[发明专利]一种直接还原竖炉的冷却方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷却方法，具体涉及一种直接还原竖炉的冷却方法。

背景技术

直接还原铁是铁矿在固态条件下直接还原而成，具有成分稳定、有害杂质低、粒度均匀等优点，可以用来作为冶炼优质钢、特殊钢的纯净原料，也可作为铸造、铁合金、粉末冶金等工艺的含铁原料。

目前，直接还原竖炉主要由还原段和冷却段组成，还原煤气预热后通过竖炉围管进入还原段完成矿石的还原反应；室温的冷却气加压后由竖炉冷却段下部进入竖炉，与竖炉内的热态还原铁进行热交换，完成还原铁的冷却，冷却气主要是竖炉原料气，由冷却段上部的导出装置将吸收了还原铁热量的冷却气排出，冷却气经过洗涤、冷却、加压后重新进入冷却段下部，在冷却段形成一个自身的小循环。这种小循环冷却方法将海绵铁从850℃降至50℃释放的热量全部由冷却气带走，造成能量的严重损耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够降低能量损耗的直接还原竖炉的冷却方法。

本发明的目的是这样实现的，一种直接还原竖炉的冷却方法，其特征在于：冷却气分为两部分进入冷却段，一部分冷却气从冷却段上部通入竖炉，在冷却海绵铁的同时，被热海绵铁加热并进入还原段参与还原反应；另一部冷却气从冷却段下部通入竖炉，进一步冷却海绵铁后从冷却段中部的冷却气导出管导出。

上述冷却段上部锥段直径较大，为了保证竖炉内冷却气沿轴向均匀分布，以便与海绵铁均匀换热且上升到还原段后与还原煤气均匀混合，共同还原铁矿石，所述冷却段上部内设冷却气分配器。

上述冷却气导出管设在上述冷却气分配器下面，导出的冷却气经过洗涤、加压、除湿后进入冷却段下部循环使用。

上述冷却段下部锥段直径较小，为了保证海绵铁均匀冷却，所述冷却段下部内设分配器或在炉壳上均匀开孔使冷却气从所述开孔进入竖炉。

上述冷却气为常温的还原煤气或脱除CO₂和H₂O的竖炉炉顶煤气。

现有的竖炉采用小循环冷却，海绵铁从850℃至50℃热量全部被冷却气体带走洗涤，损失能量约0.55GJ/t，而采用大循环冷却，将海绵铁冷却至50℃，则需要冷却气量较大，冷却气上升至还原段与还原煤气汇合后，会使还原煤气温度降低，不能满足还原煤气的温度要求，若采用较少的冷却气，将冷却气加热到满足还原煤气温度要求时，则海绵铁的排料温度偏高，不能满足排料要求。本发明将冷却气分为两部分对冷却段进行两段式冷却，由于冷却段上部海绵铁温度较高，上部冷却气流量相对较小，冷却后温度较高，上升到还原段与进入还原段的还原煤气混合后作为还原煤气使用，温度、成分均满足还原煤气的要求，充分利用了高温段海绵铁能量，同时减少了风口段还原煤气的进入量，减少了需要加热的还原煤气。

冷却气采用加热前的还原煤气或脱除CO₂和H₂O的竖炉炉顶煤气，保证了与还原煤气混合后的气体成分。冷却气导出管与上部冷却段冷却气入口之间充满了海绵铁产品，冷却气通过海绵铁具有一定的阻力损失，控制冷却气导出管与上部冷却段冷却气入口之间的压差，使其小于冷却气导出管与上部冷却段冷却气入口之间的阻力损失，可使冷却段上部、冷却段下部的冷却气不互相干扰。

本发明具有如下有益效果，本发明将冷却气分为两部分并采用两段式冷却，不仅充分利用了高温段海绵铁能量，而且减少了循环的冷却气；不仅减少了还原煤气的进入量，减少了需要加热的还原煤气，而且降低了冷却气出口温度，减少了洗涤冷却气的水量以及加压、除湿的气量；不仅降低了生产过程中的能耗，而且节约了能源。

附图说明

    图1为本发明实施例直接还原竖炉冷却方法示意图。

具体实施方式

实施例，一种直接还原竖炉的冷却方法，如图1所示，一部分冷却气从冷却段上部冷却气入口3通入竖炉，冷却气为常温，冷却气进入冷却段上部8后，与竖炉生产的高温海绵铁进行热交换，使海绵铁温度降至400℃左右，同时，冷却气温度上升为750℃至800℃，升至还原段与还原煤气4混合后还原铁矿石，冷却段上部8内设冷却气分配器，可保证竖炉内冷却气沿轴向均匀分布；另一部分冷却气从冷却段下部9的冷却气入口1通入竖炉，冷却气为常温，冷却段下部9内设分配器或在炉壳上均匀开孔使冷却气从开孔进入竖炉，通入冷却段下部9的冷却气与经过冷却段上部8冷却后的约400℃的海绵铁进行热交换，将海绵铁冷却至50℃，冷却气温度升高至约250℃，经设置在冷却段中部的冷却气导出管2导出，冷却气导出管2设在冷却气分配器下面，导出后的冷却气经过洗涤器5洗涤冷却至常温，并除去粉尘，经加压机6加压，再经除湿设施7除去多余的水后进入冷却段下部9循环使用。冷却段中部的冷却气导出管2和冷却段上部冷却气入口3之间充满了海绵铁产品，冷却气通过海绵铁具有一定的阻力损失，控制冷却气导出管2与冷却段上部冷却气入口3之间的压差小于其阻力损失，使冷却段上部8与冷却段下部9的冷却气不会互相干扰。还原煤气4 在进入竖炉前，在炉外加热到800℃至1000℃；冷却气采用加热前的还原煤气或脱除CO₂和H₂O的竖炉炉顶煤气，保证与还原煤气混合后的气体成分相同。