專(zhuān)利名稱(chēng)：一種熔融還原裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熔融還原裝置及方法。
背景技術(shù)：
熔融還原技術(shù)是鋼鐵工業(yè)的幾項(xiàng)前沿高新技術(shù)之一，是一種用煤和礦生產(chǎn)熱鐵水 的新工藝。由于該法有不用或少用焦炭、環(huán)境保護(hù)好、能耗低、投資省、應(yīng)變能力強(qiáng)等特點(diǎn)， 因而受到世界各國(guó)的關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計(jì)，迄今熔融還原法已有35種之多，其中較有競(jìng)爭(zhēng)價(jià)值的 有13種。僅有COREX、FINEX、FINMET及HIsmelt等少數(shù)幾種熔融還原工藝具備有工業(yè)生產(chǎn) 規(guī)模。但到目前為止，只有COREX及FINEX煉鐵法是已投入工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。COREX法煉鐵采 用塊礦、球團(tuán)或燒結(jié)礦為含鐵爐料，直接用塊煤作能源。鐵氧化物的預(yù)還原及終還原分別在 兩個(gè)反應(yīng)裝置(即預(yù)還原豎爐和熔融氣化爐)中進(jìn)行。COREX裝置中的熔融氣化爐自帶了 一個(gè)所謂的“焦化廠”，即熔融氣化爐中有一個(gè)煤的結(jié)焦過(guò)程，從而可在爐內(nèi)形成一個(gè)所謂 的焦炭床層，正因?yàn)橛写私固繉樱拍芴岣哞F水溫度及對(duì)鐵水成分進(jìn)行控制，生產(chǎn)出類(lèi)似于 高爐的鐵水。COREX裝置存在著必須使用塊礦、塊煤及結(jié)構(gòu)龐大的缺點(diǎn)。FINEX是一種新的 熔融還原工藝，該工藝使用非煉焦煤為能源和還原劑熔煉含鐵粉礦生產(chǎn)類(lèi)似高爐或COREX 爐生產(chǎn)的熱鐵水。FINEX工藝是在COREX工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。該工藝分為兩部份，首 先采用流化床將礦粉還原成直接還原鐵，然后利用COREX爐的熔融氣化爐將固態(tài)海綿鐵熔 化、深度還原、提溫、調(diào)整鐵水成份，最終獲得優(yōu)質(zhì)鐵水，同時(shí)還能得到適宜溫度及化學(xué)成份 的優(yōu)質(zhì)還原煤氣。本發(fā)明充分利用FINEX使用粉礦的優(yōu)點(diǎn)，在FINEX工藝的基礎(chǔ)上，提出了一種新的 工藝流程——熔融氣化爐+雙級(jí)流化床，即采用一個(gè)熔融氣化爐配兩套生產(chǎn)海綿鐵的流化 床，其中一套流化床生產(chǎn)的海綿鐵供熔融氣化爐生產(chǎn)熱鐵水；另一套流化床生產(chǎn)的海綿鐵 僅供高爐使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種熔融還原工藝，并可以充分利用熔融還原過(guò)程中自身產(chǎn) 生煤氣的裝置及方法。為了實(shí)現(xiàn)第一目的，采用以下技術(shù)方案一種熔融還原裝置，包括第一上料皮帶，第一上料皮帶的頂端設(shè)置有第一還原爐 爐頂裝料設(shè)備，第一還原爐爐頂裝料設(shè)備將爐料裝入第一流化床裝置，第一流化床裝置出 口通過(guò)輸出皮帶連接第一熱壓塊系統(tǒng)，再經(jīng)海綿鐵裝料設(shè)備輸入至熔融氣化爐的頂部，熔 融氣化爐的上部通過(guò)管道連接至熱旋風(fēng)除塵器，熱旋風(fēng)除塵器的底部設(shè)置有連接至熔融氣 化爐的管道；熱旋風(fēng)除塵器的頂部通過(guò)還原氣煤氣管連接至第一流化床裝置底部；其特征 在于所述熔融還原裝置還包括第二上料皮帶，第二上料皮帶的頂端設(shè)置有第二還原爐爐 頂裝料設(shè)備，第二還原爐爐頂裝料設(shè)備將物料裝入第二流化床裝置，第二流化床裝置出口 通過(guò)輸出皮帶連接第二熱壓塊系統(tǒng)，形成熱壓塊海綿鐵；還原氣煤氣管還連接至第二流化床裝置的底部；第一流化床裝置和第二流化床裝置的頂端分別通過(guò)帶有第一煤氣清洗系統(tǒng) 和第二煤氣清洗系統(tǒng)的管道連接至脫CO2系統(tǒng)的入口，脫CO2系統(tǒng)的出口連接至冷煤氣加壓 設(shè)備入口，冷煤氣加壓設(shè)備出口通過(guò)冷煤氣管連接至管道。為了在生成鐵水的同時(shí)生產(chǎn)等量海綿鐵而不外排煤氣，所述第一流化床裝置底部 和第二流化床裝置底部的還原氣煤氣管上分別設(shè)置有第一加熱器和第二加熱器，以加熱進(jìn) 入流化床的還原煤氣。為了實(shí)現(xiàn)第二目的，采用下列技術(shù)方案一種熔融還原方法，其特征在于所述熔融還原方法包括下列步驟將爐料分別經(jīng)第一流化床裝置和第二流化床裝置還原后，輸出各自的海綿鐵和輸 出煤氣；從第一流化床裝置輸出的海綿鐵經(jīng)壓塊后，裝入熔融氣化爐制得鐵水，同時(shí)獲得 熔融氣化爐導(dǎo)出煤氣；從第二流化床裝置輸出的海綿鐵經(jīng)壓塊后，送入高爐使用；從第一流化床裝置和第二流化床裝置輸出的頂煤氣經(jīng)除塵和經(jīng)脫CO2系統(tǒng)后得到 冷還原煤氣；冷還原煤氣經(jīng)加壓后與熔融氣化爐導(dǎo)出煤氣混合，混合后的煤氣分別通入第一流 化床裝置和第二流化床裝置進(jìn)行還原反應(yīng)。所述熔融氣化爐導(dǎo)出煤氣溫度為1050°C，冷還原煤氣的溫度為40°C，混合后得到 彡500°C還原煤氣，采用部分氧化法將彡500°C還原煤氣升溫到850°C的還原煤氣，從而可 得到滿(mǎn)足兩套流化床的還原煤氣需要量及還原煤氣溫度要求。所述爐料為干燥為粒度為O-Smm的含鐵粉礦及粉狀熔劑。從第一流化床裝置和第二流化床裝置輸出的輸出煤氣經(jīng)除塵后，可部分進(jìn)入脫 CO2系統(tǒng)，剩余部分輸出；也可全部進(jìn)入脫CO2系統(tǒng)，無(wú)煤氣輸出。干燥后粒度為O-Smm的含鐵粉礦及粉狀熔劑經(jīng)垂直皮帶機(jī)裝入流化床R4，流化床 內(nèi)的含鐵粉礦被熔融氣化爐產(chǎn)生的還原煤氣逐級(jí)還原，含鐵粉礦經(jīng)流化床還原成海綿鐵， 從流化床排出的海綿鐵溫度為700°C。海綿鐵在熱態(tài)下壓塊。一個(gè)系列流化床生產(chǎn)的熱壓塊經(jīng)耐熱皮帶直接裝入熔融氣 化爐；另一個(gè)系列流化床生產(chǎn)的熱壓塊送高爐使用。熔融氣化爐的任務(wù)是熔化海綿鐵并獲得合格的鐵水，同時(shí)制出滿(mǎn)足流化床要求的 還原氣。熱壓塊海綿鐵、塊煤(或煤壓塊)、焦炭等從熔融氣化爐頂部加入，煤粉和氧氣由 熔融氣化爐氧口噴入。從熔融氣化爐頂部加入的煤與iioo°c的高溫煤氣相遇并立即被干 燥、裂解和干餾焦化，在爐內(nèi)形成所謂的焦炭床層。在風(fēng)(氧)口區(qū)，鼓入的氧與碳燃燒，得 到1050°C的高溫還原煤氣(C0+H2 > 90% )離開(kāi)熔融氣化爐。熔融氣化爐出口煤氣溫度 1050°C，兌入40°C的冷煤氣后，得到> 500°C還原煤氣，再經(jīng)熱旋風(fēng)除塵器除塵后，采用部 分氧化法將500°C還原煤氣升溫到850°C的還原煤氣，作為流化床的還原氣。熱旋風(fēng)除塵器 收集的粉塵返送回熔融氣化爐。加入熔融氣化爐的海綿鐵在下降過(guò)程中熔化，礦石中脈石、煤灰、熔劑等形成爐 渣，形成的渣、鐵貯于爐缸，實(shí)現(xiàn)渣鐵分離，定期排放。為了獲得可滿(mǎn)足兩套流化床的還原煤氣需要量，用兩套流化床的頂煤氣分別經(jīng)濕
4法除塵后，得到凈煤氣，凈煤氣經(jīng)一套CO2脫出系統(tǒng)，脫出CO2后獲得冷還原氣。冷還原氣經(jīng) 加壓后從熱旋風(fēng)除塵器前兌入高溫還原煤氣。通常，熔融氣化爐出口煤氣溫度1050°C，兌 入40°C的冷煤氣后得到850°C的還原煤氣，該還原煤氣用于流化床；本發(fā)明采用熔融氣化 爐出口煤氣溫度1050°C，兌入40°C的冷煤氣后，僅要求得到彡500°C還原煤氣，其冷煤氣的 兌入量后者是前者的4倍，采用部分氧化法將> 500°C還原煤氣升溫到850°C的還原煤氣， 從而可得到滿(mǎn)足兩套流化床的還原煤氣需要量及還原煤氣溫度要求。為確保熔融氣化爐和 雙級(jí)流化床裝置工藝的順利進(jìn)行，本工藝充分發(fā)揮熔融氣化爐和高爐均有強(qiáng)大的終還原的 能力，從而可適當(dāng)降低進(jìn)入流化床的還原煤氣中CCHH2的濃度及流化床生產(chǎn)的海綿鐵的金 屬化率。本工藝將還原煤氣中C0+H2的濃度控制為> 80% ；流化床生產(chǎn)的海綿鐵的金屬化 率控制為40-60%。本發(fā)明既可生產(chǎn)熱鐵水，同時(shí)又能獲得與鐵水等量的海綿鐵。本發(fā)明原則上不輸 出煤氣，盡量在工藝中自身平衡煤氣用量，以最大限度地降低燃料的消耗量。說(shuō)明書(shū)附1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例作進(jìn)一步描述實(shí)施例1 如

圖1所述原料場(chǎng)來(lái)的爐料(粉礦、石灰石粉、白云石粉)經(jīng)干燥器15干燥后粒 度為O-Smm的含鐵粉礦及粉狀熔劑經(jīng)由第一上料皮帶6和第二上料皮帶6、向第一流化床 裝置2和第二流化床裝置 上料。第一流化床裝置2分成四級(jí)R4、R3、R2、Rl流化床，第 二流化床裝置2、分成四級(jí)R4、、R3、、R2、、R1、流化床。干燥后粒度為O-Smm的含鐵粉礦及粉狀熔劑經(jīng)第一還原爐爐頂裝料設(shè)備7裝入流 化床R4，流化床內(nèi)的含鐵粉礦被熔融氣化爐1產(chǎn)生的還原煤氣逐級(jí)還原，含鐵粉礦經(jīng)第一 流化床裝置2的各級(jí)流化床R4、R3、R2、Rl還原成海綿鐵，從流化床Rl排出的海綿鐵溫度 為700°C。海綿鐵在熱態(tài)下由第一熱壓塊系統(tǒng)3壓塊。第一流化床裝置2生產(chǎn)的熱壓塊經(jīng) 耐熱皮帶直接從熔融氣化爐1海綿鐵裝料設(shè)備4裝入。與上述過(guò)程相同，第二流化床設(shè)備2、生產(chǎn)出的熱壓塊送高爐使用熔融氣化爐1的 任務(wù)是熔化海綿鐵并獲得合格的鐵水，同時(shí)制得溫度為1050°C的還原氣。熱壓塊海綿鐵、煤 壓塊及塊狀熔劑等從熔融氣化爐1頂部加入，煤粉經(jīng)煤粉噴吹系統(tǒng)9由熔融氣化爐1氧氣 風(fēng)口噴入，氧氣也由熔融氣化爐1氧氣風(fēng)口噴入。熱旋風(fēng)除塵器10收集的粉塵返送回熔融 氣化爐1。熔融氣化爐1對(duì)加入的熱態(tài)直接還原鐵(或熱壓塊)進(jìn)行終還原、加熱及熔化、 熔化的渣鐵貯于爐缸、實(shí)現(xiàn)渣鐵分離及調(diào)整鐵水成分、定期從鐵口排放鐵水/爐渣。熔融氣化爐1制得的彡50(TC還原氣經(jīng)熱旋風(fēng)除塵器10除塵后經(jīng)還原氣煤氣管 11送到第一加熱器14，采用在加熱器14內(nèi)采用部分氧化法將500°C還原煤氣升溫到850°C 的還原煤氣直接送入第一流化床裝置2的流化床Rl。還原氣經(jīng)各級(jí)流化床R1、R2、R3、R4， 將含鐵粉礦加工成海綿鐵；而還原氣則被含鐵爐料加工成頂煤氣，頂煤氣由R3和/或R4導(dǎo) 出。頂煤氣采用煤氣清洗系統(tǒng)5除塵，除塵后的煤氣經(jīng)脫CO2系統(tǒng)8后獲得冷還原煤氣。熔融氣化爐1出口處的還原煤氣溫度為1050°C，必須兌入冷煤氣。頂煤氣經(jīng)脫CO2系統(tǒng)8后再經(jīng)冷煤氣加壓設(shè)備16加壓的冷煤氣在熔融氣化爐1出口處的管道13兌入，從 而得到彡500°C還原氣。采用部分氧化法將500°C還原煤氣升溫到850°C的還原煤氣，即制 得的850°C還原氣。本工藝的煤氣輸出，可根據(jù)所需鐵水及海綿鐵的量進(jìn)行匹配后輸出，如要生產(chǎn)相 同數(shù)量的鐵水及海綿鐵，可達(dá)到無(wú)煤氣輸出；如不要求輸出與鐵水等同的海綿鐵，可有部分 煤氣輸出。實(shí)施例2 與實(shí)施例1不同的是，管道13內(nèi)沒(méi)有第一加熱器14和第二加熱器14、， 這樣在實(shí)施過(guò)程中，只需調(diào)節(jié)冷、熱煤氣的比例，就可以直接得到850°C的混合煤氣，而無(wú)需 加熱器。
權(quán)利要求
一種熔融還原裝置，包括第一上料皮帶(6)，第一上料皮帶(6)的頂端設(shè)置有第一還原爐爐頂裝料設(shè)備(7)，第一還原爐爐頂裝料設(shè)備(7)將爐料裝入第一流化床裝置(2)，第一流化床裝置(2)出口通過(guò)輸出皮帶連接第一熱壓塊系統(tǒng)(3)，再經(jīng)海綿鐵裝料設(shè)備(4)輸入至熔融氣化爐(1)的頂部，熔融氣化爐(1)的上部通過(guò)管道(13)連接至熱旋風(fēng)除塵器(10)，熱旋風(fēng)除塵器(10)的底部設(shè)置有連接至熔融氣化爐(1)的管道；熱旋風(fēng)除塵器(10)的頂部通過(guò)還原氣煤氣管(11)連接至第一流化床裝置(2)底部；其特征在于所述熔融還原裝置還包括第二上料皮帶(6`)，第二上料皮帶(6`)的頂端設(shè)置有第二還原爐爐頂裝料設(shè)備(7`)，第二還原爐爐頂裝料設(shè)備(7`)將物料裝入第二流化床裝置(2`)，第二流化床裝置(2`)出口通過(guò)輸出皮帶連接第二熱壓塊系統(tǒng)(3`)，形成熱壓塊海綿鐵；還原氣煤氣管(11)還連接至第二流化床裝置(2`)的底部；第一流化床裝置(2)和第二流化床裝置(2`)的頂端分別通過(guò)帶有第一煤氣清洗系統(tǒng)(5)和第二煤氣清洗系統(tǒng)(5`)的管道連接至脫CO2系統(tǒng)(8)的入口，脫CO2系統(tǒng)(8)的出口連接至冷煤氣加壓設(shè)備(16)入口，冷煤氣加壓設(shè)備(16)出口通過(guò)冷煤氣管(12)連接至管道(13)。
2.如權(quán)利要求1的所述熔融還原裝置，其特征在于所述第一流化床裝置(2)底部和 第二流化床裝置(2、)底部的還原氣煤氣管(11)上分別設(shè)置有第一加熱器(14)和第二加 熱器(14、)。
3.如權(quán)利要求1的所述熔融還原裝置，所述第一流化床裝置(2)包括通過(guò)管道串聯(lián)的 流化床(Rl)，流化床(R2)、流化床(R3)和流化床(R4)。
4.如權(quán)利要求1的所述熔融還原裝置，所述第二流化床裝置(2、)包括通過(guò)管道串聯(lián)的 流化床(RD，流化床(R2、)、流化床(R3、)和流化床(Rf)。
5.一種熔融還原方法，其特征在于所述熔融還原方法包括下列步驟將爐料分別經(jīng)第一流化床裝置和第二流化床裝置還原后，輸出各自的海綿鐵和輸出煤氣；從第一流化床裝置輸出的海綿鐵經(jīng)壓塊后，裝入熔融氣化爐制得鐵水，同時(shí)獲得熔融 氣化爐導(dǎo)出煤氣；從第二流化床裝置輸出的海綿鐵經(jīng)壓塊后，送入高爐使用；從第一流化床裝置和第二流化床裝置輸出的頂煤氣經(jīng)除塵和經(jīng)脫CO2系統(tǒng)后得到冷還 原煤氣；冷還原煤氣經(jīng)加壓后與熔融氣化爐導(dǎo)出煤氣混合，混合后的煤氣分別通入第一流化床 裝置和第二流化床裝置進(jìn)行還原反應(yīng)。
6.如權(quán)利要求5所述的熔融還原方法，其特征在于所述熔融氣化爐導(dǎo)出煤氣溫度 為1050°C，冷還原煤氣的溫度為40°C，混合后得到彡500°C還原煤氣，采用部分氧化法將 ^ 500°C還原煤氣升溫到850°C的還原煤氣，從而可得到滿(mǎn)足兩套流化床的還原煤氣需要 量及還原煤氣溫度要求。
7.如權(quán)利要求6所述的熔融還原方法，其特征在于所述爐料為干燥后粒度為O-Smm 的含鐵粉礦及粉狀熔劑。
8.如權(quán)利要求6所述的熔融還原方法，其特征在于從第一流化床裝置和第二流化床 裝置輸出的輸出煤氣經(jīng)除塵后，可部分進(jìn)入脫CO2系統(tǒng)，剩余部分輸出；也可全部進(jìn)入脫CO2 系統(tǒng)，無(wú)煤氣輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種熔融還原裝置及方法，熔融還原方法包括下列步驟將爐料分別經(jīng)第一流化床裝置和第二流化床裝置還原后，輸出各自的海綿鐵和輸出煤氣；從第一流化床裝置輸出的海綿鐵經(jīng)壓塊后，裝入熔融氣化爐制得鐵水，同時(shí)獲得熔融氣化爐導(dǎo)出煤氣；從第二流化床裝置輸出的海綿鐵經(jīng)壓塊后，送入高爐使用；從第一流化床裝置和第二流化床裝置輸出的頂煤氣經(jīng)除塵和經(jīng)脫CO2系統(tǒng)后得到冷還原煤氣；冷還原煤氣經(jīng)加壓后與熔融氣化爐導(dǎo)出煤氣混合，混合后的煤氣分別通入第一流化床裝置和第二流化床裝置進(jìn)行還原反應(yīng)。本發(fā)明既可生產(chǎn)熱鐵水，同時(shí)又能獲得與鐵水等量的海綿鐵，可不輸出煤氣，盡量在工藝中自身平衡煤氣用量，以最大限度地降低燃料的消耗量。
文檔編號(hào)C21B13/00GK101892339SQ201010239179
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月27日
發(fā)明者宋華, 張濤, 彭華國(guó), 李佳楣, 郭敏, 陳凌 申請(qǐng)人:中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司