[发明专利]一种流固耦合的铁矿粉还原装置及方法

权利要求书

1.一种流固耦合的铁矿粉还原装置，其特征在于：包括流态化床型还原炉和竖炉，所述流态化床型还原炉与所述竖炉之间通过倾斜连接管相连，其中所述倾斜连接管为上口小、下口大的收缩型喷管，所述倾斜连接管的上口与所述流态化床型还原炉相连，所述倾斜连接管的下口与所述竖炉相连；

所述竖炉包括从上到下依次设置的竖炉入料区域、固定床层还原区域和竖炉出料区域，其中所述倾斜连接管的下口与所述竖炉入料区域相连；

所述竖炉出料区域设有主体还原气进入管；

所述流态化床型还原炉包括从上到下依次设置的还原炉入料区域、流态化还原区域和还原炉出料区域，其中所述倾斜连接管的上口与所述还原炉出料区域相连；

在所述还原炉出料区域设有补充还原气进入管；

在所述流态化还原区域设有用于检测铁矿粉还原状态的检测器；

所述竖炉出料区域的纵向剖面呈上大下小的梯形结构，在所述竖炉出料区域的底部设有直接还原铁排出管。

2.根据权利要求1所述的流固耦合的铁矿粉还原装置，其特征在于：在所述还原炉入料区域设有铁矿粉进入管和尾气流出管。

3.一种流固耦合的铁矿粉还原方法，其特征在于：采用如权利要求1-2任一项所述的流固耦合的铁矿粉还原装置进行铁矿粉还原，该方法包括如下步骤：

主体还原气通过主体还原气进入管进入竖炉，流经倾斜连接管进入流态化床型还原炉；

铁矿粉通过铁矿粉进入管进入流态化床型还原炉，铁矿粉在所述主体还原气的作用下悬浮在流态化还原区域，并在所述流态化还原区域进行第一次还原；

经过第一次还原后的铁与铁矿粉发生粘结形成铁矿粉颗粒，所述铁矿粉颗粒的粒径变大失稳，从所述流态化还原区域掉落进入所述倾斜连接管，并沿所述连接管进入所述竖炉，所述铁矿粉颗粒在固定床层还原区域进行第二次还原，获得直接还原铁；

所述直接还原铁从所述竖炉的直接还原铁排出管排出；

当所述主体还原气流的流量和流速不能使铁矿粉悬浮在所述流态化还原区域时，检测器报警，通过补充还原气进入管充入补充还原气到流态化床型还原炉，并调节所述主体还原气和所述补充还原气的流量和流速达到预定值，使铁矿粉悬浮在所述流态化还原区域的流体中。