[發明專利]利用熔體余熱進行碳熱還原的系統

有效

• 申請號: 201410596701.6
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN104477914A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 吳道洪;王建民;高建;閆方興;郭盼盼
• 申請（專利權）人: 北京華福神霧工業爐有限公司
• 主分類號: C01B31/32
• 分類號: C01B31/32
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 李志東

技術領域

本發明屬于冶金與化工領域，具體而言，本發明涉及一種利用熔體余熱進行碳熱還原的系統。

背景技術

在冶金和化工領域，從現有工業成熟或不成熟生產工藝來看，眾多半成品或最終產品的獲得基本均需要經過高溫的還原過程。在經歷一定時間的高溫還原過程后，半成品或最終產品往往以液態熔體形式進行出料，進入盛裝容器或者模具后，緩慢冷卻形成一定的形狀。液態產品的溫度大多在1000℃以上甚至2000℃以上，自身攜帶大量的物理熱，然而在冷卻過程中這些熱量并沒有得到有效利用，造成了能源的白白浪費。假定這些大量余熱得到利用，則折算回去相當于省卻相當可觀的化學燃料和還原劑，即可達到了節能降耗的目的，也能降低生產成本。此外，在當前冶金和化工實際生產過程中，由于還原反應的發生，會生產大量的CO或CO₂氣體，考慮到大量產物氣體的逸出，同時為保證爐況順行和生產安全，均采用具有一定強度的塊狀物料保持透氣性，導致無法利用礦物原料和還原劑的粉料，這不僅造成資源的浪費，也帶了粉塵污染，無形中也提升了生產成本。

在國家越來越注重可持續發展、環境保護和綠色制造的大環境里，在日益激烈的社會競爭條件下，為了促進冶金和化工企業的健康發展，能耗高、成本高及粉料無法利用的問題亟待解決。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種利用熔體余熱進行碳熱還原的系統，該系統可以使得還原反應得到的產物余熱得以充分利用，并且解決粉料無法利用的難題，從而在降低能耗的同時實現資源的最大化利用。

在本發明的一個方面，本發明公開了一種利用熔體余熱進行碳熱還原的系統，包括：

還原裝置，所述還原裝置具有物料入口、還原氣體出口和還原產物出口；

熔分裝置，所述熔分裝置具有還原產物入口、高溫熔體出口和尾渣出口，并且所述還原產物入口與所述還原產物出口相連；

混合裝置，所述混合裝置具有碳素原料粉料入口、礦物原料粉料入口和混合粉料出口；

噴吹裝置，所述噴吹裝置具有氣體入口、粉料入口和粉料出口，所述粉料入口與所述混合粉料出口相連；以及

攪拌反應裝置，所述攪拌反應裝置具有殼體、出氣口、高溫熔體噴嘴和多個粉體噴嘴，其中，所述殼體自上而下限定出密封部和反應部，所述反應部限定出反應空間，所述出氣口設置在所述密封部的側壁上，所述高溫熔體噴嘴設置在所述反應部的側壁上且與所述高溫熔體出口相連，所述多個粉體噴嘴設置在所述反應部的側壁上，并且所述高溫熔體噴嘴和所述多個粉體噴嘴在所述反應部的周向上以及軸向上均呈間隔分布，所述多個粉體噴嘴分別與所述粉料出口相連。

根據本發明實施例的利用熔體余熱進行碳熱還原的系統通過將熔分裝置得到的高溫熔體余熱用于混合粉料的還原反應，可以實現能源的充分利用，從而顯著降低能耗，同時采用具有高溫熔體噴嘴和多個粉料噴嘴的攪拌反應裝置，使得粉料與高溫熔體可以充分接觸，從而可以使得粉料充分利用高溫熔體余熱進行反應，進而在實現資源最大化利用的同時提高粉料的反應效率，另外，較傳統工藝將粉料造球后再進行反應相比，本發明的系統可以直接將粉料進行使用，進而節省了造球成本，從而顯著降低生產成本。

另外，根據本發明上述實施例的利用熔體余熱進行碳熱還原的系統還可以具有如下附加的技術特征：

在本發明的一些實施例中，所述殼體由外至內依次設置有保溫層和耐火層。由此，可以提高攪拌反應裝置的耐高溫性能。

在本發明的一些實施例中，所述攪拌反應裝置包括兩個粉體噴嘴，其中，在所述反應部的軸向方向上，自上而下依次設置有高溫熔體噴嘴、第一粉體噴嘴和第二粉體噴嘴。由此，可以顯著提高高溫熔體余熱的利用效率。

在本發明的一些實施例中，在所述反應部的縱切面上，所述高溫熔體噴嘴的噴料口與所述反應部的側壁呈小于90度的夾角。由此，可以進一步提高高溫熔體余熱的利用效率。

在本發明的一些實施例中，所述第一粉體噴嘴和所述第二粉體噴嘴的至少一個與液壓缸或氣缸相連。由此，可以通過液壓缸或氣缸調整第一粉體噴嘴和第二粉體噴嘴的噴料角度，優化調節熔體的旋轉攪拌速度，從而進一步提高高溫熔體余熱的利用效率。

在本發明的一些實施例中，在所述反應部的縱切面上，所述第一粉體噴嘴設置在所述反應部側壁高度的五分之三到五分之四處。由此，可以進一步提高高溫熔體余熱的利用效率。