[发明专利]矿粉还原系统

说明书

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，尤其是涉及一种矿粉还原系统。

背景技术

相关技术中，直接还原炼铁技术是钢铁工业发展的前沿技术，是钢铁工业发展摆脱焦煤资源的羁绊、降低能耗、减少CO₂排放、改善钢铁产品结构、提高钢铁产品质量的重要发展方向。直接还原铁是优质废钢的替代品，是生产高品质纯净钢的不可短缺的铁源原料，是转炉炼钢的优质冷却剂。

目前，达到工业生产水平或仍在继续试验的直接还原方法主要分为两类：使用气体还原剂的直接还原法和使用固体还原剂的直接还原法。其中，使用气体还原剂的直接还原法按工艺设备来分又可分为三类，包括竖炉法、反应罐法和流态化法。

竖炉法(例如Midrex法)是指炉料与煤气在炉内逆向运动，下降的炉料逐步被煤气加热和还原的方法。然而，竖炉法只能处理块状物料，不能直接处理粉状铁矿石，处理粉状铁矿石时需要造块，存在工序繁琐且耗能耗水，经济性差的缺点；反应罐法(例如墨西哥的HyL法)是指炉料在反应罐中固定不动，通入热还原煤气依次进行预热、还原和冷却，最后定期停气，把炉料排出罐外，然而，反应罐法存在煤气利用差，热耗大，产品质量不均的缺点；流态化法是在流化床中用煤气还原铁矿粉的方法，流态化法生成过程中，细粒矿粉甚易粘结，一般在600-700℃不高的温度下操作，不仅还原速度不大，而且极易促成CO的析碳反应，妨碍正常操作。因此，如何设计出一种降低能耗、提高还原气利用率的矿粉还原系统，成为目前亟需解决的难题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种矿粉还原系统，所述矿粉还原系统的矿粉能与还原气充分接触，能耗低且还原气利用率高且操作简单，运行过程易于控制。

根据本发明实施例的矿粉还原系统，包括：反应器，所述反应器包括进料段、还原段和冷却段，所述还原段位于所述进料段的下方并与所述进料段连通，所述冷却段设于所述还原段下方并与所述还原段连通，所述进料段的顶部设有进料口，所述冷却段的底部设有出料口，所述反应器的侧壁上设有还原尾气出口和还原气入口，所述还原尾气出口和所述还原气入口在上下方向上间隔设置在所述进料口和所述出料口之间，且所述还原尾气出口和所述还原气入口均与所述还原段连通；加热装置，所述加热装置设在所述还原段内，并包括多个蓄热式辐射管，所述蓄热式辐射管的两端分别设有燃烧器；气体分布器，所述气体分布器设在所述进料段内，位于所述进料口之下，所述气体分布器具有气体进口和开口朝上的气体出口，所述气体进口和所述气体出口连通，所述气体分布器被构造成将所述进料段内下落的矿粉吹散以使所述矿粉分散地落入所述还原段。

根据本发明实施例的矿粉还原系统，通过在反应器内设置气体分布器，可以通过气体分布器将矿粉充分打散，从而可以有效地增大矿粉与还原气体的接触面积，加快了还原反应速率，提高了还原气体的利用率和系统热量的利用率，提高了矿粉还原系统的生产效率且降低了矿粉还原系统的能耗。同时通过将进料口、还原尾气出口、还原气入口和出料口从上至下依次间隔设置在反应器上，可以充分利用矿粉还原系统中的热量，提供了热利用率，降低了能耗和运行成本。

根据本发明的一些实施例，所述气体分布器包括：主流道，所述主流道上设有所述气体进口；和多个分流道，每个所述分流道与所述主流道连通，每个所述分流道上设有至少一个所述气体出口。

根据本发明的一些具体实施例，所述主流道沿水平方向延伸，多个所述分流道在所述主流道的长度方向上间隔设置，每个所述分流道在所述主流道的宽度方向上贯穿所述主流道且每个所述分流道被所述主流道平分为两段。

根据本发明的一些进一步实施例，至少一个所述气体出口处设有出气管，所述出气管的上端设有防堵部，所述防堵部的横截面积在从下至上的方向上逐渐减小。

具体地，所述防堵部形成为圆锥体形状，所述防堵部的母线与其中心线之间的夹角α满足：30°≤α≤60°。

根据本发明的一些实施例，所述分流道的长度为L，所述分流道上的所述气体出口的总面积为S，所述L和S的比值满足：8≤L/S≤10。

根据本发明的一些实施例，相邻两个所述分流道之间的间距d满足：80mm≤d≤120mm。

根据本发明的一些进一步实施例，所述冷却段包括：风冷段，所述风冷段的侧壁上设有所述还原气入口，所述风冷段内设有与所述还原气入口连通的布风板；和水冷段，所述水冷段位于所述风冷段的下方，所述水冷段的侧壁上设有水冷壁。