[发明专利]热装气基竖炉系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属冶炼领域，尤其涉及直接还原炼铁技术领域，具体地涉及一种热装气基竖炉系统及方法。

背景技术

直接还原铁(DRI)又称海绵铁，是铁矿石在低于熔化温度下直接还原得到的含铁产品。海绵铁是一种废钢的代用品，是电炉炼纯净钢、优质钢不可缺少的杂质稀释剂，是转炉炼钢优质的冷却剂，是发展钢铁冶金短流程不可或缺的原料。2015年，全世界直接还原铁的年产量达7522万吨，创历史新高。我国将直接还原工艺列为钢铁工业发展的主要方向之一。

生产直接还原铁的工艺称为直接还原法，属于非高炉炼铁工艺，分为气基法和煤基法两大类。目前世界范围内，78％的直接还原铁是通过气基法生产，气基法主要包括MIDREX工艺、HYL工艺和PERED工艺。气基竖炉直接还原炼铁法是世界公认的绿色低碳炼铁工艺。随着2015年巴黎气候峰会上签订的《巴黎协议》实施，气基竖炉直接还原炼铁技术将得到更广泛的推广应用。气基竖炉所处理的铁矿石原料主要为氧化球团，氧化球团制备过程经历了“室温—1200-1350℃—低于100℃的成品”的温度变化，而氧化球团投入到气基竖炉时，温度还需被提高800-900℃才能被还原气还原成直接还原铁产品。过程中的降温、再升温过程能耗浪费大。

目前常规气基竖炉工艺采用的铁矿石原料主要为常温(低于100℃)氧化球团，氧化球团投入竖炉后逐渐被炉顶气/还原气从常温加热到800-900℃。常规的氧化球团生产工艺为链篦机—回转窑—环冷机法，可分为烘干、预热、焙烧和冷却工序，其中焙烧工序温度达1200-1350℃，然后被冷却降温至低于100℃，然后再被运送至竖炉作为原料。

常温氧化球团生产—气基竖炉还原工艺的缺点在于：1100-1300℃的氧化球团先经降温至低于100℃，再在气基竖炉内被加热至800-900℃才能被还原成产品，这样，先降温、再升温的工艺造成1000-2000℃的热量浪费，显著增加工艺的能耗。此外，氧化球团生产系统包含起冷却作用的环冷机，增加了设备、延长了工序。最后，常规的气基竖炉还原气进气口以上由还原区与预热区组成，预热区的存在既使显著提高了竖炉的高度，又降低了竖炉的利用率。

发明内容

为克服上述问题，使得还原气气流分布更均匀，本发明提供一种由无预热区但具有还原气支管的气基竖炉构成的热装气基竖炉系统及方法。

本发明所述的热装气基竖炉系统包括热输送装置、热储罐与气基竖炉；其中，

所述热输送装置用于输送热氧化球团；

所述热储罐具有热储罐入口与热储罐出口，所述热储罐入口与所述热输送装置相连，所述热储罐用于对所述热氧化球团的储存和保温；

所述气基竖炉设置有还原区和冷却渗碳区，所述还原区设置有热炉顶气出口、还原气进气环管以及多个还原气支管，所述还原气进气环管设置在所述气基竖炉的顶部，所述多个还原气支管与所述还原气进气环管连通并延伸至所述还原区下部；

所述气基竖炉的还原区与所述热储罐出口相连。

进一步地，所述系统还包括设置在所述热储罐和所述气基竖炉之间的进料装置。

进一步地，所述系统还包括热氧化单元，所述热氧化单元包括链簏机和回转窑，用于制备所述热氧化球团，生球团依次通过所述链簏机和回转窑。

更进一步地，所述系统还包括造球室，所述造球室与所述热氧化单元相连，用于将原料制成生球团，并传递给所述热氧化单元。

本发明还提供一种利用上述系统还原铁的方法，所述方法包括以下步骤：

通过热输送装置将热氧化球团输送至热储罐，所述热储罐对所述热氧化球团进行储存、保温；

将所述热储罐中的热氧化球团由上至下送至所述气基竖炉的还原区，从所述还原气进气环管通入还原气，所述还原气经还原气支管后延伸至所述还原区下部，并由下至上与所述热氧化球团逆向流动，发生还原反应，得到还原铁与热炉顶气；

所述还原铁经过冷却渗碳区的冷却、渗碳得到铁，所述热炉顶气从所述热炉顶气出口排出。

进一步地，所述方法还包括以下步骤：

通过进料装置将所述热氧化球团从所述热储罐输送至所述气基竖炉。

更进一步地，所述方法还包括以下步骤：

将生球团通过链簏机烘干、预热，传送至回转窑，所述回转窑对其进行氧化焙烧，制备热氧化球团。

更进一步地，所述方法还包括以下步骤：

将原料送入造球室，制备所述生球团。

具体地，进入所述气基竖炉的热氧化球团的温度为800℃-1100℃。