[发明专利]用于煤基球团还原的装置与方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术与设备领域，更具体地讲，特别是涉及一种用于煤基球团还原的转底炉及其还原方法。

背景技术

随着资源的日趋紧张，特别是高品质含铁原料和炼焦用煤的稀缺，传统高炉流程钢铁企业的生存和发展受到了很大的挑战。而资源限制性小、灵活性大、流程短的非高炉炼铁技术则受到越来越多的关注和重视。近几年，由于转底炉具有的工艺和设备特点，逐步受到炼铁界的重视，将其应用于煤基球团直接还原的生产，获得了快速发展。

转底炉还原工艺过程为：装料—加热升温—还原—冷却—出料。

在实际生产中，包括钒钛磁铁矿在内的铁精矿资源采用转底炉直接还原生产工艺，受物料入炉工艺的制约，只能选择铁精矿与还原剂(如煤粉)混合后造球形成煤基球团的入炉原料制备方式。从原料准备系统输送来含碳球团，向炉内供料，根据炉底转动速度自动控制料的流量，满足连续均匀布料的要求。炉内燃气燃烧火焰在炉膛中上部位，受燃烧辐射传热方式的制约，为避免出现物料加热不均导致还原不彻底的问题，煤基球团在炉底上仅能铺1～2层，生产效率十分低下。

此外，转底炉圆环炉膛划分为装料区、预热区、中温还原区、高温还原区、冷却区和出料区。料块随炉底旋转，经历上述各区后完成还原过程。在炉内各区，安装在炉膛两侧的烧嘴燃烧煤气，另外补风喷嘴吹入空气使还原反应释出的CO燃烧，为料块升温和还原反应提供热量。转底炉炉膛内的燃烧，存在两方面的问题：一是燃烧区域也是还原区域，为保证燃烧充分以提升还原温度，整个炉膛内不可避免的为氧化性或弱氧化性气氛，还原过程中逸出的CO也被燃烧消耗，导致金属化率通常难以稳定达到80％以上；二是大量燃烧行为的发生，为保证燃烧的正常进行和炉压的稳定，必须快速的将大量燃烧后高温烟气抽出炉外，这势必导致热量损失严重。国内外大量实验研究表明，含碳球团在中性气氛或弱还原性气氛下，利用煤基球团的自还原原理及布多尔反应，均可实现较高程度的还原得到高金属化率球团。

因此，基于煤基球团入转底炉还原的物料现状和还原过程缺陷，有必要进行相关设备改进，解决转底炉生产效率不高、热量利用率低和金属化率偏低的问题。

发明内容

本发明提供一种用于煤基球团还原的装置与方法，所要解决的技术问题是转底炉设备特性导致的产能不高，以及炉膛区域燃烧导致的弱氧化气氛致使煤基球团还原后金属化率不高的设备缺陷。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种用于煤基球团还原的装置，它包括燃气炉窑、混气炉、高温气体输送管道、进风烟道和转底炉，所述燃气炉窑通过所述高温气体输送管道与所述混气炉连接，所述混气炉通过所述进风烟道与所述转底炉的高温区连接。

为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：

根据本发明的一个实施方案，所述混气炉上连接有还原气管道。

根据本发明的另一个实施方案，所述转底炉的炉壁上设置补风风口。

根据本发明的另一个实施方案，所述补风风口小于或等于10个。

根据本发明的另一个实施方案，所述转底炉的炉膛内空净高度为20cm-150cm。

本发明还可以是：

一种用于煤基球团还原的方法，它包括：

燃气炉窑产生的中性和/或弱氧化性的高温烟气通过高温气体输送管道进入混气炉，再通过进风烟道进入转底炉，该中性和/或弱氧化性的高温烟气对转底炉内生产运行中的煤基球团加热还原。

根据本发明的另一个实施方案，所述中性或弱氧化性的高温烟气在混气炉内通过还原气管道配入煤气、天然气、H₂、还原尾气的一种或几种组合，调整气氛为中性或弱还原性，得到O₂体积含量0％-3％，温度为1200℃-1480℃的高温烟气，高温烟气通过进风烟道输送进入转底炉高温区，并与转底炉转动方向相反的逆流方式加热并还原煤基球团，转底炉整个区域在中性或弱还原气氛条件下没有气体燃烧行为和过程，利用煤基球团的碳实现直接还原，结合球团中的碳发生布多尔反应生成的CO实现整个还原过程。

根据本发明的另一个实施方案，未完全利用的CO随还原尾气进行余热利用预热煤基球团后燃烧排放，或返回燃气炉窑或还原气管道循环利用。

根据本发明的另一个实施方案，其特征在于所述燃气炉窑(1)内燃烧产生高温烟气条件下，转底炉尾气排放抽气速率可降低至0.5-10m/s。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：