[其他]颗粒循环快速流化床等离子电熔系统

说明书

颗粒循环快速流化床等离子电熔系统，可用于以煤粉直接还原低品位高硫贫铁矿粉连续炼钢中。特别适合办小钢铁工业。

用普通流化床直接还原炼铁，因没有高效旋风除尘器，故气速不能太高，颗粒也不能循环。为达到较高的金属化率只能采用多层流化床，但结构复杂，且只有一个沸腾炉，达不到百分之百的金属化率，脱硫脱磷也不完全，故不能直接应用低品高位硫贫铁矿炼铁，也由于其返回旋风除尘器的除尘效率低，使排出的尾气中含尘过多，有毒气体的浓度也达不到国家规定的排放标准，综合利用不好，污染严重，更由于没有等离子电熔配套，无法实现连续炼钢。本发明的特征在于，它是一种在很高气速下颗粒循环的、氧化与还原反应分别进行的、反应极为强化的沸腾焙烧的等离子电熔系统。它主要由氧化沸腾炉、还原沸腾炉、电螺管旋流分离器和等离子电熔装置构成。在氧化沸腾炉中设计有上下互相连通的氧化快速床焙烧段和氧化沸腾床焙烧段，快速床出口与可带电或可不带电的螺管旋流分离器的进口相通，后者的灰斗通过飞灰返烧管与沸腾床相联通。这样，螺管旋流分离器分离出来的飞灰就可通过飞灰返烧管自动返回沸腾床循环进行流化反应。低品位的硫铁矿粉经给料装置从沸腾床顶部加入，空气用炉前鼓风机从沸腾床底部经导流板从切线方向吹入。只要把沸腾床的气流速度设计得大大超过流态化第二临界速度，就能使气流中的含尘浓度达到过饱和程度，沸腾层处于过饱和沉降状态，这是本发明与一般流态化沸腾层的根本区别所在。在还原沸腾炉中也设计有上下互相连通着的快速气流床和返渣沸腾床，快速气流床的出口又与螺管旋流分离器的进口相连通，后者的灰斗又通过自动返渣管与返渣沸腾床相通。这样，从螺管旋流分离器分离出来的固体颗粒就可由此返回沸腾床层中循环流化。煤粉经给料装置从沸腾床顶部加入，必要时还可从炉侧喷射柴油以强化还原气氛。其空气也是按与氧化沸腾炉相同的方式通入的。这两个炉沸腾床的内壁都有通高压冷却水的螺旋盘管作水冷壁和汽冷壁以平衡系统热量，调节炉温。氧化沸腾炉的全部固体颗粒则由其炉底的渣尘连通管自动流入到还原沸腾炉的返渣沸腾床中，本发明的等离子电熔装置则被设计成一个可活动的卧式电炉熔炼车，直接装在还原沸腾炉的底部，不需要在炉内装风帽和密孔板。电螺管旋流分离器的特点是：它的各段螺旋导流叶片使含尘气体在多次旋流过程中气固二相很快分离，其分离效率很高且又能立即将分离出来的固体颗粒趁热自动返回沸腾床中循环流化反应。在螺管旋流分离器内还可装有高压静电发生器，电晕线实行静电除尘。因此，虽然气速极高但排出系统的尘粒甚微。

由于以上这些结构特征，就使本系统具有以下突出的优点：

1、脱硫、脱磷完全：Fe₂O₃还原完全，金属化率可高达100％。在氧化沸腾炉中，当把氧化沸腾床的气流速度设计得大大超过流态化第二临界速度时，就能使气体中含尘浓度过饱和而形成沸腾状态，从而硫铁矿中的硫、磷杂质就能加快氧化成SO₂和P₂O₅并随气流进入快速床。快速床的作用就在于进一步提高气流速度和反应速度，使硫铁矿中的硫、磷杂质全部呈气态脱出，未完全脱出的大颗粒则由电螺管旋流分离器分离出来，经过密封运粉装置自动返回氧化沸腾床中，从而确保了完全脱硫和脱磷。在还原沸腾炉中所取得的效果与此相似，可确保炉内呈强还原气氛使Fe₂O₃在循环流态化过程中还原完全，其金属化率可高达100％。

2、尾气中含尘和有毒气体的浓度可低于国家的排放标准。

在氧化沸腾炉中产生的SO₂气体中，由于粉尘基本除去，可以不再水洗而在400℃下直接进入卧式转化器，使一部份SO₂转化为SO₃，经吸收器吸收后，含有少量SO₂的尾气再进入沸腾床螺旋夹套中，予热升温至380～400℃，再进入第二级卧式转化器，将剩余的SO₂全部转化为SO₃，再经第二个吸收器吸收。从而就确保了氧化沸腾炉的放空烟气不再含尘和有毒气体。

3、可实现直接还原低品位高硫贫铁矿粉连续炼钢，不必选矿也不必烧结。

在还原沸腾炉中完全还原的硫铁矿颗粒可以经螺旋运粉器或返渣沸腾炉直接落入与其底部连通的等离子电炉中去熔炼成钢而且可以二套轮流备用。沸腾炉开炉也不必再用柴油点火可直接用等离子炉火；等离子炉放出的高温烟气也可直接作为返渣沸腾床的还原气用，而不必另设烟囱排空。

4、可变废为利，综合利用。