[发明专利]一种气电混合型气基竖炉还原系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种气电混合型气基竖炉还原系统及方法。

背景技术

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。气基法主要包括Midrex、HYL、PERED、流化床，煤基法以回转窑和转底炉法为主。约80％的直接还原铁是通过气基法生产，以MIDREX法和HYL法为主。

气基法直接还原技术在天然气丰富的地区得到了广泛的工业应用，近年来随着煤制气作还原剂技术的开发利用，气基竖炉直接还原技术在我国引起了广发的关注。为了保证直接还原铁产品的品质，直接还原工艺对含铁原料，特别是对直接入炉铁矿球团的要求极为苛刻，不仅要求必须有足够高的强度，还必须具有良好的透气性和还原性，且矿料在竖炉内一般设置为堆积状态，因气体在堆积状态的矿料中的扩散较慢，充分还原需6h左右，加上其还原、冷却均在炉体内进行，进一步延长工序时间还会导致炉内温度与气体成分控制不便。现有气基竖炉仅靠还原气带入热量做热源，实际还原温度在800～920℃左右，且还原温度很难进一步提升，直接限制了球团还原速率，是导致还原时间较长的主要限制因素之一。

现有流化床工艺常用的为Fior流态法，其使用0.25～4mm范围的矿料，矿料在流化床上处于悬浮状态，增加了与还原气体接触的面积，但由于矿石颗粒仍较粗，仅在一定程度上减少还原时间，同时，细粒矿粉易逸出和气体利用率低，为解决这些问题，一般采用多个流化床串联使用，以增加矿石和还原气体的接触时间来提高气体利用率，这样使工艺变得复杂。

上述多种工艺系统中，为使还原气体达到使用要求，还需要设置多个气体加热、冷却装置，这不仅增加了设备投资，还使工艺体系变得复杂。

由此可见，目前的直接还原炼铁技术普遍存在还原效率低，工艺设备复杂等问题，因此，亟需一种还原效率高、工艺简单，有利于提高金属化率的方法和系统。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种气电混合型气基竖炉还原系统，采用气、电双热源，还原段温度高，反应速度快、反应时间短、金属化率较高，还原后的直接还原铁矿粉热态下直接进入电熔分炉熔分，更加节能；不需竖炉冷却段，节省了设备体积。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：

一种气电混合型气基竖炉还原系统，包括料仓、预热仓、气电混合型气基竖炉和熔分炉，所述料仓经所述预热仓与所述气电混合型气基竖炉连接，所述气电混合型气基竖炉和熔分炉连接，其中，所述气电混合型气基竖炉包括：

设置在所述气基竖炉进料口下方的布料器；

位于所述气基竖炉倾斜底部的下端的下料口，所述倾斜底部使得所述竖炉内的矿粉堆积到所述下端；

位于所述气基竖炉内、且设置在所述下料口上方的循环送料装置，所述循环送料装置包括：驱动辊、链条、料斗和变向导杆，其中，多个所述料斗设置在所述链条上，所述链条设置在多个所述驱动辊上并与变向导杆配合形成倒L形传送装置，所述传送装置水平方向的末端位于所述布料器的上方；

位于竖炉本体内部的高温旋风除尘器，所述高温旋风除尘器设置于所述布料器上方并与所述气基竖炉的炉顶气出口连接；

设置在所述气基竖炉内壁上的电极板，为气基竖炉内的还原反应提供热源。

进一步的，所述气基竖炉的倾斜底部设置有倾斜的导料槽，将下落至所述竖炉底部的矿粉汇聚至所述循环送料装置的下部。

进一步的，所述气基竖炉的还原气入口设置于所述导料槽上方。

进一步的，所述驱动辊包括：第一驱动辊、第二驱动辊和第三驱动辊，其中，所述第二驱动辊设置于所述布料器上方，所述第三驱动辊设置于所述下料口上方，所述第一驱动辊的水平位置与所述第三驱动辊一致，竖直高度与所述第二驱动辊一致。

进一步的，所述第一驱动辊和第二驱动辊与设置在竖炉外的驱动装置连接。

进一步的，所述链条与所述驱动辊之间均为活动连接；所述变向导杆与所述链条的接触部位为卡槽式结构。

进一步的，所述料仓包括：矿粉入口、矿粉出口；所述预热仓包括：多排热辐射管、矿粉进口、热矿粉出口、预热炉顶气进口和预热顶气出口，所述矿粉出口与所述矿粉进口连接，所述预热炉顶气进口与所述气基竖炉的炉顶气出口连接。

进一步的，还包括高温风机，所述高温风机的入口与所述预热顶气出口连接。

一种利用气电混合型气基竖炉还原系统生产还原铁的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将矿粉运至料仓，并将料仓内的矿粉送至预热仓进行预热；