[其他]海绵铁生产及余热利用工艺

说明书

在回转窑中通过直接还原含氧化铁的物质生产海绵铁；回转窑卸出的炉料分为海绵铁和含剩余碳的物质，在流化床反应器中燃烧含碳物质，由燃烧产生的热量除散失外用于发电，为确保利用回转窑生产过程中的剩余能量，并把二氧化硫，Ｘ氧化氮和硫化钙成分减至最小，将回转窑含尘排气供入流化床反应器进行二次燃烧，进入流化床反应器的大部分含氧气体，在超化学计算的氧量条件下，完成易燃组分的燃烧，把流化床反应器排出气体所夹带的固体再循环入流化床反应器。

本发明涉及在回转窑中用固体碳素还原剂直接还原含氧化铁的物质生产海绵铁及利用余热的工艺，在该工艺中，从回转窑卸出的炉料被分为海绵铁和含剩余碳的物质，含碳物质在有循环流化床的流化床反应器中燃烧，燃烧产生的热除散失外用于发电。

在回转窑中用固体碳素还原剂直接还原氧化铁生产海绵铁的过程中，仅仅只有还原剂中固定碳份（FC）能够用于还原氧化铁。在大多数情况下，还原剂中易燃的挥发性成分只有一部分用于预热加热区中的炉料。其结果是，排气中仍然含有易燃的气态成分，并夹带着由部分易燃还原剂组成的炉尘。排气中易燃挥发性成分的含量比较高，如果使用含有高挥发成分的煤，例如褐煤，则更是如此。为此，如果除了显热以外，还要回收易燃热量，就必须使排气进行二次燃烧。为了避免海绵铁再次氧化，必须控制生产过程，使从回转炉卸出的炉料。根据用作还原剂的煤的反应性而含有较多或较少的剩余碳。除了剩余碳以外，卸出的炉料还含有已经形成了的灰渣和结合成硫化钙（cas）形式的硫，硫是从海绵铁中分离出来的。

众所周知，根据已公开的3300867德国申请，在补充燃烧室内二次燃烧回转窑的排气、把排气的热量用于生产蒸汽，并把蒸气用于发电。为了避免过热和结壳，必须以多级形式和浇水冷却控制温度的情况下，对排气进行二次燃烧。汽化潜热无法用于生产蒸汽。在这种工艺情况下，排气中所含的细颗粒固体没有完全燃烧。从回转窑卸料中的海绵铁里分离出来的非磁性材料，在循环流化床中燃烧。燃烧产生的热通过蒸汽发生器用于发电。排气中的易燃成分仅仅只利用了一部分，包含在排气中并构成污染物的二氧化硫是不排放的。本发明的目的是使回转窑中无法用于还原氧化铁的全部多余能量获得最佳利用，使由二氧化硫（SO₂）、X氧化氮（NO_x）和硫化钙（cas）造成的污染减至最小。

根据本发明实现上述目的，在本发明中将回转窑的含尘排气供入流化床反应器并在那里进行二次燃烧，至少将大部分供入流化床反应器的含氧气体，作为流态化气体供入流化床反应器的下部，在超化学计算的氧量条件下，完成易燃组分的燃烧，将流化床反应器排气流夹带的固体再循环入流化床反应器。而每小时该循环固体的重量至少五倍于流化床反应器所含有固体的重量。

本发明使用的流化床不同于“传统的”流化床，在本发明的流化床中，由于突然的密度变化，密相和表层气体区分离开并形成没有明确界限层的分布状态。在密相和表层气体区之间没有突然的密度变化，但反应器中固体的浓度自底部到顶部连续减少。

操作条件定义用费路德（Froude）和阿基米德（Archimede）特征数表示，其结果如下：

且u＝有关气体速度（米/秒）

A_r＝阿基米德（Archimedes）数

F_r＝弗路德（Froude）数

ρ_s＝气体密度（公斤/米³）

ρ_h＝固体颗粒密度（公斤/米³）

d_h＝球形颗粒直径（米）

ν＝动粘度（米²/秒）

g＝万有引力常数（米/秒²）