一種煤粉氧氣加熱的熔分爐還原系統(tǒng)及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種煤粉氧氣加熱的熔分爐還原系統(tǒng)及方法。所述系統(tǒng)包括還原豎爐、熔分爐和氧煤槍?zhuān)渲校鲞€原豎爐包括礦粉和熔劑入料口、下料口、煙氣入口，所述還原豎爐的爐膛內(nèi)設(shè)有可調(diào)節(jié)傾角的擋板；所述熔分爐包括入料口、煙氣出口和出料口，所述入料口連通所述還原豎爐的下料口，所述煙氣出口連通所述還原豎爐的煙氣入口；所述氧煤槍的噴槍頭設(shè)于所述熔分爐內(nèi)，所述氧煤槍自所述熔分爐的爐頂伸入所述熔分爐內(nèi)。本發(fā)明的煤粉氧氣加熱的熔分爐還原系統(tǒng)及方法通過(guò)在所述還原豎爐內(nèi)設(shè)置可調(diào)節(jié)傾角的擋板以控制礦粉下降的速度和停留的時(shí)間，保證了礦粉的還原效果。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種煤粉氧氣加熱的熔分爐還原系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明總地涉及一種熔分爐還原系統(tǒng)及方法，具體涉及一種煤粉氧氣加熱的熔分 爐還原系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 非高爐煉鐵是鋼鐵發(fā)展的一個(gè)方向，主要目的是為了實(shí)現(xiàn)低成本冶煉和難還原礦 的利用，同時(shí)也是為了實(shí)現(xiàn)清潔化生產(chǎn)。近年來(lái)煤基熔融還原和直接還原+電爐熔分技術(shù)以 及煤基直接還原+燃?xì)鉅t熔分技術(shù)逐步發(fā)展成為了煉鐵工藝技術(shù)之一，此工藝具有以煤代 焦、還原溫度高、冶煉時(shí)間短、能耗低、環(huán)境污染小和投資省等特點(diǎn)，符合我國(guó)資源、能源的 發(fā)展現(xiàn)狀，成為目前國(guó)內(nèi)外鋼鐵界研究的熱點(diǎn)之一。熔融還原和直接還原工藝不使用焦炭， 不需建焦?fàn)t和化工設(shè)施，使用塊礦和部分球團(tuán)礦時(shí)可不建燒結(jié)設(shè)施，減少了較多的污染源， 為實(shí)現(xiàn)鋼鐵廠清潔生產(chǎn)、節(jié)能環(huán)保創(chuàng)造了條件。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)一為COREX(用煤來(lái)煉鐵作為它的終極目標(biāo))技術(shù)。該技術(shù)的主體裝置是 預(yù)還原豎爐和熔融氣化爐。通過(guò)將塊礦和球團(tuán)加入到豎爐中，利用還原氣體將礦石還原到 90%以上的金屬化球團(tuán)，再使之進(jìn)入熔融氣化爐進(jìn)一步還原和熔化，最終生產(chǎn)出合格鐵水。 該技術(shù)的缺點(diǎn)是無(wú)法直接利用粉料，需要先把粉料壓成球團(tuán)再利用，或直接利用塊礦，該技 術(shù)難以在冶煉過(guò)程中調(diào)節(jié)原料中的配炭比，無(wú)法準(zhǔn)確控制礦石的還原效果。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)二為FINEX(直接用粉礦和非煉焦煤粉冶煉鐵水)技術(shù)，是在COREX技術(shù)基 礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展起來(lái)的新工藝，COREX技術(shù)使用塊礦、球團(tuán)，F(xiàn)INEX技術(shù)全部使用粉礦。FINEX 技術(shù)工藝以4級(jí)流化床的F inmet (熱壓塊直接還原鐵法)工藝取代COREX工藝中的還原豎爐， 用流化床還原粉礦、壓塊成熱壓鐵塊再加入熔融氣化爐，具體為粉礦和石灰石，白云石等熔 劑一起被裝進(jìn)一系列流化床反應(yīng)器。粉礦沿向下的方向通過(guò)四個(gè)反應(yīng)器，在這一過(guò)程中被 加熱，并被與之逆向流動(dòng)的由煤氣化產(chǎn)生的還原性氣體還原成直接還原鐵。從最后一個(gè)反 應(yīng)器出來(lái)的熱的直接還原鐵被壓縮成熱壓鐵(HCI:hot compacted iron)，之后熱壓鐵被運(yùn) 到熔融氣化爐頂，裝進(jìn)熔融氣化爐，被熔化。最后出來(lái)鐵水和礦渣。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)二的缺點(diǎn)為:流化床需要四級(jí)還原，結(jié)構(gòu)復(fù)雜;進(jìn)入熔分爐之前需要壓塊 生成熱壓球再進(jìn)入熔分爐。
[0006] 因此，為了能直接利用礦粉、煤粉、石灰粉等粉料在豎爐中完成直接還原反應(yīng)，且 簡(jiǎn)化多級(jí)流化床工藝，并能控制礦粉的輸送速度和停留的時(shí)間，保證礦粉的還原效果，有必 要提出一種新的熔分爐還原系統(tǒng)及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種煤粉氧氣加熱的熔分爐還原系統(tǒng)及方法，使得該工藝 能夠直接利用礦粉、煤粉、石灰粉等粉料在豎爐中完成直接還原反應(yīng)，且簡(jiǎn)化多級(jí)流化床工 藝，并能控制礦粉的輸送速度和停留的時(shí)間，以保證礦粉的還原效果。
[0008] 本發(fā)明提供了一種煤粉氧氣加熱的熔分爐還原系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括還原豎爐、熔 分爐和氧煤槍?zhuān)渲?，所述還原豎爐包括礦粉和熔劑入料口、下料口、煙氣入口，所述礦粉和 熔劑入料口設(shè)于所述還原豎爐的上部，所述下料口和煙氣入口設(shè)于所述還原豎爐的下部； 所述還原豎爐的爐膛內(nèi)設(shè)有可調(diào)節(jié)傾角的擋板，所述擋板設(shè)于所述礦粉和熔劑入料口之 下、所述下料口和所述煙氣入口之上;所述擋板與所述還原豎爐的內(nèi)壁留有間隙，所述擋板 上布置有小孔;所述擋板由穿過(guò)所述還原豎爐爐壁的轉(zhuǎn)軸支撐于所述還原豎爐上;所述熔 分爐包括入料口、煙氣出口和出料口，所述入料口連通所述還原豎爐的下料口，所述煙氣出 口連通所述還原豎爐的煙氣入口；所述氧煤槍的噴槍頭設(shè)于所述熔分爐內(nèi)，所述氧煤槍自 所述熔分爐的爐頂伸入所述熔分爐內(nèi)。
[0009] 上述的系統(tǒng)，所述還原豎爐的爐膛內(nèi)從上到下依次設(shè)有多個(gè)具有所述傾角的擋 板，相鄰所述擋板的傾角相對(duì)所述還原豎爐的豎直中心線對(duì)稱(chēng)布置。
[0010] 上述的系統(tǒng)，所述擋板與水平面的夾角可調(diào)節(jié)為30°-60°;所述擋板上的小孔直徑 為10mm-30mm。
[0011] 上述的系統(tǒng)，所述還原豎爐可為方形爐，所述擋板沿所述傾角的傾斜方向上的長(zhǎng) 度為所述還原豎爐邊長(zhǎng)的0.5-0.95倍，相鄰所述擋板的旋轉(zhuǎn)軸在所述還原豎爐的豎直方向 的距離為所述還原豎爐邊長(zhǎng)的〇. 2-1.5倍。
[0012] 上述的系統(tǒng)，所述擋板的材質(zhì)為耐熱不銹鋼;所述擋板與所述還原豎爐的連接處 設(shè)有密封裝置;所述轉(zhuǎn)軸上設(shè)有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)桿。
[0013] 上述的系統(tǒng)，所述熔分爐的煙氣出口通過(guò)高溫?zé)煔夤艿肋B通所述還原豎爐的煙氣 進(jìn)口，所述高溫?zé)煔夤艿纼?nèi)部設(shè)置有水冷煙道。
[0014] 上述的系統(tǒng)，所述還原豎爐的下料口設(shè)有雷達(dá)料位計(jì)或電容料位計(jì);所述還原豎 爐的礦粉和熔劑入料口連有調(diào)速給料機(jī)。
[0015]上述的系統(tǒng)，所述氧煤槍的結(jié)構(gòu)為套筒式水冷噴槍?zhuān)鲅趺簶尩膰姌岊^的材質(zhì) 為銅，所述氧煤槍的套筒內(nèi)層為煤粉噴吹層，中間層為氧氣噴吹層，最外側(cè)為冷卻循環(huán)水 層;所述氧氣噴吹層的氧氣進(jìn)口連接有氧氣管道，所述煤粉噴吹層的煤粉進(jìn)口連接噴吹罐 及壓縮空氣管道。
[0016] 本發(fā)明提供了一種利用上述系統(tǒng)進(jìn)行熔分爐還原的方法，所述方法包括步驟:將 礦粉和熔劑送入所述還原豎爐進(jìn)行還原反應(yīng)，生成還原礦粉;將所述還原礦粉送入所述熔 分爐，通過(guò)所述氧煤槍向所述熔分爐噴吹煤粉與氧氣并使所述煤粉與氧氣燃燒，得到還原 反應(yīng)后的礦液與礦渣;將所述熔分爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄈ胨鲞€原豎爐。
[0017] 上述的方法，所述方法還可包括步驟:通過(guò)調(diào)速給料機(jī)調(diào)節(jié)速度以控制所述礦粉 和熔劑的送入量;通過(guò)調(diào)節(jié)所述氧煤槍的煤粉和氧氣的配比以調(diào)節(jié)未燃煤粉的數(shù)量，使得 未還原的礦粉進(jìn)一步反應(yīng);通過(guò)提升所述氧煤槍的加熱溫度以實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)礦液與礦渣分離， 通過(guò)外圍撇渣器實(shí)現(xiàn)爐外礦液與礦渣分離;通過(guò)調(diào)節(jié)所述礦粉在所述還原豎爐內(nèi)的停留時(shí) 間以控制所述礦粉的還原度;通過(guò)控制高溫?zé)煔夤艿纼?nèi)的水量以控制煙氣進(jìn)入所述還原豎 爐內(nèi)的溫度;通過(guò)在所述還原豎爐的下料口檢測(cè)料位后進(jìn)一步控制所述礦粉的給料速度來(lái) 調(diào)節(jié)礦粉的送入量，以防止所述下料口堵塞。
[0018] 本發(fā)明的有益效果在于，可以利用低價(jià)的礦粉和煤粉替代價(jià)格較高的塊礦和球團(tuán) 礦;本發(fā)明可以通過(guò)調(diào)節(jié)煤粉和氧氣的配比調(diào)節(jié)未燃煤粉的數(shù)量，在冶煉過(guò)程中根據(jù)冶煉 情況利用未燃煤粉實(shí)時(shí)調(diào)整配炭比；本發(fā)明采用純氧燃燒，產(chǎn)生的高溫可以滿(mǎn)足對(duì)低品位 鐵礦等難冶煉礦熔分的需要;熔分爐的高溫?zé)煔饪梢怨┙o直接還原爐以加熱還原礦粉。此 外，本發(fā)明調(diào)節(jié)手段比較多，包括給料速度調(diào)節(jié)、落料速度調(diào)節(jié)、氧氣量和煤粉量調(diào)節(jié)、未燃 煤粉量調(diào)節(jié)等，多種調(diào)節(jié)手段與冶煉過(guò)程中的各種參數(shù)控制和調(diào)整相適應(yīng)，保證了礦粉的 還原效果。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的還原豎爐內(nèi)部擋板正視圖結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0021] 圖3為圖2中還原豎爐內(nèi)部擋板的A向結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明，以便能 夠更好地理解本發(fā)明的方案以及其各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的【具體實(shí)施方式】和實(shí) 施例僅是說(shuō)明的目的，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。
[0023]下面將結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。本實(shí)施例中煤粉氧氣 加熱的熔分爐還原系統(tǒng)包括：1、原料料斗；2、排煙系統(tǒng)；3、調(diào)速給料機(jī);4、還原豎爐；5、擋 板;6、高溫?zé)煔夤艿?7、下料口；8、氧煤槍;9熔分爐；10、出鐵口； 11、氧氣管道；12、煤粉管 道;13、輸煤用壓縮空氣管道;14、煤粉噴吹罐。其中，原料料斗、調(diào)速給料機(jī)、煤粉噴吹罐、輸 煤用壓縮空氣管道等可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置或更換為其它裝置。
[0024] 所述還原豎爐4包括礦粉和熔劑入料口、下料口 7、煙氣入口，所述礦粉和熔劑入料 口設(shè)于所述還原豎爐4的上部，所述下料口 7和煙氣入口設(shè)于所述還原豎爐的下部;所述還 原豎爐4的爐膛內(nèi)設(shè)有可調(diào)節(jié)傾角的擋板5,所述擋板5設(shè)于所述礦粉和熔劑入料口之下、所 述下料口和所述煙氣入口之上;所述擋板5與所述還原豎爐4的內(nèi)壁留有間隙，所述擋板5上 布置有小孔;所述擋板5由穿過(guò)所述還原豎爐4爐壁的轉(zhuǎn)軸51支撐于所述還原豎爐4上。擋板 5的具體結(jié)構(gòu)如圖2的還原豎爐4內(nèi)的正視圖及圖3的A向視圖。
[0025] 所述熔分爐9包括入料口、煙氣出口和出料口，所述入料口連通所述還原豎爐4的 下料口 7，所述煙氣出口連通所述還原豎爐4的煙氣入口。
[0026] 所述氧煤槍8的噴槍頭設(shè)于所述熔分爐9內(nèi)，所述氧煤槍8自所述熔分爐9的爐頂伸 入所述熔分爐9內(nèi)。
[0027] 所述還原豎爐4的爐膛內(nèi)從上到下依次設(shè)有多個(gè)具有所述傾角的擋板5,相鄰所述 擋板5的傾角相對(duì)所述還原豎爐4的豎直中心線對(duì)稱(chēng)布置。
[0028] 本發(fā)明利用低價(jià)的礦粉和煤粉替代了價(jià)格較高的塊礦和球團(tuán)礦。
[0029] 原料料斗1中的礦粉和熔劑可按照一定比例通過(guò)調(diào)速給料機(jī)3送入直接還原豎爐 4，調(diào)速給料機(jī)3可設(shè)計(jì)為螺旋調(diào)速給料機(jī)，在給料的同時(shí)保證直接還原豎爐4和原料料斗1 之間的密封。
[0030] 調(diào)速給料機(jī)3的給料速度取決于熔分爐的反應(yīng)速度，具體指標(biāo)可以通過(guò)熔分爐產(chǎn) 生的CO還原氣的流量及出口還原氣體中的CO2的含量確定。還原氣體流量大，CO 2含量小，則 增加給料量，反之，降低給料量。一般情況下，直接還原豎爐4出口處檢測(cè)到的CO2的體積含 量在15-25%之間，CO的體積含量在70%-80%之間，其余氣體為氮?dú)?、氫氣等微量氣體。
[0031] 豎爐內(nèi)設(shè)置可調(diào)節(jié)傾角的擋板5,礦粉進(jìn)入直接還原豎爐4后，順著擋板5向下流 動(dòng)，調(diào)節(jié)擋板的設(shè)計(jì)原則是物料路徑最長(zhǎng)原則，同時(shí)又要保證對(duì)直接還原豎爐4內(nèi)的煙氣阻 力不能太大。
[0032] 根據(jù)以上原則，同時(shí)根據(jù)擋板5和礦粉的摩擦系數(shù)，對(duì)于正方形的還原豎爐，設(shè)計(jì) 擋板5沿所述傾角的傾斜方向上的長(zhǎng)度為還原豎爐邊長(zhǎng)的0.5-0.95倍，優(yōu)選為0.75倍左右。 相鄰擋板的旋轉(zhuǎn)軸之間的高度差為還原豎爐邊長(zhǎng)的〇. 2-1.5倍，優(yōu)選為0.5倍左右。擋板5與 水平面的夾角的調(diào)節(jié)范圍確定為30°-60°。具體實(shí)例的結(jié)構(gòu)與尺寸見(jiàn)圖2和圖3所示。圖中的 具體結(jié)構(gòu)與尺寸只是示例性說(shuō)明。當(dāng)然還原豎爐還可是別的形狀如圓形。當(dāng)還原豎爐是別 的形狀時(shí)，也是按照物料路徑最長(zhǎng)原則及考慮對(duì)直接還原豎爐4內(nèi)的煙氣阻力不能太大，來(lái) 設(shè)計(jì)擋板的結(jié)構(gòu)與布置形式。
[0033]當(dāng)擋板5與水平面的夾角為36°時(shí)，料流的總路程為還原豎爐4高度的2.1倍左右。 由于摩擦力和碰撞的影響，物料下落由自由落體運(yùn)動(dòng)變成了低速往復(fù)下滑運(yùn)動(dòng)，與全程為 自由下落的情況(未設(shè)置擋板)相比，礦粉下落時(shí)間是自由下落時(shí)間的5-12倍。以上具體參 數(shù)可根據(jù)還原豎爐4內(nèi)的風(fēng)速和礦粉粒度范圍做適當(dāng)調(diào)整。擋板5的材質(zhì)為耐熱不銹鋼。擋 板布置有直徑10mm-30mm的小孔，還原性氣體由還原豎爐4的下方流過(guò)小孔及還原豎爐與擋 板5之間的間隙向上流動(dòng)，以保證礦粉和還原性氣體的接觸。
[0034] 擋板5具有可使擋板活動(dòng)的轉(zhuǎn)軸51以及與還原豎爐之間的密封裝置。可在擋板5上 設(shè)加強(qiáng)筋52以保障擋板5的強(qiáng)度與剛度。擋板5的轉(zhuǎn)動(dòng)可手工轉(zhuǎn)動(dòng)也可機(jī)器帶動(dòng)，在擋板5上 可設(shè)計(jì)有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)桿53。
[0035] 礦粉和豎爐內(nèi)還原性氣體逆向流動(dòng)，礦粉在高溫還原性氣體的條件下還原成直接 還原鐵粉，通過(guò)下料口 7進(jìn)入熔分爐9。熔分爐9的高溫?zé)煔獬隹诮?jīng)過(guò)高溫?zé)煔夤艿?后進(jìn)入 直接還原豎爐4,高溫?zé)煔夤艿?內(nèi)部設(shè)置水冷煙道，通過(guò)控制水量以控制煙氣進(jìn)入直接還 原豎爐4的溫度。相關(guān)溫度根據(jù)礦石種類(lèi)的不同而不同，一般范圍在750°C到1100°C之間。經(jīng) 過(guò)直接還原豎爐4后，煙氣經(jīng)過(guò)和礦粉熱交換，溫度降到520°C到750°C之間。
[0036] 直接還原豎爐4的下料口 7通過(guò)設(shè)置雷達(dá)料位計(jì)或電容料位計(jì)等設(shè)施感應(yīng)下料情 況，防止下料口 7堵塞。如果發(fā)現(xiàn)下料口 7集料太多，通過(guò)控制上部的給料速度來(lái)減少下料 量，防止堵塞。
[0037]氧氣煤粉噴槍結(jié)構(gòu)為套筒式水冷噴槍?zhuān)渲?，中間噴吹煤粉，外圍為氧氣，最外側(cè) 為冷卻循環(huán)水，氧煤槍8的頭部材質(zhì)為銅制噴槍頭。
[0038] 礦粉在從直接還原豎爐4上部到下部下落的過(guò)程中，逐步分級(jí)還原，通過(guò)調(diào)節(jié)礦粉 在直接還原豎爐內(nèi)的停留時(shí)間以控制其還原度，還原豎爐出口處礦粉金屬化率可達(dá)到80% 左右。剩余未還原的礦粉在熔分爐9內(nèi)進(jìn)行深度還原。
[0039] 熔分爐9利用氧煤噴吹燃燒產(chǎn)生的熱量使金屬礦粉熔化。礦渣和熔劑在反應(yīng)中形 成泡沫渣。泡沫渣負(fù)責(zé)捕捉進(jìn)入的直接還原鐵粉，同時(shí)氧煤槍8浸入泡沫渣內(nèi)，使氧氣、煤粉 在泡沫渣內(nèi)燃燒反應(yīng)，用于提供熱量。
[0040]氧煤槍8通過(guò)控制煤粉和氧氣的比例控制煤粉燃燒率，通過(guò)提高煤粉比例產(chǎn)生一 部分未燃煤粉，未燃煤粉進(jìn)入泡沫渣內(nèi)和部分未還原的礦粉進(jìn)一步反應(yīng)，使礦粉最終徹底 還原。
[0041]鐵水和熔渣從出鐵口 10排除，經(jīng)過(guò)外圍撇渣器實(shí)現(xiàn)爐外渣鐵分離。同時(shí)泡沫渣通 過(guò)使氧煤槍8的加熱溫度升高，最終實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)鐵渣分離。
[0042] 本發(fā)明可以通過(guò)調(diào)節(jié)煤粉和氧氣的配比調(diào)節(jié)未燃煤粉的數(shù)量，在冶煉過(guò)程中根據(jù) 冶煉情況利用未燃煤粉實(shí)時(shí)調(diào)整配炭比。
[0043] 本發(fā)明采用純氧燃燒，產(chǎn)生的高溫可以滿(mǎn)足對(duì)低品位鐵礦等難冶煉礦熔分的需 要。
[0044] 熔分爐9的高溫?zé)煔饪梢怨┙o直接還原豎爐4以加熱還原礦粉，從而實(shí)現(xiàn)廢氣的再 利用。
[0045] 另外，現(xiàn)有技術(shù)中還原鐵須被壓縮成熱壓鐵，是為了防止粉被氣流吹走，并使冶煉 爐有一定的透氣性;本發(fā)明利用了熔分爐中生成泡沫渣解決了以上問(wèn)題。因?yàn)榭衫门菽?渣捕捉粉料，利用泡沫渣的大比表面積作為反映載體并解決了物料的透氣性。
[0046] 本發(fā)明的調(diào)節(jié)手段比較多，包括給料速度調(diào)節(jié)、落料速度調(diào)節(jié)、氧氣量和煤粉量調(diào) 節(jié)、未燃煤粉量調(diào)節(jié)等，多種調(diào)節(jié)手段適應(yīng)了冶煉過(guò)程的各種參數(shù)控制和調(diào)整，保證了還原 效果。
[0047] 實(shí)施例
[0048] 礦粉和少量的熔劑石灰粉放入原料料斗1，通過(guò)原料料斗1下部的調(diào)速給料機(jī)3送 入直接還原豎爐4,礦粉落到傾斜的擋板5上面逐步滑動(dòng)下落。從熔分爐9出來(lái)的高溫CO氣體 通過(guò)高溫?zé)煔夤艿?進(jìn)入直接還原豎爐4。高溫CO氣體和礦粉反應(yīng)，礦粉生成直接還原鐵粉， 鐵粉經(jīng)過(guò)下料口 7進(jìn)入熔分爐9。氧煤槍8在爐內(nèi)燃燒提供熱量和反應(yīng)需要的溫度。反應(yīng)完成 后礦液和礦渣通過(guò)出鐵口 10間歇性排出。豎爐內(nèi)反應(yīng)完的氣體通過(guò)排煙管道2排除，進(jìn)入下 道處理工序。其中氧氣通過(guò)氧氣管道11進(jìn)入氧煤槍8,煤粉從噴吹罐14出來(lái)后，利用壓縮空 氣管道12內(nèi)的壓縮空氣噴吹，通過(guò)煤粉管道12進(jìn)入氧煤槍8。
[0049] 以下分步驟進(jìn)行具體說(shuō)明。
[0050] 將粒徑O-Imm左右的鐵礦粉按照10:1的重量比例配加部分石灰粉放入原料料斗1。 礦粉的成分如下表：
[0051] 衷 1
LUUDJj 旭過(guò)?？瓶贫穒卜的調(diào)遝菹科機(jī)2：忮照Μ?/小叮的遝反忙#籾達(dá)八且i安迚保笠 Wj 4〇
[0054]調(diào)節(jié)還原豎爐4內(nèi)的擋板5的角度控制到40° -60°之間。
[0055]熔分爐9內(nèi)出來(lái)的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)水冷煙道將其溫度控制到1350°C左右，然后進(jìn)入 直接還原豎爐4，和礦粉混合。礦粉和煙氣中的CO反應(yīng)還原成鐵粉，通過(guò)下料口 7進(jìn)入熔分爐 9,直接還原鐵粉成分如下表： 「00561 券9
[0058]煤粉和純氧通過(guò)氧煤槍噴入熔分爐9,煤粉噴吹量設(shè)定為1.6噸/小時(shí)，氧氣量為 1200Nm3/h。煤粉成分如下表：
[0059]表 3
[0061] 其中，表中的Mad代表空氣干燥基水分;Aad代表干燥基灰分;Vad代表空氣干燥基揮 發(fā)分;FC ad代表空氣干燥基固定碳。
[0062] 表中的St, ad代表空氣干燥基全硫含量;C代表空氣干燥基碳含量;H代表空氣干燥 基氫含量;N代表空氣干燥基氮含量;0代表空氣干燥基氧含量;Q net. V. ar為高位熱值。
[0063] 部分未燃煤粉對(duì)沒(méi)有徹底還原的氧化鐵進(jìn)行進(jìn)一步還原;控制氧量和煤量，保證 熔分爐內(nèi)溫度為1750 °C左右。
[0064] 根據(jù)爐內(nèi)反應(yīng)情況適時(shí)打開(kāi)出鐵口 10出鐵出渣。
[0065] 鐵水成分如下表：
[0066]表 4
L 〇〇71 J由上述實(shí)施例可見(jiàn)，本發(fā)明的技術(shù)方案能有效將低品位礦粉還原為含鐵量較高的 鐵水。
[0072]最后應(yīng)說(shuō)明的是:顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并 非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做 出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引 申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種煤粉氧氣加熱的熔分爐還原系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括還原豎爐、熔分爐和氧煤槍?zhuān)?中， 所述還原豎爐包括礦粉和熔劑入料口、下料口、煙氣入口，所述礦粉和熔劑入料口設(shè)于 所述還原豎爐的上部，所述下料口和煙氣入口設(shè)于所述還原豎爐的下部;所述還原豎爐的 爐膛內(nèi)設(shè)有可調(diào)節(jié)傾角的擋板，所述擋板設(shè)于所述礦粉和熔劑入料口之下、所述下料口和 所述煙氣入口之上;所述擋板與所述還原豎爐的內(nèi)壁留有間隙，所述擋板上布置有小孔;所 述擋板由穿過(guò)所述還原豎爐爐壁的轉(zhuǎn)軸支撐于所述還原豎爐上； 所述熔分爐包括入料口、煙氣出口和出料口，所述入料口連通所述還原豎爐的下料口， 所述煙氣出口連通所述還原豎爐的煙氣入口； 所述氧煤槍的噴槍頭設(shè)于所述熔分爐內(nèi)，所述氧煤槍自所述熔分爐的爐頂伸入所述熔 分爐內(nèi)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述還原豎爐的爐膛內(nèi)從上到下依次設(shè)有 多個(gè)具有所述傾角的擋板，相鄰所述擋板的傾角相對(duì)所述還原豎爐的豎直中心線對(duì)稱(chēng)布 置。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述擋板與水平面的夾角可調(diào)節(jié)為30°-60° ;所述擋板上的小孔直徑為10mm-30mm。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述還原豎爐為方形爐，所述擋板沿所述 傾角的傾斜方向上的長(zhǎng)度為所述還原豎爐邊長(zhǎng)的〇. 5-0.95倍，相鄰所述擋板的旋轉(zhuǎn)軸在所 述還原豎爐的豎直方向的距離為所述還原豎爐邊長(zhǎng)的0.2-1.5倍。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述擋板的材質(zhì)為耐熱不銹鋼;所述擋板 與所述還原豎爐的連接處設(shè)有密封裝置;所述轉(zhuǎn)軸上設(shè)有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)桿。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述熔分爐的煙氣出口通過(guò)高溫?zé)煔夤艿?連通所述還原豎爐的煙氣進(jìn)口，所述高溫?zé)煔夤艿纼?nèi)部設(shè)置有水冷煙道。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述還原豎爐的下料口設(shè)有雷達(dá)料位計(jì)或 電容料位計(jì);所述還原豎爐的礦粉和熔劑入料口連有調(diào)速給料機(jī)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氧煤槍的結(jié)構(gòu)為套筒式水冷噴槍?zhuān)?述氧煤槍的噴槍頭的材質(zhì)為銅，所述氧煤槍的套筒內(nèi)層為煤粉噴吹層，中間層為氧氣噴吹 層，最外側(cè)為冷卻循環(huán)水層;所述氧氣噴吹層的氧氣進(jìn)口連接有氧氣管道，所述煤粉噴吹層 的煤粉進(jìn)口連接噴吹罐及壓縮空氣管道。9. 一種利用權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述系統(tǒng)進(jìn)行熔分爐還原的方法，所述方法包括步 驟： 將礦粉和熔劑送入所述還原豎爐進(jìn)行還原反應(yīng)，生成還原礦粉； 將所述還原礦粉送入所述熔分爐，通過(guò)所述氧煤槍向所述熔分爐噴吹煤粉與氧氣并使 所述煤粉與氧氣燃燒，得到還原反應(yīng)后的礦液與礦渣； 將所述熔分爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄈ胨鲞€原豎爐。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括步驟： 通過(guò)調(diào)速給料機(jī)調(diào)節(jié)速度以控制所述礦粉和熔劑的送入量； 通過(guò)調(diào)節(jié)所述氧煤槍的煤粉和氧氣的配比以調(diào)節(jié)未燃煤粉的數(shù)量，使得未還原的礦粉 進(jìn)一步反應(yīng)； 通過(guò)提升所述氧煤槍的加熱溫度以實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)礦液與礦渣分離，通過(guò)外圍撇渣器實(shí)現(xiàn)爐 外礦液與礦渣分離； 通過(guò)調(diào)節(jié)所述礦粉在所述還原豎爐內(nèi)的停留時(shí)間以控制所述礦粉的還原度； 通過(guò)控制高溫?zé)煔夤艿纼?nèi)的水量以控制煙氣進(jìn)入所述還原豎爐內(nèi)的溫度； 通過(guò)在所述還原豎爐的下料口檢測(cè)料位后進(jìn)一步控制所述礦粉的給料速度來(lái)調(diào)節(jié)礦 粉的送入量，以防止所述下料口堵塞。
【文檔編號(hào)】C21B13/14GK106086284SQ201610640119
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月5日 公開(kāi)號(hào)201610640119.4, CN 106086284 A, CN 106086284A, CN 201610640119, CN-A-106086284, CN106086284 A, CN106086284A, CN201610640119, CN201610640119.4
【發(fā)明人】馬政峰, 陳峨, 薛遜, 吳道洪
【申請(qǐng)人】北京神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份有限公司