本實用新型涉及一種車轉(zhuǎn)爐裝置，尤其涉及一種直接還原鐵的車轉(zhuǎn)爐裝置，屬于黑色和有色冶金、耐材等的窯爐設(shè)備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

中國是普碳鋼生產(chǎn)大國，2014年，粗鋼產(chǎn)量已經(jīng)突破13億噸大關(guān)。我國雖然鐵礦資源分布廣泛，但低貧細難選鐵礦資源分布卻占97％以上，至今沒有得到很好的開發(fā)和利用，造成資源閑置和浪費，反而，鋼廠每年還需要進口大量的高品位鐵礦石，進口依賴程度占鋼廠鐵礦石總消耗量的55％以上。另外，我國每年還產(chǎn)生上億噸的硫酸渣、銅渣、鉛鋅渣、冶金除塵灰(污泥)等含鐵廢料產(chǎn)生。

中國鋼鐵行業(yè)，以往是大力發(fā)展高爐煉鐵和長流程煉鋼，還原鐵技術(shù)卻相對比較滯后，我國還原鐵年產(chǎn)量約50～60萬噸，占世界還原鐵總產(chǎn)量不足1％。隨著電爐優(yōu)質(zhì)鋼的比例逐漸提高，還原鐵產(chǎn)品每年有2800萬噸以上的缺口，因此，每年要進口國外的DRI、HBI產(chǎn)品大約1000萬噸。隨著我國焦煤儲量日益貧乏及環(huán)保問題日益嚴重的情況下，國家出臺了較多的相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策，鼓勵開發(fā)、應(yīng)用非焦煤資源，進行直接還原鐵和熔融還原鐵等非焦煉鐵工藝和短流程煉鋼等技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用，大力發(fā)展電爐優(yōu)質(zhì)鋼的生產(chǎn)，所以，提高還原鐵的產(chǎn)量和質(zhì)量，降低能耗，減少CO₂的排放，尤其是盡快開發(fā)我國大量的低貧細難選鐵礦及含鐵廢料的工藝和還原窯爐設(shè)備，使其資源化是一項迫在眉睫的事業(yè)。

目前，我國煤基還原鐵工業(yè)化比較成熟的工藝技術(shù)和裝置主要有：煤基 隧道窯罐式法、煤基隧道窯無罐法及煤基回轉(zhuǎn)窯法，而煤基轉(zhuǎn)底爐、煤基豎爐等工藝和裝置投資較大、工藝技術(shù)和裝置尚不成熟，需要進一步完善，不足以規(guī)?；茝V。其中，傳統(tǒng)的煤基隧道窯罐式法，只能采用TFe≥66％的高品位鐵礦或易選鐵礦，無法利用低細難選鐵礦、復(fù)合礦及含鐵廢料直接還原分離出高品位的還原鐵產(chǎn)品，而且工藝技術(shù)落后，造成產(chǎn)能低、還原時間長，占地面積廣，能耗高、產(chǎn)品質(zhì)量低下、產(chǎn)品銷路不暢，屬于淘汰工藝和設(shè)備。但隧道窯的設(shè)計、建造的技術(shù)很成熟，簡單，投資低。煤基隧道窯無罐法，雖然可以將各種鐵礦還原分離冶選出高品位優(yōu)質(zhì)還原鐵產(chǎn)品，但單條生產(chǎn)線年處理能力最高也不到10萬噸原礦，仍需要進一步完善。煤基回轉(zhuǎn)窯法工藝技術(shù)逐漸成熟，運行成本較低，正在逐漸推廣，但對還原煤有著嚴格的要求，必須應(yīng)用優(yōu)質(zhì)長焰煤、褐煤的顆粒煤做還原劑，并且回轉(zhuǎn)窯還原溫差很大，操作要求嚴格，投資比相對也較大，單條生產(chǎn)線的年最大產(chǎn)能也不到30萬噸原礦。

上述的幾種還原鐵方法，每條生產(chǎn)線投資規(guī)模均在幾千萬到幾個億，限制了還原鐵投資者進軍還原鐵領(lǐng)域。

煤基轉(zhuǎn)底爐法，市場上已經(jīng)建造了5～6套，設(shè)備工藝存在很大缺陷，由于轉(zhuǎn)底爐下部為一塊整體旋轉(zhuǎn)的平臺，制作非常困難，無法保證其旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)，窯爐也無法制作成大規(guī)模的窯爐，其布料厚度薄(只有20～30mm)，無法滿足充分還原氣氛，實踐證明，轉(zhuǎn)底爐只能用于鋼廠除塵灰等焙燒脫鋅，而無法真正用于生產(chǎn)還原鐵產(chǎn)品，在直接還原鐵領(lǐng)域?qū)儆谑〉倪€原窯爐設(shè)備，其設(shè)計工藝需要進一步完善。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型針對現(xiàn)有煤基轉(zhuǎn)底爐直接還原鐵存在的不足，提供一種寬端面直接還原鐵的車轉(zhuǎn)爐裝置。

本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

一種寬端面直接還原鐵的車轉(zhuǎn)爐，其特征在于，包括呈圓環(huán)形的窯爐本體和位于窯爐本體內(nèi)的若干個彼此前后相連的扇形窯車；

所述窯爐本體包括窯頂和窯爐墻體，所述窯頂和窯爐墻體圍合成圓環(huán)形的窯爐腔體，所述窯爐腔體的地面上設(shè)有道軌基礎(chǔ)，所述道軌基礎(chǔ)上安裝有窯車道軌，所述窯爐本體沿其圓周方向依次分為預(yù)熱段、高溫還原段和冷卻段，所述預(yù)熱段包括第一預(yù)熱段和第二預(yù)熱段，所述高溫還原段包括第一高溫段、第二高溫段和反應(yīng)冷卻段；

所述窯車包括車輪總成、金屬架、車身和料盤，所述料盤通過其下方的若干料盤支架固定于車身上，所述料盤支架之間的空間形成下加熱室，所述料盤上方的空間形成上加熱室，所述料盤內(nèi)裝有待還原物料，所述車身固定于金屬架上方，所述車輪總成安裝于金屬架下方，所述車輪總成于窯車道軌上做圓周運動，所述車身上設(shè)有向其兩側(cè)延伸的若干排煙支管路，所述排煙支管路與下加熱室相連通，所述金屬架外側(cè)設(shè)有沿窯車前進方向延伸的齒帶，所述齒帶與主動齒輪相嚙合，所述主動齒輪連接動力源；

所述第二預(yù)熱段的窯爐本體內(nèi)與窯車的下加熱室相對應(yīng)的位置設(shè)有下部加熱燒嘴，所述第一高溫段的窯爐本體內(nèi)與上、下加熱室相對應(yīng)的位置分別設(shè)有主加熱燒嘴和下部加熱燒嘴，所述第二高溫段和反應(yīng)冷卻段的窯爐本體內(nèi)與上加熱室相對應(yīng)的位置設(shè)有主加熱燒嘴；所述第二預(yù)熱段、第一高溫段和第二高溫段窯爐本體的兩側(cè)設(shè)有與窯車的排煙支管路相連通的排煙口；所述窯爐本體外側(cè)設(shè)有煤氣管道，所述煤氣管道出口分別與下部加熱燒嘴、主加熱燒嘴相連通，所述高溫段的窯爐本體外側(cè)還設(shè)有助燃風(fēng)管道，所述助燃風(fēng)管道的出口與主加熱燒嘴相連通。

本實用新型的有益效果是：

1)本發(fā)明的轉(zhuǎn)底爐由多部扇狀窯車逐個緊密銜接，由窯爐進口前的主動輪 帶動，使每個窯車逐個緊密做圓周循環(huán)運行，不但減少了隧道窯回車線的空車數(shù)量，也減少了像隧道窯、無罐隧道窯的預(yù)熱段、冷卻段的長度，相對增加了高溫段的長度，比隧道窯和轉(zhuǎn)底爐等窯爐的高度降低600～800mm，并且增加了窯爐端面的寬度和窯爐直徑，大大提高了窯爐的產(chǎn)能，窯爐外無需再設(shè)有爐外循環(huán)窯車，從而比隧道窯減少了大量的窯外循環(huán)窯車數(shù)量及窯爐建設(shè)成本，從而降低了整個窯爐的投資比；

2)完善、優(yōu)化了轉(zhuǎn)底爐底部轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)，簡化了大齒輪轉(zhuǎn)盤的工況結(jié)構(gòu)，不但拯救了轉(zhuǎn)底爐不成功的缺陷，而且可以進一步加大窯爐端面的寬度和窯爐的直徑(其直徑可以達到上百米，甚至更大)，大大提高了車轉(zhuǎn)爐高溫運行的穩(wěn)定性和可靠性，同時也大大提高了產(chǎn)能；

3)窯爐應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，本發(fā)明窯爐可以滿足1500℃，甚至更高溫度的焙燒、還原，除了滿足還原鐵生產(chǎn)金屬化球團或粒鐵的需要，還可滿足各種材料的煅燒、焙燒及還原的同時，還可滿足幾米甚至是幾十米長度物料的燒制，大大拓寬了焙燒窯爐的應(yīng)用；

4)原料適應(yīng)性強，本車轉(zhuǎn)爐除了滿足各種高品位礦還原生產(chǎn)高品質(zhì)的還原鐵產(chǎn)品外，也同樣適合鮞狀赤鐵礦、羚羊石礦、褐鐵礦、鏡鐵礦、赤鐵礦、菱鐵礦等難選礦；紅土鎳礦、錳鐵礦、鉻鐵礦、硼鐵礦、釩鈦磁鐵礦、富鈦渣、金礦粉、氧化銅礦粉、硼鐵礦等復(fù)合礦及硫酸渣、氧化鋁赤泥、銅渣、鎳渣、鉛鋅渣、鉻渣(含六價鉻)、冶金污泥(灰)等含鐵廢料還原分離出：TFe≥90％、ηFe≥93％、回收率≥93％的還原鐵產(chǎn)品或粒鐵(粒度一般為5～20mm、密度5.8～6.5t/m³)產(chǎn)品。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還可以做如下改進。

進一步，所述第二預(yù)熱段兩側(cè)的排煙支管路通過排煙口后連接至預(yù)熱段煙道總管路，所述預(yù)熱段煙道總管路的出口連接至第一預(yù)熱段，所述第一預(yù)熱段上設(shè)有預(yù)熱段排煙煙囪；所述高溫段窯爐本體的排煙口與高溫段煙道總 管路相連接，進行循環(huán)加熱；所述冷卻段設(shè)有冷卻段排煙煙囪。

采用上述進一步方案的有益效果是，通過排煙支管路、排煙口的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得料盤下方的熱風(fēng)形成流動，充分利用了第二預(yù)熱段和高溫段的高溫?zé)煔獾臒崃?，形成雙向循環(huán)加熱。

進一步，所述窯車車身排煙支管路的上方和下方分別設(shè)有上曲封和下曲封，所述上曲封和下曲封的上部還設(shè)有砂封。

采用上述進一步方案的有益效果是，確保窯車兩側(cè)的煙氣通道與窯墻煙氣通道能順通并不漏氣。

進一步，所述待還原物料的上方覆蓋有一層覆蓋劑，所述覆蓋劑包括：30～50wt％煤粉、10～30wt％的石灰粉、10～20wt％的煤灰渣，其細度為0～5mm，堿度為0.8～1.2。

采用上述進一步方案的有益效果是，在窯爐高溫還原階段，覆蓋劑形成的熔融隔層使混合物料料盤處于半密封狀態(tài)，其向料盤中的混合物料傳導(dǎo)熱量的同時起到了蓄熱體的作用，使能量得到更好的利用，節(jié)省了能源，料盤中的還原劑在1100～1350℃溫度下形成了主要成分為H₂和CO的還原氣體，還原氣體氣壓高于標注氣壓300～1100Pa，其只能從熔融隔層的縫隙揮發(fā)，燃燒室內(nèi)氧氣無法接觸混合物料，使待還原物料在還原氣體氣氛下還原，當(dāng)窯車運行到冷卻段時，熔融隔層隨溫度的降低，逐漸凝固成一體，有效防止了氧氣進入料盤內(nèi)，防止還原鐵二次氧化，從而使待還原物料金屬化率最高達到99％。

進一步，所述高溫段的窯爐腔體底部兩側(cè)設(shè)有沿腔體延伸的總冷風(fēng)管，總冷風(fēng)管上設(shè)有若干支管，所述支管的出口指向車輪總成的軸承處，所述窯爐腔體的底部設(shè)有散熱孔。

采用上述進一步方案的有益效果是，有效減緩車輪總成內(nèi)軸承的發(fā)熱對窯車工作的影響，窯車下部多余的風(fēng)從窯爐墻體下部的散熱孔排出。

進一步，所述金屬架的前后兩側(cè)對稱設(shè)有穩(wěn)固定位銷，前后相鄰兩部窯車上相對應(yīng)位置的穩(wěn)固定位銷呈子母口狀態(tài)。

采用上述進一步方案的有益效果是，有效防止了窯車體在做圓周運行時，發(fā)生左右偏差，使一整窯的窯車成為統(tǒng)一的一體，循環(huán)往復(fù)做圓周安全運行。

進一步，所述高溫段煙道總管路內(nèi)設(shè)有換熱器。

采用上述進一步方案的有益效果是，充分利用高溫?zé)煔?，?jīng)換熱器換熱后用于助燃風(fēng)后降溫排放。

進一步，所述料盤的截面呈“U”型。

采用上述進一步方案的有益效果是，其耐溫高、導(dǎo)熱系數(shù)很高、傳導(dǎo)和輻射熱量效果較好。

進一步，所述窯頂為平吊頂。

進一步，所述窯爐本體的外側(cè)還設(shè)有卸料區(qū)、窯車檢修地坑和布料區(qū)。

附圖說明

圖1為本實用新型車轉(zhuǎn)爐整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中A-A'和F-F'剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1中第二預(yù)熱段B-B'剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖1中高溫段C-C'剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖1中還原段D-D'剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖1中還原段E-E'剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為兩部窯車對接后的側(cè)視圖。

圖8為兩部窯車中間的穩(wěn)固定位銷結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1～8中，1、窯爐本體；2、窯車；3、窯頂；4、窯爐墻體；5、道軌基礎(chǔ)；6、窯車道軌；7、車輪總成；8、金屬架；9、車身；10、料盤；11、料盤支 架；12、下加熱室；13、上加熱室；14、待還原物料；15、排煙支管路；16、齒帶；17、主動齒輪；18、下部加熱燒嘴；19、排煙口；20、預(yù)熱段煙道總管路；21、預(yù)熱段排煙煙囪；22、主加熱燒嘴；23、高溫段煙道總管路；24、冷卻段排煙煙囪；25、煤氣管道；26、助燃風(fēng)管道；27、總冷風(fēng)管；28、散熱孔；29、卸料區(qū)；30、窯車檢修地坑；31、布料區(qū)；32、穩(wěn)固定位銷

具體實施方式

以下結(jié)合實例對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。

一種寬端面直接還原鐵的車轉(zhuǎn)爐，包括呈圓環(huán)形的窯爐本體1和位于窯爐本體內(nèi)的若干個彼此前后相連的扇形窯車2；窯爐本體包括窯頂3和窯爐墻體4，窯頂和窯爐墻體圍合成圓環(huán)形的窯爐腔體，窯爐腔體的地面上設(shè)有道軌基礎(chǔ)5，道軌基礎(chǔ)上安裝有窯車道軌6，窯爐本體沿其圓周方向依次分為預(yù)熱段、高溫還原段和冷卻段，預(yù)熱段包括第一預(yù)熱段和第二預(yù)熱段，高溫還原段包括第一高溫段、第二高溫段和反應(yīng)冷卻段；

窯車包括車輪總成7、金屬架8、車身9和料盤10，料盤通過其下方的若干料盤支架11固定于車身上，料盤支架之間的空間形成下加熱室12，料盤上方的空間形成上加熱室13，料盤內(nèi)裝有待還原物料14，待還原物料的上方覆蓋有覆蓋劑，覆蓋劑由30～50wt％煤粉、10～30wt％的石灰粉、10～20wt％的煤灰渣組成，其細度為0～5mm，其堿度為0.8～1.2,車身固定于金屬架上方，車輪總成安裝于金屬架下方，金屬架的前后兩側(cè)對稱設(shè)有穩(wěn)固定位銷32，車輪總成于窯車道軌上做圓周運動，車身上設(shè)有向其兩側(cè)延伸的若干排煙支管路15，排煙支管路與下加熱室相連通，金屬架外側(cè)設(shè)有沿窯車前進方向延伸的齒帶16，齒帶與主動齒輪17相嚙合，主動齒輪連接電機；

第二預(yù)熱段的窯爐本體內(nèi)與窯車的下加熱室相對應(yīng)的位置設(shè)有下部加 熱燒嘴18，第一高溫段的窯爐本體內(nèi)與上、下加熱室相對應(yīng)的位置分別設(shè)有主加熱燒嘴22和下部加熱燒嘴18，第二高溫段和反應(yīng)冷卻段的窯爐本體內(nèi)與上加熱室相對應(yīng)的位置設(shè)有主加熱燒嘴22；第二預(yù)熱段、第一高溫段和第二高溫段窯爐本體的兩側(cè)設(shè)有與窯車的排煙支管路相連通的排煙口19；第二預(yù)熱段兩側(cè)的排煙支管路15通過排煙口后連接至預(yù)熱段煙道總管路20，預(yù)熱段煙道總管路的出口連接至第一預(yù)熱段，第一預(yù)熱段上設(shè)有預(yù)熱段排煙煙囪21；高溫段窯爐本體的排煙口與高溫段煙道總管路23相連接，進行循環(huán)加熱；冷卻段設(shè)有冷卻段排煙煙囪24；

窯爐本體外側(cè)設(shè)有煤氣管道25，煤氣管道出口分別與下部加熱燒嘴、主加熱燒嘴相連通，高溫段的窯爐本體外側(cè)還設(shè)有助燃風(fēng)管道26，助燃風(fēng)管道的出口與主加熱燒嘴相連通。

高溫段的窯爐腔體底部兩側(cè)設(shè)有沿腔體延伸的總冷風(fēng)管27，總冷風(fēng)管上設(shè)有若干支管，支管的出口指向車輪總成的軸承處，窯爐腔體的底部設(shè)有散熱孔28。

窯爐本體的外側(cè)還設(shè)有卸料區(qū)29、窯車檢修地坑30和布料區(qū)31。

本發(fā)明車轉(zhuǎn)爐的工作過程如下：

1)窯車在布料區(qū)完成裝料后，由電機帶動主動齒輪轉(zhuǎn)動從而驅(qū)動窯車金屬架外側(cè)的齒帶，帶動窯車于窯車道軌內(nèi)做圓周運動；

2)窯車進入預(yù)熱段，預(yù)熱段分為第一預(yù)熱段和第二預(yù)熱段，第一預(yù)熱段純粹由第二預(yù)熱段的排煙對窯車及物料進行預(yù)熱，其距離按照窯車運行時間計算，大約需要運行5～12min的距離，見A-A'方向的剖面示意圖，窯車進入第二預(yù)熱段后，由下部加熱噴嘴產(chǎn)生的火焰于下加熱室內(nèi)對窯車及物料進行預(yù)熱，見B-B'方向的剖面示意圖，其距離按照窯車運行時間計算，大約需要運行8～20min的距離，而且對料盤的下部煙氣部分通過窯車下部的排煙支管路和窯爐墻體上的排煙口匯總至預(yù)熱段煙道總管路中通至第一預(yù)熱段中， 第一預(yù)熱段中設(shè)有排煙引風(fēng)機，煙氣經(jīng)除塵處理后，通過從預(yù)熱段排煙煙囪排空或它用；

3)重窯車進入高溫還原段，待還原物料開始進行還原反應(yīng)了，高溫段也分為三段：第一高溫段，窯爐墻體上分別設(shè)有上排主加熱燒嘴和下部加熱燒嘴，快速對其加熱，使料盤上部溫度達到1300℃左右，下部達到1050℃以上的溫度，滿足了還原工藝要求，覆蓋劑逐漸熔融形成隔層，其距離按照窯車運行時間計算，大約需要運行10～15min的距離，加熱過程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^窯車下排煙支管路和窯爐墻體上的排煙口后匯總至高溫段煙道總管路后進行循環(huán)抽風(fēng)加熱。其距離根據(jù)生產(chǎn)線規(guī)模設(shè)計，大約占高溫段1/4～1/3，見C-C′方向剖面示意圖。窯車后進入第二高溫段，窯爐墻體上部只設(shè)有上排主燒嘴，料盤的下部煙氣部分通過窯車下部兩側(cè)的排煙支管路排出(見D-D'方向剖面圖)，最后進入反應(yīng)冷卻段，窯爐墻體上部只設(shè)有上排主燒嘴(見E-E'方向剖面圖)，其距離根據(jù)生產(chǎn)線規(guī)模設(shè)計，可以達到30～120m以上；

4)重窯車出了高溫段，完成了還原工作，進入冷卻段，停止加熱，靠冷卻段引風(fēng)排煙時高溫緩冷，煙氣最后經(jīng)過除塵處理后，從冷卻段排煙煙囪排空或它用，冷卻段的長度可根據(jù)工藝要求設(shè)計，一般在18～45m，見F-F′方向剖面示意圖，其示意圖與A-A′方向剖面示意圖相同。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。