專利名稱：防止高溫直接還原鐵再氧化的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種防止高溫直接還原鐵再氧化的裝置，特別是涉及對采 用低熱值燃料進行高溫直接還原的還原鐵進行保護使其不被再氧化的裝置。
背景技術：
煤基直接還原的產品是還原鐵，還原必須在130(TC左右的高溫下進行并完 成，產品也處于高溫的環境中，而還原鐵本身在高溫時又極容易再氧化，這是 阻礙直接還原鐵生產和發展的問題之一。再者，煤氣中的氫氣在燃燒后，有大 量的水蒸汽存在于爐氣中，水蒸汽具有較強的氧化性，使在高溫下的還原鐵可 能因和水蒸汽作用而再次發生氧化，如不有效防止再氧化，此工藝就不能獲得 合格的還原鐵產品，同時也大大增加了生產成本。目前，如何保護已經還原的 還原鐵在出爐前不氧化是一個重要問題，這是低熱值燃料用于煤基直接還原的 一個主要難點。
另外，在還原爐中剛還原的還原鐵，溫度相當的高，如果馬上使用在還原 爐出口的螺旋出料機機械出料，由于螺旋出料機是直接和高溫的還原鐵接觸， 依靠其葉輪的旋轉將高溫還原鐵刮出，還原鐵因粘結可能產生大塊的"結團"， 卡住出料機而使出料機損壞，而且由于還原爐的高溫大大降低了出料機械的壽 命，有礙將還原鐵產品輸送到還原爐下一工藝的熔分爐。如何能降低還原鐵的 出爐爐溫，防止還原鐵自身的粘結，改善出料機的工作環境也是十分重要的。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種防止高溫直接還原鐵再氧化的裝置，通過在環形還原爐接近出口部位設置一個專門的氣氛保護和冷卻區，通入冷的保護氣 體，降低還原鐵的溫度，對還原鐵進行保護和冷卻，同時解決了還原鐵出爐前 的再次氧化及上述的改善出料機的工作環境的問題。為了實現本實用新型的目的；達到還原鐵不氧化、不粘結，提高出料機的 壽命，保證綜合回收復合礦中的金屬的整個生產流程更順利和各工藝連續生產 的技術效果；本實用新型提供的防止高溫直接還原鐵再氧化的裝置包括如下技 術方案，所述裝置設置在環形還原爐1內，在環形還原爐爐膛內接近還原鐵5 出料的區域，設置一個專門的氣氛保護和冷卻區2,該區域由處于高還原氣氛 區的前隔氣墻3、處于鄰近還原鐵出料區的后隔氣墻4、還原爐頂和可轉動的 爐底共同圍成的爐腔空間所構成，用于隔離爐內外氣體的對流。在所述前隔氣 墻3、后隔氣墻4的底部均開有開口 ，用于使還原鐵5能順利經過所述氣氛保 護和冷卻區2不被隔離，所述開口的高度應保持所述氣氛保護和冷卻區2內維 持還原爐的爐壓，同時隔離外部氣體進入該冷卻區和不產生揚塵。向所述的氣 氛保護和冷卻區2內噴入冷的保護氣體，使具有較強還原性氣氛的保護氣體緊 緊覆蓋在還原鐵5上，保護其不再被氧化，同時冷卻經過該區的還原鐵的溫度。所迷的冷的保護氣體是具有高還原氣氛的強還原性冷煤氣，所述冷煤氣從 冷煤氣總管7通過設置在還原爐端部的噴嘴6噴入爐內。所述的噴嘴6迎著還 原鐵5在爐內移動輸出的方向設置。所迷的氣氛保護和冷卻區2的前隔氣墻3和后隔氣墻4垂直于還原爐爐底 水平面設置。本實用新型的防止高溫直接還原鐵再氧化的裝置還包括熱工自動控制裝 置，由設置在煤氣總管7的支管上的煤氣快截閥8、孔板流量計9、手動蝶閥 10、爐壓計量計ll、溫度計量計12和高溫工業電4見13構成，用于控制所述氣 氛保護和冷卻區2的還原氣氛、還原反應速度、還原鐵產量和出料速度，使經 過該區的還原鐵5的溫度從1300。C冷卻降低到1100。C,保證環形還原爐1的 安全運行。所述的孔板流量計9設置在支管上，用于顯示噴入氣氛保護和冷卻 區2的冷煤氣量。所述的手動蝶閥IO設置在每個煤氣管噴口上，用于根據孔板流量計9的顯示，對噴入所述氣氛保護和冷卻區2的煤氣量進行調節。所述 的爐壓計量計U和溫度計量計12設置在所述氣氛保護和冷卻區2內，所述熱 工自動控制裝置可根據其測量值自動調整環形還原爐1的爐壓或爐溫，當爐壓 高于其標稱設定值時，所述熱工自動控制裝置自動截斷所述的煤氣快截閥8。 所述的高溫工業電視13設置在所述氣氛保護和冷卻區2內，用于實時監測該 區內的工作狀態，其探頭的吹掃和冷卻介質釆用還原性氣體或惰性氣體。
圖1是本實用新型的防止高溫直接還原鐵再氧化的裝置的實施例的示意圖。圖2是圖1實施例的A-A截面的局部剖視圖。
具體實施方式
下面，結合附圖進一 步說明本實用新型的防止高溫直接還原鐵再氧化的裝置。如圖1所示，本實用新型的氣氛保護和冷卻區2設置在環形還原爐1內靠 近還原鐵5出爐前的區域，其結構和一般的環形還原爐內部區域的設置有很大 的不同， 一般環形還原爐只在環形還原爐的內、外環設置水封密封裝置即可， 而與轉動爐底移動方向垂直設置的端墻是沒有密封的。本實用新型的氣氛保護 和冷卻區2由一個處于高還原區的前隔氣墻3、 一個處于還原鐵5出爐前的部 位的后隔氣墻4、還原爐頂和爐底共同圍成的爐內空間構成，所述的前隔氣墻 3、后隔氣墻4與還原爐底水平面相互垂直設置。本實用新型除了在環形還原 爐1的內、外環設置了水封外，還在還原爐內隔離形成了一個專門的氣氛保護 和冷卻區2，實現了氣體密封的效果。如圖2所示，所述的氣氛保護和冷卻區2 在增設的前隔氣墻3、后隔氣墻4的底部設置一個開口，該開口的高度應確保 還原鐵5能夠順利經過所述的氣氛保護和冷卻區2，但不允許外面的氣體進入 和不允許產生揚塵，以保證所述冷卻區內維持還原爐的爐壓，控制冷卻時間為從130(TC下降至IIO(TC。由于本實用新型的冷卻區采用了特殊的密封結構， 保證了還原爐的爐氣和外界的安全接觸。下面對冷的保護氣體的工作過程結合附圖進行說明。迎著還原鐵5運行輸出的方向，在環形還原爐1的端部設置了若干噴入冷 煤氣的噴嘴6,噴入具有高還原氣氛的強還原性的冷煤氣，使具有較強還原性 氣氛的煤氣緊緊覆蓋在還原鐵5上，保護其不再被氧化，噴入的煤氣除了保護 還原鐵5不氧化外，同時對還原鐵5進行冷卻。由于冷卻區前隔氣墻3是高還 原性的爐膛，其爐內氣氛能夠足以保證還原鐵5不發生再氧化。向環形還原爐1的高溫、大容量的爐膛內噴入的冷的保護氣體是可燃性很 強的煤氣，保證其安全工作的自動控制措施是十分重要的。如圖2所示，冷 煤氣從冷煤氣總管7而來，在煤氣總管7的支管上特別設置了煤氣快截閥8; 一旦發生意外，自動控制系統能夠馬上關閉煤氣，保證冷卻區內的安全。為了 精確地控制進入冷卻區的煤氣量，支管上設置了孔板流量計9，及時準確地顯 示煤氣的即時流量和累計消耗量。除了在每個噴煤氣管上安裝了手動閥門外， 在支管上還設置了手動蝶閥10,用于對噴入冷卻區的煤氣量進行調節。冷卻區 內還設置了爐壓計量計11及溫度計量計12，可以根據測量值自動調整爐壓及 溫度，當爐壓高出設定值時，控制系統能夠自動截斷煤氣進氣閥，從而防止由 于爐壓高出設定值，使大量有毒、易爆的氣體溢出，造成安全事故。本實用新 型的技術措施已經反復作了詳細的試驗，實踐證明是安全有效的。為了實時觀察冷卻區內的情況，在冷卻區內專門安裝了高溫工業電視13, 這里工業電視探頭采用的吹掃和冷卻介質，是與一般工業電視完全不同的介 質。具體的說，工業電視探頭的吹掃和冷卻介質不能像普通工業爐那樣用壓縮 空氣，而是用還原性氣體或隋性氣體。冷卻區的熱工自動控制完全納入整個還原爐的系統中，它和原料的裝入、 還原反應的速度、還原鐵產量、爐內氣氛、爐溫、爐壓及出料機的出料速度納 入一個整體進行控制。本實用新型已經在煤基直接還原爐上付諸試驗，實踐表明，以易燃易爆劇 毒煤氣作為保護氣及冷卻劑通入冷卻區內，達到了防止高溫直接還原鐵再氧化的目的，還原鐵不僅沒有被再次氧化，而且殘存的氧化鐵能夠繼續進行還原， 提高了煤基直接還原的金屬化率，且還原鐵溫度下降，有利于出料機提高壽命。 同時通過環境監測表明，本實用新型的裝置通入易燃易爆劇毒的冷煤氣不會帶 來其它負面影響，開創了大型爐膛內安全釆用高溫、可燃、有毒氣體可有效防 氧化的成功實例。
權利要求1、一種防止高溫直接還原鐵再氧化的裝置，所述裝置設置在環形還原爐(1)內，其特征在于一個專門的氣氛保護和冷卻區(2)，設置在環形還原爐爐膛內接近還原鐵(5)出料的區域，該區域由一個處于高還原氣氛區的前隔氣墻(3)、一個處于鄰近還原鐵(5)出料區的后隔氣墻(4)、還原爐頂和可轉動的爐底共同圍成的爐腔空間所構成，用于隔離爐內外氣體的對流；在所述前隔氣墻(3)、后隔氣墻(4)的底部均開有開口，用于使還原鐵(5)能順利經過所述氣氛保護和冷卻區(2)不被隔離，所述開口的高度應保持所述氣氛保護和冷卻區(2)內維持環形還原爐(1)的爐壓，同時隔離外部氣體進入氣氛保護和冷卻區(2)和不產生揚塵；噴入冷的保護氣體到所述的氣氛保護和冷卻區(2)內的裝置，使噴入的具有較強還原性氣氛的保護氣體緊緊覆蓋在還原鐵(5)上，保護其不再被氧化，同時冷卻經過該區的還原鐵(5)的溫度。
2、 根據權利要求1所述的防止高溫直接還原鐵再氧化的裝置，其特征在 于，所述噴入冷的保護氣體到所述的氣氛保護和冷卻區(2)內的裝置是設置 在環形還原爐(1)端部的噴嘴(6)，所述的噴嘴(6)迎著還原鐵(5)在爐內 移動輸出的方向設置。
3、 根據權利要求1或2所述的防止高溫直接還原鐵再氧化的裝置，其特 征在于，所述的冷的保護氣體是從冷煤氣總管(7)輸入的具有高還原氣氛的 強還原性冷煤氣。
4、 裉據權利要求1所述的防止高溫直接還原鐵再氧化的裝置，其特征在 于，所述的氣氛保護和冷卻區(2)的前隔氣墻(3)和后隔氣墻(4)垂直于 環形還原爐(1)爐底水平面設置。
5、根據權利要求l所述的防止高溫直接還原鐵再氧化的裝置，其特征在 于，所述裝置還包括熱工自動控制裝置，由設置在煤氣總管區的支管上的煤氣 快截閥(8)、孔板流量計(9)、手動蝶閥(10)、爐壓計量計(11)、溫度計量計(12 )和高溫工業電視(13 )構成，用于控制所述氣氛保護和冷卻區(2 ) 的還原氣氛、還原反應速度、還原鐵產量和出料速度，控制經過該區的還原鐵 (5)的溫度從130(TC冷卻降低到IIO(TC，保證環形還原爐(1)的安全運行。
6、 根據權利要求5所述的防止高溫直接還原鐵再氧化的裝置，其特征在 于，所述的孔板流量計(9)設置在支管上，用于顯示噴入氣氛保護和冷卻區(2)的冷煤氣量，所述的手動蝶閥(10)設置在每個煤氣管噴口上，用于根 據孔板流量計(9)的顯示，對噴入所述氣氛保護和冷卻區(2)的煤氣量進行 調節。
7、 根據權利要求5所述的防止高溫直接還原鐵再氧化的裝置，其特征在 于，所述的爐壓計量計(11 )和溫度計量計(12 )設置在所述氣氛保護和冷卻 區(2)內，所述辨工自動控制裝置可根據其測量值自動調整環形還原爐(1) 的爐壓或爐溫，當爐壓高于其標稱設定值時，所述熱工自動控制裝置自動截斷 所述的煤氣快截閥(8)。
8、 根據權利要求5所述的防止高溫直接還原鐵再氧化的裝置，其特征在 于，所述的高溫工業電視(13)設置在所述氣氛保護和冷卻區(2)內，用于 實時監測該區內的工作狀態，其探頭的吹掃和冷卻介質采用還原性氣體或惰性 氣體。
專利摘要本實用新型提供一種防止高溫直接還原鐵再氧化的裝置，通過在環形還原爐內接近出口部位設置一個專門的氣氛保護和冷卻區，隔離爐內外氣體的對流，保持該區內維持還原爐的爐壓，通入冷的保護氣體，降低還原鐵的溫度，同時對還原氣氛進行保護，既解決了還原鐵出爐前的再次氧化問題。又改善了出料機的工作環境，使還原鐵不氧化、不粘結，提高出料機的壽命，在熱工控制系統的自動控制下，保證綜合回收復合礦中的金屬的整個生產流程更順利和各工藝連續生產。
文檔編號C21C7/00GK201220948SQ20082000596
公開日2009年4月15日 申請日期2008年3月6日 優先權日2008年3月6日
發明者李先明, 秦廷許, 范先國 申請人:四川龍蟒集團有限責任公司