[发明专利]外热式还原气直接还原铁装置

说明书

技术领域

本发明涉及气基法还原铁技术，特别是外热式还原气直接还原铁装置。

背景技术

目前，生产直接还原铁(DRI)按使用还原剂不同，主要有煤基法和气基法两大类。气基法主要以天然气或用煤制造还原气或以焦炉煤气（COG）、转炉炉气和（或）高炉（BF）炉顶煤气代替天然气为还原剂和热源，煤基法以煤炭为还原剂和热源。煤基法有多种工艺，但生产效率低、投资高、污染大，使得气基法成为直接还原炼铁的主流。

传统的气基法以竖炉直接还原工艺为技术趋势，随着气基竖炉直接还原技术的发展，现也有许多的文献技术介绍，如专利文献CN102304599A介绍了一种气基还原竖炉生产直接还原铁的方法与装置，本文献主要是将焦炉煤气先分离出H2和林德气体，再将H2与煤制气混合加热成为还原气，林德气体做为冷却气体，此技术的缺点是将H2与煤制气混合加热需要消耗热能，生产成本会增加；另外关于气基法专利文献如CN1896286B介绍一种铁矿煤球团自产还原气生产直接还原铁的方法，利用加热的还原气通入还原竖炉中，加热新的铁矿煤球团，产生新的热解气H2、CO和炉顶气CO2、H2O，形成内生还原气的循环生产与使用，此技术的缺点是产生新的热解气H2、CO实际很容易在炉体燃烧生成CO2、H2O，得到的H2、CO很少，很难实现连续、高效、大量还原铁生产。

鉴于此，本发明人对气基竖炉直接还原工艺进行了深入的分析和研究，发明了一整套新的气基竖炉直接还原铁综合工艺技术。

发明内容

本发明提供外热式还原气直接还原铁装置，该装置将直接还原铁的还原和冷却集中为一体，还原能耗小，适合大量直接还原铁的还原生产。

本发明通过以下技术方案实现：外热式还原气直接还原铁装置，包括炉体、还原装置、物料降温室、还原气进入通管，所述的还原装置包括还原室、外燃气加热装置、内燃气加热装置、气体换向装置、中心支撑弓，还原室位于中心支撑弓上方，还原室由耐火导热材料内、外环墙构成一个环状空间，还原室顶部与入炉布料通道相通，外燃气加热装置、内燃气加热装置分别置于还原室的外环墙外、内环墙内；所述的外燃气加热装置包括至少一组结构相同关联的第一燃气加热器、第二燃气加热器，所述的第一燃气加热器主要包括第一燃烧室、第一煤气进入支管和第一蓄热换热器，第一燃烧室由耐火材料砌成的炉体外墙、和耐火导热材料砌成还原室外环墙和外火道隔墙围成一个相对封闭的煤气燃烧火道，第一煤气进入支管穿过炉体外墙通到第一燃烧室中，所述的第一蓄热换热器包括第一蓄热腔、第一蓄热体、第一空气进入支管和第一燃烧废气排出支管，第一蓄热腔设置在炉体外墙中，第一蓄热体设置第一蓄热腔中，第一蓄热腔一端通向第一燃烧室底部，另一端分别接有第一空气进入支管和第一燃烧废气排出支管；所述的第二燃气加热器结构与第一燃气加热器相同，也包括第二燃烧室、第二煤气进入支管和第二蓄热换热器；第二燃烧室由耐火材料砌成的炉体外墙、和耐火导热材料砌成还原室外环墙和外火道隔墙围成一个相对封闭的煤气燃烧火道，第二煤气进入支管穿过炉体外墙通到第二燃烧室中，所述的第二蓄热换热器包括第二蓄热腔、第二蓄热体、第二空气进入支管和第二燃烧废气排出支管，第二蓄热腔设置在炉体外墙中，第二蓄热体设置第二蓄热腔中，第二蓄热腔一端通向第二燃烧室底部，另一端分别接有第二空气进入支管和第二燃烧废气排出支管；第一燃烧室和紧邻的第二燃烧室之间外火道隔墙的顶部设有燃烧室通孔，燃烧室通孔将第一燃烧室和紧邻的第二燃烧室接通构成关联一组；内燃气加热装置至少一组结构相同的关联第三燃气加热器、第四燃气加热器，其组成结构和燃烧原理与关联第一燃烧加热器、第二燃烧加热器相同，第三燃气加热器也包括第三燃烧室、第三煤气进入支管、第三蓄热腔、第三蓄热体、第三空气进入支管和第三燃烧废气排出支管，所述的第三燃烧室由耐火导热材料砌成还原室内环墙和内火道隔墙围成一个相对封闭的煤气燃烧火道，第三煤气进入支管从中心支撑弓的条弓的下面穿过向上通向第三燃烧室，第三蓄热腔设置在条弓下方的炉体上，第三蓄热体置于第三蓄热腔中，第三蓄热腔一端通过延伸通道从中心支撑弓的条弓的下面穿过向上延伸通向第三燃烧室底部，第三蓄热腔另一端分别接有第三空气进入支管和第三燃烧废气排出支管，第四燃气加热器结构与第三燃气加热器完相同，也包括第四燃烧室、第四煤气进入支管、第四蓄热腔、第四蓄热体、第四空气进入支管和第四燃烧废气排出支管，其中第四燃烧室与第三燃烧室通过燃烧室通道接通构成关联一组；所述的气体换向装置包括上盘、下盘、旋转换向电机、空气风机、煤气风机、废气风机，下盘分别接有一个空气主管和第一空气分管、第二空气分管，一个煤气主管和第一煤气分管、第二煤气分管，一个燃烧废气主管和第二燃烧废气分管、第一燃烧废气分管，其中，第二燃烧废气分管和第一燃烧废气分管与第一空气分管和第二空气分管及第一煤气分管和第二煤气分管的设置刚好对调，上盘贴合在下盘上方，上盘分别对应设置有空气连接管、煤气连接管、燃烧废气连接管，旋转换向电机带动上盘在下盘上往复转动从而实现空气主管不断与第一空气分管和第二空气分管进行接通和切断转换，煤气主管不断与第一煤气分管和第二煤气分管进行接通和切断转换，燃烧废气主管不断与第二燃烧废气分管和第一燃烧废气分管进行接通和切断转换，所述的第一空气分管与第一空气进入支管、第三空气进入支管连接起来，所述的第一煤气分管与第一煤气进入支管、第三煤气进入支管连接起来，所述的第一燃烧废气分管与第一燃烧废气排出支管、第三燃烧废气排出支管连接起来，同理，所述的第二空气分管和第二空气进入支管、第四空气进入支管连接起来，所述的第二煤气分管和第二煤气进入支管、第四煤气进入支管连接起来，所述的第二燃烧气分管与第二燃烧废气排出支管、第四燃烧废气排出支管连接起来；所述的物料降温室设置在炉体下部位于中心支撑弓下方，物料降温室的顶部与还原室底部相通；还原气进入通管一端通向物料降温室的顶部，还原气进入通管的开口向下朝向物料降温室，还原气进入通管的另一端伸出炉体外用于外接还原气。