[发明专利]一种矿粉快速还原系统

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种矿粉还原系统，特别涉及一种矿粉快速还原系统。

背景技术

直接还原炼铁技术是钢铁工业发展的前沿技术，是钢铁工业发展摆脱焦煤资源的羁绊、降低能耗、减少CO₂排放、改善钢铁产品结构、提高钢铁产品质量的重要发展方向。直接还原铁是优质废钢的替代品，是生产高品质纯净钢的不可短缺的铁源原料，是转炉炼钢的优质冷却剂。

现在达到工业生产水平或仍在继续试验的直接还原方法主要分为两类：使用气体还原剂的直接还原法和使用固体还原剂的直接还原法。其中，使用气体还原剂的直接还原法按工艺设备来分又可分为三类，包括竖炉法、反应罐法和流态化法。

竖炉法是指炉料与煤气在炉内逆向运动，下降的炉料逐步被煤气加热和还原的方法。该法以Midrex法为代表，是当前发展最快、应用最广的直接还原炼铁法。作为原料的氧化球团矿自炉顶加入竖炉后，依次经过预热、还原及冷却三个阶段。还原所得的海绵铁，冷却到50℃后排出炉外，以防再氧化，还原煤气用天然气及竖炉本身的一部分煤气制造，先加热到760～900℃，在竖炉还原段下部通入，炉顶煤气回收后分别用于煤气再生、转化炉加热和竖炉冷却。此法的传热传质效率高，每吨产品能耗可低达2.56×10⁶千卡，产品质量好，金属化率达92％。

墨西哥的HyL法是唯一的工业化反应罐法。炉料在反应罐中固定不动，通入热还原煤气依次进行预热、还原和冷却，最后定期停气，把炉料排出罐外。为了克服固定床还原煤气利用不良的缺点，HyL法采用了4个反应罐串联操作，还原煤气用天然气制造，先在换热式转化炉中不充分转化，经过每一个反应罐反应后都进行脱水、二次转化和提温，煤气在1100℃的高温下进行还原，在停止通气的环境下，HyL法使用排料杆强制排料，因此不怕炉料粘结，操作温度较高，虽系间断作业，生产率并不低。缺点是煤气利用差，热耗大，产品质量不均。

流态化法是在流化床中用煤气还原铁矿粉的方法。在流态化法还原中，煤气除用作还原剂及热载体外，还用作散料层的流化介质。细粒矿石料层被穿过的气流流态化并依次被加热、还原和冷却。还原产品冷却后压块保存。流态化还原有直接使用矿粉省去造块的优点，并且由于矿石粒度小而能加速还原。缺点是细粒矿粉甚易粘结，一般在600～700℃不高的温度下操作，不仅还原速度不大，而且极易促成CO的析碳反应，碳素沉析妨碍正常操作。

因此，如何设计一种适用于矿粉的、工艺简单的快速还原反应系统成为本领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种针对粉状矿石生产直接还原铁的快速还原系统，装置内温度分布均匀，采用还原尾气循环利用的方法，实现了还原气资源的循环利用，采用多层进风口，还原气分布更加均匀，进入反应器的热态还原气，可以直接与尚未反应完全的矿粉继续发生还原反应，有利于提高还原产物中的金属化率，增强还原效果。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：

一种矿粉快速还原系统，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。

进一步的，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。