[发明专利]一种煤基熔融床制气还原铁的装置及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种非高炉炼铁装置，特别是一种煤基熔融床制气还原铁的装置；本发明还涉及利用前述煤基熔融床制气还原铁的装置进行制气还原的工艺。 

背景技术

用还原剂将金属氧化物还原成金属并加以利用的方法是工艺取得金属最为有效的方法。现代以这种获得铁的方法大致可分为两大类：一类是将固体还原剂和铁氧化物放在一起加热，固体还原剂燃烧气化后将铁氧化物还原的方法；它最为成功的案例是高炉。另一类是用气化还原剂或者将固体还原剂转变成气化还原剂，去加温还原铁氧化物的方法；它最成功的案例是MIDREX竖炉。这两类方法都因为在高温环境下，还原剂使用不够充分（因为Boudouard反应），致使还原能源消耗偏高，不经济。 

中国公开专利201110115332.0《二步法生产还原铁粉的工艺》提出将加温和还原工序分开进行，即“双工艺容器剩余还原剂反烧技术”，使得到金属铁的能量消耗可以降至最低。还原工序中存在的问题有：1、固体还原剂和氧化物放在一起加热的还原技术；还原剂不仅会污染得到的金属，而且碳的转化率也不容易提高。2、气体还原工艺：由于使用天然的气化还原剂不能普遍得到，所以MIDREX竖炉不能够得到普遍推广。3、独立的固体还原剂转化为气化还原剂的煤化工还原技术：由于一次性投资巨大、工艺过程复杂亦在工业过程中不易得到应用。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种结构设计更为合理、煤气化率高，能有效节约能源的煤基熔融床制气还原铁的装置。 

本发明所要解决的另一个技术问题提供了一种利用以上煤基熔融床制气还原铁的装置进行制气还原的工艺。 

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种煤基熔融床制气还原铁的装置，其特点是：它包括固定连接的还原炉和气化炉，还原炉内设有还原室，还原炉上部和下部分别设有进料口、出料口和出气口，；所述的气化炉为熔融床气化炉，气化炉内设有气化室，气化炉上设有喷煤嘴、喷气嘴和排渣口，还原炉和气化炉的连接处设有篦板，篦板上设有连通还原室和气化室的通气孔。 

以上所述的煤基熔融床制气还原铁的装置中：所述的还原炉可以是竖炉、平炉或者斜坡炉。当还原炉为竖炉时，所述的气化炉最好固定在竖炉的下部。当所述的还原炉为斜坡炉时，所述的气化炉最好固定在斜坡炉的上部。 

以上所述的煤基熔融床制气还原铁的装置中：所述的喷煤嘴为下喷式喷煤嘴，所述的喷气嘴为斜向上式喷气嘴。 

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现的。本发明还一种利用以上所述的煤基熔融床制气还原铁装置进行的制气还原工艺，其特点是，其步骤如下： 

（1）用前段炉料加热设备将炉料预热至1200～1350℃后，将炉料从进料口热装至还原室内，装料完成后的炉料温度不低于1000℃；炉料为球团、天然块矿或烧结块矿状；装料时按需要装入部分还原剂、石灰石粉或白云石粉；

（2）篦板将热量传递至气化室内，喷煤嘴将粉煤斜喷至篦板上，弹入气化室与喷气嘴喷入的空气混合燃烧，生成还原气体；煤燃烧剩余的熔渣，在重力作用下落入排渣口，排出炉外；生成的还原气通过篦板进入还原室作于于炉料，将炉料加热至1400-1500℃并将其还原成金属粒铁；

（3）还原炉内炉料经出料口排出炉外送冷却设备降至室温或者去电炉冶炼；还原气体穿过炉料从出气口排到炉外，经过配套的余热回收设备、除尘脱硫设备、引风机送前段炉料加热设备预热炉料。

本发明的煤基熔融床制气还原铁装置是一种制气和还原为一体的还原铁装置。配套使用的余热回收设备、除尘脱硫设备、引风机、前端炉料加热设备和冷却设备均为常规设备。 

本发明的还原竖炉可以由耐火材料砌筑，炉内工作压力一般不超过0.5MPa。前段炉料加热设备可以是竖炉、回转窑、带式焙烧机或者烧结机，还原炉进料口外接进料管道，进料管道内可以设有料钟，炉料添装完后料钟可将管道密闭。 

装料可以同时装入部分无烟煤，加装比例为铁矿氧含量的1：0.3～0.6，其作用是将铁矿石里的氧更容易带出。同时还可以加入石灰石粉或白云石粉，作用是防止炉料粘连和吸附有害元素。 

竖炉还原室的长度由于产量不同，其设计长度可以为3～15m，气化室的长度在2～4m左右；竖炉的气化室一般安置在竖炉的底部，出气口设置在竖炉的上部；还原气从底部两室间篦板进入还原室，穿过整体炉料从上部出气口排出炉外。