一种铁浴式熔池熔炼炉及方法技术

本发明专利技术提供一种铁浴式熔池熔炼炉及方法，涉及铁浴式熔炼领域，包括炉体，炉体内形成依次连通的竖井预热段、二次燃烧段和渣铁熔池段，竖井预热段一侧连通煤气外排口，竖井预热段顶端形成粒料进料口，粒料在炉体内的下落路径与高温煤气在炉体内的上升路径部分重合，以使投放的粒料和外排的高温煤气在炉体内换热；二次燃烧段侧壁上设有气体喷口，针对目前高炉熔炼存在能源利用率低、能耗高的问题，通过含铁粒料的加入利用自身产生的高温还原性气体进行预热预还原处理，既可以提高铁浴式熔池熔炼、冶炼强度进而实现提高产量的目的，同时自产高温还原气体的化学能及显热得到充分利用，达到节能减排的目的。达到节能减排的目的。达到节能减排的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种铁浴式熔池熔炼炉及方法


[0001]本专利技术涉及铁浴式熔炼领域，具体涉及一种铁浴式熔池熔炼炉及方法。

技术介绍

[0002]铁浴法是在铁水熔池中完成氧化物还原的工艺。在反应器中原料矿石融入炉渣熔池与铁水发生还原反应。流态化的煤粉由氮气吹入铁水熔池为还原反应提供还原剂；同时，煤粉的氧化燃烧为熔池提供反应所需的热能。铁水中的碳始终处于饱和状态，具有较高的活度。
[0003]目前的熔融还原炼铁工艺，存在熔融还原工艺效率低、能耗及碳排放高的问题，同时存在对原燃料适应性较单一，部分炼铁工艺只能使用球团或者块矿等型料为原料，部分炼铁工艺只能使用粉料作为原料；采用铁浴式熔池冶炼具有较高的原材料适用性，但在生产过程中，产生了大量的低热值高炉煤气，尽管该工艺本身消耗了一部分高炉煤气，但是仍有大量的低热值煤气自身无法使用，只能外供一般作为锅炉发电的燃料，热能利用效率低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种铁浴式熔池熔炼炉及方法，在炉体内生产的高温还原气体与粒料在炉体上部相向流动，在对流过程中含铁粒料被加热还原，后在自重的作用下进入铁水熔池，生成铁水，而被含铁粒料降温的高温煤气排出炉体外，进行降温净化处理，将自产高温还原气体的化学能及显热进行充分利用，达到节能减排的效果。
[0005]本专利技术的第一目的是提供一种铁浴式熔池熔炼炉，采用以下方案：
[0006]包括炉体，炉体内形成依次连通的竖井预热段、二次燃烧段和渣铁熔池段，竖井预热段一侧连通煤气外排口，竖井预热段顶端形成粒料进料口，粒料在炉体内的下落路径与高温煤气在炉体内的上升路径部分重合，以使投放的粒料和外排的高温煤气在炉体内换热；二次燃烧段侧壁上设有气体喷口。
[0007]进一步的，所述粒料进料口的轴线与煤气外排口的轴线夹角为锐角，煤气外排口连通竖井预热段的通道相对于竖井预热段倾斜布置。
[0008]进一步的，所述二次燃烧段为变径段，其截面积沿渣铁熔池段到竖井预热段方向上逐渐减小，气体喷口接入富氧气体源。
[0009]进一步的，所述二次燃烧段沿轴向上设有间隔分布的两组气体喷口，每组气体喷口包括多个气体喷口，每组气体喷口沿其对应轴向位置的环向均匀分布。
[0010]进一步的，所述渣铁熔池段侧壁上设有一一对应布置的煤粉喷吹口和矿粉喷吹口，相对应的煤粉喷吹口与矿粉喷吹口相对于渣铁熔池段轴线对称布置。
[0011]进一步的，所述渣铁熔池段环向上设有多个煤粉喷吹口和矿粉喷吹口，多个煤粉喷吹口沿渣铁熔池段环向均匀间隔分布。
[0012]进一步的，所述渣铁熔池段侧壁上设有熔渣口和铁水外排口，熔渣口接入熔渣粒
化系统，铁水外排口通过铁水连通通道接入外置铁水缓冲炉。
[0013]进一步的，所述熔渣口和铁水外排口沿渣铁熔池段轴向上错位布置，且熔渣口和铁水外排口位于渣铁熔池段轴线的异侧。
[0014]本专利技术的第二目的是提供一种如第一目的所述的铁浴式熔池熔炼炉的工作方法，包括：
[0015]粒料通过粒料进料口投入竖井预热段内，炉体内产生的高温煤气经由竖井预热段进入煤气外排口；
[0016]高温煤气与粒料换热，经高温煤气预热和预还原后的粒料落入渣铁熔池段的高温熔池内；
[0017]粒料在高温熔池内溶解形成铁水和熔渣，富氧气体送入二次燃烧段内供应氧气，使反应产生的CO和H2燃烧释放热量，以补充还原反应需要的热量。
[0018]进一步的，向渣铁熔池段内喷吹矿粉和煤粉，矿粉、煤粉和粒料在渣铁熔池段高温熔池内发生熔解、裂解以及氧化还原反应，生产铁水、高温熔渣及还原性气体。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有的优点和积极效果是：
[0020](1)针对目前高炉熔炼存在能源利用率低、能耗高的问题，通过含铁粒料的加入利用自身产生的高温还原性气体进行预热预还原处理，既可以提高铁浴式熔池熔炼、冶炼强度进而实现提高产量的目的，同时自产高温还原气体的化学能及显热得到充分利用，达到节能减排的目的。
[0021](2)采用顶部投放粒料，既可以直接使用含铁粉矿，同时也可以使用含铁颗粒料，包括烧结矿、块矿、金属化球团、直接还原铁或者废钢等，解决现有熔融还原工艺只能使用型料或者粉料单一原料的问题，原料普适性性得到大大提高。
[0022](3)将矿粉、铁粉通过喷吹进入铁浴式熔池熔炼炉的高温熔池内，铁粉和矿粉对应的喷吹口相对布置，使其能够在进入熔池前进行充分混合，提高其熔炼效率。
[0023](4)二次燃烧段从结构上作为渣铁熔池段与竖井预热段的过度段，该段主要发生在渣铁熔池段内产生的高温还原性气体与富氧气体的二次燃烧，燃烧的产生的热量通过辐射、对流方式传递到渣铁熔池段，提供渣铁熔池反应所需的热量，同时，也能够为竖井预热段内的粒料提供预热、预还原作用。
附图说明
[0024]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0025]图1为本专利技术实施例1和2中铁浴式熔池熔炼炉的示意图。
[0026]图2为本专利技术实施例1和2中铁浴式熔池熔炼炉的炉体结构示意图。
[0027]其中，1、粒料进料口；2、竖井预热段；3、煤气外排口；4、二次燃烧段；5、渣铁熔池段；6、外置铁水缓冲炉；7、熔渣口；8、煤粉喷吹口、9、矿粉喷吹口、10、气体喷口；11、铁水连通通道；12、铁水外排口；13、耐火内衬；14、冷却设备；15、炉体。
具体实施方式
[0028]实施例1
[0029]本专利技术的一个典型实施例中，如图1
‑
图2所示，给出一种铁浴式熔池熔炼炉。
[0030]目前的熔融还原炼铁工艺，在生产过程中，产生了大量的低热值高炉煤气，尽管该工艺本身消耗了一部分高炉煤气，但是仍有大量的低热值煤气自身无法使用，只能外供一般作为锅炉发电的燃料，热能利用效率低，导致能源利用率低、能耗高的问题。
[0031]下面，结合附图对铁浴式熔池熔炼炉进行详细说明。
[0032]参见图1，铁浴式熔池熔炼炉包括炉体15，炉体15内沿竖向依次分布竖井预热段2、二次燃烧段4和渣铁熔池段5，竖井预热段2一侧连通煤气外排口3，竖井预热段2的顶端作为炉体15的粒料进料口1，粒料进料口1获取从外部投放的粒料并从竖井预热段2顶端投入炉体15内；炉体15内产生的高温煤气通过煤气外排口3输出前，需要流经竖井预热段2的部分节段，向上排出的高温煤气与向下投入的粒料在竖井预热段2内重叠，高温煤气所形成的高温环境能够对粒料进行加热和预还原，在粒料吸收高温煤气的热量进行预热和预还原的同时也降低了二次燃烧段4产生的高温煤气的温度，提高了高温煤气的余热利用率。
[0033]通过粒料与高温煤气之间的对流作用，经过预热、预还原的粒料有利于降低炉体15内渣铁熔池段5的冶炼负荷，提高铁水产量。
[0034]可选的，粒料为合格的含铁粒料，可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁浴式熔池熔炼炉，其特征在于，包括炉体，炉体内形成依次连通的竖井预热段、二次燃烧段和渣铁熔池段，竖井预热段一侧连通煤气外排口，竖井预热段顶端形成粒料进料口，粒料在炉体内的下落路径与高温煤气在炉体内的上升路径部分重合，以使投放的粒料和外排的高温煤气在炉体内换热；二次燃烧段侧壁上设有气体喷口。2.如权利要求1所述的铁浴式熔池熔炼炉，其特征在于，所述粒料进料口的轴线与煤气外排口的轴线夹角为锐角，煤气外排口连通竖井预热段的通道相对于竖井预热段倾斜布置。3.如权利要求1所述的铁浴式熔池熔炼炉，其特征在于，所述二次燃烧段为变径段，其截面积沿渣铁熔池段到竖井预热段方向上逐渐减小，气体喷口接入富氧气体源。4.如权利要求3所述的铁浴式熔池熔炼炉，其特征在于，所述二次燃烧段沿轴向上设有间隔分布的两组气体喷口，每组气体喷口包括多个气体喷口，每组气体喷口沿其对应轴向位置的环向均匀分布。5.如权利要求1所述的铁浴式熔池熔炼炉，其特征在于，所述渣铁熔池段侧壁上设有一一对应布置的煤粉喷吹口和矿粉喷吹口，相对应的煤粉喷吹口与矿粉喷吹口相对于渣铁熔池段轴线对称布置。6.如权利要求5所述的铁浴式熔池熔炼炉，其特征在于，所述渣铁熔...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾利军，陈诚，于欣淼，张向国，王冰，李庆洋，孟淑敏，潘辉，于国华，吕杰，
申请(专利权)人：山东省冶金设计院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：