[发明专利]一种蓄热燃烧式煤基竖炉及一种直接还原生产方法

说明书

本发明涉及一种蓄热燃烧式煤基竖炉及一种直接还原生产方法，该竖炉包括燃烧室和至少一个反应室，燃烧室上布置有至少一组燃烧装置，每组燃烧装置包括换向阀、空气管、烟气管、第一气体流通管和第二气体流通管，换向阀具有第一阀位和第二阀位，在第一阀位，第一气体流通管与空气管导通且第二气体流通管与烟气管导通，在第二阀位，第一气体流通管与烟气管导通且第二气体流通管与空气管导通；各第一气体流通管及各第二气体流通管均连接有至少一个烧嘴，各烧嘴均连接有蓄热室。通过各烧嘴周期性地轮换燃烧，可使燃烧室内烟气流场周期性改变，有利于减少燃烧室内的死区，大幅提高燃烧室内的温度均匀性，从而保证各反应室内还原反应的均匀性。

技术领域

本发明属于煤基直接还原技术领域，具体涉及一种蓄热燃烧式煤基竖炉及一种直接还原生产方法。

背景技术

直接还原技术，主要分为气基和煤基两种工艺。由于我国煤炭资源丰富，天然气资源匮乏，而煤制气技术还不够成熟，煤基直接还原技术受到越来越多的关注。尽管世界上直接还原气基工艺占90％以上，但是发展煤基直接还原技术，更符合我国的国情。

煤基直接还原是指直接以固体煤作还原剂对金属氧化物进行还原的方法，煤基直接还原可使用廉价的非焦煤作为还原剂。我国煤基直接还原技术主要有：回转窑、隧道窑、转底炉、竖炉等工艺方法。这些方法虽然都以煤作为还原剂，但由于这些装置的设备运行方式不同、燃烧加热方式不同、反应料移动受热方式不同，直接还原的效果也不同。

煤基直接还原竖炉通常采用外加热方式，被称为外热式竖炉，典型的如KM法。还原过程是煤中的碳在高温下气化生成的CO与铁矿石中铁氧化物发生多相高温冶金物化反应。铁矿石、煤与石灰石被分别破碎、筛分，取合格粒级配料混合，混合料从竖炉顶部加入，随着下部排料机构转动，物料在竖炉反应室内逐步下降。竖炉燃烧室的加热采用气体或液体燃料，燃烧室的热量通过碳化硅砖墙传入竖炉反应室内，加热炉料。

煤基直接还原工艺最重要的还原条件是还原温度和还原气氛。对于外热式竖炉，反应室是间接传热，燃烧室的燃烧方式十分重要。燃烧室的燃烧方式及温度均匀性影响竖炉内的还原效果、反应速度、能耗、烟气污染物排放。

目前，国内出现了与KM法类似的煤基竖炉装置，其燃烧加热方式和KM法基本相同，即在燃烧室侧壁设置若干烧嘴，采用直接燃烧加热方式，烟气温度高达600～900℃。尽管采用了烟气余热回收装置，对空气或燃气进行预热，但由于换热器效率低，预热温度仅能达到400～500℃，烟气的余热回收率较低。

发明内容

本发明实施例涉及一种蓄热燃烧式煤基竖炉及一种直接还原生产方法，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明实施例涉及一种蓄热燃烧式煤基竖炉，包括燃烧室和至少一个反应室，每一所述反应室有部分区段位于所述燃烧室内，所述燃烧室上布置有至少一组燃烧装置，每组所述燃烧装置包括换向阀、空气管、烟气管、第一气体流通管和第二气体流通管，每一所述换向阀具有第一阀位和第二阀位，在所述第一阀位，所述第一气体流通管与所述空气管导通且所述第二气体流通管与所述烟气管导通，在所述第二阀位，所述第一气体流通管与所述烟气管导通且所述第二气体流通管与所述空气管导通；各所述第一气体流通管及各所述第二气体流通管均连接有至少一个烧嘴，各所述烧嘴均安装于所述燃烧室上且均连接有蓄热室。

作为实施例之一，每相邻两只烧嘴构成一组烧嘴对，至少其中一组烧嘴对满足：其中一只烧嘴处于燃烧模式时，另一只烧嘴处于排烟模式，且燃烧烧嘴前端的高速气流对排烟烧嘴前端的烟气流区域产生卷吸作用，从而在燃烧室内形成局部烟气循环。

作为实施例之一，每一所述烧嘴的中轴线均偏离相邻的所述反应室设置。

作为实施例之一，包括有多个所述反应室，各所述反应室呈阵列布置。

作为实施例之一，所述燃烧室呈正方体或长方体结构，且其至少两个侧壁上布置有所述烧嘴。