本實(shí)用新型總地涉及一種熔分爐還原系統(tǒng)，具體涉及一種煤粉氧氣加熱的熔分爐還原系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：非高爐煉鐵是鋼鐵發(fā)展的一個(gè)方向，主要目的是為了實(shí)現(xiàn)低成本冶煉和難還原礦的利用，同時(shí)也是為了實(shí)現(xiàn)清潔化生產(chǎn)。近年來煤基熔融還原和直接還原+電爐熔分技術(shù)以及煤基直接還原+燃?xì)鉅t熔分技術(shù)逐步發(fā)展成為了煉鐵工藝技術(shù)之一，此工藝具有以煤代焦、還原溫度高、冶煉時(shí)間短、能耗低、環(huán)境污染小和投資省等特點(diǎn)，符合我國(guó)資源、能源的發(fā)展現(xiàn)狀，成為目前國(guó)內(nèi)外鋼鐵界研究的熱點(diǎn)之一。熔融還原和直接還原工藝不使用焦炭，不需建焦?fàn)t和化工設(shè)施，使用塊礦和部分球團(tuán)礦時(shí)可不建燒結(jié)設(shè)施，減少了較多的污染源，為實(shí)現(xiàn)鋼鐵廠清潔生產(chǎn)、節(jié)能環(huán)保創(chuàng)造了條件。現(xiàn)有技術(shù)一為COREX(用煤來煉鐵作為它的終極目標(biāo))技術(shù)。該技術(shù)的主體裝置是預(yù)還原豎爐和熔融氣化爐。通過將塊礦和球團(tuán)加入到豎爐中，利用還原氣體將礦石還原到90％以上的金屬化球團(tuán)，再使之進(jìn)入熔融氣化爐進(jìn)一步還原和熔化，最終生產(chǎn)出合格鐵水。該技術(shù)的缺點(diǎn)是無法直接利用粉料，需要先把粉料壓成球團(tuán)再利用，或直接利用塊礦，該技術(shù)難以在冶煉過程中調(diào)節(jié)原料中的配炭比，無法準(zhǔn)確控制礦石的還原效果?，F(xiàn)有技術(shù)二為FINEX(直接用粉礦和非煉焦煤粉冶煉鐵水)技術(shù),是在COREX技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展起來的新工藝,COREX技術(shù)使用塊礦、球團(tuán),FINEX技術(shù)全部使用粉礦。FINEX技術(shù)工藝以4級(jí)流化床的Finmet(熱壓塊直接還原鐵法)工藝取代COREX工藝中的還原豎爐，用流化床還原粉礦、壓塊成熱壓鐵塊再加入熔融氣化爐，具體為粉礦和石灰石，白云石等熔劑一起被裝進(jìn)一系列流化床反應(yīng)器。粉礦沿向下的方向通過四個(gè)反應(yīng)器，在這一過程中被加熱，并被與之逆向流動(dòng)的由煤氣化產(chǎn)生的還原性氣體還原成直接還原鐵。從最后一個(gè)反應(yīng)器出來的熱的直接還原鐵被壓縮成熱壓鐵(HCI：hotcompactediron)，之后熱壓鐵被運(yùn)到熔融氣化爐頂，裝進(jìn)熔融氣化爐，被熔化。最后出來鐵水和礦渣?，F(xiàn)有技術(shù)二的缺點(diǎn)為：流化床需要四級(jí)還原，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；進(jìn)入熔分爐之前需要壓塊生成熱壓球再進(jìn)入熔分爐。因此，為了能直接利用礦粉、煤粉、石灰粉等粉料在豎爐中完成直接還原反應(yīng)，且簡(jiǎn)化多級(jí)流化床工藝，并能控制礦粉的輸送速度和停留的時(shí)間，保證礦粉的還原效果，有必要提出一種新的熔分爐還原系統(tǒng)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本實(shí)用新型的目的在于提供一種煤粉氧氣加熱的熔分爐還原系統(tǒng)，使得該工藝能夠直接利用礦粉、煤粉、石灰粉等粉料在豎爐中完成直接還原反應(yīng)，且簡(jiǎn)化多級(jí)流化床工藝，并能控制礦粉的輸送速度和停留的時(shí)間，以保證礦粉的還原效果。本實(shí)用新型提供了一種煤粉氧氣加熱的熔分爐還原系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括還原豎爐、熔分爐和氧煤槍，其中，所述還原豎爐包括礦粉和熔劑入料口、下料口、煙氣入口，所述礦粉和熔劑入料口設(shè)于所述還原豎爐的上部，所述下料口和煙氣入口設(shè)于所述還原豎爐的下部；所述還原豎爐的爐膛內(nèi)設(shè)有可調(diào)節(jié)傾角的擋板，所述擋板設(shè)于所述礦粉和熔劑入料口之下、所述下料口和所述煙氣入口之上；所述擋板與所述還原豎爐的內(nèi)壁留有間隙，所述擋板上布置有小孔；所述擋板由穿過所述還原豎爐爐壁的轉(zhuǎn)軸支撐于所述還原豎爐上；所述熔分爐包括入料口、煙氣出口和出料口，所述入料口連通所述還原豎爐的下料口，所述煙氣出口連通所述還原豎爐的煙氣入口；所述氧煤槍的噴槍頭設(shè)于所述熔分爐內(nèi)，所述氧煤槍自所述熔分爐的爐頂伸入所述熔分爐內(nèi)。上述的系統(tǒng)，所述還原豎爐的爐膛內(nèi)從上到下依次設(shè)有多個(gè)具有所述傾角的擋板，相鄰所述擋板的傾角相對(duì)所述還原豎爐的豎直中心線對(duì)稱布置。上述的系統(tǒng)，所述擋板與水平面的夾角可調(diào)節(jié)為30°-60°；所述擋板上的小孔直徑為10mm-30mm。上述的系統(tǒng)，所述還原豎爐可為方形爐，所述擋板沿所述傾角的傾斜方向上的長(zhǎng)度為所述還原豎爐邊長(zhǎng)的0.5-0.95倍，相鄰所述擋板的旋轉(zhuǎn)軸在所述還原豎爐的豎直方向的距離為所述還原豎爐邊長(zhǎng)的0.2-1.5倍。上述的系統(tǒng)，所述擋板與所述還原豎爐的連接處設(shè)有密封裝置；所述轉(zhuǎn)軸上設(shè)有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)桿。上述的系統(tǒng)，所述熔分爐的煙氣出口通過高溫?zé)煔夤艿肋B通所述還原豎爐的煙氣進(jìn)口，所述高溫?zé)煔夤艿纼?nèi)部設(shè)置有水冷煙道。上述的系統(tǒng)，所述還原豎爐的下料口設(shè)有雷達(dá)料位計(jì)或電容料位計(jì)；所述還原豎爐的礦粉和熔劑入料口連有調(diào)速給料機(jī)。上述的系統(tǒng)，所述氧煤槍的結(jié)構(gòu)為套筒式水冷噴槍，所述氧煤槍的噴槍頭的材質(zhì)為銅，所述氧煤槍的套筒內(nèi)層為煤粉噴吹層，中間層為氧氣噴吹層，最外側(cè)為冷卻循環(huán)水層；所述氧氣噴吹層的氧氣進(jìn)口連接有氧氣管道，所述煤粉噴吹層的煤粉進(jìn)口連接噴吹罐及壓縮空氣管道。本實(shí)用新型的有益效果在于，可以利用低價(jià)的礦粉和煤粉替代價(jià)格較高的塊礦和球團(tuán)礦；本實(shí)用新型可以通過調(diào)節(jié)煤粉和氧氣的配比調(diào)節(jié)未燃煤粉的數(shù)量，在冶煉過程中根據(jù)冶煉情況利用未燃煤粉實(shí)時(shí)調(diào)整配炭比；本實(shí)用新型采用純氧燃燒，產(chǎn)生的高溫可以滿足對(duì)低品位鐵礦等難冶煉礦熔分的需要；熔分爐的高溫?zé)煔饪梢怨┙o直接還原爐以加熱還原礦粉。此外，本實(shí)用新型調(diào)節(jié)手段比較多，包括給料速度調(diào)節(jié)、落料速度調(diào)節(jié)、氧氣量和煤粉量調(diào)節(jié)、未燃煤粉量調(diào)節(jié)等，多種調(diào)節(jié)手段與冶煉過程中的各種參數(shù)控制和調(diào)整相適應(yīng)，保證了礦粉的還原效果。附圖說明圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的還原豎爐內(nèi)部擋板正視圖結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖3為圖2中還原豎爐內(nèi)部擋板的A向結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，以便能夠更好地理解本實(shí)用新型的方案以及其各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說明的目的，而不是對(duì)本實(shí)用新型的限制。下面將結(jié)合附圖1對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。本實(shí)施例中煤粉氧氣加熱的熔分爐還原系統(tǒng)包括:1、原料料斗；2、排煙系統(tǒng)；3、調(diào)速給料機(jī)；4、還原豎爐；5、擋板；6、高溫?zé)煔夤艿溃?、下料口；8、氧煤槍；9熔分爐；10、出鐵口；11、氧氣管道；12、煤粉管道；13、輸煤用壓縮空氣管道；14、煤粉噴吹罐。其中，原料料斗、調(diào)速給料機(jī)、煤粉噴吹罐、輸煤用壓縮空氣管道等可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置或更換為其它裝置。所述還原豎爐4包括礦粉和熔劑入料口、下料口7、煙氣入口，所述礦粉和熔劑入料口設(shè)于所述還原豎爐4的上部，所述下料口7和煙氣入口設(shè)于所述還原豎爐的下部；所述還原豎爐4的爐膛內(nèi)設(shè)有可調(diào)節(jié)傾角的擋板5，所述擋板5設(shè)于所述礦粉和熔劑入料口之下、所述下料口和所述煙氣入口之上；所述擋板5與所述還原豎爐4的內(nèi)壁留有間隙，所述擋板5上布置有小孔；所述擋板5由穿過所述還原豎爐4爐壁的轉(zhuǎn)軸51支撐于所述還原豎爐4上。擋板5的具體結(jié)構(gòu)如圖2的還原豎爐4內(nèi)的正視圖及圖3的A向視圖。所述熔分爐9包括入料口、煙氣出口和出料口，所述入料口連通所述還原豎爐4的下料口7，所述煙氣出口連通所述還原豎爐4的煙氣入口。所述氧煤槍8的噴槍頭設(shè)于所述熔分爐9內(nèi)，所述氧煤槍8自所述熔分爐9的爐頂伸入所述熔分爐9內(nèi)。所述還原豎爐4的爐膛內(nèi)從上到下依次設(shè)有多個(gè)具有所述傾角的擋板5，相鄰所述擋板5的傾角相對(duì)所述還原豎爐4的豎直中心線對(duì)稱布置。本實(shí)用新型利用低價(jià)的礦粉和煤粉替代了價(jià)格較高的塊礦和球團(tuán)礦。原料料斗1中的礦粉和熔劑可按照一定比例通過調(diào)速給料機(jī)3送入直接還原豎爐4，調(diào)速給料機(jī)3可設(shè)計(jì)為螺旋調(diào)速給料機(jī)，在給料的同時(shí)保證直接還原豎爐4和原料料斗1之間的密封。調(diào)速給料機(jī)3的給料速度取決于熔分爐的反應(yīng)速度，具體指標(biāo)可以通過熔分爐產(chǎn)生的CO還原氣的流量及出口還原氣體中的CO2的含量確定。還原氣體流量大，CO2含量小，則增加給料量，反之，降低給料量。一般情況下，直接還原豎爐4出口處檢測(cè)到的CO2的體積含量在15-25％之間，CO的體積含量在70％-80％之間，其余氣體為氮?dú)?、氫氣等微量氣體。豎爐內(nèi)設(shè)置可調(diào)節(jié)傾角的擋板5，礦粉進(jìn)入直接還原豎爐4后，順著擋板5向下流動(dòng)，調(diào)節(jié)擋板的設(shè)計(jì)原則是物料路徑最長(zhǎng)原則，同時(shí)又要保證對(duì)直接還原豎爐4內(nèi)的煙氣阻力不能太大。根據(jù)以上原則，同時(shí)根據(jù)擋板5和礦粉的摩擦系數(shù)，對(duì)于正方形的還原豎爐，設(shè)計(jì)擋板5沿所述傾角的傾斜方向上的長(zhǎng)度為還原豎爐邊長(zhǎng)的0.5-0.95倍，優(yōu)選為0.75倍左右。相鄰擋板的旋轉(zhuǎn)軸之間的高度差為還原豎爐邊長(zhǎng)的0.2-1.5倍，優(yōu)選為0.5倍左右。擋板5與水平面的夾角的調(diào)節(jié)范圍確定為30°-60°。具體實(shí)例的結(jié)構(gòu)與尺寸見圖2和圖3所示。圖中的具體結(jié)構(gòu)與尺寸只是示例性說明。當(dāng)然還原豎爐還可是別的形狀如圓形。當(dāng)還原豎爐是別的形狀時(shí)，也是按照物料路徑最長(zhǎng)原則及考慮對(duì)直接還原豎爐4內(nèi)的煙氣阻力不能太大，來設(shè)計(jì)擋板的結(jié)構(gòu)與布置形式。當(dāng)擋板5與水平面的夾角為36°時(shí)，料流的總路程為還原豎爐4高度的2.1倍左右。由于摩擦力和碰撞的影響，物料下落由自由落體運(yùn)動(dòng)變成了低速往復(fù)下滑運(yùn)動(dòng)，與全程為自由下落的情況(未設(shè)置擋板)相比，礦粉下落時(shí)間是自由下落時(shí)間的5-12倍。以上具體參數(shù)可根據(jù)還原豎爐4內(nèi)的風(fēng)速和礦粉粒度范圍做適當(dāng)調(diào)整。擋板5的材質(zhì)為耐熱不銹鋼。擋板布置有直徑10mm-30mm的小孔，還原性氣體由還原豎爐4的下方流過小孔及還原豎爐與擋板5之間的間隙向上流動(dòng)，以保證礦粉和還原性氣體的接觸。擋板5具有可使擋板活動(dòng)的轉(zhuǎn)軸51以及與還原豎爐之間的密封裝置?？稍趽醢?上設(shè)加強(qiáng)筋52以保障擋板5的強(qiáng)度與剛度。擋板5的轉(zhuǎn)動(dòng)可手工轉(zhuǎn)動(dòng)也可機(jī)器帶動(dòng)，在擋板5上可設(shè)計(jì)有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)桿53。礦粉和豎爐內(nèi)還原性氣體逆向流動(dòng)，礦粉在高溫還原性氣體的條件下還原成直接還原鐵粉，通過下料口7進(jìn)入熔分爐9。熔分爐9的高溫?zé)煔獬隹诮?jīng)過高溫?zé)煔夤艿?后進(jìn)入直接還原豎爐4，高溫?zé)煔夤艿?內(nèi)部設(shè)置水冷煙道，通過控制水量以控制煙氣進(jìn)入直接還原豎爐4的溫度。相關(guān)溫度根據(jù)礦石種類的不同而不同，一般范圍在750℃到1100℃之間。經(jīng)過直接還原豎爐4后，煙氣經(jīng)過和礦粉熱交換，溫度降到520℃到750℃之間。直接還原豎爐4的下料口7通過設(shè)置雷達(dá)料位計(jì)或電容料位計(jì)等設(shè)施感應(yīng)下料情況，防止下料口7堵塞。如果發(fā)現(xiàn)下料口7集料太多，通過控制上部的給料速度來減少下料量，防止堵塞。氧氣煤粉噴槍結(jié)構(gòu)為套筒式水冷噴槍，其中，中間噴吹煤粉，外圍為氧氣，最外側(cè)為冷卻循環(huán)水，氧煤槍8的頭部材質(zhì)為銅制噴槍頭。礦粉在從直接還原豎爐4上部到下部下落的過程中，逐步分級(jí)還原，通過調(diào)節(jié)礦粉在直接還原豎爐內(nèi)的停留時(shí)間以控制其還原度，還原豎爐出口處礦粉金屬化率可達(dá)到80％左右。剩余未還原的礦粉在熔分爐9內(nèi)進(jìn)行深度還原。熔分爐9利用氧煤噴吹燃燒產(chǎn)生的熱量使金屬礦粉熔化。礦渣和熔劑在反應(yīng)中形成泡沫渣。泡沫渣負(fù)責(zé)捕捉進(jìn)入的直接還原鐵粉，同時(shí)氧煤槍8浸入泡沫渣內(nèi)，使氧氣、煤粉在泡沫渣內(nèi)燃燒反應(yīng)，用于提供熱量。氧煤槍8通過控制煤粉和氧氣的比例控制煤粉燃燒率，通過提高煤粉比例產(chǎn)生一部分未燃煤粉，未燃煤粉進(jìn)入泡沫渣內(nèi)和部分未還原的礦粉進(jìn)一步反應(yīng)，使礦粉最終徹底還原。鐵水和熔渣從出鐵口10排除，經(jīng)過外圍撇渣器實(shí)現(xiàn)爐外渣鐵分離。同時(shí)泡沫渣通過使氧煤槍8的加熱溫度升高，最終實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)鐵渣分離。本實(shí)用新型可以通過調(diào)節(jié)煤粉和氧氣的配比調(diào)節(jié)未燃煤粉的數(shù)量，在冶煉過程中根據(jù)冶煉情況利用未燃煤粉實(shí)時(shí)調(diào)整配炭比。本實(shí)用新型采用純氧燃燒，產(chǎn)生的高溫可以滿足對(duì)低品位鐵礦等難冶煉礦熔分的需要。熔分爐9的高溫?zé)煔饪梢怨┙o直接還原豎爐4以加熱還原礦粉，從而實(shí)現(xiàn)廢氣的再利用。另外，現(xiàn)有技術(shù)中還原鐵須被壓縮成熱壓鐵，是為了防止粉被氣流吹走，并使冶煉爐有一定的透氣性；本發(fā)明利用了熔分爐中生成泡沫渣解決了以上問題。因?yàn)榭衫门菽蹲椒哿?，利用泡沫渣的大比表面積作為反映載體并解決了物料的透氣性。本實(shí)用新型的調(diào)節(jié)手段比較多，包括給料速度調(diào)節(jié)、落料速度調(diào)節(jié)、氧氣量和煤粉量調(diào)節(jié)、未燃煤粉量調(diào)節(jié)等，多種調(diào)節(jié)手段適應(yīng)了冶煉過程的各種參數(shù)控制和調(diào)整，保證了還原效果。實(shí)施例礦粉和少量的熔劑石灰粉放入原料料斗1，通過原料料斗1下部的調(diào)速給料機(jī)3送入直接還原豎爐4，礦粉落到傾斜的擋板5上面逐步滑動(dòng)下落。從熔分爐9出來的高溫CO氣體通過高溫?zé)煔夤艿?進(jìn)入直接還原豎爐4。高溫CO氣體和礦粉反應(yīng)，礦粉生成直接還原鐵粉，鐵粉經(jīng)過下料口7進(jìn)入熔分爐9。氧煤槍8在爐內(nèi)燃燒提供熱量和反應(yīng)需要的溫度。反應(yīng)完成后礦液和礦渣通過出鐵口10間歇性排出。豎爐內(nèi)反應(yīng)完的氣體通過排煙管道2排除，進(jìn)入下道處理工序。其中氧氣通過氧氣管道11進(jìn)入氧煤槍8，煤粉從噴吹罐14出來后，利用壓縮空氣管道12內(nèi)的壓縮空氣噴吹，通過煤粉管道12進(jìn)入氧煤槍8。以下分步驟進(jìn)行具體說明。將粒徑0-1mm左右的鐵礦粉按照10:1的重量比例配加部分石灰粉放入原料料斗1。礦粉的成分如下表：表1元素FeSiO2Al2O3CaOMgOSP含量％62.85.20.80.90.50.010.05通過原料料斗1下的調(diào)速給料機(jī)2按照2噸/小時(shí)的速度把礦粉送入直接還原豎爐4。調(diào)節(jié)還原豎爐4內(nèi)的擋板5的角度控制到40°-60°之間。熔分爐9內(nèi)出來的高溫?zé)煔馔ㄟ^水冷煙道將其溫度控制到1350℃左右，然后進(jìn)入直接還原豎爐4，和礦粉混合。礦粉和煙氣中的CO反應(yīng)還原成鐵粉，通過下料口7進(jìn)入熔分爐9，直接還原鐵粉成分如下表：表2元素FeSiO2Al2O3CaOMgOSP含量％857.11.11.20.80.020.18煤粉和純氧通過氧煤槍噴入熔分爐9，煤粉噴吹量設(shè)定為1.6噸/小時(shí)，氧氣量為1200Nm3/h。煤粉成分如下表：表3其中，表中的Mad代表空氣干燥基水分；Aad代表干燥基灰分；Vad代表空氣干燥基揮發(fā)分；FCad代表空氣干燥基固定碳。表中的St,ad代表空氣干燥基全硫含量；C代表空氣干燥基碳含量；H代表空氣干燥基氫含量；N代表空氣干燥基氮含量；O代表空氣干燥基氧含量；Qnet.v.ar為高位熱值。部分未燃煤粉對(duì)沒有徹底還原的氧化鐵進(jìn)行進(jìn)一步還原；控制氧量和煤量，保證熔分爐內(nèi)溫度為1750℃左右。根據(jù)爐內(nèi)反應(yīng)情況適時(shí)打開出鐵口10出鐵出渣。鐵水成分如下表：表4FeCSiMnPS鐵水溫度95.294.110.350.210.050.02～1500渣的成分如下表：表5CaOSiO2MgOAl2O3MnOFeOCaO/SiO243.4437.788.29.30.540.431.15由上述實(shí)施例可見，本實(shí)用新型的技術(shù)方案能有效將低品位礦粉還原為含鐵量較高的鐵水。最后應(yīng)說明的是：顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。當(dāng)前第1頁1 2 3