[发明专利]转底炉煤粒供热新工艺

说明书

本发明为一种直接还原炉的燃煤的技术领域。

转底炉炼铁是当今发展的新兴煤基直接还原工艺，虽然其还原剂全部用煤，但燃料却主要是采用天然气或燃油，因此燃料面对着资源紧缺和价格昂贵两个问题。以煤为燃料可避免这两个问题，但在技术上又存在诸多困难，如燃烧方式及煤灰的处理等。一般常规的燃煤方法很难解决，使转底炉炼铁的发展受到限制。

本发明的目的是提供用于直接还原炉还原工艺中的一种燃煤方法，以实现用煤为燃料的直接还原工艺，从而使用资源丰富和价格低廉的煤燃料，可降低转底炉生产成本、提高转底炉生产率、降低能源消耗、提高产品质量和有利扩大转底炉的生产规模。

本发明主要技术方案是采用含挥发份高达到20～50％的烟煤或褐煤，加入量为100～350kg/t金属化球团，在加入到转底炉内的热料面上以后，在高温下迅速挥发，产生发热值很高的可燃气体作为转底炉的燃料，实际不是直接烧煤，因此避免了烧煤产生的问题。挥发后的煤形成半焦，继续覆盖在金属化球团层面上形成保护层，起防止再氧化和强化还原气氛的作用，而且这些半焦在出料后可分离出来，使煤在转底炉中发挥了多功能作用，形成一套独特的转底炉燃煤工艺，达到了以煤代油和天然气的效果，提高了转底炉生产效率和产品质量，降低能源费用。

本发明的燃烧工艺和加煤方法是采用专门设计的炉顶煤仓及其底部的振动加料机，在转底炉中部即在转底炉的高温区，距出料口60°～120°处，出料口的长度与转底炉炉膛径向长度相同。将煤粒(直径2～25mm)均匀撒铺到炉底料层的表面，使其被迅速加热到800℃以上，所含挥发份全部挥发进入炉膛，与炉内产生的烟气汇合，与料层逆向流动。在炉顶及炉膛侧墙分别设置热风喷嘴或喷口，喷嘴或喷口数量为3～20支，喷入炉内的热风为400～1000℃，风量为1500～2000m³/t金属化球团，根据顶部喷嘴喷入的热风和侧墙喷嘴或喷口喷入的热风量分别占总热风量的40～80％，和20～60％来设置顶部和侧墙的热风喷嘴或喷口。使煤挥发份和还原产生的CO燃烧，为转底炉提供所需热量。风的预热利用转底炉烟气余热的换热器，实现废热利用，并保证转底炉烟气燃烧温度能达到1300～1500℃，满足高温快速还原的需要。

本发明转底炉燃料用煤要求含挥发份20～50％；S＜1％；灰分＜15％；C40～70％；粒度为2～25mm，加煤量为100～350kg/t金属化球团。

本发明附图1和附图2为转底炉煤粒供热装置示意图。图1示出转底炉炉顶煤仓(1)，振动给料机(2)，煤粒出料口(3)，转底炉顶(4)，侧墙(5)，热风喷嘴或喷口(6)和(7)，燃烧的煤粒料层(8)，金属化球团料层(9)。图2示出煤仓煤粒出料口(3)的位置，热风喷嘴或喷口(7)，金属化球团成品出料口(10)，顶部煤仓与金属化球团出料口夹角为60°～120°。箭头表示金属化球团移动方向。转底炉内金属化球团经过干燥、加热进行金属化球团的还原反应过程中，不断加热金属化球团，当其温度达到高温900～1500℃，其金属化球团中的氧化铁被还原；继续还原过程中，为了向其料面撒入煤粒，形成覆盖层，同时喷入热风燃烧继续升温，提高金属化球团的还原程度及其质量。

本发明与技术背景比较，具有采用煤粒挥发的可燃成分与热风混合燃烧升温，为保证挥发的可燃成分完全燃烧，采用顶部和侧墙布置热风喷嘴或风口，喷口的热风与煤粒挥发份呈逆向对流和具有一定夹角的流动特点，其燃烧方法简单、实用、有效、可靠。本发明可以避免采用资源有限的价格昂贵、用途广泛的天然气或燃油，采用的煤的燃烧方法不同于常规利用燃煤烧嘴的燃烧方法，而是用撒煤法，从而简化了燃煤燃烧喷嘴，及其庞杂的输送粉煤的气力输送装置。因此，本燃煤方法的装置简单，设备投资减少，从而成为经济、实用的燃煤方法。

本发明既不同于旧式的撒煤燃烧法，也不同于燃煤粉燃烧喷嘴燃烧法，是利用煤的挥发份与热风混合燃烧，又利用燃煤形成半焦保护金属化球团，防止金属化球团的表层氧化，又保证高温金属化球团的还原，因此是保证金属化球团提高金属化率和质量的重要措施。燃烧天然气和燃油可以达到提高还原温度，但是难以防止金属化球团表面层氧化，若防止金属化球团表层氧化，又会造成不完全燃烧程度加大而增加燃料消耗。用常规的燃煤方法，也难于解决和协调产量、质量和燃料消耗间的关系，达到最好的效果。本发明则可以解决节煤、完全燃烧和保护金属化球团的表层氧化，达到节能、高产、高质量球团生产的要求。因此是其它方法难以达到的。