[發明專利]一種軸向旋流熔融還原冶煉爐及其工作方法

在審

• 申請號: 202211454322.4
• 申請日: 2022-11-21
• 公開（公告）號: CN116179778A
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 朱子霖;馬春元;周濱選;趙媛;王濤;張立強;許煥煥;朱振坤;宋德升;潘峰
• 申請（專利權）人: 山東祥桓環境科技有限公司;山東大學
• 主分類號: C21B11/00
• 分類號: C21B11/00;C21B13/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發明屬于短流程非高爐煉鐵領域，具體涉及一種軸向旋流熔融還原冶煉爐及其工作方法。本發明提供了一種軸向旋流熔融還原冶煉爐，由上至下依次為物料輸送管道、爐膛、爐缸，所述物料輸送管道由中心向外包括熱風管道、循環煤氣管道、礦粉管道、煤粉管道，所述熱風管道位于爐膛頂部中央；所述循環煤氣管道套在所述熱風管道外側，所述礦粉管道和煤粉管道以爐膛頂部中心為圓心交替呈圓周陣列對稱布置。本發明避免了爐膛開孔，使得爐膛膜式壁更加完整，爐內溫度場分布更加均勻，而且礦粉從頂部噴入，相較于從爐膛中間噴入，延長了停留時間，即增加了還原時間。

技術領域

本發明屬于短流程非高爐煉鐵領域，具體涉及一種軸向旋流熔融還原冶煉爐及其工作方法。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

目前，高爐煉鐵在我國煉鐵領域依然占據主體地位，但高爐煉鐵工序復雜，設備眾多，對煤質要求高，生產成本也高，特別是眾多工序會產生大量的二氧化碳，提出一種新型的煉鐵工藝，減少煉鐵工序，降低對煤質的要求，是煉鐵工藝創新和發展的趨勢。

現有的短流程煉鐵工藝主要有三種，即Pinex工藝、Hismelt工藝、Corex工藝，三種工藝都克服了對煤質的高要求，縮短了煉鐵流程，但是三種工藝在鐵還原階段采用的原料粒度仍較大，在傳質、傳熱方面有提升和改進的空間。由專利CN109680114B一種煤氣化協同鐵礦石還原的系統及方法提出一種使用細煤粉和鐵礦石粉的冶煉方法，提高爐內傳熱、傳質效果，降低噸鐵煤耗。但該專利側重系統及方法，沒有對主要設備結構特別是氣化還原段設備結構做出詳細表述。專利CN114574651A一種旋流鐵壁熔融冶煉裝置及方法提出將燃燒、氣化及還原整合到一個主反應爐內完成，進一步縮短了金屬冶煉流程，通過熔融鐵渣貼壁后自上而下流動與主煤氣的自下而上流動形成逆流，強化還原效果。但該專利采用的是爐膛開孔，物料水平切圓形式噴入，該爐型爐膛開口處較多，不利于爐壁水冷壁管道鋪設，管口與爐膛連接處容易超溫與滲漏。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明的目的是提供一種軸向旋流熔融還原冶煉爐及其工作方法。本發明中物料輸送管道全部設置在冶煉爐頂部，避免了爐膛開孔，使得爐膛膜式壁更加完整，爐內溫度場分布更加均勻。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

第一方面，本發明提供了一種軸向旋流熔融還原冶煉爐，由上至下依次為物料輸送管道、爐膛、爐缸；所述物料輸送管道將物料從頂部送入爐膛，使物料在爐膛內形成軸向旋流；所述物料輸送管道由中心向外包括熱風管道、循環煤氣管道、礦粉管道、煤粉管道；所述熱風管道位于爐膛頂部中央；所述循環煤氣管道套在所述熱風管道外側；所述礦粉管道和煤粉管道以爐膛頂部中心為圓心交替呈圓周陣列對稱布置。

第二方面，本發明提供了根據上述軸向旋流熔融還原冶煉爐的工作方法，包括：

高溫助燃風通過熱風管道與循環煤氣通過循環煤氣管道一同噴入爐膛，在爐膛中心區域燃燒；

煤粉以低溫循環煤氣作為載氣，通過煤粉管道斜向下噴入爐膛，升溫產生還原氣，同時產生焦粉，在氣流帶動下甩向爐壁；

礦粉以低溫循環煤氣作為載氣，通過礦粉管道斜向下噴入爐膛，升溫形成熔融礦粉，在氣流帶動下甩向爐壁；

熔融礦粉與焦粉在爐壁處混合，向下流動，在還原氣作用下發生氧化還原反應生成鐵水；

鐵水與未反應的焦粉以及灰渣一同流入爐缸，進行渣鐵分離，鐵水從出鐵口流出，焦粉及灰渣從出渣口流出；

還原氣以及循環煤氣燃燒產生的煙氣，通過煤氣出口進入煤氣重整爐進行降溫重整。

上述本發明的一種或多種技術方案取得的有益效果如下：