全煤基自供热直接还原竖炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于非高炉炼铁技术领域，具体涉及一种全煤基自供热直接还原工
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【背景技术】
[0002]直接还原铁(DRI)又叫海绵铁，以天然气或非焦煤作为还原剂还原铁矿石、铁精粉或含铁原料后形成。还原剂不同，所生产的DRI的化学成分也不同。随着冶炼钢种对残余元素要求越来越严，特别是核电、加氢、电站等产品钢，使用普通返回废钢和外购废钢冶炼时，已满足不了产品对残余元素的要求。直接还原铁因其杂质元素含量非常低，在炼钢中常用来代替部分废钢来解决炼钢过程中的残余元素问题，生产高品质纯净钢或特殊钢。
[0003]近年来全球直接还原铁产量持续增加，据统计，2010年世界直接还原铁的产量已达7037万t，约为我国高炉生铁产量的6.7%。受资源的制约，我国直接还原铁的生产发展缓慢，产量不到全球直接还原铁产量的1.0%。
[0004]按还原剂的不同直接还原分为气基还原和煤基还原。气基还原工艺主要以天然气为还原剂，常见的有竖炉、反应罐等；由于我国天然气资源较匮乏，因此气基还原工艺的应用受到限制。煤基直接还原工艺以煤作为还原剂，大部分规模较小，能耗也较高；常见的煤基直接还原工艺包括转底炉、隧道窑和回转窑等。隧道窑是欧洲开发的专门用于生产高附加值的粉末冶金铁粉的主要工艺手段，正规设计的直接还原隧道窑长达160 - 270米，存在产能小(单窑最大年产6万吨)，热损失大，能耗很高(耗煤约lt/t，其中还原用煤450?650kg/t，加热用煤450?550kg/t)，生产周期长(48?76小时)，污染严重(还原煤灰、废还原罐等固体废弃物多，粉尘多)，产品质量不稳定等问题。回转窑是目前国内较常用的直接还原铁生产方法，因对原燃料要求苛刻，单位产能投资和运行费用偏高，稳定运行难度偏大，生产规模偏小(最大15万t/年座)，难以成为我国直接还原铁发展的主体工艺。转底炉已在处理钢铁厂含Fe、Zn、Cr、Ni粉尘方面实现了工业化生产，其不足之处在于海绵铁(DRI)脉石和硫含量高，导致电炉炼钢渣量增加，电极消耗，难以直接用于生产炼钢用直接还原铁。其次转底炉采用敞焰加热方式加热炉料，由于燃料燃烧为氧化性气氛，而铁氧化物的还原需要还原性气氛，因此敞焰加热方式通常存在炉内气氛难以控制，还原产物易被二次氧化的问题，影响海绵铁最终质量。
[0005]因此有必要设计一种全煤基自供热直接还原竖炉，以克服上述问题。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种能耗低、生产成本低且环保的全煤基自供热直接还原竖炉。
[0007]本实用新型是这样实现的:
[0008]本实用新型提供一种全煤基自供热直接还原竖炉，包括一个燃烧室和至少一个还原室，各所述还原室均竖直设置，且阵列布置于所述燃烧室内；各所述还原室顶部均设有加料口，各所述还原室底部均设有排料口 ；每个所述还原室的上部设有气体引出口，所述燃烧室设有外供燃气入口、助燃空气入口及多个还原室气体入口，多个所述还原室气体入口环设于所述燃烧室位于竖直方向上的中段部分，每个所述还原室气体入口通过煤气管与其中至少一个所述气体引出口连通。
[0009]进一步地，各所述还原室均为圆柱体结构。
[0010]进一步地，每个所述还原室下部设有对还原产品进行冷却的冷却机构，各所述还原室内，自上而下依次形成预热段、还原段和冷却段。
[0011 ] 进一步地，所述冷却机构包括设于对应冷却段内的还原室炉墙中的冷却水道，各所述冷却水道的入口均与冷却水供应管连通，各所述冷却水道的出口均与冷却水回流管连通，冷却段内的还原室炉墙形成对还原产品进行冷却的冷却壁。
[0012]进一步地，所述冷却水道在对应的还原室炉墙内蛇形布置。
[0013]进一步地，所述还原段内的温度在1000~1150°C范围内。
[0014]本实用新型具有以下有益效果:本竖炉为固定式炉床，取消了大多数直接还原炉窑庞大复杂的传动装置；将还原区与燃烧区分开，使得还原炉内气氛可控，防止还原后的海绵铁二次氧化，可生产高质量海绵铁；通过调节下料速度可以控制还原速度，产品还原度可控。该竖炉由于在还原室上部设置气体引出口，还原过程产生的煤气等可燃气体可充入燃烧室中部燃烧，为还原室提供热量，即本竖炉可实现自供热直接还原，无需或只需少量的额外燃气，可有效降低能耗和生产成本。
【附图说明】
[0015]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0016]图1为本发明实施例提供的全煤基自供热直接还原竖炉的结构示意图；
[0017]图2为本发明实施例提供的全煤基自供热直接还原竖炉的俯视示意图；
[0018]图3为本发明实施例提供的全煤基自供热直接还原工艺的流程图。
【具体实施方式】
[0019]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0020]实施例一
[0021]如图1-图，3，本发明实施例提供一种全煤基自供热直接还原工艺，还原炉采用竖炉，所述竖炉包括至少一个还原室1，每个所述还原室1由至少一个燃烧室2供热。
[0022]所述工艺包括以下步骤:
[0023]原料准备步骤:将含铁矿料造球形成球团，还原剂采用块煤，所述块煤中，以质量百分比计，固定碳含量为65%~75%，挥发分含量为20%~35%。其中，含铁矿料为铁矿粉或铁精矿粉等，造球过程具体可为:将铁矿粉与粘结剂混匀后在圆盘造球机或压球机上造球，成球后干燥即得到所述球团，球团直径在10~30mm范围内，优选为20mm。块煤的粒度为球团粒度的1.1-1.5倍，优选为1.2倍，较大的块煤需要经过破碎处理。
[0024]布料步骤:将块煤及所述球团布料至各所述还原室1内，每个所述还原室1内，原料中碳氧摩尔比为1~1.5，优选为1.3。其中，所述块煤及所述球团优选为多层布料，且多层所述块煤与多层所述球团依次相间排列，各层的块煤厚度相同，各层的球团厚度相同，以达到均匀反应的目的，提高还原产品的均质性。块煤与球团的厚度比根据碳氧摩尔比(C/0)确定，即满足原料中碳氧摩尔比在1~1.5内即可。
[0025]直接还原步骤:各所述燃烧室2内通入外供燃气进行燃烧烘炉，烘炉过程中各还原室1内原料发生还原反应，还原反应产生的煤气及煤中受热分解产生的挥发分从各还原室1内引出并均匀通入各燃烧室2内燃烧，当通入燃烧室2内的煤气及挥发分燃烧可满足还原反应的热量需求时，停止燃气供应。其中，外供燃气可采用天然气，或采用煤制气；还原反应温度在1000~1150°C范围内，以1100°C为佳。停止供气的时机可在实际生产过程中由操作人员