[發明專利]鐵礦富氫還原用大速差攪拌噴動流化床

有效

• 申請號: 202310009638.0
• 申請日: 2023-01-05
• 公開（公告）號: CN115679029B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 李雷;陳偉;劉志浩;石新蘋;陳小梅
• 申請（專利權）人: 唐山精研實業有限責任公司
• 主分類號: C21B13/00
• 分類號: C21B13/00;C22B1/10
• 代理公司: 唐山永和專利商標事務所 13103
• 代理人: 邢智博

本發明公開了一種鐵礦富氫還原用大速差攪拌噴動流化床，涉及鐵礦還原用流化床技術領域。本裝置包括運動機構、一級或兩級以上串聯的大速差流化床和調溫帶爐體；布置于爐頂的運動機構包括管軸族，管軸族的下部與串聯的大速差流化床連接，底部的大速差流化床下端與調溫帶爐體連接；頂部的大速差流化床上端開設有礦粉入料口和尾氣排出口，中部和/或下部大速差流化床側壁連接有補熱煤氣管。直接將富氧高風溫風或純氧熔融還原爐高溫重整后的、增加了富氫甚至純氫的煤氣作為還原氣，所產海綿鐵團粒從上方直接排入熔融還原爐或海綿鐵密封排料系統，避免了其他工藝海綿鐵團粒的中間運輸工序和散熱損失，提高能量利用率。

技術領域

本發明涉及鐵礦還原用流化床技術領域，尤其涉及一種鐵礦富氫還原用大速差攪拌噴動流化床。

背景技術

鐵礦流化床還原裝置正常運行時可以直接使用粉礦煉鐵，避免了焦化、燒結和球團工藝的能耗和污染，其性能決定了熔融還原和直接還原工藝的主要生產指標，對于富（純）氫冶金、節能降碳、減少總污染物產生量，甚至對熔融還原工藝的成敗具有決定性意義。目前鐵礦流化床熔融還原和直接還原工藝及裝置的研究主要是解決還原過程中的礦粉粘結失流這一重大國際難題。

公開號CN103695588A的中國專利公開了一種流化床還原粉狀鐵礦石的系統和方法，采用了三級旋風預熱器和一臺將煤氣部分燃燒提溫至650~750℃的橫向多級鼓泡流化床對礦粉進行干燥、預熱和初步還原，提高了尾氣的熱能利用率和預熱效果，進而再進行800～900℃的三級高流速5~10m/s的循環流化床還原，且這三級循環流化床均采用獨立加熱的高濃度煤氣并聯供氣，可達到83.5%~96.3%的還原度，并適合采用1atm以下的壓力運行。該工藝實際是以犧牲部分氣體能量利用率（包括化學能和熱能），換取礦粉的較高還原速度，經濟性還需要深入研究，且該工藝的橫向多級鼓泡流化床尾氣與第二、三級循環流化床尾氣的溫度和成分有較大的差異，將對余熱回收和煤氣的再利用效率產生不良影響。

公開號CN103725819A的專利文獻采用完全燃燒后的廢氣進行850～950℃氧化焙燒，其廢氣單獨處理，使情況有所改善，但整個工藝系統有些龐大復雜，多數尾氣都需要進行余熱回收，散熱面積過大，增加了熱損失，也將影響其經濟性。

北京科技大學郭漢杰、李林發布了一篇名為《非焦煤煉鐵工藝及裝備的未來》的文章，對Finex、HIsarna、HIsmelt進行了分析，指出Finex是唯一一個較穩定地實現了規模化生產的流程，其優勢在于終還原爐產生的煤氣經重整脫除CO₂后進入流化床，提高了流化床的預還原度。所用礦粉的粒度為0～8mm，平均粒徑0.90～3.64mm，-0.125mm占比4.9～12.68% ，采用如此的粗粒礦粉，對于減輕流化床還原過程中的粘結失流，起到了相當大的作用，但是還不能由此就說粘結失流已徹底解決了，粘結失流對生產穩定性，對于Finex的推廣仍然具有相當大的威脅，另外Finex工藝的多級還原流化床（屬于比較常規的床型）的熱量不足，需要燃燒部分還原煤氣進行補熱，這將大幅度降低煤氣的還原勢和還原速度，由此也增加了整體Finex工藝的能耗。

中國科學院過程工程研究所郭慕孫等所著的流化床手冊，系統介紹了各種流化床的氣體分別板、噴動床、噴動流化床、攪拌流化床、攪拌噴動床、三相噴動床的優缺點，以及設計要點；提出了攪拌槳和高速噴動中顆粒的碰撞摩擦會阻止顆粒的團聚與粘結，并易于保持和改善流化狀態，這一特性對一些需要同時進行干燥（包括用膏糊狀或懸浮液漿料進行噴霧造粒、包衣等）和粉磨的特殊顆粒的加工、鐵礦石還原、頁巖的熱解、煤的焦化過程是非常有用的。盡管在干燥、造粒工藝中有一定粘結性的物料處理，已有較好的工業應用表現，目前還沒有進一步在鐵礦粉還原上工業應用的成功案例，所介紹的氣體分布板氣流壓差較大，且不具備下料能力。