[实用新型]一种氢基还原竖炉

说明书

本实用新型涉及一种氢基直接还原竖炉，属于竖炉技术领域，解决现有竖炉处理氧化球团存在还原布气不均匀和金属球团冷却不均的技术问题。该竖炉的氧化球团还原单元包括竖炉还原段、还原混气段和竖炉中心锥；竖炉还原段下端外侧设有高温富氢还原气环形气室，环形气室通过周向设置的高温富氢还原气喷口与还原混气段连通；金属球团炉内冷却单元包括冷却室，竖炉中心锥贯穿还原混气段和冷却室，竖炉中心锥的上端沿周向方向设有中心锥还原气喷口；经高温富氢还原气喷口和中心锥还原气喷口喷出的还原气进入竖炉还原段与氧化球团进行还原反应。本实用新型能够实现还原混气段内炉壁边缘部位的氧化球团和中心部位的氧化球团的还原均匀性。

技术领域

本实用新型涉及竖炉技术领域，尤其涉及一种氢基还原竖炉。

背景技术

随着钢铁工业把节能减排要求不断提高，用氢气取代碳作为还原剂的氢冶金技术有望彻底改变钢铁行业的环境现状，为钢铁工业的可持续发展带来了希望。

所谓氢冶金就是在还原冶炼过程中主要使用氢气作还原剂。氢是最活泼的还原剂，在铁氧化物的气-固还原反应过程中，提高气体还原剂中氢气的比例，可以明显提高其还原速率和还原效率。与一氧化碳的还原潜能相比，氢气的还原潜能大大高于一氧化碳。用氢气还原氧化铁时，其主要产物是金属铁和水蒸气。还原后的尾气对环境没有任何不利的影响，可以明显减轻对环境的负荷。因此，氢是最清洁的能源和还原剂。

氢还原的特点：还原剂的改变引发了冶金流程效能的根本性变化，氢是高化学能还原剂，从反应机理推算，H₂的还原潜能是CO的11倍，氢冶金的能耗大大低于碳冶金。由于H₂的分子直径小，在铁矿石中的穿透能力是CO的5倍，大大提高了反应速度，降低了反应温度，铁矿石不经过相变，可直接还原成纯铁。

氢冶金在冶金过程中不与焦炭接触，生产的DRI为高纯铁，产品质量高，有利于电炉生产出高纯净钢。以氢还原过程生产的高纯海绵铁作为主要原料进行钢水超纯精炼的过程，避免了传统铁水的脱碳、钢水脱氧和内生夹杂物上浮去除过程。

实用新型内容

鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种氢基还原竖炉，用以解决现有技术中氧化球团还原布气不均、金属球团冷却不均、还原气与冷却气炉压平衡点难控制、水平松料出现死区等技术问题。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本使用新型提供了一种氢基还原竖炉，包括氧化球团还原单元和金属球团炉内冷却单元；

氧化球团还原单元包括竖炉还原段、设于竖炉还原段下方的还原混气段和中空的竖炉中心锥；竖炉还原段下端外侧设有高温富氢还原气环形气室，环形气室通过周向设置的高温富氢还原气喷口与还原混气段连通；

金属球团炉内冷却单元包括冷却室，冷却室设于还原混气段下方；竖炉中心锥贯穿还原混气段和冷却室，竖炉中心锥的上端沿周向方向设有中心锥还原气喷口；

经高温富氢还原气喷口和中心锥还原气喷口喷出的还原气进入竖炉还原段与氧化球团进行还原反应。

在一种可能的设计中，竖炉中心锥的中空部分为混气管，竖炉中心锥顶部设有多层环向的中心锥还原气喷口，调温后富氢还原气经中心锥还原气喷口进入还原混气段。

在一种可能的设计中，冷却室内沿竖炉中心锥周向均布有多个多头垂直螺旋松料机构；

多头垂直螺旋松料机构包括螺杆、多头螺旋叶片和驱动机构，多头螺旋叶片设于螺杆上，螺杆与驱动机构连接，驱动机构用于带动螺杆转动以对氧化球团松料。

在一种可能的设计中，冷却室内设有多个径向分区分流隔墙，径向分区分流隔墙将冷却室分隔成多个冷却区，多头垂直螺旋松料机构设于各个冷却区中。

在一种可能的设计中，冷却室外侧设有第一次冷却气环形气室，第一次冷却气环形气室通过冷却气环形气室喷管与冷却室连通。