[发明专利]一种直接还原风冷控温再燃烧室

说明书

技术领域

本发明涉及冶炼设备技术领域，特别是在直接还原工艺中，用于将回转窑窑尾排出的高温烟气中可燃成分燃尽，生成高温烟气的再燃烧室。

背景技术

非高炉法炼铁中的直接还原法是指在低于熔化温度之下将铁矿石还原成海绵铁的炼铁生产过程，其产品为直接还原铁(即DRI)，也称海绵铁。

海绵铁未经熔化，仍保持矿石外形，由于还原失氧形成大量气孔，在显微镜下观察团形似海绵而得名，其特点是含碳低(＜1％)，并保存了矿石中的脉石。

直接还原法分气基法和煤基法两大类，前者是用天然气经裂化产出H2和CO气体作为还原剂，在竖炉、罐式炉或流化床内将铁矿石中的氧化铁还原成海绵铁，后者是用煤作还原剂，在回转窑、隧道窑等设备内将铁矿石中的氧化铁还原。

中冶长天“一步法”是一种生产DRI的煤基直接还原工艺，其包括精矿造球-链篦机预热-煤基窑还原-冷却筒冷却等步骤，在生产过程中，生球从圆盘或圆筒造球机进入链篦机，在链篦机上进行干燥和预热，在达到一定强度之后直接进入回转窑，一部分固体还原剂(窑尾煤)与生球从链篦机的卸料端一同进入回转窑，其余固体还原剂(窑头煤)从回转窑头部加入，炉料与炉气呈逆向运动，在运动过程中，炉料在预热段被加热，使水分蒸发和石灰石分解，达到800℃后，煤中的固体碳开始还原铁矿石中的氧化铁，直到获得海绵铁，而碳则转变成CO气体，CO在氧化区被燃烧成CO2，放出热量以满足还原反应对温度的要求，产品排出回转窑后进入回转冷却筒冷却得到海绵铁，也可热送电炉直接炼钢。

再燃烧室位于链篦机与回转窑之间的冷烟室侧部，用于将从回转窑窑尾排出的高温烟气中可燃成分燃尽，生成高温烟气，然后分两部分，一部分输送到余热锅炉，用于余热发电，一部分回到链篦机预热段，对链篦机生球进行预热，使之达到进窑强度要求，而从回转窑出来的烟气温度通常在950度以上，若再燃室温度超过1000℃温度，则烟气粉尘会直接熔融，粘结在器壁上，形成结瘤，造成通道不畅、窑头正压大、链篦机和余热锅炉温度低，无法正常生产。

为了满足后续余热锅炉和链篦机预热段对烟气温度及烟气含氧量的工艺要求，再燃烧室除了要把从回转窑出来的烟气中的可燃物重新燃烧，还要必须将烟气温度控制在1000度以下。

请参考图1，图1为一种典型的直接还原窑再燃烧室的结构示意图。

如图所示，为使高温烟气进行完全燃烧，及控制烟气温度低于1000℃，再燃烧室1＇采用多环间隔喷水形式，即在再燃烧室1＇的内壁上由下至上设置二环风喷嘴及二环水喷嘴，其工作时，第一环喷风燃烧，接着进行喷水降温，再进行喷风燃烧，接着再喷水冷却，由于风喷嘴集中在再燃烧室1＇的上三分之一处和下三分之一处且向内水平设置，导致烟气中可燃物集中在风喷嘴处燃烧，温度骤然升高至1000度以上，必须采用水喷嘴对集中燃烧后的超温烟气(1000度以上)喷水降温，才能使烟气温度维持在1000度以下，而喷水冷却的再燃烧室存在以下不足：

首先，喷水冷却后，液态水变成水蒸汽，富含水蒸气的烟气作为链篦机的热源，对生球干燥工艺不利，易产生过湿层，导致灾难性后果。

其次，高温烟气经喷水冷却后，烟气含氧量较低，作为链篦机的热源，不利于球团氧化固结，导致入窑球强度低，易造成回转窑结圈。

再次，液态水变成水蒸汽潜热无法在余热锅炉中重新利用，造成能源极大浪费，在100℃下，每1kg水的气化热539Kcal无法在余热锅炉中回收，因为余热锅炉无法把水蒸气重新变成水，释放出这些热。

最后，工作在1000度环境下的水喷嘴对水质要求高，需经软化处理及严格过滤，否则极易堵塞，烧坏水喷嘴。

因此，如何消除再燃烧室的以上缺陷，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种直接还原风冷控温再燃烧室。该再燃烧室可控制各燃烧区间温度不超过1000℃，并有效消除水冷方式存在的各种缺陷，从而以较高的标准满足后续工艺对烟气温度、烟气含氧量、物理热焓、水气含量等各项参数的要求。

为实现上述目的，本发明提供一种直接还原风冷控温再燃烧室，包括再燃烧室及其上设置的烟气燃烧系统和烟气冷却系统，所述烟气燃烧系统和烟气冷却系统为同一系统，其包括沿所述再燃烧室高度方向自下而上间隔分布的多级供风系统，各级所述供风系统均包括进风管，所述进风管设有多个在所述再燃烧室内部进行恒温燃烧的风喷嘴。

优选地，所述进风管包括环形供风集管以及从供风集管通往各风喷嘴的供风支管。