專利名稱：一種冷固結含碳球團熔融還原煉鐵的裝置及方法
技術領域：
本發明屬于熔融還原領域，特別適用于用含碳冷固結球團采用熔融還原法生產鐵水。
現有技術中，用煤生產鐵水成功的技術是奧鋼聯于1977年開發的COREX法。其特點是將氧化球團或富塊礦裝入豎爐中，得到金屬化率達到92%以上的預還原爐料。然后將還原后的金屬化爐料裝入熔融還原爐內進行熔化和終還原。最后從終還原爐內放出鐵水，從預還原爐爐頂回收煤氣。COREX法使用氧化球團或塊礦作原料，其還原性較差，也不能接受高的預還原氣體溫度。所以它的預還原設備十分龐大，生產效率低。
本發明的目的在于提供一種改進的冷固結含碳球團熔融還原煉鐵的裝置及方法，它不僅生產效率高，熱利用率高，而且設備簡單。
為了達到上述目的，本發明冷固結含碳球團熔融還原煉鐵裝置，它包括預還原爐，所述預還原爐具有上進料口和下出料口，還具有位于中下部的環形圍風管及與之相連的多個風口，還具有位于預還原爐下終還原爐，所述終還原爐有上進料口，其上部有至少一個煤和熔劑加入管，中上部有至少一個氧噴口，中下部有多個側氧煤噴口，下部至少有一個放鐵口和一個放渣口，在所述預還原爐的中下部環形圍風管與終還原爐頂部煤氣出口之間的煤氣管道上還串接有高溫除塵器。在所述預還原爐上部煤氣出口之后的煤氣管道上串接有除塵器，在此除塵器之后煤氣管道上與終還原爐煤氣出口之間接有煤氣循環加壓風機，其特點在于該裝置還具有至少一個氧噴口，所述氧噴口位于所述的終還原爐中上部且其中心線與水平面的夾角在10°～60°范圍內;還具有一個燃燒器，所述燃燒器串接在所述的高溫除塵器與預還原爐環形圍風管之間。
利用本發明所述裝置煉鐵的方法，其特點在于該方法使用含固定碳5～20%的冷固結含碳球團作原料;該方法控制終還原爐上部溫度在1300～1800℃范圍內，二次燃燒率在20%～70%范圍;采用該方法，進入終還原爐的熱態預還原爐料的金屬化＞20%即可;該方法中進入所述預還原爐與環形圍風管相聯風口出口處的還原煤氣溫度由如下方法確定即使用的含碳球團，三個球摞在一起，在60%CO+40%CO2氣氛下，在1kg/cm2壓力下，還原2個小時的開始粘接溫度(根據原料不同此溫度在900°～1100°之間)，所述的進入預還原爐風口的還原煤氣溫度在所述的開始粘接溫度的-50～+50℃的范圍內。
當進入預還原爐風口內的煤氣溫度達不到上述要求的溫度時，向接在高溫煤氣除塵器和環形圍風管之間的燃燒器送入含氧氣體在燃燒器內燃燒一部分煤氣，將管道內的煤氣溫度提高到要求的溫度。
該方法在終還原爐煤氣出口處兌入來自預還原爐上部經除塵和加壓的冷煤氣。通過控制兌入的冷煤氣量使進入高溫除塵器前的煤氣管道內的煤氣溫度降到1050℃～800°。
本發明的工藝流程為將含固定碳5～20%的冷固結含碳球團礦從預還原爐頂部上進料口加入預還原爐中，來自終還原爐的高溫煤氣與來自預還原爐頂部的循環冷煤氣相混合后的高溫混合煤氣從預還原爐中下部經環形圍風管及風口噴入預還原爐內，噴入預還原爐內的煤氣的溫度可通過如下方法確定通過實驗可測出含碳球團三個球摞在一起，在60%CO+40%CO2氣氛下，在1kg/cm2壓力下，還原2個小時開始粘接的溫度，(根據原料不同此溫度在900℃～1100℃范圍內)，在所述開始粘接溫度的-50℃～+50℃范圍內確定進入預還原風口的預還原氣溫度。
如果進入預還原爐風口內的煤氣達不到所述的要求的溫度，向串接在預還原爐環形圍風管和高溫除塵器之間的燃燒器內噴含氧氣體燃燒一部分煤氣，將煤氣溫度提高到要求的水平。
預還原爐在工作時間可分為四個區，爐身上部為熱交換區，中部為間接還原反應區，爐身中下部至風口以上為直接還原反應區，風口以下為直接還原冷卻區。含碳冷固結球團在經過預還原爐中的四個區后，從預還原爐的下出料口排出，經裝料系統從終還原爐上部的進料口，進入終還原爐內，熔劑和補充的煤從終還原爐上部的煤或熔劑加入管裝入。終還原爐燃燒所需的氧氣，由設在終還原爐中上部的氧噴口和設在中下部的側氧煤噴口供給。終還原爐工作時可分五個區，從上到下依次為二次燃燒區、礦焦層區、焦床區、渣層區和鐵層區，其中，二次燃燒區主要是燃燒從下部吹上來的CO氣，二次燃燒率控制在20%～70%之間，溫度控制在1300℃～1800℃，礦焦層區，即熔化還原區，在此區，含碳球團完成終還原和熔化。
在終還原爐下部放鐵口和放渣口放出鐵水和渣，在終還原爐上部排出的1300℃～1800℃的高溫煤氣，在高溫煤氣出口處與來自預還原爐爐頂的冷循環煤氣混合降溫，通過控制冷煤氣兌入量溫度可降至1050℃～800℃，然后進入高溫除塵器除塵。
從預還原爐爐頂出來的煤氣經除塵后，一部分經加壓風機加壓后，送到終還原爐頂部煤氣出口處與高溫煤氣混合后，供預還原爐循環使用，另一部分送往其它用戶。預還原爐爐頂煤氣循環量，要保證終還原爐爐頂煤氣溫度降到1050℃～800℃。
本發明與現有技術相比，其優點在于(1)提高了預還原爐的工作效率。
由于在所述高溫除塵器與所述的預還原爐環形圍風管之間串接了一個燃燒器，用以燃燒一部分煤氣來提高進入預還原爐的煤氣溫度，因此，預還原爐不但有間接還原反應，還有快速直接還原反應，提高了預還原爐的工作效率。
(2)提高了整個裝置內的二次燃燒率，提高了熱效率。
終還原爐上部具有至少一個氧噴口，以及增加了前面所述的燃燒器，增加了全系統的二次燃燒率，使全系統二次燃燒率達到30%～80%，提高了全系統的熱效率。
(3)加快了終還原速度和熔化速度。
由于該裝置的終還原爐上部具有至少一個氧噴口，向終還原爐上部空間及料面噴氧氣，在終還原爐上部空間形成一個溫度可達1300℃～1800℃二次的燃燒區，這樣進入終還原爐內的預還原球團礦，可受上部燃燒區和下部來自焦床部位側氧煤噴口燃燒熱氣流同時加熱，得以加快終還原速度和熔化速度。
(4)本發明供給終還原爐的預還原爐料的金屬化率可放寬到＞20%，而奧鋼聯開發的COREX法，要求預還原爐料的金屬化率在92%以上。
下面結合附圖對本發明作進一步說明。
圖1為本發明冷固結含碳球團熔融還原煉鐵裝置的結構示意圖。
圖1中，1為預還原爐的上進口，2為預還原爐，3為預還原環形圍風管，4為預還原爐下出料口，5為終還原爐進料口，6為終還原爐，7為氧噴口，8為側氧煤噴口，9為出鐵口，10為出渣口，11為煤和熔劑加入口，12為高溫除塵器，13為燃燒器，14為加壓風機，15為除塵器，16為預還原爐風口，17為預還原爐頂部煤氣出口，18為終還原爐頂部煤氣出口，19為燃燒器的輸氧管，20為煤氣輸出口。
權利要求
1.一種冷固結含碳球團熔融還原煉鐵裝置，它包括預還原爐(2)，所述預還原爐(2)具有上進料口(1)和下出料口(4)，所述預還原爐(2)具有位于中下部的環形圍風管(3)及與之相連的多個風口(16)；還具有位于預還原爐(2)下方的終還原爐(6)，所述終還原爐(6)有上進料口(5)，所述終還原爐(6)的上部有至少一個煤和熔劑加入管(11)，中下部有多個側氧煤噴口(8)，下部至少有一個放鐵口(9)和一個放渣口(10)，在所述預還原爐(2)的中下部環形圍風管(3)與終還原爐(6)頂部之間的煤氣管道上還串接有高溫除塵器(12)，在所述預還原爐(2)上部煤氣出口(17)之后的煤氣管道上串接有除塵器(15)，此除塵器(15)之后的煤氣管道上與終還原爐(6)上部煤氣出口(18)之間接有煤氣循環加壓風機(14)，其特征在于[1]該冷固結含碳球團熔融還原煉鐵裝置具有至少一個氧噴口(7)，所述氧噴口(7)位于所述終還原爐(6)中上部且其中心線與水平面夾角在10°～60°范圍內。[2]該冷固結含碳球團熔融還原煉鐵裝置還具有一個燃燒器(13)，所述燃燒器(13)串接在所述高溫除塵器(12)與所述預還原爐環形圍風管(3)之間。
2.一種利用權利要求1所述裝置煉鐵的方法，其特征在于[1]該方法使用含固定碳5～20%的含碳冷固結球團作原料。[2]該方法利用氧噴口(7)控制終還原爐(6)二次燃燒率在20～70%范圍內，控制終還原爐(6)上部溫度在1300～1800℃范圍內。[3]該方法在終還原爐(6)煤氣出口(18)處兌入來自預還原爐(2)上部經除塵和加壓的冷煤氣，通過控制兌入的冷煤氣量使進入高溫除塵器(12)前的煤氣管道內的煤氣溫度降到1050℃～800℃。[4]該方法中進入所述預還原爐風口(16)出口處的還原煤氣溫度由如下方法確定，即使用的含碳球團，在60%CO+40%CO2氣氛下，將三個球摞放在一起，在1mg/cm2壓力下，還原2個小時開始粘接的溫度，所述的進入預還原爐風口(16)出口處的還原煤氣溫度在所述的開始粘接溫度的-50～+50℃范圍內。[5]采用該方法，進入終還原爐(6)的熱態預還原爐料的金屬化率＞20%即可。
3.根據權利要求2所述的方法，當進入預還原爐(2)風口內的溫度達不到權力要求2所要求時，向接在高溫煤氣除塵器(12)和環形圍風管(3)之間的燃燒器(13)送入含氧氣體在燃燒器(13)內燃燒一部分煤氣，將管道內的煤氣溫度提高到要求的溫度。
全文摘要
本發明屬于熔融還原煉鐵領域。本發明裝置上的特點是(1)在現有技術中的終還原爐中上部增加了至少一個氧噴口。(2)增加了一個燃燒器，串接在高溫除塵器和預還原爐環形圍風管之間。方法上的特點是(1)采用含固定碳5～20％的含碳冷固結球團作原料。(2)控制終還原爐上部溫度在1300℃～1800℃范圍內，二次燃燒率在20～70％。(3)控制進入高溫除塵器的煤氣溫度在1050℃～800℃。(4)預還原爐料的金屬化率＞20％。本發明具有生產效率高，熱利用率高，設備簡單等優點。
文檔編號C21B11/02GK1099418SQ9410792
公開日1995年3月1日 申請日期1994年8月2日 優先權日1994年8月2日
發明者任志國, 周渝生, 齊淵洪, 王來久 申請人:冶金工業部鋼鐵研究總院