本發(fā)明涉及一種還原爐，具體是一種輻射管直接還原豎爐，用于將含金屬原料及還原劑通過加熱后還原成金屬。

背景技術(shù)：

目前，在鋼鐵冶煉行業(yè)中傳統(tǒng)使用的冶煉爐由于能耗大、污染嚴(yán)重，已經(jīng)越來越不適應(yīng)行業(yè)的發(fā)展，遭到陸續(xù)的淘汰，當(dāng)前直接還原鐵技術(shù)在冶煉行業(yè)中得到了較快的發(fā)展，獲得了較普遍的應(yīng)用，目前直接還原鐵技術(shù)所使用的冶煉爐為隧道窯、轉(zhuǎn)底爐、回轉(zhuǎn)窯等。隧道窯、轉(zhuǎn)底爐、回轉(zhuǎn)窯由于結(jié)構(gòu)上的缺陷，在使用過程中也存在一些問題，即：單條生產(chǎn)線產(chǎn)量小、生產(chǎn)率低、能耗高、污染嚴(yán)重和直接還原鐵品位低等。

如專利申請?zhí)枮?3254702.1的實(shí)用新型專利所公開的蓄熱式輻射管燃燒機(jī)，是一種燃燒效率高、安全，運(yùn)行壽命長的輻射管燃燒機(jī)，可帶來空氣預(yù)熱溫度高，燃燒溫度高，輻射管受熱均勻，熱效率高等一系列的技術(shù)優(yōu)勢。

基于現(xiàn)有隧道窯、轉(zhuǎn)底爐、回轉(zhuǎn)窯結(jié)構(gòu)上的缺陷以及蓄熱式輻射管燃燒機(jī)的優(yōu)勢，迫切需要設(shè)計(jì)一種直接還原爐體，將蓄熱式輻射管燃燒機(jī)的優(yōu)勢以及直接還原豎爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)相結(jié)合。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種輻射管直接還原豎爐，利用輻射管燃燒機(jī)的蓄熱式燃燒特點(diǎn)和豎爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，降低能耗，節(jié)約成本，適于大規(guī)模生產(chǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種輻射管直接還原豎爐，包括豎直設(shè)置的爐體，所述爐體上端為爐頂，爐體的中部為反應(yīng)段，爐體的下端為排料段，所述爐頂包括爐體的頂部設(shè)置的用于投放物料的加料口和排煙的煙道，所述爐體主體中部的反應(yīng)段圍繞爐體四周均勻安裝有用于對物料進(jìn)行加熱的輻射管燃燒機(jī)，輻射管燃燒機(jī)的輻射管伸入到爐體內(nèi)部進(jìn)行隔離加熱，爐體排料段設(shè)置有向反應(yīng)段的物料噴入還原氣體的還原氣體噴嘴，爐體排料段的底部安裝排料控制閥門用于控制還原后的物料排放，排料控制閥門連接用于將還原后的物料運(yùn)送出爐體的排料通道。

所述豎爐頂部設(shè)有的進(jìn)料口和煙道各自獨(dú)立。

所述爐體中部的反應(yīng)段的橫截面為圓形或正方形。

所述輻射管燃燒機(jī)等間距的從上到下依次安裝有多層。

所述每層輻射管燃燒機(jī)等間距的環(huán)繞爐體呈周向均勻分布。

所述輻射管燃燒機(jī)為蓄熱式輻射管燃燒機(jī)。

本發(fā)明的技術(shù)效果：

1、能夠大規(guī)模生產(chǎn)，輻射管直接還原豎爐爐體內(nèi)徑約5.5米，高度約25米，年生產(chǎn)能力可以達(dá)到35萬噸。

2、能耗低，輻射管燃燒機(jī)采用蓄熱式燃燒，爐內(nèi)溫度達(dá)到1100℃時(shí)，排煙溫度只有150℃，有效節(jié)約煤氣。煤氣熱值高，在原材料加熱過程中產(chǎn)生的氣體中不含N₂氣體，所以整個(gè)爐內(nèi)沒有N₂氣體。物料在下料過程中煤氣向爐頂排出，物料與煤氣處于純逆流加熱狀態(tài)。

3、除塵容易，由于物料是通過輻射管燃燒機(jī)輻射加熱，爐內(nèi)不會存在氣流沖擊，物料烘干后產(chǎn)生的氣體從爐體頂部煙道排出，其熱量被物料帶走，所以排出爐體的溫度比較低，可采用布袋除塵。

4、爐內(nèi)溫度均勻、可控，輻射管燃燒機(jī)可以合理布置，熱負(fù)荷也可以靈活控制。輻射管燃燒機(jī)在爐內(nèi)作為骨架分布均勻，透氣性非常好。

5、節(jié)約成本，輻射管直接還原豎爐與高爐相比，不用焦炭、不用高溫高壓鼓風(fēng)，顯著降低成本，初步預(yù)算能節(jié)約200元/噸的成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明輻射管燃燒機(jī)分布結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例二整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例二輻射管燃燒機(jī)分布結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明蓄熱式煤氣輻射管燃燒機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)號分別表示：1-爐頂，2-爐體，3-反應(yīng)段，4-排料段，5-加料口，6-煙道，7-輻射管燃燒機(jī)，8-輻射管，9-噴嘴，10-排料控制閥門，11-排料通道。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明：

如圖1所示，一種輻射管直接還原豎爐，包括豎直設(shè)置的爐體2，所述爐體2的上端為爐頂1，爐體2的中部為反應(yīng)段3，爐體2的下端為排料段4，所述爐頂1包括爐體2的頂部設(shè)置的用于投放物料的加料口5和排煙的煙道6，所述爐體2主體中部的反應(yīng)段3圍繞爐體圓周方向均勻安裝有用于對物料進(jìn)行加熱的輻射管燃燒機(jī)7，輻射管燃燒機(jī)7的輻射管8伸入到爐體內(nèi)部進(jìn)行隔離加熱，爐體排料段4設(shè)置有向反應(yīng)段的物料噴入還原氣體的還原氣體噴嘴9，爐體排料段的底部安裝排料控制閥門10用于控制還原后的物料排放，排料控制閥門10連接用于將還原后的物料運(yùn)送出爐體的排料通道11，輻射管燃燒機(jī)7等間距的從上到下依次安裝有多層。

如圖2所示，每層輻射管燃燒機(jī)3等間距的環(huán)繞爐體呈周向均勻分布。輻射管燃燒機(jī)3采用專利申請?zhí)枮?3254702.1的實(shí)用新型專利所公開的蓄熱式煤氣輻射管燃燒機(jī)。

如圖5所示，蓄熱式煤氣輻射管燃燒機(jī)與普通的輻射燃燒機(jī)一樣，輻射管外形為U形或W形，其主體部分是安裝在輻射管兩端的燃燒裝置，燃燒裝置主要由燃燒器、空氣／煙氣管道、煤氣管道和與其相配套的換向閥組成；蓄熱式煤氣輻射管燃燒機(jī)的特別之處在于：本燃燒機(jī)的輻射管的前端U/W形部分的內(nèi)腔為燃燒腔室，其后端兩直管部分內(nèi)腔均設(shè)置有二次煤氣噴嘴和蓄熱體，兩端的二次煤氣噴嘴和蓄熱體交替進(jìn)行工作；兩直管部分中央均設(shè)置有煤氣管，煤氣管穿過蓄熱體，其前端與二次煤氣噴嘴相連：煤氣管中央還設(shè)置有將遠(yuǎn)程點(diǎn)火火種傳遞到二次煤氣噴嘴的點(diǎn)火通道，點(diǎn)火通道前端直達(dá)二次煤氣噴嘴，后端與遠(yuǎn)程點(diǎn)火器相連；煤氣換向閥分別與兩直管后端的煤氣管相接；空氣／煙氣換向閥分別與兩直管后端的空氣、煙氣管相接，溫度檢測電偶設(shè)置在煙氣總管上，微電腦控制盒設(shè)置在燃燒機(jī)外殼內(nèi)。管內(nèi)設(shè)置有肋片和蓄熱體的煤氣管中央還設(shè)置有將遠(yuǎn)程點(diǎn)火火種傳遞到二次煤氣噴嘴的點(diǎn)火通道，點(diǎn)火通道前端直達(dá)二次煤氣噴嘴，后端與遠(yuǎn)程點(diǎn)火器相連，遠(yuǎn)程點(diǎn)火器是一個(gè)長筒形的密閉腔體，在點(diǎn)火器腔室內(nèi)順火種前進(jìn)方向，依次設(shè)置有煤氣進(jìn)口、點(diǎn)火風(fēng)管、高壓點(diǎn)火頭。

所述的蓄熱式煤氣輻射管燃燒機(jī)遠(yuǎn)程點(diǎn)火器的點(diǎn)火步驟如下：

A、在點(diǎn)火端，開啟壓力空氣進(jìn)行吹掃10-30秒鐘；

B、啟動高壓點(diǎn)火頭使產(chǎn)生電火花，隨即啟功煤氣進(jìn)口，煤氣的啟動時(shí)間較電火花遲1-2秒，電火花持續(xù)6-8秒，煤氣供給燃燒時(shí)間為30-60秒；

C、空氣／煙氣換向閥和煤氣換向閥進(jìn)行換向，在輻射管的另一端開始準(zhǔn)備工作；

D、在另一點(diǎn)火端，同樣采用壓力空氣先進(jìn)行10-30秒鐘的吹掃：

E、啟動高壓點(diǎn)火頭使產(chǎn)生電火花，隨即啟動煤氣進(jìn)口，煤氣的啟動時(shí)間較電火花遲1-2秒，電火花持續(xù)6-8秒，煤氣供給燃燒時(shí)間為30-60秒；

F、一個(gè)工作周期結(jié)束，下一工作周期開始；周而復(fù)始，進(jìn)行以上操作，至到檢測結(jié)果顯示排出煙氣溫度達(dá)到認(rèn)定溫度(150-180℃)時(shí)，停止點(diǎn)火操作。

所述的蓄熱式煤氣輻射管燃燒機(jī)，煤氣換向閥、空氣／煙氣換向閥為空氣／煙氣、煤氣能同步切換的三位七通旋轉(zhuǎn)切換閥。

所述的蓄熱式煤氣輻射管燃燒機(jī)，蓄熱體為陶瓷蜂窩體、合金鋼蜂窩體。

所述的蓄熱式煤氣輻射管燃燒機(jī)，是一種燃燒效率高、安全，運(yùn)行壽命長的輻射管燃燒機(jī)，可帶來空氣預(yù)熱溫度高，燃燒溫度高，輻射管受熱均勻，熱效率高等一系列的技術(shù)優(yōu)勢。

實(shí)施例一：

如圖1和圖2所示，一種輻射管直接還原豎爐，包括豎直設(shè)置的爐體2，所述爐體2的上端為爐頂1，爐體2的中部為反應(yīng)段3，爐體2的下端為排料段4，所述爐頂1包括爐體2的頂部設(shè)置的用于投放物料的加料口5和排煙的煙道6，所述爐體2主體中部的反應(yīng)段3圍繞爐體均勻安裝有用于對物料進(jìn)行加熱的輻射管燃燒機(jī)7，輻射管燃燒機(jī)7的輻射管8伸入到爐體內(nèi)部進(jìn)行隔離加熱，爐體排料段4設(shè)置有向反應(yīng)段的物料噴入還原氣體的還原氣體噴嘴9，爐體排料段的底部安裝排料控制閥門10用于控制還原后的物料排放，排料控制閥門10連接用于將還原后的物料運(yùn)送出爐體的排料通道11，輻射管燃燒機(jī)7等間距的從上到下依次安裝有多層，所述豎爐頂部設(shè)有的進(jìn)料口5和煙道6各自獨(dú)立，所述爐體2中部的反應(yīng)段3的橫截面為圓形。

實(shí)施例二

如圖3和圖4所示，一種輻射管直接還原豎爐，包括豎直設(shè)置的爐體2，所述爐體2的上端為爐頂1，爐體2的中部為反應(yīng)段3，爐體2的下端為排料段4，所述爐頂1包括爐體2的頂部設(shè)置的用于投放物料的加料口5和排煙的煙道6，所述爐體2主體中部的反應(yīng)段3圍繞爐體均勻安裝有用于對物料進(jìn)行加熱的輻射管燃燒機(jī)7，輻射管燃燒機(jī)7的輻射管8伸入到爐體內(nèi)部進(jìn)行隔離加熱，爐體排料段4設(shè)置有向反應(yīng)段的物料噴入還原氣體的還原氣體噴嘴9，爐體排料段的底部安裝排料控制閥門10用于控制還原后的物料排放，排料控制閥門10連接用于將還原后的物料運(yùn)送出爐體的排料通道11，輻射管燃燒機(jī)7等間距的從上到下依次安裝有多層，所述豎爐頂部設(shè)有的進(jìn)料口5和煙道6各自獨(dú)立，所述爐體2中部的反應(yīng)段3的橫截面為正方形。

爐體2的反應(yīng)段3內(nèi)徑為5—5.5米。

輻射管燃燒機(jī)7伸入爐體內(nèi)部的輻射管7距離為2.1—2.3米。

輻射管燃燒機(jī)7端部的輻射管7距離爐體的軸心為100—200毫米。

實(shí)際生產(chǎn)中，蓄熱式輻射管燃燒機(jī)點(diǎn)火，通過輻射管加熱爐體的燃燒室，從輻射管直接還原豎爐的上部進(jìn)料口煙道中投放含金屬原料和還原劑等物料，輻射管將物料加熱還原成金屬，進(jìn)料口在投放物料的同時(shí)，煙道同時(shí)排出煤氣，可將排放煤氣的煙道連接煤氣收集裝置，煤氣收集裝置收集排放出來的煤氣可進(jìn)行二次利用。物料還原過程中會產(chǎn)生氣體，氣體在排出爐體后需要利用布袋除塵設(shè)備進(jìn)行處理，減少污染物的排放。

本發(fā)明的一種輻射管直接還原豎爐，能夠大規(guī)模生產(chǎn)，輻射管直接還原豎爐爐體內(nèi)徑約5.5米，高度約25米，年生產(chǎn)能力可以達(dá)到35萬噸。能耗低，輻射管燃燒機(jī)采用蓄熱式燃燒，爐內(nèi)溫度達(dá)到1100℃時(shí)，排煙溫度只有150℃，有效節(jié)約煤氣。煤氣熱值高，在原材料加熱過程中產(chǎn)生的氣體中不含N₂氣體，所以整個(gè)爐內(nèi)沒有N₂氣體。物料在下料過程中煤氣向爐頂排出，物料與煤氣處于純逆流加熱狀態(tài)。除塵容易，由于物料是通過輻射管燃燒機(jī)輻射加熱，爐內(nèi)不會存在氣流沖擊，物料烘干后產(chǎn)生的氣體從爐體頂部加料口排出，其熱量被物料帶走，所以排出爐體的溫度比較低，可采用布袋除塵。爐內(nèi)溫度均勻、可控，輻射管燃燒機(jī)可以合理布置，熱負(fù)荷也可以靈活控制。輻射管燃燒機(jī)在爐內(nèi)作為骨架分布均勻，透氣性非常好。節(jié)約成本，輻射管直接還原豎爐與高爐相比，不用焦炭、不用高溫高壓鼓風(fēng)，顯著降低成本，初步預(yù)算能節(jié)約200元/噸的成本。