本发明专利技术公开一种含铁物料喷射还原炉及含铁物料喷射还原工艺。含铁物料喷射还原炉包括气固出料管、喷射炉体、还原气体管道、氧气管道、旋风冷却排气管、旋风预热器集料筒。喷射还原炉中气、固两相向上并流，气固两相接触充分，传热、传质系数大，为含铁物料传热和还原提供了充分的动力学条件，使含铁物料得以快速加热和还原。本发明专利技术降低系统的能源消耗并提高了还原效率；提高了系统热效率和含铁物料的金属化率，金属化率高可控制在７０～９０％。该发明专利技术系统稳定性好，设备安置紧凑，占地面积小，投资费用少，生产能力高，产品金属化率高，质量均匀。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术公开一种含铁物料喷射还原炉及含铁物料喷射还原工艺，属于钢铁冶金技术的气固相热交换领域。
技术介绍
自1932年捷克工程师M. Voel-Jorgensen首次提交了旋风悬浮预热器加热水泥 生料粉的专利以来，使水泥窑的质量和产量大幅度提高，热耗明显下降，引起了各国水泥技 术研究者和设备制造商的关注。委内瑞拉的FIOR公司和奥地利的奥钢联工程技术有限公 司于20世纪90年代初联合开发成功FINMET工艺，该工艺是以铁矿粉为原料，以天然气为 还原剂生产直接还原铁的流化床还原工艺，与其他工艺相比，FINMET工艺由于使用低成本 的矿粉做原料，降低了生产成本。最后把还原铁粉制成热压块铁(HBI) 。 1996年澳大利亚 BHP公司在西澳里德兰港建成第一坐FINMET工艺设备，于1999年2月生产热压块铁，产能 250万吨/年。CIRCORED工艺(也称碳化铁工艺)由德国鲁奇公司开发，核心设备包括循 环流化床(气体流速为普通流化床的IO倍以上)和普通流化床各一座，用煤做还原剂。铁 精矿粉经余热后先在循环流化床参加反应，所得产品金属化率可达80 % ，再经第二阶段反 应，金属化率可达93%以上。该工艺年产50万吨的直接还原设备已在特拉尼达和多巴哥美 国纽柯公司所属工厂投产，但因生产过程中出现问题较多，无法达到稳定生产，于1999年 停止工业性生产。CIRCORED工艺也由德国鲁奇公司开发，属利用天然气为还原剂的流化床 法(厂址特立尼达)。2000年由Cliffs&Associvote公司(Cliffs、LTV钢公司和鲁奇公司 合资经营)接管，将直接还原铁制成热压块出售，2001年出售13万吨，但因市场原因停产。 HISMELT的CFB系统主要功能是对原料矿粉和白云石进行预热，将混合原料经过由螺旋给 料机、多级文氏管、旋风装置、循环流化反应器组成的预热系统后被预热到工艺所需温度， 然后通过热矿提升机送至SRV喷吹系统。 CN1557973公开了一种低温还原铁矿粉的制备方法，采用铁粉、煤粉、粘合剂、 催化剂、脱硫剂造球后，在500 IIO(TC还原反应10 200分钟生产低温还原铁矿粉。 CN1075201公开了一种粉铁矿石循环流化床式预还原炉，包括圆桶状第一、二还原炉和第 一、二分离器，第一预还原炉通过形成有气体供应口的第二循环管连接到第二预还原炉，第 二预还原炉通过形成有气体供应口和第三循环管连接到第一旋风分离器，中/微粒铁矿石 由于第一、二预还原炉汇合起来的还原气体而形成高速流化床在此进行循环，通过第一循 环管使第一分离器和第一预还原炉相互连接，漏斗和第二旋风分离器连接在第一循环管 上。CN1109910公开了富氧熔融气化炉直接还原铁工艺方法，以固体气化煤为燃料，用富氧 加湿的高温鼓风作为气化剂，通过制造冶金还原煤气的液态排渣煤气炉和除尘器，制取合 格的高质量的高温煤气输入还原竖炉，并实现液态排渣，移动床式竖中含铁原料在高温煤 气作用下，转化成直接还原铁。CN1176666、 CN1211283和CN1143391公开了还原细铁矿石 的三段流化床炉式装置，包括第一单流化床，在沸腾流化状态烘干/预加热细铁矿石，第一 旋流器，收集夹在自第一炉气体中的细铁矿石，第二单流化床炉，预还原来自第一炉的细铁4矿石，第二旋流器，收集夹在自第二炉气体中的细铁矿石，第三双流化床炉，它包含分别最 后还原粗颗粒和中等/细颗粒的第一反应炉和第二反应炉，第三旋流器以及第四旋流器， 分别收集夹在来自第一、第二反应炉炉气体中的细铁矿石颗粒。CN1142248公开了三阶段流 化床型还原设备及其还原范围宽的细铁矿石的方法。该设备包括系列布置的带有与其相连 的第一旋风除尘器的干燥/预热炉，带有与其相连的第二旋风除尘的初级预还原炉、在沸 腾流态化下终还原铁矿石中粗粒矿石，同时转移该矿石中的中等/细粒矿石的二级高气体 速度还原炉、终还原该中等/细粒矿石，形成其沸腾流化床的二级低气体速度还原炉中内 部旋风除尘器及捕获未被内部旋风除尘捕到的粉矿的第三旋风除尘器。CN1034022公开一 种固态矿石的预还原和熔化还原炉。较大尺寸矿石在分配器上形成流化床在预还原炉中被 还原，在装入熔化还原炉。较小尺寸的矿石在穿过预还原炉时被还原，然后被喷入熔化还原 炉中熔化。CN1248297公开了一种流化床制备熔融铁的装置和方法，使用煤产生的还原性 气体被供入第二流化床还原炉还原铁矿，第二流化床排除的气体供第一流化床还原细铁矿 石，所得还原铁矿装入熔化气化炉生产铁水。CN1248632公开了一种煤氧还原炼铁方法在 预还原竖炉和终还原铁浴炉中进行。以含铁物料为原料，以煤为能源和还原剂。预还原采 用中等还原度，预还原的金属化率为50-80%，终还原采用低的二次燃烧率C0+H2+C02+H20 的浓度>85%。使整个还原过程中，间接还原与直接还原的比值接近理论最佳值7 : 3。 CN1093412公开了用固态碳还原剂直接还原含氧化铁原料的方法。CN85104511公开了在一 个有气化器和放置在它上面的直接还原竖炉的装置中，竖炉通过一个连接竖管和气化器相 连，把气化器中取得的还原气体直接引入，甚至在有高含灰比时也能做到。CN1035136公开 了一种铁矿石熔融还原的方法包括将铁矿石引入预热和预还原炉并预热和预还原铁矿石， 预还原度低于30%，将矿石、含碳材料和助熔剂投入熔融还原炉，用置于氧气喷枪顶部的脱 碳喷嘴和后续燃烧嘴将氧气吹入熔融还原炉。以上公开专利由于所专利技术设备与工艺结合的 限制，存在金属化率低，能耗高，生产效率低，成本高等问题。CN101445851A公开了一种含铁 物料悬浮还原装置，虽然装置中设置喷射还原炉，但是并没有公开喷射还原炉的具体构造 和工作过程。
技术实现思路
鉴于上述已有技术存在的问题，本专利技术提供一种含铁物料喷射还原的装置。 本专利技术还提供利用该装置进行含铁物料还原的工艺。 本专利技术的技术方案如下 名词解释并流，即含铁物料微粉悬浮于高温还原气体中，向一个方向流动。 —种含铁物料喷射还原炉，包括气固出料管、喷射炉体、还原气体管道、氧气管道、 旋风冷却器排气管和旋风预热器集料筒；其中在喷射炉体内部，自上而下分别是悬浮还原 区、涡流还原区和喷流调温区，涡流还原区与喷射调温区之间设置有一个带风帽的隔栅，在 涡流还原区内设置有喷射布料装置，在喷流调温区的底部设置高温还原气体喷枪、氧气喷 嘴和CO喷嘴，高温还原气体喷枪设置在还原气体管上面，氧气喷嘴设置在氧气管上面，还 原气体管与还原气体管道相连，氧气管与氧气管道相连，CO喷嘴与旋风冷却器排气管相连； 气固出料管与喷射炉体的上部的悬浮还原区相连，旋风预热器集料筒和还原气体分支管道 分别与涡流还原区内设置的喷射布料装置相连。该喷射还原炉采用了高温还原气体喷枪、氧气喷嘴和CO喷嘴，并采用喷射的方式进行工作，不但能利用来自旋风冷却器排气管的CO气体预热含铁物料，而且氧气与部分还原气体和CO气体燃烧，能迅速提升喷射还原炉内的温度；高温还原气体喷枪、氧气喷嘴和CO喷嘴均设置在喷射炉体的下半部，采用向上喷射，也为气固相并流提供了动力学条件，含铁物料在喷射还原炉内被快速加热并快速还原，提高了热还原效本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种含铁物料喷射还原炉，其特征在于，它包括气固出料管、喷射炉体、还原气体管道、氧气管道、旋风冷却排气管、旋风预热器集料筒；其中在喷射炉体内部，自上而下分别是悬浮还原区、涡流还原区和喷流调温区，涡流还原区与喷射调温区之间设置有一个带风帽的隔栅，在涡流还原区内设置有喷射布料装置，在喷流调温区的底部设置高温还原气体喷枪、氧气喷嘴和ＣＯ喷嘴，高温还原气体喷枪设置在还原气体管上面，氧气喷嘴设置在氧气管上面，还原气体管与还原气体管道相连，氧气管与氧气管道相连，ＣＯ喷嘴与旋风冷却器排气管相连；气固出料管与喷射炉体的上部的悬浮还原区相连，旋风预热器集料筒和还原气体管道分别与涡流还原区内设置的喷射布料装置相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：董杰，王学斌，
申请(专利权)人：莱芜钢铁集团有限公司，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]
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