[发明专利]快速还原反应器以及水冷式矿粉快速还原反应系统及方法

权利要求书

1.一种快速还原反应器，其特征在于，包括：自上至下依次设置的进料段、还原段和冷却段，所述还原段中设有加热系统，用于产生使反应器中矿粉和还原气体进行还原反应的热量；

所述冷却段包括自上至下依次设置的风冷区域和水冷区域，其中，所述风冷区域底部设有布风板，用于引入还原气体对热态还原产物进行初步冷却处理；所述水冷区域的四周设有水冷壁，用于吸收反应器炉膛内还原产物的热量。

2.一种水冷式矿粉快速还原反应系统，其特征在于，包括：快速还原反应器、加热系统和还原气系统，其中，

所述快速还原反应器包括自上至下依次设置的进料段、还原段和冷却段，所述还原段中设有所述加热系统，用于产生使反应器中矿粉和还原气体进行还原反应的热量；

所述冷却段包括自上至下依次设置的风冷区域和水冷区域，其中，所述风冷区域底部设有布风板，用于引入还原气体对热态还原产物进行初步冷却处理；所述水冷区域的四周设有水冷壁，用于吸收反应器炉膛内还原产物的热量；

所述还原气系统，包括尾气处理装置和还原气储罐，其中，所述尾气处理装置分别与反应器的还原尾气出口和所述还原气储罐连接，用于对反应器排出的还原尾气进行处理，得到未反应的还原气体；

所述还原气储罐经还原气进气阀门与布风板连接；

所述还原气系统还包括新制还原气气源，所述还原气储罐设有新制还原气入口连接新制还原气气源。

3.如权利要求2所述的一种水冷式矿粉快速还原反应系统，其特征在于，所述加热系统包括多个蓄热式辐射管，每个蓄热式辐射管沿竖直方向并排设置在所述还原段内；所述还原段的侧壁上设有与所述蓄热式辐射管相连通的燃气入口、空气入口和烟气出口。

4.如权利要求2所述的一种水冷式矿粉快速还原反应系统，其特征在于，所述还原气系统还包括风机，所述风机的进气口与所述还原气进气阀门连接，出气口与所述布风板连接，用于将混合还原气体通入所述快速还原反应器的风冷区域。

5.如权利要求2所述的一种水冷式矿粉快速还原反应系统，其特征在于，所述还原气系统还包括氮气进气阀门和氮气储罐，所述氮气进气阀门一端与所述氮气储罐连接，另一端与所述风机的进气口连接，用于控制氮气进入反应器进行空气置换，保证在还原气体进入反应器前整个系统处于非氧化气氛中。

6.如权利要求2所述的一种水冷式矿粉快速还原反应系统，其特征在于，所述尾气处理装置包括洗涤冷却装置、压缩装置和脱碳装置，其中，所述洗涤冷却装置与还原尾气出口连接，用于对反应器排出的还原尾气进行洗涤、冷却处理；所述压缩装置与所述洗涤冷却装置连接，用于将对洗涤冷却装置排出的气体进行压缩处理；所述脱碳装置分别与所述压缩装置和所述还原气储罐连接，用于将压缩后的气体进行脱碳处理，得到的未反应的还原气体通入到所述还原气储罐中与新的还原气体混合；所述还原气系统还包括还原尾气储罐，与所述脱碳装置连接，用于将脱碳装置得到的富含CO₂的还原尾气进行储存。

7.如权利要求2所述的一种水冷式矿粉快速还原反应系统，其特征在于，还包括所述进出料系统，包括矿粉进料系统和还原产物出料系统，其中，所述矿粉进料系统包括原料仓、斗提、上插板阀、下插板阀、漏料锥和振动布料筛，其中，所述斗提分别与原料仓和反应器相连，用于从原料仓向反应器送料；所述上插板阀、下插板阀、漏料锥和振动布料筛从上往下依次设置于所述进料段内，通过所述上插板阀和下插板阀的交替开启和关闭，在进料时对所述反应器顶部进料口轮流进行封闭；所述还原产物出料系统，包括出料装置和储料仓，所述出料装置分别与所述快速还原反应器的出料口及所述储料仓连接，用于将反应器中冷却后的还原产物经由出料装置运输到储料仓进行储存。