一种纯氧两段式预热还原炼铁设备.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113106181A(43)申请公布日2021.07.13(21)申请号202110306089.4(22)申请日2021.03.23(71)申请人武汉科技大学地址430081湖北省武汉市青山区和平大道947号(72)发明人戴方钦郭悦陈平安潘卢伟唐志新王立刘婷袁强阳熊泉(74)专利代理机构武汉华旭知识产权事务所42214代理人江钊芳(51)Int.Cl.C21B11/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种纯氧两段式预热还原炼铁设备(57)摘要本发明涉及一种纯氧两段式预热还原炼铁设备，设有排烟段、预热段、还原段和炉缸段；炉体从上到下设旋风式矿粉喷枪、三次燃烧氧喷枪、二次燃烧氧喷枪、氧枪、煤枪、出铁口和出渣口。本设备矿粉、煤粉以气体为动力介质喷入炉，矿粉及氧气旋风式喷入预热段，强化氧气和矿粉混合使可燃物燃烬，且保证矿粉贴预热段炉壁旋落至还原段强化预热。煤粉喷入金属熔池并溶解到熔池中与矿粉中氧化亚铁反应生成CO与铁水；CO与炉气和煤挥发物上升带动液态金属和渣形成“涌泉”，及与通入的O2燃烧发热传给涌起的渣和金属液滴，液滴回落将热传给熔池、搅拌熔池及进行还原反应。本设备以煤粉和矿粉进行熔融还原炼铁，实现无焦炭、低排放和低能耗炼铁。CN113106181ACN113106181A权利要求书1/2页1.一种纯氧两段式预热还原炼铁设备，包括设有从上到下依次连接的带有钢壳和冷却壁结构的排烟段、预热段、还原段和炉缸段；炉壁上设有矿粉喷枪、氧喷枪、氧枪、煤枪、出渣口和出铁口；设在炉体上部的排烟段用于排出烟气；其特征在于：所述的预热段为圆柱形炉体，炉壁从内至外依次布置有耐火砖、冷却壁和钢壳，在冷却壁与钢壳之间的空隙中填充压入耐火材料；所述预热段沿炉壁从上到下依次安装有旋风式矿粉喷枪、三次燃烧氧喷枪以及二次燃烧氧喷枪；所述的每支旋风式矿粉喷枪、三次燃烧氧喷枪和二次燃烧氧喷枪均贯穿钢壳、压入耐火材料、冷却壁及耐火砖进入预热段炉体内；所述的还原段为圆台柱形炉体，其上端圆台形炉体与预热段相连，还原段下部圆柱形炉体与炉缸段相连；还原段炉体从内壁至外壁依次布置有镶砖冷却壁和钢壳，在镶砖冷却壁与钢壳之间的空隙中填充压入耐火材料；所述的还原段从上到下沿炉体依次安装有氧枪和煤枪；氧枪和煤枪贯穿钢壳、压入耐火材料及镶砖冷却壁斜插至还原段的炉内，氧枪和煤枪喷口指向下部炉缸段的金属熔池；所述的炉缸段为圆柱形炉体，设有陶瓷杯、石墨碳砖、碳素捣打料、板式冷却壁、冷却水管和钢壳，在外层钢壳与板式冷却壁之间的空隙中也填充压入耐火材料；陶瓷杯设在石墨碳砖砌筑体的内侧，冷却水管安装在石墨碳砖底部，在炉缸段分别有设出渣口和出铁口，出铁口靠在炉底侧。2.根据权利要求1所述的纯氧两段式预热还原炼铁设备，其特征在于：所述的预热段安装的旋风式矿粉喷枪、三次燃烧氧喷枪和二次燃烧氧喷枪，均以与切向圆相切的角度水平进入预热段，矿粉以气体为动力介质经旋风式矿粉喷枪喷入炉内，氧气分别经三次燃烧氧喷枪及二次燃烧氧喷枪喷入炉内，矿粉与氧气在预热段内形成旋转的流体，旋转的流体加强炉气、氧气和矿粉的混合，使可燃物全部燃烬，且保证矿粉在预热段贴炉壁旋转下落至还原段的过程进行强化预热。3.根据权利要求2所述的纯氧两段式预热还原炼铁设备，其特征在于：所述的切向圆是一个作为安装每支喷枪角度依据的圆，切向圆以预热段炉体安装所述喷枪的一个水平层面的中心为圆点、直径小于或等于预热段炉体内径的圆。4.根据权利要求1或2所述的纯氧两段式预热还原炼铁设备，其特征在于：所述的炼铁设备按炉体大小，沿预热段炉壁上部均匀安装的旋风式矿粉喷枪有1～8支，分1～2层面安装，安装的三次燃烧氧喷枪有1～4支，安装在预热段中部同一水平层面，安装的二次燃烧氧喷枪有1～4支，安装在预热段下部同一水平层面，每层面安装的喷枪分别相切于各层面的切向圆。5.根据权利要求1所述的纯氧两段式预热还原炼铁设备，其特征在于：所述的在还原段布设的煤枪有2～9支，氧枪有1～12支；在炉缸段布设的出渣口有1～2个，出铁口有1～2个。6.根据权利要求4所述的纯氧两段式预热还原炼铁设备，其特征在于：所述的预热段安装的旋风式矿粉喷枪优选为1～6支。7.根据权利要求5所述的纯氧两段式预热还原炼铁设备，其特征在于：所述的还原段布设的煤枪优选为2～6支，氧枪优选为3～9支。8.根据权利要求1所述的纯氧两段式预热还原炼铁设备，其特征在于：所述的预热段采用安装两级燃烧氧喷枪的结构，炉气从还原段上升至预热段下段与从旋风式矿粉喷枪加入的矿粉换热后温度下降，从二次燃烧氧喷枪加入的用于二次燃烧的氧气与炉气发生燃烧提2CN113106181A权利要求书2/2页高炉温，维持预热段下段矿粉预