本發明涉及一種還原爐，具體是一種輻射管直接還原豎爐，用于將含金屬原料及還原劑通過加熱后還原成金屬。

背景技術：

目前，在鋼鐵冶煉行業中傳統使用的冶煉爐由于能耗大、污染嚴重，已經越來越不適應行業的發展，遭到陸續的淘汰，當前直接還原鐵技術在冶煉行業中得到了較快的發展，獲得了較普遍的應用，目前直接還原鐵技術所使用的冶煉爐為隧道窯、轉底爐、回轉窯等。隧道窯、轉底爐、回轉窯由于結構上的缺陷，在使用過程中也存在一些問題，即：單條生產線產量小、生產率低、能耗高、污染嚴重和直接還原鐵品位低等。

如專利申請號為03254702.1的實用新型專利所公開的蓄熱式輻射管燃燒機，是一種燃燒效率高、安全，運行壽命長的輻射管燃燒機，可帶來空氣預熱溫度高，燃燒溫度高，輻射管受熱均勻，熱效率高等一系列的技術優勢。

基于現有隧道窯、轉底爐、回轉窯結構上的缺陷以及蓄熱式輻射管燃燒機的優勢，迫切需要設計一種直接還原爐體，將蓄熱式輻射管燃燒機的優勢以及直接還原豎爐的結構特點相結合。

技術實現要素：

本發明根據現有技術的不足提供一種輻射管直接還原豎爐，利用輻射管燃燒機的蓄熱式燃燒特點和豎爐的結構特點，降低能耗，節約成本，適于大規模生產。

本發明的技術方案：一種輻射管直接還原豎爐，包括豎直設置的爐體，所述爐體上端為爐頂，爐體的中部為反應段，爐體的下端為排料段，所述爐頂包括爐體的頂部設置的用于投放物料的加料口和排煙的煙道，所述爐體主體中部的反應段圍繞爐體四周均勻安裝有用于對物料進行加熱的輻射管燃燒機，輻射管燃燒機的輻射管伸入到爐體內部進行隔離加熱，爐體排料段設置有向反應段的物料噴入還原氣體的還原氣體噴嘴，爐體排料段的底部安裝排料控制閥門用于控制還原后的物料排放，排料控制閥門連接用于將還原后的物料運送出爐體的排料通道。

所述豎爐頂部設有的進料口和煙道各自獨立。

所述爐體中部的反應段的橫截面為圓形或正方形。

所述輻射管燃燒機等間距的從上到下依次安裝有多層。

所述每層輻射管燃燒機等間距的環繞爐體呈周向均勻分布。

所述輻射管燃燒機為蓄熱式輻射管燃燒機。

本發明的技術效果：

1、能夠大規模生產，輻射管直接還原豎爐爐體內徑約5.5米，高度約25米，年生產能力可以達到35萬噸。

2、能耗低，輻射管燃燒機采用蓄熱式燃燒，爐內溫度達到1100℃時，排煙溫度只有150℃，有效節約煤氣。煤氣熱值高，在原材料加熱過程中產生的氣體中不含N₂氣體，所以整個爐內沒有N₂氣體。物料在下料過程中煤氣向爐頂排出，物料與煤氣處于純逆流加熱狀態。

3、除塵容易，由于物料是通過輻射管燃燒機輻射加熱，爐內不會存在氣流沖擊，物料烘干后產生的氣體從爐體頂部煙道排出，其熱量被物料帶走，所以排出爐體的溫度比較低，可采用布袋除塵。

4、爐內溫度均勻、可控，輻射管燃燒機可以合理布置，熱負荷也可以靈活控制。輻射管燃燒機在爐內作為骨架分布均勻，透氣性非常好。

5、節約成本，輻射管直接還原豎爐與高爐相比，不用焦炭、不用高溫高壓鼓風，顯著降低成本，初步預算能節約200元/噸的成本。

附圖說明

圖1是本發明整體結構示意圖；

圖2是本發明輻射管燃燒機分布結構示意圖；

圖3是本發明實施例二整體結構示意圖；

圖4是本發明實施例二輻射管燃燒機分布結構示意圖；

圖5是本發明蓄熱式煤氣輻射管燃燒機結構示意圖。

圖中標號分別表示：1-爐頂，2-爐體，3-反應段，4-排料段，5-加料口，6-煙道，7-輻射管燃燒機，8-輻射管，9-噴嘴，10-排料控制閥門，11-排料通道。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進一步說明：

如圖1所示，一種輻射管直接還原豎爐，包括豎直設置的爐體2，所述爐體2的上端為爐頂1，爐體2的中部為反應段3，爐體2的下端為排料段4，所述爐頂1包括爐體2的頂部設置的用于投放物料的加料口5和排煙的煙道6，所述爐體2主體中部的反應段3圍繞爐體圓周方向均勻安裝有用于對物料進行加熱的輻射管燃燒機7，輻射管燃燒機7的輻射管8伸入到爐體內部進行隔離加熱，爐體排料段4設置有向反應段的物料噴入還原氣體的還原氣體噴嘴9，爐體排料段的底部安裝排料控制閥門10用于控制還原后的物料排放，排料控制閥門10連接用于將還原后的物料運送出爐體的排料通道11，輻射管燃燒機7等間距的從上到下依次安裝有多層。

如圖2所示，每層輻射管燃燒機3等間距的環繞爐體呈周向均勻分布。輻射管燃燒機3采用專利申請號為03254702.1的實用新型專利所公開的蓄熱式煤氣輻射管燃燒機。

如圖5所示，蓄熱式煤氣輻射管燃燒機與普通的輻射燃燒機一樣，輻射管外形為U形或W形，其主體部分是安裝在輻射管兩端的燃燒裝置，燃燒裝置主要由燃燒器、空氣／煙氣管道、煤氣管道和與其相配套的換向閥組成；蓄熱式煤氣輻射管燃燒機的特別之處在于：本燃燒機的輻射管的前端U/W形部分的內腔為燃燒腔室，其后端兩直管部分內腔均設置有二次煤氣噴嘴和蓄熱體，兩端的二次煤氣噴嘴和蓄熱體交替進行工作；兩直管部分中央均設置有煤氣管，煤氣管穿過蓄熱體，其前端與二次煤氣噴嘴相連：煤氣管中央還設置有將遠程點火火種傳遞到二次煤氣噴嘴的點火通道，點火通道前端直達二次煤氣噴嘴，后端與遠程點火器相連；煤氣換向閥分別與兩直管后端的煤氣管相接；空氣／煙氣換向閥分別與兩直管后端的空氣、煙氣管相接，溫度檢測電偶設置在煙氣總管上，微電腦控制盒設置在燃燒機外殼內。管內設置有肋片和蓄熱體的煤氣管中央還設置有將遠程點火火種傳遞到二次煤氣噴嘴的點火通道，點火通道前端直達二次煤氣噴嘴，后端與遠程點火器相連，遠程點火器是一個長筒形的密閉腔體，在點火器腔室內順火種前進方向，依次設置有煤氣進口、點火風管、高壓點火頭。

所述的蓄熱式煤氣輻射管燃燒機遠程點火器的點火步驟如下：

A、在點火端，開啟壓力空氣進行吹掃10-30秒鐘；

B、啟動高壓點火頭使產生電火花，隨即啟功煤氣進口，煤氣的啟動時間較電火花遲1-2秒，電火花持續6-8秒，煤氣供給燃燒時間為30-60秒；

C、空氣／煙氣換向閥和煤氣換向閥進行換向，在輻射管的另一端開始準備工作；

D、在另一點火端，同樣采用壓力空氣先進行10-30秒鐘的吹掃：

E、啟動高壓點火頭使產生電火花，隨即啟動煤氣進口，煤氣的啟動時間較電火花遲1-2秒，電火花持續6-8秒，煤氣供給燃燒時間為30-60秒；

F、一個工作周期結束，下一工作周期開始；周而復始，進行以上操作，至到檢測結果顯示排出煙氣溫度達到認定溫度(150-180℃)時，停止點火操作。

所述的蓄熱式煤氣輻射管燃燒機，煤氣換向閥、空氣／煙氣換向閥為空氣／煙氣、煤氣能同步切換的三位七通旋轉切換閥。

所述的蓄熱式煤氣輻射管燃燒機，蓄熱體為陶瓷蜂窩體、合金鋼蜂窩體。

所述的蓄熱式煤氣輻射管燃燒機，是一種燃燒效率高、安全，運行壽命長的輻射管燃燒機，可帶來空氣預熱溫度高，燃燒溫度高，輻射管受熱均勻，熱效率高等一系列的技術優勢。

實施例一：

如圖1和圖2所示，一種輻射管直接還原豎爐，包括豎直設置的爐體2，所述爐體2的上端為爐頂1，爐體2的中部為反應段3，爐體2的下端為排料段4，所述爐頂1包括爐體2的頂部設置的用于投放物料的加料口5和排煙的煙道6，所述爐體2主體中部的反應段3圍繞爐體均勻安裝有用于對物料進行加熱的輻射管燃燒機7，輻射管燃燒機7的輻射管8伸入到爐體內部進行隔離加熱，爐體排料段4設置有向反應段的物料噴入還原氣體的還原氣體噴嘴9，爐體排料段的底部安裝排料控制閥門10用于控制還原后的物料排放，排料控制閥門10連接用于將還原后的物料運送出爐體的排料通道11，輻射管燃燒機7等間距的從上到下依次安裝有多層，所述豎爐頂部設有的進料口5和煙道6各自獨立，所述爐體2中部的反應段3的橫截面為圓形。

實施例二

如圖3和圖4所示，一種輻射管直接還原豎爐，包括豎直設置的爐體2，所述爐體2的上端為爐頂1，爐體2的中部為反應段3，爐體2的下端為排料段4，所述爐頂1包括爐體2的頂部設置的用于投放物料的加料口5和排煙的煙道6，所述爐體2主體中部的反應段3圍繞爐體均勻安裝有用于對物料進行加熱的輻射管燃燒機7，輻射管燃燒機7的輻射管8伸入到爐體內部進行隔離加熱，爐體排料段4設置有向反應段的物料噴入還原氣體的還原氣體噴嘴9，爐體排料段的底部安裝排料控制閥門10用于控制還原后的物料排放，排料控制閥門10連接用于將還原后的物料運送出爐體的排料通道11，輻射管燃燒機7等間距的從上到下依次安裝有多層，所述豎爐頂部設有的進料口5和煙道6各自獨立，所述爐體2中部的反應段3的橫截面為正方形。

爐體2的反應段3內徑為5—5.5米。

輻射管燃燒機7伸入爐體內部的輻射管7距離為2.1—2.3米。

輻射管燃燒機7端部的輻射管7距離爐體的軸心為100—200毫米。

實際生產中，蓄熱式輻射管燃燒機點火，通過輻射管加熱爐體的燃燒室，從輻射管直接還原豎爐的上部進料口煙道中投放含金屬原料和還原劑等物料，輻射管將物料加熱還原成金屬，進料口在投放物料的同時，煙道同時排出煤氣，可將排放煤氣的煙道連接煤氣收集裝置，煤氣收集裝置收集排放出來的煤氣可進行二次利用。物料還原過程中會產生氣體，氣體在排出爐體后需要利用布袋除塵設備進行處理，減少污染物的排放。

本發明的一種輻射管直接還原豎爐，能夠大規模生產，輻射管直接還原豎爐爐體內徑約5.5米，高度約25米，年生產能力可以達到35萬噸。能耗低，輻射管燃燒機采用蓄熱式燃燒，爐內溫度達到1100℃時，排煙溫度只有150℃，有效節約煤氣。煤氣熱值高，在原材料加熱過程中產生的氣體中不含N₂氣體，所以整個爐內沒有N₂氣體。物料在下料過程中煤氣向爐頂排出，物料與煤氣處于純逆流加熱狀態。除塵容易，由于物料是通過輻射管燃燒機輻射加熱，爐內不會存在氣流沖擊，物料烘干后產生的氣體從爐體頂部加料口排出，其熱量被物料帶走，所以排出爐體的溫度比較低，可采用布袋除塵。爐內溫度均勻、可控，輻射管燃燒機可以合理布置，熱負荷也可以靈活控制。輻射管燃燒機在爐內作為骨架分布均勻，透氣性非常好。節約成本，輻射管直接還原豎爐與高爐相比，不用焦炭、不用高溫高壓鼓風，顯著降低成本，初步預算能節約200元/噸的成本。