專利名稱：一種煤基熔融床制氣還原鐵的裝置及工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種非高爐煉鐵裝置，特別是一種煤基熔融床制氣還原鐵的裝置；本發明還涉及利用前述煤基熔融床制氣還原鐵的裝置進行制氣還原的工藝。
背景技術：
用還原劑將金屬氧化物還原成金屬并加以利用的方法是工藝取得金屬最為有效的方法。現代以這種獲得鐵的方法大致可分為兩大類一類是將固體還原劑和鐵氧化物放在一起加熱，固體還原劑燃燒氣化后將鐵氧化物還原的方法；它最為成功的案例是高爐。另一類是用氣化還原劑或者將固體還原劑轉變成氣化還原劑，去加溫還原鐵氧化物的方法； 它最成功的案例是MIDREX豎爐。這兩類方法都因為在高溫環境下，還原劑使用不夠充分 (因為Boudouard反應)，致使還原能源消耗偏高，不經濟。中國公開專利201110115332. O《二步法生產還原鐵粉的工藝》提出將加溫和還原工序分開進行，即“雙工藝容器剩余還原劑反燒技術”，使得到金屬鐵的能量消耗可以降至最低。還原工序中存在的問題有1、固體還原劑和氧化物放在一起加熱的還原技術；還原劑不僅會污染得到的金屬，而且碳的轉化率也不容易提高。2、氣體還原工藝由于使用天然的氣化還原劑不能普遍得到，所以MIDREX豎爐不能夠得到普遍推廣。3、獨立的固體還原劑轉化為氣化還原劑的煤化工還原技術由于一次性投資巨大、工藝過程復雜亦在工業過程中不易得到應用。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種結構設計更為合理、煤氣化率高，能有效節約能源的煤基熔融床制氣還原鐵的裝置。本發明所要解決的另一個技術問題提供了一種利用以上煤基熔融床制氣還原鐵的裝置進行制氣還原的工藝。本發明所要解決的技術問題是通過以下的技術方案來實現的。本發明是一種煤基熔融床制氣還原鐵的裝置，其特點是它包括固定連接的還原爐和氣化爐，還原爐內設有還原室，還原爐上部和下部分別設有進料口、出料口和出氣口，；所述的氣化爐為熔融床氣化爐，氣化爐內設有氣化室，氣化爐上設有噴煤嘴、噴氣嘴和排渣口，還原爐和氣化爐的連接處設有篦板，篦板上設有連通還原室和氣化室的通氣孔。以上所述的煤基熔融床制氣還原鐵的裝置中所述的還原爐可以是豎爐、平爐或者斜坡爐。當還原爐為豎爐時，所述的氣化爐最好固定在豎爐的下部。當所述的還原爐為斜坡爐時，所述的氣化爐最好固定在斜坡爐的上部。以上所述的煤基熔融床制氣還原鐵的裝置中所述的噴煤嘴為下噴式噴煤嘴，所述的噴氣嘴為斜向上式噴氣嘴。本發明所要解決的技術問題還可以通過以下的技術方案來進一步實現的。本發明還一種利用以上所述的煤基熔融床制氣還原鐵裝置進行的制氣還原工藝，其特點是，其步驟如下
(1)用前段爐料加熱設備將爐料預熱至1200 1350°C后，將爐料從進料口熱裝至還原室內，裝料完成后的爐料溫度不低于1000°C ；爐料為球團、天然塊礦或燒結塊礦狀；裝料時按需要裝入部分還原劑、石灰石粉或白云石粉；
(2)篦板將熱量傳遞至氣化室內，噴煤嘴將粉煤斜噴至篦板上，彈入氣化室與噴氣嘴噴入的空氣混合燃燒，生成還原氣體；煤燃燒剩余的熔渣，在重力作用下落入排渣口，排出爐外；生成的還原氣通過篦板進入還原室作于于爐料，將爐料加熱至1400-150(TC并將其還原成金屬粒鐵；
(3)還原爐內爐料經出料口排出爐外送冷卻設備降至室溫或者去電爐冶煉；還原氣體穿過爐料從出氣口排到爐外，經過配套的余熱回收設備、除塵脫硫設備、引風機送前段爐料加熱設備預熱爐料。本發明的煤基熔融床制氣還原鐵裝置是一種制氣和還原為一體的還原鐵裝置。配套使用的余熱回收設備、除塵脫硫設備、引風機、前端爐料加熱設備和冷卻設備均為常規設備。本發明的還原豎爐可以由耐火材料砌筑，爐內工作壓力一般不超過0.5MPa。前段爐料加熱設備可以是豎爐、回轉窯、帶式焙燒機或者燒結機，還原爐進料口外接進料管道， 進料管道內可以設有料鐘，爐料添裝完后料鐘可將管道密閉。裝料可以同時裝入部分無煙煤，加裝比例為鐵礦氧含量的1 :0. 3 0. 6，其作用是將鐵礦石里的氧更容易帶出。同時還可以加入石灰石粉或白云石粉，作用是防止爐料粘連和吸附有害元素。豎爐還原室的長度由于產量不同，其設計長度可以為3 15m，氣化室的長度在 2 ％!左右；豎爐的氣化室一般安置在豎爐的底部，出氣口設置在豎爐的上部；還原氣從底部兩室間篦板進入還原室，穿過整體爐料從上部出氣口排出爐外。豎爐底部出料口可以設置閘口，當爐料還原完畢，放開閘口將爐料排出爐外去冷卻設備冷卻至常溫或者送電爐冶煉；冷卻設備可以是冷卻桶或者是干熄焦式降溫設備。氣化室的下噴式噴煤嘴將煤粉噴至兩室間篦板上部，反彈回來正好和2 3個斜向上噴氣嘴噴出的空氣混合燃燒。由于斜坡爐內爐料重力不同，氣化室可以設置在還原斜坡爐的前部，出氣口設置在還原斜坡爐的底部。與現有技術相比，本發明裝置及工藝具有以下優點本發明裝置將還原爐和氣化爐固定為一體，且采用熔融床氣化爐，它利用高溫物料進行煤制氣，其結構合理，碳轉化率相對較高，煤種適用范圍較廣。本發明裝置是利用裝入高溫爐料將煤轉化為還原氣，設計更為合理。本發明和固體還原劑和氧化物放在一起加熱的還原技術相比，還原劑的余渣不會污染爐料。本發明和獨立煤轉化為氣化還原劑的鐵還原技術相比，本發明不需要將煤氣降溫、除塵、重整和加溫后再去還原鐵等復雜工藝；實際上煤還原鐵也是一個煤氣發生過程， 將制氣和還原設計為一體其工藝最為有效。


圖1為采用豎爐的本發明裝置的結構示意圖；圖2為采用斜坡爐的本發明的裝置結構示意圖。
具體實施例方式以下參照附圖，進一步描述本發明的具體技術方案，以便于本領域的技術人員進一步地理解本發明，而不構成對其權利的限制。實施例1，參照圖1，2，一種煤基熔融床制氣還原鐵的裝置，它包括固定連接的還原爐1和氣化爐4，還原爐1內設有還原室，還原爐1上部和下部分別設有進料口 9、出料口 7和出氣口 8 ；所述的氣化爐4為熔融床氣化爐，氣化爐4內設有氣化室，氣化爐4上設有噴煤嘴3、噴氣嘴6和排渣口 5，還原爐1和氣化爐4的連接處設有篦板2，篦板2上設有連通還原室和氣化室的通氣孔。實施例2，實施例1所述的煤基熔融床制氣還原鐵的裝置中爐、平爐或者斜坡爐。實施例3，實施例1所述的煤基熔融床制氣還原鐵的裝置中爐，所述的氣化爐4固定在豎爐的下部。實施例4，實施例1所述的煤基熔融床制氣還原鐵的裝置中坡爐，所述的氣化爐4固定在斜坡爐的上部。實施例5，實施例1所述的煤基熔融床制氣還原鐵的裝置中噴式噴煤嘴，所述的噴氣嘴6為斜向上式噴氣嘴。實施例6，一種利用實施例1-5中任何一項所述的煤基熔融床制氣還原鐵裝置進行的制氣還原工藝，其步驟如下
(1)用前段爐料加熱設備將爐料預熱至1200°C后，將爐料從進料口9熱裝至還原室內， 裝料完成后的爐料溫度不低于1000°C;爐料為球團、天然塊礦或燒結塊礦狀；裝料時按需要裝入部分還原劑、石灰石粉或白云石粉；
(2)篦板2將熱量傳遞至氣化室內，噴煤嘴3將粉煤斜噴至篦板2上，彈入氣化室與噴氣嘴6噴入的空氣混合燃燒，生成還原氣體；煤燃燒剩余的熔渣，在重力作用下落入排渣口 5，排出爐外；生成的還原氣通過篦板2進入還原室作于于爐料，將爐料加熱至1400°C并將其還原成金屬粒鐵；
(3)還原爐1內爐料經出料口7排出爐外送冷卻設備降至室溫或者去電爐冶煉；還原氣體穿過爐料從出氣口 8排到爐外，經過配套的余熱回收設備、除塵脫硫設備、引風機送前段爐料加熱設備預熱爐料。實施例7，一種利用實施例1-5中任何一項所述的煤基熔融床制氣還原鐵裝置進行的制氣還原工藝，其步驟如下
(1)用前段爐料加熱設備將爐料預熱至1300°C后，將爐料從進料口9熱裝至還原室內， 裝料完成后的爐料溫度不低于1000°C;爐料為球團、天然塊礦或燒結塊礦狀；裝料時按需要裝入部分還原劑、石灰石粉或白云石粉；
(2)篦板2將熱量傳遞至氣化室內，噴煤嘴3將粉煤斜噴至篦板2上，彈入氣化室與噴氣嘴6噴入的空氣混合燃燒，生成還原氣體；煤燃燒剩余的熔渣，在重力作用下落入排渣口 5，排出爐外；生成的還原氣通過篦板2進入還原室作于于爐料，將爐料加熱至1500°C并將其還原成金屬粒鐵；所述的還原爐1是豎 所述的還原爐1為豎 所述的還原爐1為斜 所述的噴煤嘴3為下(3)還原爐1內爐料經出料口 7排出爐外送冷卻設備降至室溫或者去電爐冶煉；還原氣體穿過爐料從出氣口 8排到爐外，經過配套的余熱回收設備、除塵脫硫設備、引風機送前段爐料加熱設備預熱爐料。
權利要求
1.一種煤基熔融床制氣還原鐵的裝置，其特征在于它包括固定連接的還原爐和氣化爐，還原爐內設有還原室，還原爐上部和下部分別設有進料口、出料口和出氣口 ；所述的氣化爐為熔融床氣化爐，氣化爐內設有氣化室，氣化爐上設有噴煤嘴、噴氣嘴和排渣口，還原爐和氣化爐的連接處設有篦板，篦板上設有連通還原室和氣化室的通氣孔。
2.根據權利要求1所述的煤基熔融床制氣還原鐵的裝置，其特在于所述的還原爐是豎爐、平爐或者斜坡爐。
3.根據權利要求1所述的煤基熔融床制氣還原鐵的裝置，其特征在于所述的還原爐為豎爐，所述的氣化爐固定在豎爐的下部。
4.根據權利要求1所述的煤基熔融床制氣還原鐵的裝置，其特征在于所述的還原爐為斜坡爐，所述的氣化爐固定在斜坡爐的上部。
5.根據權利要求1所述的煤基熔融床制氣還原鐵的裝置，其特征在于所述的噴煤嘴為下噴式噴煤嘴，所述的噴氣嘴為斜向上式噴氣嘴。
6.一種利用如權利要求1-5中任何一項所述的煤基熔融床制氣還原鐵裝置進行的制氣還原工藝，其特征在于，其步驟如下(1)用前段爐料加熱設備將爐料預熱至1200 1350°C后，將爐料從進料口熱裝至還原室內，裝料完成后的爐料溫度不低于1000°C ；爐料為球團、天然塊礦或燒結塊礦狀；裝料時按需要裝入部分還原劑、石灰石粉或白云石粉；(2)篦板將熱量傳遞至氣化室內，噴煤嘴將粉煤斜噴至篦板上，彈入氣化室與噴氣嘴噴入的空氣混合燃燒，生成還原氣體；煤燃燒剩余的熔渣，在重力作用下落入排渣口，排出爐外；生成的還原氣通過篦板進入還原室作于于爐料，將爐料加熱至1400-150(TC并將其還原成金屬粒鐵；(3)還原爐內爐料經出料口排出爐外送冷卻設備降至室溫或者去電爐冶煉；還原氣體穿過爐料從出氣口排到爐外，經過配套的余熱回收設備、除塵脫硫設備、引風機送前段爐料加熱設備預熱爐料。
全文摘要
本發明是一種煤基熔融床制氣還原鐵的裝置，其特征在于它包括固定連接的還原爐和氣化爐，還原爐內設有還原室，還原爐上部和下部分別設有進料口、出料口和出氣口；所述的氣化爐為熔融床氣化爐，氣化爐內設有氣化室，氣化爐上設有噴煤嘴、噴氣嘴和排渣口，還原爐和氣化爐的連接處設有篦板，篦板上設有連通還原室和氣化室的通氣孔。本發明還涉及利用前述裝置進行制氣還原的工藝。本發明設計合理、煤氣化率高，能有效節約能源。
文檔編號C21B13/14GK102409128SQ20111040062
公開日2012年4月11日 申請日期2011年12月6日 優先權日2011年12月6日
發明者劉元生 申請人:劉元生