[发明专利]一种双还原剂还原炉及其使用方法

权利要求书

1.一种双还原剂还原炉，其用于将矿渣颗粒中的含铁氧化物还原成铁，其特征在于：该双还原剂还原炉包括炉体(1)、矿渣颗粒进料组件、燃烧器组件、助燃气装置、排渣组件和自动控制装置；其中，所述矿渣颗粒进料组件设置在炉体顶部的进料口；所述炉体的内部自上而下依次设置有预热腔(2)、燃烧腔(3)；矿渣颗粒依次经进料口、预热腔的预热进入燃烧腔；所述燃烧器组件包括点火枪(4)和补燃枪(5)，所述点火枪和补燃枪均与燃烧腔相连接；所述助燃气装置包括供气源，以及一端与供气源相连接，另一端与燃烧腔相连通的助燃风进气管(6)；所述预热腔的上部腔体还设置有高温烟气排气管(7)；所述燃烧腔上还设置有水盘管(S)，所述水盘管的一端为冷水进口(8)，另一端为高温蒸汽出口(9)；所述高温蒸汽出口还通过扩容管(10)与燃烧腔的蒸汽进气口(11)相连接；所述排渣组件设置在炉体的底部，所述排渣组件包括设置在炉体底部的铁水出口(12)，以及设置在铁水出口上方的炉体底部侧壁上的出渣口(13)；所述自动控制装置分别与矿渣颗粒进料组件、燃烧器组件、助燃气装置、排渣组件控制连接；

所述矿渣颗粒进料组件包括料盅(14)、设置在料盅下方的第一上料密封闸板(15)、第二上料密封闸板(16)，以及与第一上料密封闸板相连接的第一闸板阀、与第二上料密封闸板相连接的第二闸板阀；所述第一闸板阀与第一上料密封闸板驱动连接；所述第二闸板阀与第二上料密封闸板驱动连接；

所述高温烟气排气管上设置有放散管(17)及与放散管启闭控制连接的电磁阀(18)；所述矿渣颗粒包括含有四氧化三铁、三氧化二铁、氧化铁的铁渣颗粒，和含量为5-50％的煤颗粒；

所述自动控制装置包括控制器、设置于预热腔内的第一温度传感器(19)、设置于高温烟气排气管上的一氧化碳浓度传感器和氢气浓度传感器(20)；所述第一温度传感器、一氧化碳浓度传感器、氢气浓度传感器均与控制器相连接并将实时检测的预热腔内温度信号、一氧化碳浓度信号、氢气浓度信号发送至控制器；所述控制器将接收到的预热腔内温度信号、一氧化碳浓度信号、氢气浓度信号经数据转换后存储至存储模块中，并与存储模块中预设的相应阈值进行比较，并将比较的结果存储至存储模块中；

所述自动控制装置还包括与控制器相连接的第二温度传感器、氧气流量传感器、高温蒸汽流量传感器；所述第二温度传感器设置于水盘管的高温出气口，用于实时监测水盘管的高温出气口的温度信号；所述氧气流量传感器设置于氧气供应管内用于实时监测氧气供应流量信号；所述高温蒸汽流量传感器设置于高温蒸汽管上用于实时监测还原炉的炉体内高温蒸汽的流量信号；所述控制器将接收到的实时高温出气口的温度信号、氧气供应流量信号、还原炉的炉体内高温蒸汽的流量信号经数据转换后存储至存储模块中，并与存储模块中预设的相应阈值进行比较，并将比较的结果存储至存储模块中；

所述自动控制装置还包括与控制器相连接的压力传感器和/或接近式传感器，所述排渣组件的出渣口设置有自动启闭板，所述自动启闭板包括驱动器及挡板；所述驱动器与挡板驱动连接；所述压力传感器和/或接近式传感器设置在挡板的内壁上，用于实时监测渣物对挡板的压力和/或渣物距挡板的距离信号，并将监测的相应信号发送至控制器；控制器还与驱动器控制连接，控制器根据接收到的实时挡板压力信号和/或距挡板距离信号经数据转换后与存储器内存储的相应阈值进行比较，根据比较的结果控制驱动器打开或者关闭挡板。

2.一种根据权利要求1所述的双还原剂还原炉的使用方法，其特征在于，该使用方法包括如下步骤：

1)在燃烧器组件的点火枪初次点火前，炉体的燃烧腔内填充木材引火材料，矿渣颗粒由炉体顶部的进料口填入还原炉的炉体内，且一直填充到炉体燃烧段；

2)打开氧气源，氧气经过氧气供应管输送至燃料腔；点火枪点火，将引火材料点燃，燃烧10到30分钟后，木材引火材料燃烧完全；

3)矿渣颗粒下落使其整体料位下降，料盅上的第一上料密封板阀和第二上料密封板阀交替打开、闭合使得矿渣颗粒和掺混的煤颗粒逐渐落入双还原剂还原炉的炉体燃烧腔内；

4)在燃烧腔内，控制氧气流量，使矿渣颗粒不完全燃烧产生高浓度CO气体；

5)燃烧产生的CO气体与矿渣颗粒中的四氧化三铁、三氧化二铁、氧化铁在500-1300℃的高温中产生还原反应，将四氧化三铁、三氧化二铁、氧化铁中的铁还原出来，在还原的产物中，含有高温烟气；

6)高温烟气经过烟气净化装置进行净化处理，还原炉燃烧段设有水盘管，通入水盘管内的冷水利用燃烧腔内释放的热量被加热，产生高温高压水蒸气，一部分水蒸汽进入还原炉燃烧段，这部分高温蒸汽与炉内碳反应产生氢气和一氧化碳，氢气和一氧化碳作为还原气体，进一步参与矿渣颗粒中四氧化三铁、三氧化二铁、氧化铁的还原反应；

7)经过还原反应后，矿渣颗粒中的四氧化三铁、三氧化二铁、氧化铁已被还原成铁，生成的铁水沉积在炉子底部，当达到一定的高度时，铁水从炉底的铁水出口流出；废渣漂浮在铁水之上，并且达到一定的高度后，从炉侧的出渣口排出。