[实用新型]一种节能高效的铁矿石直热式电加热还原系统

说明书

本实用新型公开了一种节能高效的铁矿石直热式电加热还原系统，包括直热式电加热装置（2）、炉体（3）、炉顶烟气净化装置（6）、高温还原气加热装置（7）和换热冷却装置（11），所述直热式电加热装置（2）设置于炉体（3）内部，炉体（3）的出气口连接炉顶烟气净化装置（6），炉顶烟气净化装置（6）连接高温还原气加热装置（7），高温还原气加热装置（7）连接炉体（3）的进气口，所述炉体（3）的出料口连接换热冷却装置（11），换热冷却装置（11）的出气口连接高温还原气加热装置（7），直热式电加热装置（2）外接电源。

技术领域

本实用新型属于电加热直接还原炼铁技术领域，具体涉及一种节能高效的铁矿石直热式电加热还原系统。

背景技术

钢铁领域为实现产业结构转型升级，其优化重点落在工艺与设备方面。电竖炉铁矿石直接还原属于直接还原炼铁工艺中以竖炉作为主体设备、电加热作为主体加热手段的冶炼工艺，冶炼过程中铁矿石入炉球团始终保持固态。工艺技术优化的关键点在于提升入炉料升温速率、保证稳定较高的还原温度、解决还原气析碳问题与增大炉体内的有效冶炼容积。

入炉升温速率及稳定的高温还原温度是影响冶炼顺行及产品质量的主要因素。入炉料升温速率慢，会降低还原反应速率，不利于铁矿石的还原，从而影响冶炼的生产率，并且对于部分难还原矿相，还原温度只有在900~1100℃才能保证海绵铁产品金属化率高。其次，入炉还原气组分主要由CO与H₂组成，CO在500~700℃温度区间会发生析碳反应，并且H₂的存在也会促进该反应进行，析出的炭黑会在球团孔隙内沉积和膨胀，产生内应力，使入炉球团破裂，甚至粉化，影响料注透气性，还会降低炉衬寿命。最后，传统工艺竖炉内存在冷却区，将生成的海绵铁通过冷却气冷却至50℃以下，方可排出竖炉，但是直接在炉内进行冷却，既不利于炉温控制，也会导致竖炉有效容积利用率下降，产品余热也没有得到较好利用。

为解决上述现有工艺所存在问题，亟待研发一种新型节能高效的铁矿石直热式电加热还原系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种节能高效的铁矿石直热式电加热还原系统，利用直热式电加热装置，解决现有工艺存在的入炉料升温速率慢，还原区温度不稳定，还原气在竖炉内析碳及竖炉有效容积小的问题，实现电加热直接还原炼铁技术“节能、高效”的工艺目标，加速钢铁行业的优化升级。

为了解决技术问题，本实用新型的技术方案是：一种节能高效的铁矿石直热式电加热还原系统，包括直热式电加热装置、炉体、炉顶烟气净化装置、高温还原气加热装置和换热冷却装置，所述直热式电加热装置设置于炉体内部，炉体的出气口连接炉顶烟气净化装置，炉顶烟气净化装置连接高温还原气加热装置，高温还原气加热装置连接炉体的进气口，换热冷却装置的出气口连接高温还原气加热装置，直热式电加热装置外接电源。

优选的，所述炉体顶部设置有炉顶下料口和炉顶烟气出口，炉顶烟气出口与炉顶烟气净化装置连接，炉体侧壁下侧设置有高温还原气进口，高温还原气进口与高温还原气加热装置连接，炉体底部设置有竖炉下料口，竖炉下料口与换热冷却装置连接。

优选的，所述炉顶烟气出口与炉顶烟气净化装置通过风道连接。

优选的，所述竖炉下料口处设置有竖炉下料口插板阀。

优选的，还设置有备用高温还原气加热装置，备用高温还原气加热装置与高温还原气加热装置并联，备用高温还原气加热装置和高温还原气加热装置的输入端分别通过风道连接炉顶烟气净化装置，风道上设置有第一引风机，备用高温还原气加热装置和高温还原气加热装置的输出端分别通过风道连接炉体的高温还原气进口。

优选的，所述直热式电加热装置设置于炉体内壁的中下侧直热式电加热区域，直热式电加热装置的上下两端电极在直热式电加热区域产生电场，直热式电加热装置的设置位置高于高温还原气进口的设置位置。