專利名稱：一種煤基熔融床制氣還原鐵的裝置及工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非高爐煉鐵裝置，特別是一種煤基熔融床制氣還原鐵的裝置；本發(fā)明還涉及利用前述煤基熔融床制氣還原鐵的裝置進(jìn)行制氣還原的工藝。
背景技術(shù)：
用還原劑將金屬氧化物還原成金屬并加以利用的方法是工藝取得金屬最為有效的方法。現(xiàn)代以這種獲得鐵的方法大致可分為兩大類一類是將固體還原劑和鐵氧化物放在一起加熱，固體還原劑燃燒氣化后將鐵氧化物還原的方法；它最為成功的案例是高爐。另一類是用氣化還原劑或者將固體還原劑轉(zhuǎn)變成氣化還原劑，去加溫還原鐵氧化物的方法； 它最成功的案例是MIDREX豎爐。這兩類方法都因?yàn)樵诟邷丨h(huán)境下，還原劑使用不夠充分 (因?yàn)锽oudouard反應(yīng))，致使還原能源消耗偏高，不經(jīng)濟(jì)。中國(guó)公開專利201110115332. O《二步法生產(chǎn)還原鐵粉的工藝》提出將加溫和還原工序分開進(jìn)行，即“雙工藝容器剩余還原劑反燒技術(shù)”，使得到金屬鐵的能量消耗可以降至最低。還原工序中存在的問(wèn)題有1、固體還原劑和氧化物放在一起加熱的還原技術(shù)；還原劑不僅會(huì)污染得到的金屬，而且碳的轉(zhuǎn)化率也不容易提高。2、氣體還原工藝由于使用天然的氣化還原劑不能普遍得到，所以MIDREX豎爐不能夠得到普遍推廣。3、獨(dú)立的固體還原劑轉(zhuǎn)化為氣化還原劑的煤化工還原技術(shù)由于一次性投資巨大、工藝過(guò)程復(fù)雜亦在工業(yè)過(guò)程中不易得到應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為合理、煤氣化率高，能有效節(jié)約能源的煤基熔融床制氣還原鐵的裝置。本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題提供了一種利用以上煤基熔融床制氣還原鐵的裝置進(jìn)行制氣還原的工藝。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明是一種煤基熔融床制氣還原鐵的裝置，其特點(diǎn)是它包括固定連接的還原爐和氣化爐，還原爐內(nèi)設(shè)有還原室，還原爐上部和下部分別設(shè)有進(jìn)料口、出料口和出氣口，；所述的氣化爐為熔融床氣化爐，氣化爐內(nèi)設(shè)有氣化室，氣化爐上設(shè)有噴煤嘴、噴氣嘴和排渣口，還原爐和氣化爐的連接處設(shè)有篦板，篦板上設(shè)有連通還原室和氣化室的通氣孔。以上所述的煤基熔融床制氣還原鐵的裝置中所述的還原爐可以是豎爐、平爐或者斜坡爐。當(dāng)還原爐為豎爐時(shí)，所述的氣化爐最好固定在豎爐的下部。當(dāng)所述的還原爐為斜坡爐時(shí)，所述的氣化爐最好固定在斜坡爐的上部。以上所述的煤基熔融床制氣還原鐵的裝置中所述的噴煤嘴為下噴式噴煤嘴，所述的噴氣嘴為斜向上式噴氣嘴。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題還可以通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明還一種利用以上所述的煤基熔融床制氣還原鐵裝置進(jìn)行的制氣還原工藝，其特點(diǎn)是，其步驟如下
(1)用前段爐料加熱設(shè)備將爐料預(yù)熱至1200 1350°C后，將爐料從進(jìn)料口熱裝至還原室內(nèi)，裝料完成后的爐料溫度不低于1000°C ；爐料為球團(tuán)、天然塊礦或燒結(jié)塊礦狀；裝料時(shí)按需要裝入部分還原劑、石灰石粉或白云石粉；
(2)篦板將熱量傳遞至氣化室內(nèi)，噴煤嘴將粉煤斜噴至篦板上，彈入氣化室與噴氣嘴噴入的空氣混合燃燒，生成還原氣體；煤燃燒剩余的熔渣，在重力作用下落入排渣口，排出爐外；生成的還原氣通過(guò)篦板進(jìn)入還原室作于于爐料，將爐料加熱至1400-150(TC并將其還原成金屬粒鐵；
(3)還原爐內(nèi)爐料經(jīng)出料口排出爐外送冷卻設(shè)備降至室溫或者去電爐冶煉；還原氣體穿過(guò)爐料從出氣口排到爐外，經(jīng)過(guò)配套的余熱回收設(shè)備、除塵脫硫設(shè)備、引風(fēng)機(jī)送前段爐料加熱設(shè)備預(yù)熱爐料。本發(fā)明的煤基熔融床制氣還原鐵裝置是一種制氣和還原為一體的還原鐵裝置。配套使用的余熱回收設(shè)備、除塵脫硫設(shè)備、引風(fēng)機(jī)、前端爐料加熱設(shè)備和冷卻設(shè)備均為常規(guī)設(shè)備。本發(fā)明的還原豎爐可以由耐火材料砌筑，爐內(nèi)工作壓力一般不超過(guò)0.5MPa。前段爐料加熱設(shè)備可以是豎爐、回轉(zhuǎn)窯、帶式焙燒機(jī)或者燒結(jié)機(jī)，還原爐進(jìn)料口外接進(jìn)料管道， 進(jìn)料管道內(nèi)可以設(shè)有料鐘，爐料添裝完后料鐘可將管道密閉。裝料可以同時(shí)裝入部分無(wú)煙煤，加裝比例為鐵礦氧含量的1 :0. 3 0. 6，其作用是將鐵礦石里的氧更容易帶出。同時(shí)還可以加入石灰石粉或白云石粉，作用是防止?fàn)t料粘連和吸附有害元素。豎爐還原室的長(zhǎng)度由于產(chǎn)量不同，其設(shè)計(jì)長(zhǎng)度可以為3 15m，氣化室的長(zhǎng)度在 2 ％!左右；豎爐的氣化室一般安置在豎爐的底部，出氣口設(shè)置在豎爐的上部；還原氣從底部?jī)墒议g篦板進(jìn)入還原室，穿過(guò)整體爐料從上部出氣口排出爐外。豎爐底部出料口可以設(shè)置閘口，當(dāng)爐料還原完畢，放開閘口將爐料排出爐外去冷卻設(shè)備冷卻至常溫或者送電爐冶煉；冷卻設(shè)備可以是冷卻桶或者是干熄焦式降溫設(shè)備。氣化室的下噴式噴煤嘴將煤粉噴至兩室間篦板上部，反彈回來(lái)正好和2 3個(gè)斜向上噴氣嘴噴出的空氣混合燃燒。由于斜坡爐內(nèi)爐料重力不同，氣化室可以設(shè)置在還原斜坡爐的前部，出氣口設(shè)置在還原斜坡爐的底部。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明裝置及工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明裝置將還原爐和氣化爐固定為一體，且采用熔融床氣化爐，它利用高溫物料進(jìn)行煤制氣，其結(jié)構(gòu)合理，碳轉(zhuǎn)化率相對(duì)較高，煤種適用范圍較廣。本發(fā)明裝置是利用裝入高溫爐料將煤轉(zhuǎn)化為還原氣，設(shè)計(jì)更為合理。本發(fā)明和固體還原劑和氧化物放在一起加熱的還原技術(shù)相比，還原劑的余渣不會(huì)污染爐料。本發(fā)明和獨(dú)立煤轉(zhuǎn)化為氣化還原劑的鐵還原技術(shù)相比，本發(fā)明不需要將煤氣降溫、除塵、重整和加溫后再去還原鐵等復(fù)雜工藝；實(shí)際上煤還原鐵也是一個(gè)煤氣發(fā)生過(guò)程， 將制氣和還原設(shè)計(jì)為一體其工藝最為有效。


圖1為采用豎爐的本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為采用斜坡爐的本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下參照附圖，進(jìn)一步描述本發(fā)明的具體技術(shù)方案，以便于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步地理解本發(fā)明，而不構(gòu)成對(duì)其權(quán)利的限制。實(shí)施例1，參照?qǐng)D1，2，一種煤基熔融床制氣還原鐵的裝置，它包括固定連接的還原爐1和氣化爐4，還原爐1內(nèi)設(shè)有還原室，還原爐1上部和下部分別設(shè)有進(jìn)料口 9、出料口 7和出氣口 8 ；所述的氣化爐4為熔融床氣化爐，氣化爐4內(nèi)設(shè)有氣化室，氣化爐4上設(shè)有噴煤嘴3、噴氣嘴6和排渣口 5，還原爐1和氣化爐4的連接處設(shè)有篦板2，篦板2上設(shè)有連通還原室和氣化室的通氣孔。實(shí)施例2，實(shí)施例1所述的煤基熔融床制氣還原鐵的裝置中爐、平爐或者斜坡爐。實(shí)施例3，實(shí)施例1所述的煤基熔融床制氣還原鐵的裝置中爐，所述的氣化爐4固定在豎爐的下部。實(shí)施例4，實(shí)施例1所述的煤基熔融床制氣還原鐵的裝置中坡爐，所述的氣化爐4固定在斜坡爐的上部。實(shí)施例5，實(shí)施例1所述的煤基熔融床制氣還原鐵的裝置中噴式噴煤嘴，所述的噴氣嘴6為斜向上式噴氣嘴。實(shí)施例6，一種利用實(shí)施例1-5中任何一項(xiàng)所述的煤基熔融床制氣還原鐵裝置進(jìn)行的制氣還原工藝，其步驟如下
(1)用前段爐料加熱設(shè)備將爐料預(yù)熱至1200°C后，將爐料從進(jìn)料口9熱裝至還原室內(nèi)， 裝料完成后的爐料溫度不低于1000°C;爐料為球團(tuán)、天然塊礦或燒結(jié)塊礦狀；裝料時(shí)按需要裝入部分還原劑、石灰石粉或白云石粉；
(2)篦板2將熱量傳遞至氣化室內(nèi)，噴煤嘴3將粉煤斜噴至篦板2上，彈入氣化室與噴氣嘴6噴入的空氣混合燃燒，生成還原氣體；煤燃燒剩余的熔渣，在重力作用下落入排渣口 5，排出爐外；生成的還原氣通過(guò)篦板2進(jìn)入還原室作于于爐料，將爐料加熱至1400°C并將其還原成金屬粒鐵；
(3)還原爐1內(nèi)爐料經(jīng)出料口7排出爐外送冷卻設(shè)備降至室溫或者去電爐冶煉；還原氣體穿過(guò)爐料從出氣口 8排到爐外，經(jīng)過(guò)配套的余熱回收設(shè)備、除塵脫硫設(shè)備、引風(fēng)機(jī)送前段爐料加熱設(shè)備預(yù)熱爐料。實(shí)施例7，一種利用實(shí)施例1-5中任何一項(xiàng)所述的煤基熔融床制氣還原鐵裝置進(jìn)行的制氣還原工藝，其步驟如下
(1)用前段爐料加熱設(shè)備將爐料預(yù)熱至1300°C后，將爐料從進(jìn)料口9熱裝至還原室內(nèi)， 裝料完成后的爐料溫度不低于1000°C;爐料為球團(tuán)、天然塊礦或燒結(jié)塊礦狀；裝料時(shí)按需要裝入部分還原劑、石灰石粉或白云石粉；
(2)篦板2將熱量傳遞至氣化室內(nèi)，噴煤嘴3將粉煤斜噴至篦板2上，彈入氣化室與噴氣嘴6噴入的空氣混合燃燒，生成還原氣體；煤燃燒剩余的熔渣，在重力作用下落入排渣口 5，排出爐外；生成的還原氣通過(guò)篦板2進(jìn)入還原室作于于爐料，將爐料加熱至1500°C并將其還原成金屬粒鐵；所述的還原爐1是豎 所述的還原爐1為豎 所述的還原爐1為斜 所述的噴煤嘴3為下(3)還原爐1內(nèi)爐料經(jīng)出料口 7排出爐外送冷卻設(shè)備降至室溫或者去電爐冶煉；還原氣體穿過(guò)爐料從出氣口 8排到爐外，經(jīng)過(guò)配套的余熱回收設(shè)備、除塵脫硫設(shè)備、引風(fēng)機(jī)送前段爐料加熱設(shè)備預(yù)熱爐料。
權(quán)利要求
1.一種煤基熔融床制氣還原鐵的裝置，其特征在于它包括固定連接的還原爐和氣化爐，還原爐內(nèi)設(shè)有還原室，還原爐上部和下部分別設(shè)有進(jìn)料口、出料口和出氣口 ；所述的氣化爐為熔融床氣化爐，氣化爐內(nèi)設(shè)有氣化室，氣化爐上設(shè)有噴煤嘴、噴氣嘴和排渣口，還原爐和氣化爐的連接處設(shè)有篦板，篦板上設(shè)有連通還原室和氣化室的通氣孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤基熔融床制氣還原鐵的裝置，其特在于所述的還原爐是豎爐、平爐或者斜坡爐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤基熔融床制氣還原鐵的裝置，其特征在于所述的還原爐為豎爐，所述的氣化爐固定在豎爐的下部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤基熔融床制氣還原鐵的裝置，其特征在于所述的還原爐為斜坡爐，所述的氣化爐固定在斜坡爐的上部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤基熔融床制氣還原鐵的裝置，其特征在于所述的噴煤嘴為下噴式噴煤嘴，所述的噴氣嘴為斜向上式噴氣嘴。
6.一種利用如權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)所述的煤基熔融床制氣還原鐵裝置進(jìn)行的制氣還原工藝，其特征在于，其步驟如下(1)用前段爐料加熱設(shè)備將爐料預(yù)熱至1200 1350°C后，將爐料從進(jìn)料口熱裝至還原室內(nèi)，裝料完成后的爐料溫度不低于1000°C ；爐料為球團(tuán)、天然塊礦或燒結(jié)塊礦狀；裝料時(shí)按需要裝入部分還原劑、石灰石粉或白云石粉；(2)篦板將熱量傳遞至氣化室內(nèi)，噴煤嘴將粉煤斜噴至篦板上，彈入氣化室與噴氣嘴噴入的空氣混合燃燒，生成還原氣體；煤燃燒剩余的熔渣，在重力作用下落入排渣口，排出爐外；生成的還原氣通過(guò)篦板進(jìn)入還原室作于于爐料，將爐料加熱至1400-150(TC并將其還原成金屬粒鐵；(3)還原爐內(nèi)爐料經(jīng)出料口排出爐外送冷卻設(shè)備降至室溫或者去電爐冶煉；還原氣體穿過(guò)爐料從出氣口排到爐外，經(jīng)過(guò)配套的余熱回收設(shè)備、除塵脫硫設(shè)備、引風(fēng)機(jī)送前段爐料加熱設(shè)備預(yù)熱爐料。
全文摘要
本發(fā)明是一種煤基熔融床制氣還原鐵的裝置，其特征在于它包括固定連接的還原爐和氣化爐，還原爐內(nèi)設(shè)有還原室，還原爐上部和下部分別設(shè)有進(jìn)料口、出料口和出氣口；所述的氣化爐為熔融床氣化爐，氣化爐內(nèi)設(shè)有氣化室，氣化爐上設(shè)有噴煤嘴、噴氣嘴和排渣口，還原爐和氣化爐的連接處設(shè)有篦板，篦板上設(shè)有連通還原室和氣化室的通氣孔。本發(fā)明還涉及利用前述裝置進(jìn)行制氣還原的工藝。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理、煤氣化率高，能有效節(jié)約能源。
文檔編號(hào)C21B13/14GK102409128SQ20111040062
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者劉元生 申請(qǐng)人:劉元生