[發明專利]一種冶金熔融還原爐裝置

在審

• 申請號: 202110341774.0
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN112941263A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 倪曉明;鄭君
• 申請（專利權）人: 重慶賽迪熱工環保工程技術有限公司;中冶賽迪技術研究中心有限公司
• 主分類號: C21B13/00
• 分類號: C21B13/00
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 楊柳岸

本發明屬于冶金熔融還原設備領域，涉及一種冶金熔融還原爐裝置。本發明采用鐵浴式還原工藝，冶煉時上部為渣層，下部鐵水層，氧槍從爐頂渣層之上空間向渣層吹氧氣，渣層上部空間圍繞還原爐一周設置設若干除塵灰噴槍和兩個熔劑噴槍，對稱分布，向渣層噴吹除塵灰和熔劑。上部渣層圍繞還原爐一周設若干煤氧噴槍和除塵灰噴槍，煤氧噴槍和除塵灰噴槍間隔布置，斜向下浸入上部渣層噴吹除塵灰和煤。下部渣層設置圍繞還原爐一周設置若干噴煤槍，斜向下浸入渣層向鐵水噴吹。除塵灰、煤、熔劑均采用還原性煤氣輸送，噴槍均為水冷結構。本發明采用泡沫渣渣、厚渣層、渣層燃燒以及濺渣傳熱等方式有機結合，高效處理鐵浴熔融還原傳熱及傳質問題。

技術領域

本發明屬于冶金熔融還原設備領域，涉及一種冶金熔融還原爐裝置。

背景技術

除塵灰或礦粉中的鐵氧化物在熔融狀態下被C直接還原，生成鐵液和CO氣體，CO的二次燃燒放出的熱量除滿足鐵氧化物還原吸熱所需要的熱量外還有剩余，此部分剩余熱足夠用來加熱熔化鐵氧化物，這樣，可以達到冶煉最低碳耗。從熱力學角度考慮，這一過程是可行的。長久以來，國內外對鐵浴熔融還原已經進行了長期的研究，但鐵浴熔融還原至今沒有實現大規模商用運行，最核心的難點在于為實現上述理論設想，必須實現將CO二次燃燒產生的熱量有效地傳遞給還原區，同時還必須避免還原區被氧化，然而傳熱和傳質又是難以分開的。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種冶金熔融還原爐裝置，采用泡沫渣渣、厚渣層、渣層燃燒以及濺渣傳熱等方式有機結合，高效處理鐵浴熔融還原傳熱及傳質問題。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種冶金熔融還原爐裝置，包括爐體，所述爐體用于冶煉鐵水及位于鐵水上方的渣層；所述爐體上與鐵水及渣層相對應的位置上分設有出鐵前爐與出渣前爐；在所述爐體的高度方向上沿逐漸靠近所述爐體的底部的方向上依次環繞設置第一噴槍層、第二噴槍層、第三噴槍層；所述第一噴槍層包括對稱分布的若干除塵灰噴槍及至少兩個熔劑噴槍，用于向渣層噴吹除塵灰和熔劑；所述第二噴槍層包括若干間隔布置的煤氧噴槍和除塵灰噴槍，伸入渣層噴吹除塵灰和煤；所述第三噴槍層包括若干噴煤槍，向鐵水噴吹。

可選的，所述第二噴槍層的設置位置與渣層相匹配，斜向下浸入渣層布置。

可選的，所述第三噴槍層內的噴煤槍斜向下浸入渣層布置。

可選的，所述爐體頂部設有頂吹氧槍，從爐體上部向渣層射流，形成渣層凹陷及濺渣。

可選的，所述除塵灰噴槍、熔劑噴槍、煤氧噴槍及噴煤槍中噴射的除塵灰、煤熔劑均采用還原性煤氣輸送。

可選的，所述還原性煤氣為冶金企業自身產生的高爐煤氣、轉爐煤氣和焦爐煤氣以及上述還原煤氣加工產生的氫氣、一氧化碳及甲烷。

可選的，所述噴煤槍為套筒式噴槍，中間噴吹煤粉和粒煤的混合物，最外層為水冷層。

可選的，所述煤氧噴槍為套筒式噴槍，最外層為水冷層，最內為氧氣層，中間為輸煤管。

可選的，所述除塵灰噴槍、熔劑噴槍、煤氧噴槍及噴煤槍中噴射的除塵灰、煤熔劑及還原性煤氣提前預熱。

可選的，所述爐體底部設有透氣磚，所述透氣磚下方設有用于向鐵水噴吹除濕、預熱的焦爐煤氣的底吹系統。

本發明的有益效果在于：

本發明頂吹氧槍向渣層高速噴吹，氧氣在渣層界面及上部空間與碳及煤氣燃燒產生大量熱量，溫度可達1600℃～2000℃，噴吹形成大量飛濺渣滴，依據牛奶滴落液面在液面處形成王冠飛濺原理，飛濺出的渣滴被迅速加熱落回渣層，再次形成小的飛濺，大大增加渣層受熱表面積。