[发明专利]一种铁矿粉煤基生产直接还原铁设施及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产直接还原铁的设施及方法，特别是涉及一种铁矿粉煤基生产直接还原铁的设施及方法。

背景技术

直接还原铁作为我国钢铁冶炼的重要原料，日益受到钢铁企业的青睐。直接还原铁的生产可分为气基法和煤基法两类，由于我国天然气资源缺乏、煤制气工艺复杂、成本高昂，且气基法技术受国外垄断，难以适合我国国情。我国主流煤基法工艺为回转窑还原球团矿工艺，原料经过烘干粉磨、加湿造球、球团烧结、球团冷却、回转窑加热和还原的工艺环节，原料存在多次升温和降温，能耗浪费严重，此外，煤灰与还原过程中间产物容易形成低熔点共融物，导致回转窑结圈，窑况顺行困难，因此，主流煤基法产量规模偏小，成本偏高，对还原煤的品质要求严格，已成为困扰行业技术进步的难题，探索适合我国国情的煤基生产直接还原铁的方法势在必行。

发明内容

本发明的目的在于克服回转窑煤基法生产直接还原铁存在能耗高、产量低、工况不顺、成本高的缺点，提供一种铁矿粉煤基生产直接还原铁的方法。

本发明的目的是这样实现的：铁矿粉煤基直接还原铁包括还原铁设施和还原铁方法；

所述的还原铁设施包括：带式运输机、提升式运输机、多级预热器、还原回转窑、连接器、冷却回转窑、锁风阀、筛分机、磁选机、引风机、收尘器、高温风机、燃烧器和预燃室；提升式运输机出料口与多级预热器的顶部预热器入口连接；多级预热器底部出料口与还原回转窑窑尾连接；多级预热器的底部预热器通过预燃室与还原回转窑窑尾连接，还原回转窑窑头通过连接器与冷却回转窑入料端连接；还原回转窑摇头设有燃烧器；冷却回转窑出料端设有锁风阀，锁风阀出料口与筛分机入料口连接；筛分机筛上物出料口通过带式运输机与还原回转窑窑尾连接；筛分机筛下物出料口与磁选机入料口连接；高温风机进风口通过管路与还原回转窑窑尾连接；高温风机出风口通过管路分别与收尘器和燃烧器连接；收尘器出风口通过引风机外排。

所述的还原回转窑长度为40m～60m的短窑，窑径为３m～５m，窑内全长铺设高温耐材。

所述的冷却回转窑为单一长窑或串联的多段短窑；所述的单一长窑为等径长窑，窑径为2m～4m，长度为80m～120m，窑内入料端内设高温耐材，铺设长度为窑长的1/3～1/2，剩余长度为裸露的钢板窑壁，窑的出料端设置窑外水冷冷却段或风冷冷却段，冷却段长度为窑长的1/3～1/2；所述的串联的多段短窑为不等径窑且沿料流前进方向窑径逐段增大，总窑长、高温耐材铺设长度、冷却段长度与单一长窑一致。

所述的原还铁方法：铁矿粉煤基直接还原铁包括以下步骤：

步骤1、铁矿粉经提升运输机从顶部喂料进入多级预热器，同时将预燃室的高温烟气引入多级预热器底部，铁矿粉与高温烟气在多级预热器内逆向流动，完成铁矿粉的快速干燥预热和高温烟气的冷却，经预热器顶部排出进入高温风机的烟气温度小于300℃，预热器底部铁矿粉出料温度为800℃～900℃；多级预热器排列方式为竖向单列或竖向双列，级数为4级或5级。

步骤2、800℃～900℃的铁矿粉和筛分机筛出的还原焦一同进入还原回转窑尾部，形成矿焦混合料；燃料煤和来自高温风机的热风通过窑头燃烧器喷入窑内燃烧，形成1100℃～1200℃的窑内高温气流；矿焦混合料在向窑头缓慢前进的过程中，一方面受高温气流辐射继续升温，另一方面与窑内还原剂反应完成铁矿粉的还原，形成直接还原铁的高温铁粉料，出窑料温1000℃～1100℃。

所述的窑内还原剂的来源包括以下方面：

来源A、还原焦中的固定碳；

来源B、连接器和冷却窑中的还原煤在焦化过程中释放的气体，包括H₂、CO、CO₂、CH₄、H₂0；

来源C、还原焦中的固定碳与来源B中的CO₂发生C+CO₂=2CO反应，生成的CO；

来源D、来源B中的CH₄和窑内CO₂发生CH₄+CO₂=2CO+2H₂反应，生成的CO和H₂；

来源E、来源B中的CH₄和水蒸汽发生CH₄+H₂O=CO+3H₂反应，生成的CO和H₂。