[实用新型]一种冶金熔融还原炉装置

说明书

本实用新型属于冶金熔融还原设备领域，涉及一种冶金熔融还原炉装置。本实用新型采用铁浴式还原工艺，冶炼时上部为渣层，下部铁水层，氧枪从炉顶渣层之上空间向渣层吹氧气，渣层上部空间围绕还原炉一周设置设若干除尘灰喷枪和两个熔剂喷枪，对称分布，向渣层喷吹除尘灰和熔剂。上部渣层围绕还原炉一周设若干煤氧喷枪和除尘灰喷枪，煤氧喷枪和除尘灰喷枪间隔布置，斜向下浸入上部渣层喷吹除尘灰和煤。下部渣层设置围绕还原炉一周设置若干喷煤枪，斜向下浸入渣层向铁水喷吹。除尘灰、煤、熔剂均采用还原性煤气输送，喷枪均为水冷结构。本实用新型采用泡沫渣渣、厚渣层、渣层燃烧以及溅渣传热等方式有机结合，高效处理铁浴熔融还原传热及传质问题。

技术领域

本实用新型属于冶金熔融还原设备领域，涉及一种冶金熔融还原炉装置。

背景技术

除尘灰或矿粉中的铁氧化物在熔融状态下被C直接还原，生成铁液和CO气体，CO的二次燃烧放出的热量除满足铁氧化物还原吸热所需要的热量外还有剩余，此部分剩余热足够用来加热熔化铁氧化物，这样，可以达到冶炼最低碳耗。从热力学角度考虑，这一过程是可行的。长久以来，国内外对铁浴熔融还原已经进行了长期的研究，但铁浴熔融还原至今没有实现大规模商用运行，最核心的难点在于为实现上述理论设想，必须实现将CO二次燃烧产生的热量有效地传递给还原区，同时还必须避免还原区被氧化，然而传热和传质又是难以分开的。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种冶金熔融还原炉装置，采用泡沫渣渣、厚渣层、渣层燃烧以及溅渣传热等方式有机结合，高效处理铁浴熔融还原传热及传质问题。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种冶金熔融还原炉装置，包括炉体，所述炉体用于冶炼铁水及位于铁水上方的渣层；所述炉体上与铁水及渣层相对应的位置上分设有出铁前炉与出渣前炉；在所述炉体的高度方向上沿逐渐靠近所述炉体的底部的方向上依次环绕设置第一喷枪层、第二喷枪层、第三喷枪层；所述第一喷枪层包括对称分布的若干除尘灰喷枪及至少两个熔剂喷枪，用于向渣层喷吹除尘灰和熔剂；所述第二喷枪层包括若干间隔布置的煤氧喷枪和除尘灰喷枪，伸入渣层喷吹除尘灰和煤；所述第三喷枪层包括若干喷煤枪，向铁水喷吹。

可选的，所述第二喷枪层的设置位置与渣层相匹配，斜向下浸入渣层布置。

可选的，所述第三喷枪层内的喷煤枪斜向下浸入渣层布置。

可选的，所述炉体顶部设有顶吹氧枪，从炉体上部向渣层射流，形成渣层凹陷及溅渣。

可选的，所述除尘灰喷枪、熔剂喷枪、煤氧喷枪及喷煤枪中喷射的除尘灰、煤熔剂均采用还原性煤气输送。

可选的，所述还原性煤气为冶金企业自身产生的高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气以及上述还原煤气加工产生的氢气、一氧化碳及甲烷。

可选的，所述喷煤枪为套筒式喷枪，中间喷吹煤粉和粒煤的混合物，最外层为水冷层。

可选的，所述煤氧喷枪为套筒式喷枪，最外层为水冷层，最内为氧气层，中间为输煤管。

可选的，所述除尘灰喷枪、熔剂喷枪、煤氧喷枪及喷煤枪中喷射的除尘灰、煤熔剂及还原性煤气提前预热。

可选的，所述炉体底部设有透气砖，所述透气砖下方设有用于向铁水喷吹除湿、预热的焦炉煤气的底吹系统。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型顶吹氧枪向渣层高速喷吹，氧气在渣层界面及上部空间与碳及煤气燃烧产生大量热量，温度可达1600℃～2000℃，喷吹形成大量飞溅渣滴，依据牛奶滴落液面在液面处形成王冠飞溅原理，飞溅出的渣滴被迅速加热落回渣层，再次形成小的飞溅，大大增加渣层受热表面积。