[發明專利]一種并聯蓄熱式氣基豎爐及生產直接還原鐵方法

有效

• 申請號: 202010531772.3
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111534659B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 汪朋;周強;李森蓉;李建濤;唐恩;付邦豪;陳泉鋒
• 申請（專利權）人: 武漢科思瑞迪科技有限公司
• 主分類號: C21B13/02
• 分類號: C21B13/02
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 唐正玉

1.一種并聯蓄熱式氣基豎爐，包括：第一豎爐、第二豎爐，其特征在于，

所述第一豎爐設有第一進料口、第一爐頂煤氣溢出口、第一高溫還原氣環道和與之連通的第一高溫還原氣噴口、第一煤氣環形通道、第一冷卻煤氣進氣口以及第一排料口；

所述第二豎爐設有第二進料口、第二爐頂煤氣溢出口、第二高溫還原氣環道和與之連通的第二高溫還原氣噴口、第二煤氣環形通道、第二冷卻煤氣進氣口以及第二排料口；

所述第一豎爐與第二豎爐鏡像對稱布置，從上到下依次設有相同的空料段、預熱段、還原段、等壓段和冷卻段；其中還原段腔體直徑小于等壓段腔體直徑，還原段的末端插入等壓段腔體內，分別形成第一煤氣環形通道和第二煤氣環形通道；中間煤氣通道與第一煤氣環形通道和第二煤氣環形通道連通；

所述的第一進料口、第二進料口、第一爐頂煤氣溢出口和第二爐頂煤氣溢出口分別布置于兩個豎爐的空料段頂部，所述的第一高溫還原氣環道、第二高溫還原氣環道、第一高溫還原氣噴口和第二高溫還原氣噴口分別布置于兩個豎爐預熱段和還原段的交界處，所述的第一冷卻煤氣進氣口和第二冷卻煤氣進氣口分別布置于兩個豎爐的冷卻段上，所述的第一排料口、第二排料口分別位于兩個豎爐冷卻段的下方；

所述第一煤氣溢出口與第二煤氣溢出口通過管路連通，中間設置有換向閥組，換向閥組的出口通過管道依次與除塵裝置、煤氣凈化裝置、煤氣脫濕裝置連接；

所述第一高溫還原氣環道與第二高溫還原氣環道通過管路連通，中間設置有高溫還原氣換向閥組，高溫還原氣換向閥組的進氣口通過管道依次與氧氣管道、加熱爐、外部煤氣管道連接；

所述第一冷卻煤氣進氣口與第二冷卻煤氣進氣口通過管路連通，中間設置有冷卻煤氣閥組，冷卻煤氣閥組的進氣口通過管道依次與煤氣加壓裝置連接。

2.根據權利要求1所述的并聯蓄熱式氣基豎爐，其特征在于，所述的煤氣脫濕裝置出口與加熱爐煤氣燒嘴和煤氣加壓裝置入口連通；煤氣加壓裝置出口與外部煤氣管道和冷卻煤氣閥組連通。

3.根據權利要求1所述的并聯蓄熱式氣基豎爐，其特征在于，所述的除塵裝置為干法布袋除塵器；所述的煤氣凈化裝置具有脫除CO₂和H₂S的功能。

4.一種使用并聯蓄熱式氣基豎爐生產直接還原鐵的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)連續進料：含鐵球團或塊礦經第一豎爐和第二豎爐的進料口被連續加入，爐料自上而下運行；

(2)并流還原：溫度為600～750℃的外部煤氣和爐頂煤氣的混合氣，自加熱爐出口排出，經兌入部分氧氣后，溫度升至900～1050℃；通過高溫還原氣換向閥組，自第一高溫還原氣環道和第一高溫還原氣噴口進入第一豎爐，與物料在第一豎爐的還原段向下并行，過程中發生鐵氧化物的還原反應；

(3)逆流蓄熱一：第一豎爐還原段下行的高溫還原氣經第一煤氣環形通道和中間煤氣通道進入第二豎爐后，向上逆行，依次穿過第二豎爐的等壓段、還原段和預熱段，并冷卻至≤200℃，后經爐頂煤氣換向閥組進入除塵裝置中；

(4)逆流蓄熱二：冷卻煤氣通過冷卻煤氣閥組同時進入第一豎爐和第二豎爐的冷卻段，冷卻煤氣逆行過程中，帶走高溫物料的顯熱；第一豎爐冷卻段的冷卻煤氣經第一煤氣環形通道和中間煤氣通道進入第二豎爐等壓段，第二豎爐冷卻段的冷卻煤氣直接進入第二豎爐等壓段；冷卻煤氣向上逆行，依次經過第二豎爐的等壓段、還原段和預熱段，并冷卻至≤200℃，后經爐頂煤氣換向閥組進入除塵裝置中；

(5)煤氣凈化：爐頂煤氣自第二豎爐煤氣溢出口排出，依次進入除塵裝置、煤氣凈化裝置、煤氣脫濕裝置中，進行除塵、脫除CO₂、脫除H₂S和除濕；處理后的爐頂煤氣溫度將至25～50℃；

(6)煤氣循環：①凈化的爐頂煤氣經加壓后循環利用，一部分作為冷卻煤氣，另一部分與外部煤氣混合，重新作為還原煤氣使用；②剩余凈化后的爐頂煤氣直接接至加熱爐燒嘴處，與空氣燃燒后，產生的熱量將還原氣加熱至600～750℃；

(7)爐況切換：每隔15～60min在線切換高溫還原氣換向閥組和爐頂煤氣換向閥組，使高溫還原氣切換成進入第二豎爐，按照相反的工藝氣流方向，完成步驟(2)、步驟(3)、步驟(4)和步驟(5)的工藝過程；

(8)冷卻排料：還原后的物料自冷卻段下方的排料口連續排出。