專利名稱：熔融還原煉鐵的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種熔融還原煉鐵的方法和裝置，具體涉及一種在熔煉池中噴入燃料 和助燃氣體燃燒加熱還原鐵熔化為鐵水的熔融還原煉鐵方法和裝置。
背景技術：
還原煉鐵是鋼鐵生產的重要組成部分，其主要特點是用非焦煤作為一次性能源和 還原劑，將鐵的氧化物在熔融狀態(tài)下還原，具有以煤代焦、流程短、對環(huán)境污染小，建設投 資少，生產成本低等優(yōu)點，是被業(yè)內廣泛看好的領域，各國的鋼鐵企業(yè)競相進行研究開發(fā)。 現有的還原煉鐵的方法主要有COREX法(CN1010323B)、DIOS法(CN1035136A)、HISELT法 (CN1037542A)。其中COREX法已經工業(yè)化生產，其他兩種方法仍處于試驗階段。但是所有 的還原煉鐵工藝，由于能耗高、生產成本高等方面的原因，難與高爐工藝競爭。授權公告號為CN2697565Y的中國專利公開一種“電弧爐煉鋼連續(xù)加料廢鋼預熱 裝置”，其電弧爐由爐體和電極構成，其連續(xù)加料廢鋼預熱設備由預熱通道、水冷給料槽等 組成，電弧爐內的高溫煙氣與預熱通道內的被還原物料直接進行熱交換，可以提高進料的 預熱溫度，節(jié)省能源。但此方法只利用煙氣中的顯熱，對煉鋼過程中產生的CO的化學能無 法利用。本申請人在申請?zhí)枮?008100799930. 5的發(fā)明專利申請?zhí)峁耙环N電弧爐熔融煉 鐵的方法和裝置”，包括爐體、爐蓋、電極、加料設備和出料設備，裝置還包括至少一對燃燒 室和至少一對蓄熱器，燃燒室通過連接口與電弧爐的爐體連接，蓄熱器的一端與燃燒室連 接，另一端分別與排放系統(tǒng)、風機和氣體處理裝置連接。該發(fā)明專利申請充分利用熔融還 原過程產生的析出氣體，使析出氣體燃燒加熱蓄熱器中的蓄熱體，再通過氣體循環(huán)把熱量 從蓄熱器帶入爐體內，使余熱得到充分利用。但是該專利申請使用電弧爐加熱熔化還原后 的鐵，電耗量大，還原煉鐵的成本高。技術內容本發(fā)明的目的是提供一種熔融還原煉鐵的方法，通過熔煉爐內燃料燃燒加熱熔化 還原后的鐵成鐵水，節(jié)省用電，降低熔融還原煉鐵的生產成本。本發(fā)明的另一目的是提供一 種實現上述熔融還原煉鐵方法的設備。本發(fā)明所述熔融還原煉鐵的方法為將被還原物料和還原劑置于還原室中，利用 還原過程產生的析出氣體燃燒放出的熱量和還原熔煉爐熔煉過程產生的熱量加熱被還原 物料，析出氣體燃燒放出的熱量通過蓄熱器轉換進行利用。被還原物料在加熱室中預熱并 還原成鐵，物料加熱到850 1600°C，進入還原熔煉爐的爐膛中，噴入燃料和助燃氣體燃燒 加熱熔化為鐵水，進行渣鐵分離。被還原物料為天然鐵礦石、碳包衣球團或呼吸殼，還原劑為煤粉或焦粉。所述碳包 衣球團為鐵礦粉制成小球外包煤粉或焦粉包衣。呼吸殼是由心部成型物和外包殼組成，心 部成型物是鐵礦粉與煤粉或焦粉混合后制成球團，外包殼為石灰石粉末或白云石粉末，包 殼的方法為滾球包殼、壓球包殼、噴粉包殼或浸漬包殼。
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燃料為氣體燃料、液體燃料或固體燃料，或上述燃料組合。助燃氣體為空氣、氧氣 或富氧空氣。作為選擇，輔助電弧爐加熱還原鐵熔化為鐵水，或用電弧加熱替換噴入燃料和 助燃氣體，燃燒加熱還原鐵熔化為鐵水。一種熔融還原煉鐵的設備，包括熔融還原爐、蓄熱器、燃燒室和配套管路連接系 統(tǒng)。蓄熱器通過燃燒室與熔融還原爐相連接。熔融還原爐由隔墻分成爐膛和1 4個還 原室，爐膛的下部為熔煉池，爐膛和還原室之間設有通道，隔墻設有氣孔，還原室的中部設 有閥板，燃燒室和還原室之間設有通氣孔，熔煉池的側壁設有燃料和助燃氣體噴嘴。熔融還原爐的爐蓋上設有電極孔，電極孔能插入電極。還原室為上小下大結構，便 于物料下落到熔煉池。所述設備外部設有保溫層。通道的上部為圓弧形結構。通氣孔用燒 嘴磚制成。爐膛與燃燒室之間設有氣體通道，爐膛中的氣體可以進入燃燒室，氣體通道用燒 嘴磚制成。閥板的入口處設有密封套，密封套與氮氣管路連接，用氮氣密封保護，防止被還 原物料及氣體泄漏。熔煉爐的截面為圓形、矩形或長圓形結構。本發(fā)明可以單獨采用電弧加熱熔化或燃料燃燒加熱熔化，也可以采用電弧與燃料 燃燒同時加熱熔化，單獨使用燃料燃燒加熱熔化時將電極孔封閉。也可以采用等離子爐、感 應熔煉爐加熱代電弧爐加熱進行熔化，同時加入燃料和助燃氣體燃燒加熱。與現有技術相比，本發(fā)明利用燃料燃燒加熱熔化為鐵水，節(jié)省用電，降低生產成 本。加熱熔化過程產生的煙氣用于加熱被還原物料，充分利用熱能。本發(fā)明熔融還原煉鐵 的設備，由隔墻將還原爐分為爐膛和還原室，還原室設有閥板，可以分批向爐膛送入還原后 的鐵進行熔化，連續(xù)生產。熔融還原爐的爐蓋設有電極孔，可以插入電極，底部設有噴入燃 料和助燃氣體的噴嘴，既可以單獨采用電弧加熱熔化或燃料燃燒加熱熔化還原鐵，也可以 采用電弧與燃料燃燒同時加熱熔化還原鐵，增加了操作的靈活性。


圖1為本發(fā)明熔融還原煉鐵裝置的示意圖；圖2為圖1的俯視圖；圖3為還原熔煉爐示意圖。其中1-管路連接系統(tǒng)、2-蓄熱器、3-燃燒室、4-爐蓋、5-還原熔煉爐、6-電極孔、7_閥 板、8-還原室、9-通道、10-隔墻、11-料層、12-氣孔、13-爐膛、14-通氣孔、15-保溫層、 16-噴嘴、17-熔煉池、18-密封套、19-氮氣管路、20-氣體通道。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。本發(fā)明熔融還原煉鐵的設備如圖1、圖2和圖3所示，包括還原熔煉爐5、兩臺蓄熱 器2、兩臺燃燒室3和配套管路連接系統(tǒng)。蓄熱器中裝有蓄熱體，蓄熱體為陶瓷球狀體。燃 燒室設有燒嘴，燒嘴與空氣管路和補充燃料管路連接。蓄熱器通過燃燒室與還原熔煉爐相 連接。還原熔煉爐由隔墻10分成爐膛13和兩個還原室8，爐膛的下部為熔煉池17，爐膛和 還原室之間設有通道9，通道的上部為圓弧形結構。隔墻設有氣孔12，用于穿過氣體加熱被 還原物料。還原室的中部設有閥板7，用于支撐被還原物料，控制被還原物料分批進入下部的熔煉池。爐膛與燃燒室之間設有氣體通道20，氣體通道用燒嘴磚制成，爐膛中的氣體進入 燃燒室3。閥板的入口處設有密封套18，密封套與氮氣管路19連接，用氮氣密封保護，防止 被還原物料及氣體泄漏。燃燒室和還原室之間設有通氣孔14，通氣孔用燒嘴磚制成。爐膛 設有燃料和助燃氣體噴嘴16。還原熔煉爐的爐蓋4上設有3個電極孔6，電極孔為封閉狀 態(tài)，作為備用。本實施例所用被還原物料為呼吸殼，呼吸殼的核心部分為被還原物料鐵礦粉和還 原劑煤粉，包衣球團的包衣為石灰石粉末，滾制而成。制備方法為鐵礦粉、煤粉按1 0.2 0. 5比例混合，加入少量水，使鐵礦粉和煤粉為半干狀態(tài)，滾制成球狀，再在球體外部滾一 層半干狀態(tài)的石灰石粉末，包衣的厚度為2 3mm，包衣球團的直徑為20 30mm。本發(fā)明熔融還原煉鐵的過程為被還原物料呼吸殼通過進料設備送入還原室，位 于閥板7之上。由熔煉池17中還原鐵熔化過程產生的高溫煙氣通過氣孔12進入還原室中 加熱呼吸殼，呼吸殼中的煤粉氣化產生還原氣體C0、H2使鐵礦粉還原成鐵。完成還原后，抽 出閥板7，將物料放入下部爐膛，物料通過通道9進入熔煉池熔化。燃料氣和氧氣混合后通 過噴嘴16進入熔煉池燃燒加熱，將還原鐵熔化為鐵水，此時呼吸殼的外殼破碎作造渣劑。 為避免鐵水被氧化，噴嘴噴入的氧氣低于燃料燃燒需氧量的5 10%。鐵水通過流出口流 出還原熔煉爐，進行渣鐵分離。離開還原室的氣體含有煙氣和析出氣體，經燒嘴磚到燃燒室 燃燒，產生的煙氣預熱蓄熱器中的蓄熱體后到排放系統(tǒng)排放。兩側的燃燒室和蓄熱器交替 運行，左側燃燒室燃燒時，產生的煙氣預熱左側蓄熱器中的蓄熱體，此時空氣經右側的預熱 室、右側的燃燒室進入還原室，右側蓄熱器中的蓄熱體放出熱量預熱空氣。當離開左側蓄熱 器的煙氣溫度達到設定溫度時進行換向，空氣經左側的預熱室、左側的燃燒室進入還原室， 左側蓄熱器中的蓄熱體放出熱量預熱空氣，此時右側燃燒室燃燒，產生的煙氣預熱右側蓄 熱器中的蓄熱體。運行初始時，先啟動還原熔煉爐兩側的燃燒室，利用補充燃料燃燒加熱被還原物 料。兩側燃燒室交替燃燒，左側燃燒室燃燒時，煙氣經燒嘴磚進入還原室加熱被還原物料， 然后經對面的燒嘴磚、燃燒室、蓄熱器到排放系統(tǒng)排放。當排放煙氣溫度達到設定溫度后換 向，右側燃燒室燃燒，煙氣經燒嘴磚進入還原室加熱被還原物料，然后經對面的燒嘴磚、燃 燒室、蓄熱器到排放系統(tǒng)排放。當第一批被還原物料完成還原進入熔化過程后，切換為上述 熔融還原煉鐵的正常生產操作。換向操作根據設定的排除煙氣溫度通過管路閥門的動作自動控制，本實施例換向 設定溫度為150°C，還原溫度為850 1000°C，熔化溫度為1000 1400°C。
權利要求
一種熔融還原煉鐵的方法，將被還原物料和還原劑置于還原室(8)中，利用還原過程產生的析出氣體燃燒放出的熱量和還原熔煉爐熔煉過程產生的熱量加熱被還原物料，其特征是所述被還原物料在加熱室中預熱并還原成鐵，物料加熱到850～1600℃，進入還原熔煉爐的熔煉池(17)中，噴入燃料和助燃氣體燃燒加熱熔化為鐵水或直接還原鋼水，進行渣鐵分離。
2.根據權利要求1所述熔融還原煉鐵的方法，其特征是所述被還原物料為天然鐵礦 石、碳包衣球團或呼吸殼，所述還原劑為煤粉或焦粉；所述碳包衣球團為鐵礦粉制成小球外 包煤粉或焦粉包衣；所述呼吸殼是由心部成型物和外包殼組成，心部成型物是鐵礦粉與煤 粉或焦粉混合后制成球團，外包殼為石灰石粉末或白云石粉末，包殼的方法為是滾球、壓球 包殼、噴粉包殼或浸漬包殼。
3.根據權利要求1所述熔融還原煉鐵的方法，其特征是所述燃料為氣體燃料、液體燃 料或固體燃料，或上述燃料組合；所述助燃氣體為空氣、氧氣或富氧空氣。
4.根據權利要求1所述熔融還原煉鐵的方法，其特征是輔助電弧爐加熱還原鐵熔化 為鐵水，或用電弧加熱熔化替換噴入燃料和助燃氣體，燃燒加熱還原鐵熔化為鐵水。
5.一種熔融還原煉鐵的設備，包括還原熔煉爐(5)、蓄熱器(2)、燃燒室(3)和配套管 路連接系統(tǒng)，蓄熱器通過燃燒室與還原熔煉爐相連接，其特征是所述還原熔煉爐由隔墻 (10)分成爐膛(13)和1 4個還原室⑶，爐膛的下部為熔煉池(17)，爐膛和還原室之間 設有通道(9)，隔墻設有氣孔(12)，還原室的中部設有閥板(7)，燃燒室和還原室之間設有 通氣孔(14)，熔煉池的側壁設有燃料和助燃氣體噴嘴(16)。
6.根據權利要求5所述熔融還原煉鐵的設備，其特征是所述還原熔煉爐的爐蓋(4) 上設有電極孔(6)。
7.根據權利要求5或6所述熔融還原煉鐵的設備，其特征是所述閥板的入口處設有 密封套(18)，密封套與氮氣管路(19)連接。
8.根據權利要求5或6所述熔融還原煉鐵的設備，其特征是所述通道(9)的上部為 圓弧形結構，所述還原室為上小下大結構，所述設備外部設有保溫層(15)。
9.根據權利要求5或6所述熔融還原煉鐵的設備，其特征是所述通氣孔(14)用燒嘴 磚制成；所述爐膛與燃燒室之間設有氣體通道(20)，所述氣體通道用燒嘴磚制成。
10.根據權利要求5或6所述熔融還原煉鐵的設備，其特征是熔煉爐的截面為圓形、 矩形或長圓形結構。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熔融還原煉鐵的方法和設備，設備包括還原熔煉爐、蓄熱器、燃燒室和配套管路連接系統(tǒng)。還原熔煉爐由隔墻分成爐膛和還原室，爐膛的下部為熔煉池，熔煉池設有燃料和助燃氣體的噴嘴。將被還原物料和還原劑置于還原室中，利用還原過程產生的析出氣體燃燒放出的熱量和熔煉爐產生的煙氣等熱量加熱被還原物料還原成鐵，在熔煉池中噴入燃料和助燃氣體，燃燒加熱熔化為鐵水或直接還原鋼水。本發(fā)明利用燃料燃燒加熱熔化為鐵水或直接還原鋼水，產生的煙氣用于加熱被還原物料，充分利用熱能，節(jié)省用電，降低生產成本。既可以單獨采用電弧加熱熔化或燃料燃燒加熱熔化，也可以采用電弧與燃料燃燒同時加熱熔化，增加了操作的靈活性。
文檔編號C21B13/00GK101974661SQ20101050879
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月18日 優(yōu)先權日2010年10月18日
發(fā)明者賈會平 申請人:賈會平