[发明专利]一种矿粉快速还原系统

权利要求书

1.一种矿粉快速还原系统，其特征在于，包括：快速还原反应器、加热系统、进料系统、出料系统、还原气系统，其中：

所述进料系统设置在所述快速还原反应器进料口的上方，所述出料系统设置在所述快速还原反应器出料口的下方，所述加热系统设置在所述快速还原反应器炉的还原段内；

所述还原气系统包括：还原气处理装置、加热装置、风机、还原气储罐阀门、还原气储罐，其中，所述还原气处理装置分别与所述快速还原反应器的还原尾气出口和所述加热装置连接，所述加热装置与所述反应器侧壁上设置的还原气二次进气口连接，所述风机出气管与所述反应器还原段底部的入气口连接；

所述还原气储罐的气体出口经所述还原气储罐阀门分别与所述加热装置连接和所述风机入气管连接，用于将还原气储罐内的一部分还原气与经所述还原气处理装置处理后的还原尾气加热后，通过所述还原气二次进气口通入反应器的还原段，并将另一部分还原气通入所述反应器冷却段底部。

2.根据权利要求1所述的矿粉快速还原系统，其特征在于，所述还原气处理装置包括洗涤冷却装置、压缩装置和脱碳装置，所述洗涤冷却装置、压缩装置和脱碳装置依次连接，用于将还原尾气经洗涤冷却装置、压缩装置和脱碳装置处理后送至加热装置加热。

3.根据权利要求1所述的矿粉快速还原系统，其特征在于，所述加热系统包括中心气体管和沿所述反应器高度方向布置的多层蓄热式辐射管，每层设有多根位于同一水平面上的U型蓄热式辐射管，中心气体管纵向设置于还原段的中心轴线上，所述U型蓄热式辐射管沿所述中心气体管圆周环布且与中心气体管道相连通，上下两层中的所述U型蓄热式辐射管以相对旋转角度的方式设置使得各层U型蓄热式辐射管不重叠，所述中心气管分别与快速还原反应器的空气入口、燃气入口和出烟口连接。

4.根据权利要求3所述的矿粉快速还原系统，其特征在于，所述相对旋转角度为0°-180°/n，其中n为所述每层蓄热式辐射管的数量；所述设置在中心气管上辐射管的至少为5层、每层至少设置2个U型蓄热式辐射管。

5.根据权利要求1所述的矿粉快速还原系统，其特征在于，还包括一层或多层还原气二次进风口，所述多层还原气二次进风口沿所述反应器高度方向间隔分布在所述反应器的侧壁上且位于所述还原段的底部并沿反应器周向设置；各层的所述还原气二次进风口设有多个长短不同的喷嘴，所述喷嘴沿所述反应器的侧壁圆周交替环布，用于控制还原气在所述反应器内腔中径向上的分布。

6.根据权利要求1所述的矿粉快速还原系统，其特征在于，所述进料系统包括：斗提和进料螺旋，所述斗提将原料仓中的矿粉提升至所述进料螺旋内，所述进料螺旋设置在所述快速还原反应器进料口的上方。

7.根据权利要求1所述的矿粉快速还原系统，其特征在于，所述出料系统包括热压块装置和冷却装置，所述热压块装置所述快速还原反应器出料口连接，用于将粉状还原产物变成块状还原产物，所述热压块装置与所述冷却装置连接，冷却后的还原产物被运至储料仓存储。

8.根据权利要求1所述的矿粉快速还原系统，其特征在于，还包括布风板，所述布风板设置于反应器冷却段底部，并与所述风机出气管连接，用于将气体通过布风板通入快速还原反应器冷却段底部。

9.根据权利要求1所述的矿粉快速还原系统，其特征在于，还包括氮气储罐，所述氮气储罐经氮气储罐阀门与所述风机入气管连接。

10.一种利用权利要求1-9中任一项所述的矿粉快速还原系统对矿粉进行处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.试验前检查及气密性试验，确认整个系统具备正常生产条件，并保证整个管线的密封性；

b.氮气吹扫：关闭还原气进气阀门，打开氮气进气阀门，然后打开风机，氮气进入快速还原反应器中进行空气置换，保证整个系统处于非氧化气氛中；

c.当氮气吹扫完毕后，设置反应器中各区的辐射管温度，通过调整通入蓄热式辐射管的燃气的流量，实现对还原过程的精确控温；

d.当反应器内各区温度达到设定值并稳定后，关闭氮气进气阀门，打开还原气进气阀门，还原气体进入反应器还原段，之后再将矿粉从反应器顶部加入，从反应器还原段底部通入经加热装置加热后的还原性气体，与矿粉进行还原反应，一部分还原气通过风机进入快速还原反应器的冷却段，对还原产物进行冷却而后上升至还原段与矿粉进行还原反应；

e.反应生成的热态还原产物从反应器底部排出，并经过热压成块装置形成块状产物，最后经过冷却后送入储料罐中进行保存；

f.参加还原反应后的还原尾气从反应器顶部排出，经过洗涤除尘冷却后，再通入所述加热装置中。