[实用新型]一种煤基气基两用的竖炉还原装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种冶金工业炉窑，是一种不用焦炭而用煤或煤气作主要能源的竖炉装置。

这种装置主要用于生产电炉炼钢用优质DRI，气基法竖炉还可用作熔融还原生产铁水的预还原炉；在耐火材料、卸料装置、挥发分收集处理装置等方面略加改造，还可作为工艺相近的直接还原镍铁、火法炼锌炼镁、型煤炭化等产业的工业炉窑。

背景技术

直接还原铁(DRI)，也称海绵铁，是冶炼化学成分要求严格的优质钢、特殊钢主要原料，也可用作高炉炼铁、转炉炼钢、铸造、铁合金、粉末冶金的原料，还可作为某些有色金属冶炼的置换剂、水处理脱氧剂等。近年来我国钢铁产量连续增长，2006年已超过4亿吨；然而DRI生产能力只有几十万吨，缺口很大。更重要的是，DRI能源不用焦炭而用天然气、煤气和非炼焦煤，是一种短流程、低污染的冶金新工艺。

高炉炼铁目前仍是炼铁主要工艺，但由于焦炭在资源、环保方面的问题，发展直接还原、熔融还原非焦炼铁技术对于冶金工业持续发展具有重要意义。世界上钢铁生产国都非常重视非焦炼铁技术的研究开发，我国也将它们作为钢铁行业用高新技术和先进适用技术改造传统产业的一项重点，对落后的工艺加以限制、淘汰，鼓励发展直接还原、熔融还原非焦炼铁工艺。

直接还原铁工艺按还原剂是气体还是煤分为气基法和煤基法，按还原设备有竖炉法、回转窑法、隧道窑法、转底炉法等。生产实践证明，还原剂用气体、还原设备用竖炉时效果最好，因此目前世界上DRI产量90％以上是气基法生产的，还原设备以竖炉为主。

由于国内天然气资源宝贵，煤炭资源较为丰富，前些年主要使用煤基法工艺生产DRI。中小企业多采用倒焰窑、隧道窑反应罐法小规模生产，大企业重点开发煤基回转窑工艺，对煤基转底炉法也进行了工业性试验。然而由于中国生产优质DRI的铁矿成本高，回转窑虽然机械化程度高，但利用系数和设备作业率低，工程投资大、生产成本高；隧道窑、倒焰窑投资比回转窑低，但是能源和备件消耗大、生产效率低，不易实现规模生产；转底炉还原时间短，生产的DRI全铁和金属化率较低，要达到炼钢海绵铁技术条件，需要再次将海绵铁破碎、磨粉、磁选，或用电炉熔化为铁水，成本也比较高。

气基法生产DRI效率高、质量好，但需要大量还原性气体，一般是由天然气或煤气重整制造。天然气主要成分是甲烷(CH₄)等各种碳氢化合物，热值高、含硫低，是很好的民用燃料和化工原料，但价格高，而且用作炼铁还原剂必须转化为H₂和CO含量较高的煤气，更增加了成本，目前在国内不大可能用作冶金主要能源；国内煤炭资源丰富，但用煤制造H₂和CO含量大的煤气，成本也相当高。宝钢作了BL法煤制气小型工业试验，在经济上分析比较后，没有继续研究、试验；一些企业探讨引进国外HLY法焦炉煤气生产海绵铁技术，也因投资大、成本高，进展不大。

气基法不像煤基法一样可以通过CO₂+C＝2CO反应不断产生CO维持反应室还原气氛，需要及时供应大量高热值煤气，并将还原反应尾气引出。这些尾气再用作还原气体必须重整，成本很高；供热或发电，经济效益不甚理想；但如果排空或点了天灯，浪费资源、污染环境。这是国外气基法DRI工程上一个弱项。

另外，直接还原铁生产与还原炉内气氛和压力有很大关系，并由于气流的边沿效应，反应室横截面过大，容易出现气流不均现象，影响还原和加热的效率和效果。国外气基法竖炉一般都是圆筒形内热式炉膛，容量小不易形成规模，成本高；容量大，在装置的抗压、密封、物料和气流的均衡方面都带来许多困难，而且多被国外专利覆盖，工程投资大、生产成本高，不易为国内企业接受。

冶金工业三大炉窑(焦炉、高炉、炼钢炉)经过多年实践最后都发展到竖炉；中国金属学会2003年直接还原技术研讨会上，直接还原工艺应“从窑(隧道窑、回转窑)转到炉(竖)”也已经成为多数专家的共识。不过，直接还原铁竖炉结构不仅与高炉、熔融还原炉不同，气基法与煤基法结构也应有所区别，必须技术先进、可靠，又工程投资少、生产成本低。国内这些年在DRI工艺上的徘徊，影响到产业发展，也从反面证明非焦炼铁必须引进结合创新，自主开发先进适用的竖炉工艺。

发明内容

为了解决直接还原铁工程投资大、生产成本高的问题，本实用新型提供一种能用煤也能用煤气作主要能源，能像反应罐法一样保证反应室气氛、又能像煤基法回转窑、转底炉、气基法竖炉一样连续生产，确保产品质量好、成本低、运行可靠的新型竖炉装置。

本实用新型所采用技术方案：