢还原气出口总管,靠近烟气出口的一端设有富氢还原气入口总管;
所述高温段加热管束、中温段加热管束和低温段加热管束均为U型管束;所述高温段加热管束、中温段加热管束和低温段加热管束均包括多个加热管,所述多个加热管在U型管束的横截面上呈矩阵分布。
4.根据权利要求1或3所述的氢基竖炉直接还原系统,其特征在于,所述竖炉中心锥的中空部分为中心锥混气管,竖炉中心锥顶部设有多层环向的中心锥还原气喷口,所述中心锥混气管与中心锥还原气喷口连通;
调温后的富氢还原气依次经中心锥混气管和中心锥还原气喷口进入还原混气段。
5.根据权利要求4所述的氢基竖炉直接还原系统,其特征在于,所述冷却室内沿竖炉中心锥周向均布有多个多头垂直螺旋松料机构,所述多头垂直螺旋松料机构包括螺...
【专利技术属性】
技术研发人员:周和敏,齐渊洪,徐洪军,沈朋飞,张俊,许海川,林万舟,严定鎏,王锋,高建军,何鹏,苏胜石,李志平,郝晓东,万新宇,高阳,王海风,
申请(专利权)人:钢研晟华科技股份有限公司,
类型:发明
国别省市:北京;11
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