[實用新型]一種直接還原豎爐裝置

有效

• 申請號: 202021072216.6
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN212357286U
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 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

本實用新型提供了一種直接還原豎爐裝置，采用兩個豎爐，兩個豎爐的爐頂煤氣、高溫還原氣、中間煤氣和冷卻煤氣相連；相連爐頂煤氣管路與高溫還原氣管路上均設置有換向閥組；該裝置以外部高溫煤氣為熱源，以單獨的塊礦或球團礦，或者塊礦或球團礦與外配還原劑的混合物為入爐原料，通過氣流方向的定時切換，實現在第一豎爐和第二豎爐來回、同時進行并流加熱和逆流蓄熱，實現直接還原；產生的爐頂煤氣，作為加熱爐燃料、循環還原氣和循環冷卻煤氣使用；該裝置不受還原氣資源限制，可單獨實現氣基直接還原或氣固結合的直接還原，煤氣行程長，一次還原氣利用率高，爐頂煤氣溫度低，綜合熱效率高，雙豎爐溫度場統一，解決了雙豎爐同步穩定運行問題。

技術領域

本實用新型屬于直接還原技術領域，具體涉及一種直接還原豎爐裝置。

背景技術

為了擺脫焦煤資源短缺對冶金工業發展的羈絆，適應環境保護的要求，進一步地降低煉鐵工序能耗，以直接還原為主要發展方向之一的非高爐煉鐵技術，日益成為了鋼鐵行業發展和關注的熱點。

直接還原技術作為一種新的煉鐵技術，有氣基直接還原和煤基直接還原兩種。

其中，氣基直接還原以H₂和CO組成的還原氣為還原劑，在豎爐或罐式爐內將鐵礦中的氧化鐵在固態溫度下還原成海綿鐵；氣基直接還原具有單位容積利用高、氣體直接傳熱效率高、生產效率高等優點，而成為現有直接還原工藝的主流技術，典型如MIDREX法和HYL法。但現有氣基直接還原裝置依然存在有待進一步完善的工藝環節，如(1)因氣流行程較短，爐頂煤氣溫度一般為400～500℃，比傳統高爐工藝的爐頂煤氣溫度高250～300℃，因此熱效率利用上較高爐工藝有一定的差距；(2)因爐頂溫度較高，含塵量大，大多采用濕法除塵工藝，通過洗滌對高溫還原氣同時進行降溫和除塵，因此爐頂煤氣的顯熱損耗較大，除塵過程中需要消耗新水并產生污泥，沒有傳統高爐的干法除塵工藝環保效果好和運行成本低；(3)因煤氣溫度高，獨立循環的爐頂煤氣和冷卻煤氣需要各配置一套冷卻設施和加壓設施，被冷媒介帶走的熱量較多，設備的臺套數增加，控制環節增多；(4)爐頂煤氣一次利用率較低，含有的H₂和CO的比例較高，總量依然有50～70％；(5)對天然氣資源的過渡依賴。

煤基直接還原主要以非焦煤作為還原劑，在回轉窯、轉底爐或循環流化床內將鐵礦石中的氧化鐵在固態溫度下還原成海綿鐵；煤基直接還原不受天然氣資源的限制，適用的煤種較多，比較適合天然氣資源比較匱乏而煤資源充裕的地區；但煤基直接還原的產能規模有限，難以滿足大規?；a的需要，分析其主要原因，除了受現有煤基直接還原裝置的物料運行方式影響，還在于現有煤基直接還原工藝的熱效率不高，導致物料所需的還原時間較長。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，借鑒于高爐熱風爐的并流蓄熱和逆流換熱的工作原理，本實用新型提出了一種直接還原豎爐裝置，以外部高溫還原氣為熱源，通過換向閥的切換，使載熱還原氣在第一豎爐和第二豎爐來回、同時進行并流加熱和逆流蓄熱，實現氣體直接還原或氣固相結合的直接還原；所產生的爐頂煤氣作為加熱爐的燃料、循環還原氣和循環冷卻煤氣使用；通過采用連通的雙豎爐構造，增加煤氣行程，解決傳統氣基豎爐氣流行程短的問題，提高了一次還原氣的利用率，高溫還原氣和冷卻煤氣的顯熱利用充分，綜合熱效率大幅提高，爐頂煤氣溫度更低；并且煤氣流的定期在線切換，有利于實現了兩個豎爐溫度場的同步與統一，也解決了雙豎爐同步穩定、高效運行的問題。

本實用新型的技術方案為：

一種直接還原豎爐裝置，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；