專利名稱：外燃管式直接還原豎爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及豎爐直接還原技術(shù)，具體涉及一種外熱式豎爐。
背景技術(shù)：
“豎爐直接還原法”是指在豎爐中用高溫還原氣或固體還原劑還原鐵礦石的直接 還原煉鐵方法，是直接還原鐵(簡稱DRI)技術(shù)中的一項(xiàng)分支技術(shù)。目前，大多數(shù)的豎爐直 接還原技術(shù)均采用氣體作為還原劑，因此又稱為“氣基豎爐直接還原技術(shù)”。對此，《氣基豎 爐直接還原技術(shù)的發(fā)展》(胡俊鴿等，鞍鋼技術(shù)，2008年第4期，第9 12頁)一文進(jìn)行了 較詳細(xì)的介紹。但是，也有一部分豎爐直接還原技術(shù)采用固體的煤作為還原劑，因此稱之為 “煤基豎爐直接還原技術(shù)”。其原理是將烘干的鐵礦球團(tuán)與還原煤等物料(如脫硫劑)進(jìn)行 混合后加入爐頂上的料倉中，通過料倉進(jìn)入豎爐后經(jīng)過加熱升溫至800°C以上進(jìn)行還原反 應(yīng)，最后再將反應(yīng)后的產(chǎn)品從豎爐底部排出。由于煤基豎爐直接還原技術(shù)所需設(shè)備比較簡 單，因此占地面積小，投資成本較低，加之我國有豐富的煤礦資源，故具有較好的發(fā)展?jié)摿?。中國專利ZL200720015482. 3公開了一種煤基直接還原鐵外熱式豎爐，其采用在 爐體內(nèi)設(shè)置多個獨(dú)立的矩形豎式還原反應(yīng)室，并在每個矩形豎式還原反應(yīng)室寬度方向的兩 側(cè)分別設(shè)置煤氣燃燒室，并將煤氣燃燒室與矩形豎式還原反應(yīng)室之間通過墻壁磚隔開的技 術(shù)手段，使?fàn)t料在與煤氣燃燒室隔離的情況下通過墻壁磚的傳熱作用進(jìn)行還原反應(yīng)，從而 確保還原氣氛，提高產(chǎn)品質(zhì)量。經(jīng)過客觀的分析，發(fā)現(xiàn)該豎爐存在以下幾方面的缺點(diǎn)(1) 由于只在矩形豎式還原反應(yīng)室寬度方向的兩側(cè)設(shè)有煤氣燃燒室，因此從矩形豎式還原反應(yīng) 室周邊各處向其中心的熱輻射強(qiáng)度不均等，導(dǎo)致對爐料的加熱不均勻，對還原效果產(chǎn)生一 定影響；(2)矩形豎式還原反應(yīng)室是通過其寬度方向兩側(cè)的墻壁磚由下至上砌筑形成，建 造時間長；(3)煤氣燃燒室的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且各煤氣燃燒室之間的連接不通暢，導(dǎo)致必須設(shè) 置較多的煤氣噴嘴；(4)沒有防止?fàn)t料與矩形豎式還原反應(yīng)室內(nèi)壁粘接的措施。因此，有必 要對該煤基直接還原鐵外熱式豎爐的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題是提供一種還原效果較好的外燃管式直接還原豎 爐。解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是外燃管式直接還原豎爐，包括內(nèi)設(shè)有還原室和 燃燒室的爐體，所述爐體內(nèi)設(shè)置有至少一根兩端開口的還原反應(yīng)管，所述還原反應(yīng)管的管 內(nèi)為還原室，周邊為燃燒室。進(jìn)一步的是，所述還原反應(yīng)管的橫截面為圓環(huán)形。進(jìn)一步的是，所述還原反應(yīng)管由至少兩個管節(jié)軸向?qū)佣伞；蛘?，所述還原反應(yīng)管為鑄造的整體件。進(jìn)一步的是，所述爐體內(nèi)排列有多根還原反應(yīng)管，相鄰的還原反應(yīng)管之間間隔設(shè)置。
3[0010]進(jìn)一步的是，所有還原反應(yīng)管的外部與爐體內(nèi)壁之間形成的連貫區(qū)域?yàn)槿紵摇＿M(jìn)一步的是，所述各還原反應(yīng)管的上端口處設(shè)置有用于在還原反應(yīng)管的內(nèi)壁上鋪 設(shè)防粘料的布料裝置。進(jìn)一步的是，所述布料裝置包括設(shè)置在還原反應(yīng)管的上端口內(nèi)作為物料通道的布 料管，該布料管的外壁與還原反應(yīng)管的內(nèi)壁之間構(gòu)成防粘料的進(jìn)入通道。進(jìn)一步的是，所述布料管的周邊形狀與還原反應(yīng)管上端口的周邊形狀相適配。進(jìn)一步的是，所述布料管的上端口徑小于其下端口徑。本實(shí)用新型的有益效果是由于本實(shí)用新型的外燃管式直接還原豎爐中還原反應(yīng) 管的周邊均為燃燒室，相比于前述ZL200720015482. 3的煤基直接還原鐵外熱式豎爐只在 矩形豎式還原反應(yīng)室寬度方向的兩側(cè)設(shè)煤氣燃燒室的結(jié)構(gòu)具有對還原室內(nèi)更好的加熱效 果，并且對物料的加熱也更加均勻?？梢?，本實(shí)用新型的外燃管式直接還原豎爐在實(shí)現(xiàn)加 熱與還原反應(yīng)相分離的基礎(chǔ)上，還能夠?qū)ξ锪线M(jìn)行更為均勻、穩(wěn)定的加熱，因此還原效果較 好。

圖1為本實(shí)用新型外燃管式直接還原豎爐的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中A-A向剖視圖。圖3為圖1中還原反應(yīng)管上端口處的局部放大圖。圖3也是本實(shí)用新型所提供的布料裝置的一種具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為布料裝置的另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為布料裝置的又一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)記為爐體1、還原反應(yīng)管2、上端口 201、管節(jié)3、燃燒室4、還原室5、托板6、 出料口 7、布料裝置8、布料管801、出料器802、出料器803、進(jìn)入通道804、上端口 805。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明。如圖1 2所示的外燃管式直接還原豎爐，包括內(nèi)設(shè)有還原室5和燃燒室4的爐 體1，所述爐體1內(nèi)設(shè)置有至少一根兩端開口的還原反應(yīng)管2，所述還原反應(yīng)管2的管內(nèi)為 還原室5，周邊為燃燒室4。所述還原反應(yīng)管2的上端口 201用于進(jìn)料，下端口用于排料。物 料的還原反應(yīng)在還原反應(yīng)管2的管內(nèi)進(jìn)行。由于還原反應(yīng)管2的周邊為燃燒室4，因此沿 還原反應(yīng)管2的周向各點(diǎn)均能夠朝還原反應(yīng)管2的中心輻射熱量，因此能夠?qū)€原反應(yīng)管 2中的物料進(jìn)行較均勻、穩(wěn)定的加熱。還原反應(yīng)管2的橫截面可以是橢圓環(huán)形甚至是方環(huán)形，但最好是圖2所示的圓環(huán) 形，理論上保證還原反應(yīng)管2各徑向的溫度場梯度保持一致，從而進(jìn)一步提高對還原反應(yīng) 管2中物料加熱的均勻性。如圖1所示，為了便于豎爐的建造，所述還原反應(yīng)管2可以由至少兩個管節(jié)3軸向 對接而成。管節(jié)3是預(yù)先制成的整體件，可以通過外購獲得，比如采用耐高溫、傳熱性好的 碳化硅管。采用上述結(jié)構(gòu)后，建造豎爐時只需要將規(guī)格相同的管節(jié)3軸向?qū)悠饋砭湍軌?組成還原反應(yīng)管2，從而大大的節(jié)省了建造的時間和成本。[0027]當(dāng)然，還原反應(yīng)管2也可以是鑄造的整體件。這樣在建造豎爐時，直接將還原反應(yīng) 管2固定安裝在爐體1內(nèi)即可，同樣具有方便豎爐建造的優(yōu)點(diǎn)。但無論還原反應(yīng)管2是組 合結(jié)構(gòu)還是整體結(jié)構(gòu)，既可以采用碳化硅管，也可以采用耐熱鑄鋼、耐熱不銹鋼等傳熱良好 的材料，相比墻壁磚具有更高的熱傳導(dǎo)效率，因此也就提高了熱利用的效率。如圖1、圖3 5所示，還原反應(yīng)管2的上端口 201處還設(shè)置有用于在還原反應(yīng)管 2的內(nèi)壁上鋪設(shè)防粘料的布料裝置8。設(shè)置布料裝置8的作用在于當(dāng)往還原反應(yīng)管2內(nèi)加 入進(jìn)行還原反應(yīng)的物料時，同時還能在還原反應(yīng)管2的內(nèi)壁上鋪設(shè)防粘料，進(jìn)行還原反應(yīng) 的物料由于受到該防粘料的阻隔無法與還原反應(yīng)管2的內(nèi)壁接觸，從而防止物料與還原反 應(yīng)管2的內(nèi)壁發(fā)生粘接。因此，對于防粘料的選擇，只要是可以防止物料與還原反應(yīng)管2的 內(nèi)壁接觸，并且不會對還原反應(yīng)造成不利影響的物質(zhì)，理論上都是可行的。比如，防粘料既 可以采用進(jìn)行還原反應(yīng)時所需的物質(zhì)(比如脫硫劑)，也可以采用完全不與進(jìn)行還原反應(yīng) 的物料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的固體顆粒，但需對反應(yīng)后的產(chǎn)品進(jìn)行二次分離。當(dāng)然，布料裝置8可以采用多種結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)在還原反應(yīng)管2的內(nèi)壁上鋪設(shè)防粘料。 如圖5所示，最簡單的方式就是直接使用出料器803靠近還原反應(yīng)管2的內(nèi)壁噴灑防粘料， 而將出料器802靠近還原反應(yīng)管2的中心噴灑進(jìn)行還原反應(yīng)的物料。但該方式不容易保證 布料的均勻性和準(zhǔn)確性。因此，本實(shí)用新型還提供了布料裝置8的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)。如圖3所示，該優(yōu)選結(jié)構(gòu) 的布料裝置8包括設(shè)置在還原反應(yīng)管2的上端口 201內(nèi)作為物料通道的布料管801，該布 料管801的外壁與還原反應(yīng)管2的內(nèi)壁之間構(gòu)成防粘料的進(jìn)入通道804。其中，所述布料 管801的周邊形狀最好與還原反應(yīng)管2上端口 201的周邊形狀相適配，以使防粘料能夠完 全貼合還原反應(yīng)管2的內(nèi)壁下落，達(dá)到理想的防粘布料效果。該優(yōu)選結(jié)構(gòu)的布料裝置8在使用時，進(jìn)行還原反應(yīng)的物料從布料管801的管腔直 接進(jìn)入還原反應(yīng)管2，而防粘料則從布料管801的外壁與還原反應(yīng)管2的內(nèi)壁之間所構(gòu)成的 進(jìn)入通道804進(jìn)入還原反應(yīng)管2，既保證防粘料與進(jìn)行還原反應(yīng)的物料的布料方向不會相 互干涉，并且又能夠通過進(jìn)入通道804使防粘料形成一個近似于管狀的、由不停運(yùn)動的顆 粒物所形成的保護(hù)簾，并且當(dāng)物料和防粘料堆積在還原反應(yīng)管2中后，與還原反應(yīng)管2內(nèi)壁 直接接觸的是防粘料，而進(jìn)行還原反應(yīng)的物料則鋪設(shè)在防粘料的內(nèi)層，從而徹底的杜絕了 物料與還原反應(yīng)管2內(nèi)壁粘接的問題。此外，如圖3所示，布料管801的上端口徑最好小于其下端口徑，這樣使布料管801 形成一個正錐形的結(jié)構(gòu)，既能夠使防粘料更好的與還原反應(yīng)管2的內(nèi)壁貼合，又能夠方便 出料器803的安裝。需要說明的是，該優(yōu)選結(jié)構(gòu)的布料裝置8最好還應(yīng)該增加與布料管801的上端口 805對應(yīng)設(shè)置的出料器802以及與還原反應(yīng)管2的上端口 201對應(yīng)設(shè)置的出料器803，以使 布料操作實(shí)現(xiàn)自動供給。當(dāng)然，布料裝置8還可采用其他一些變形結(jié)構(gòu)，將在實(shí)施例中進(jìn)行說明。另外，如圖1所示，作為該外燃管式直接還原豎爐的底部出料機(jī)構(gòu)，包括設(shè)置在還 原反應(yīng)管2下端口的下方、一個做伸縮運(yùn)動托板6，當(dāng)拖動托板6向外伸出時，反應(yīng)后的物料 從還原反應(yīng)管2的下端口落下，并聚集在還原反應(yīng)管2的底部；當(dāng)推動托板6向內(nèi)縮回時， 此時托板6的前端推動反應(yīng)后的物料從爐體1底部的出料口 7排出。
5[0036]實(shí)施例1如圖1 3所示的外燃管式直接還原豎爐，爐體1內(nèi)排列有多根還原反應(yīng)管2，相 鄰的還原反應(yīng)管2之間間隔設(shè)置。所有還原反應(yīng)管2的外部與爐體1內(nèi)壁之間形成的連貫 區(qū)域?yàn)槿紵?。燃燒室4采用煤氣點(diǎn)燃。燃燒室4的煙道和煤氣通道等設(shè)施均可采用現(xiàn) 有結(jié)構(gòu)，因此在圖中并未示出。采用此種設(shè)置方式使每一根還原反應(yīng)管2的周邊區(qū)域均為 燃燒的高溫環(huán)境，從而對各還原反應(yīng)管2中的物料進(jìn)行較均勻、穩(wěn)定的加熱，并且由于爐體 1內(nèi)排列有多根還原反應(yīng)管2，因此確保了豎爐的單位產(chǎn)能。其中，在各還原反應(yīng)管2的上端口 201處分別設(shè)置有布料裝置8。各布料裝置8包 括設(shè)置在還原反應(yīng)管2的上端口 201內(nèi)作為物料通道的布料管801，該布料管801的外壁與 還原反應(yīng)管2的內(nèi)壁之間構(gòu)成防粘料的進(jìn)入通道804 ；布料裝置8還包括出料器802和出 料器803，分別用于向布料管801內(nèi)添加進(jìn)行還原反應(yīng)的物料以及向進(jìn)入通道804添加防粘 料。出料器802和出料器803可采用多種現(xiàn)有裝置，比如皮帶輸送機(jī)。由于采用了上述結(jié) 構(gòu)的布料裝置8，徹底杜絕了進(jìn)行還原反應(yīng)的物料與還原反應(yīng)管2的內(nèi)壁之間發(fā)生粘接的 問題。實(shí)施例2本實(shí)施例2與實(shí)施例1的區(qū)別在于布料裝置8的結(jié)構(gòu)不同。如圖4所示，此布料 裝置8包括兩個內(nèi)外套接的管狀件，由于在內(nèi)的管狀件的外徑小于在外的管狀件的內(nèi)徑， 因此這兩個管狀件之間構(gòu)成了防粘料的進(jìn)入通道804，而在內(nèi)的管狀件的管腔即為進(jìn)行還 原反應(yīng)的物料的通道。當(dāng)然，該布料裝置8仍然包括出料器802和出料器803，進(jìn)行物料和 防粘料的自動供給。
權(quán)利要求外燃管式直接還原豎爐，包括內(nèi)設(shè)有還原室(5)和燃燒室(4)的爐體(1)，其特征在于所述爐體(1)內(nèi)設(shè)置有至少一根兩端開口的還原反應(yīng)管(2)，所述還原反應(yīng)管(2)的管內(nèi)為還原室(5)，周邊為燃燒室(4)。
2.如權(quán)利要求1所述的外燃管式直接還原豎爐，其特征在于所述還原反應(yīng)管(2)的 橫截面為圓環(huán)形。
3.如權(quán)利要求1所述的外燃管式直接還原豎爐，其特征在于所述還原反應(yīng)管(2)由 至少兩個管節(jié)(3)軸向?qū)佣伞?br> 4.如權(quán)利要求1所述的外燃管式直接還原豎爐，其特征在于所述還原反應(yīng)管(2)為 鑄造的整體件。
5.如權(quán)利要求1所述的外燃管式直接還原豎爐，其特征在于所述爐體⑴內(nèi)排列有 多根還原反應(yīng)管(2)，相鄰的還原反應(yīng)管⑵之間間隔設(shè)置。
6.如權(quán)利要求5所述的外燃管式直接還原豎爐，其特征在于所有還原反應(yīng)管(2)的 外部與爐體⑴內(nèi)壁之間形成的連貫區(qū)域?yàn)槿紵?4)。
7.如權(quán)利要求1 6中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的外燃管式直接還原豎爐，其特征在于 所述各還原反應(yīng)管(2)的上端口(201)處設(shè)置有用于在還原反應(yīng)管(2)的內(nèi)壁上鋪設(shè)防粘 料的布料裝置⑶。
8.如權(quán)利要求7述的外燃管式直接還原豎爐，其特征在于所述布料裝置(8)包括設(shè) 置在還原反應(yīng)管(2)的上端口(201)內(nèi)作為物料通道的布料管(801)，該布料管(801)的外 壁與還原反應(yīng)管(2)的內(nèi)壁之間構(gòu)成防粘料的進(jìn)入通道(804)。
9.如權(quán)利要求8所述的外燃管式直接還原豎爐，其特征在于所述布料管(801)的周 邊形狀與還原反應(yīng)管(2)上端口(201)的周邊形狀相適配。
10.如權(quán)利要求8所述的外燃管式直接還原豎爐，其特征在于所述布料管(801)的上 端口徑小于其下端口徑。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種還原效果較好的外燃管式直接還原豎爐。本實(shí)用新型的這種外燃管式直接還原豎爐包括內(nèi)設(shè)有還原室和燃燒室的爐體，所述爐體內(nèi)設(shè)置有至少一根兩端開口的還原反應(yīng)管，所述還原反應(yīng)管的管內(nèi)為還原室，周邊為燃燒室。由于本實(shí)用新型的外燃管式直接還原豎爐中還原反應(yīng)管的周邊均為燃燒室，因此具有對還原室內(nèi)更好的加熱效果，并且對物料的加熱也更加均勻。本實(shí)用新型的外燃管式直接還原豎爐在實(shí)現(xiàn)加熱與還原反應(yīng)相分離的基礎(chǔ)上，還能夠?qū)ξ锪线M(jìn)行更為均勻、穩(wěn)定的加熱，因此還原效果較好。
文檔編號F27B1/04GK201688680SQ20102017627
公開日2010年12月29日 申請日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者金克和, 金克鵬 申請人:攀枝花市創(chuàng)盛粉末冶金有限責(zé)任公司