[发明专利]一种炼铁法和炼铁炉系统

说明书

技术领域

一种炼铁法和炼铁炉系统；属于冶金技术。 

背景技术

高炉炼铁是目前主要的炼铁技术，其能耗高，污染大，另外焦煤有限；熔融还原炼铁，属于二步法，虽只用煤等，但由于将预还原和终还原分为不同设备中进行，热效率低；煤基直接还原炼铁，气化问题没有解决好，能耗高；低温直接还原炼铁，需用催化剂，煤粉的气化没有解决好；三百年来炼铁都是要有氧加热，又要不完全燃烧产生一氧化碳还原铁矿物作法，效率低，能耗高。 

发明内容

针对以上问题，本发明提供了，一种炼铁法和炼铁炉系统；其特征在于运用燃烧器提供热源，加热铁矿物和气化炭来炼铁；燃烧器用自身工艺过程产生的燃气和空气(富氧空气或纯氧也可)燃烧产生的高温乏氧烟气(内含水蒸气和二氧化碳等)，直接送入炉内，和炭产生布多尔反应和水煤气反应，生成一氧化碳和氢气等强还原气体，再和铁矿物发生还原反应，成为金属铁；该法可用于高炉炼铁，熔融还原炼铁，直接还原炼铁，低温直接还原炼铁等过程；炉内整个过程在乏氧和强还原气氛之中，打破以往的要有氧加热，又要不完全燃烧产生一氧化碳还原铁矿物的作法；把产热的氧化过程和吸热的还原过程分开进行使炼铁效率更高。用于高炉炼铁，可以把原高炉炼铁的热风机的热风，由燃烧器提供的高温乏氧烟气替代；还可将燃烧器直接装在高炉的风口上，顶替原来喷油或喷煤粉的加热器；由于加热不用焦炭燃烧，可减少焦炭用量，可将焦炭直接均匀掺入铁矿物中，可用一些半焦或生物质焦先放入炉底用于气化，再放入铁矿物和熔剂；为了提高工艺过程燃气的热值，燃烧器可用富氧空气或纯氧助燃；热源的温度控制在2000K左右加热；产生的还原气体对铁矿物进行了还原，使其成为金属铁水；还原后的气体，经净化再送给燃烧器。用于熔融还原炼铁，可以把原熔融还原炼铁过程，放在一个炉内进行；先将适量的低变质煤放入炉中再放入铁矿物和熔剂；燃烧器先以900K温度的乏氧烟气对煤进行干馏，产生热解气；然后燃烧器再以1300K温度的乏氧烟气气化煤干馏后的焦炭，使其产生还原气体；热解气和还原气体对铁矿物进行还原，使其成为海绵铁；之后燃烧器再以1900K温度的乏氧烟气对海绵铁进行熔融成铁水；还原后的气体，经净化再送给燃烧器；为了提高工艺过程燃气的热值，燃烧器可用富氧空气或纯氧助燃。用于直接还原炼铁，可以把原直接还原炼铁，分为两个炉进行，一个煤气化炉，一个还原炉；煤气化炉只产生还原气体，此种内热立式煤气化炉，为还原气体下吸式，由炉体，燃烧器，螺旋物料推进器加料装置和出渣装置等构成；炉体由耐热不锈钢管构成，炉体外有绝热层包裹，炉体内下部有莫来卵石层蓄热；工作时将低变质煤由螺旋物料推进器加料装置加料至炉内，之后燃烧器再以1400K温度的乏氧烟气加热；煤被气化成还原气体，在以1100K左右的温度送入还原炉中；在还原炉中铁矿物依次经过预热，还原，冷却三个阶段，得到海绵铁；还原后的气体，经净化再送给燃烧器。用于低温直接还原炼铁，可以把原低温直接还原炼铁过程，分为两个步骤进行；先将铁矿粉放入密封的高速球磨机中球磨，再将气化炉产生的1000K左右温度的还原气体送入球磨机中，在球磨过程中还原铁矿粉，然后通过磁选去除脉石等杂质，得到较为纯净的铁粉；还原后的气体，经净化再送给燃烧器。炼铁炉系统：由炉体子系统和气化加热子系统组成；炉体子系统主要由以往炼铁炉的炉体，加料装置，出渣装置等构成；气化加热子系统以燃烧器为核心，其它包括：鼓风机，燃气净化装置等；二者相互独立，又有机结合，为老炉的改造创造了条件。 

具体实施方式

实施例1.熔融高炉炼铁；可以把原高炉炼铁的热风机的热风，由燃烧器提供的高温乏氧烟气替代；还可将燃烧器直接装在高炉的风口上，顶替原来喷油或喷煤粉的加热器；先将适量的低 变质煤放入高炉中，再放入铁矿物和熔剂混和物；燃烧器先以900K温度的乏氧烟气对煤进行干馏，产生热解气；然后燃烧器再以1300K温度的乏氧烟气气化煤干馏后的焦炭，使其产生还原气体；热解气和还原气体对铁矿物进行还原，使其成为海绵铁；之后燃烧器再以1900K温度的乏氧烟气对海绵铁进行熔融成铁水；还原后的气体，经净化再送给燃烧器；为了提高工艺过程燃气的热值，燃烧器可用富氧空气或纯氧助燃；整个过程没有用焦炭。 

实施例2.低温煤基气化直接还原炼铁；可以把原直接还原炼铁，分为两个炉进行，一个煤气化炉，一个还原炉；煤气化炉只产生还原气体，此种内热立式煤气化炉，为还原气体下吸式，由炉体，燃烧器，螺旋物料推进器加料装置和出渣装置等构成；炉体由耐热不锈钢管构成，炉体外有绝热层包裹，炉体内下部有莫来卵石层蓄热；工作时将低变质煤由螺旋物料推进器加料装置加料至炉内，之后燃烧器再以1400K温度的乏氧烟气加热；煤被气化成还原气体，在以1000K左右的温度送入还原炉中；还原炉用球磨机充当；先将铁矿粉放入密封的高速球磨机中球磨，再将气化炉产生的1000K左右温度的还原气体送入球磨机中，在球磨过程中还原铁矿粉，然后通过磁选去除脉石等杂质，得到较为纯净的铁粉；还原后的气体，经净化再送给燃烧器。整个过程低耗，污染小，高效。