CN103757168B - 一种炼铁回转窑及其炼铁工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种炼铁回转窑及其炼铁工艺，炼铁工艺按下述步骤进行：（1）燃烧气预热；（2）回转窑加热；（3）炼铁；炼铁回转窑，包括蓄热室、回转窑、尾气回收装置；所述蓄热室包括煤气蓄热室和空气蓄热室；这样将窑内的温度提升到1700℃，可以实现用回转窑炼铁目的，这样改变传统高炉炼铁的工艺，减少团球、烧结工艺节约煤炭用量，减少炼铁的工艺环节，减少炼铁的生产环节，从而降低成本和对环境的污染。

Description

一种炼铁回转窑及其炼铁工艺

技术领域

本发明涉及一种炼铁回转窑及其炼铁工艺。

背景技术

现有的回转窑使用煤粉和热空气燃烧，窑内最高温度是1100℃，温度达不到炼铁温度，现有的炼铁方法使用高炉炼铁，但是高炉炼铁成本高、耗能大，脱离不了团球、烧结工艺，而且高炉炼铁设备庞大占地面积达，工序繁多，造成的环境负担严重。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以炼铁的回转窑及其炼铁工艺。

本发明采用如下技术方案：

一种炼铁回转窑包括蓄热室、回转窑、尾气回收装置；

所述蓄热室包括煤气蓄热室和空气蓄热室；

所述煤气蓄热室设置有煤气入口、煤气出口、煤气室尾气入口和煤气室尾气出口，所述煤气入口通过冷煤气支管与冷煤气管相连通，所述冷煤气管与煤气发生器相连通，所述煤气出口通过热煤气管与喷火口相连通，所述煤气室尾气入口通过尾气支管与尾气管相连通，所述尾气管与尾气回收装置相连通，所述煤气室尾气出口通过尾气回收支管与尾气回收管相连通；

所述空气蓄热室设置有空气入口、空气出口、空气室尾气入口和空气室尾气出口，所述空气入口通过冷空气支管与冷空气管相连通，所述冷空气管与鼓风机相连通，所述空气出口通过热空气管与喷火口相连通，所述空气室尾气入口通过尾气支管与尾气管相连通，所述空气室尾气出口通过尾气回收支管与尾气回收管相连通；

所述回转窑斜置在基座上，所述回转窑的窑头低于窑尾，所述窑尾设置有原料粉入口，所述窑头设置有铁水出口；

所述尾气回收装置包括尾气管、尾气回收管以及设置在尾气管上的尾气鼓风机，所述尾气管一端固定设置在窑尾，另一端通过尾气支管与空气室尾气入口和煤气室尾气入口相连通，所述尾气回收管通过尾气管与空气室尾气出口和煤气室尾气出口相连通；

所述热煤气管和热空气管汇聚到喷火口，所述喷火口与回转窑窑头相对应；

所述煤气入口、煤气出口、煤气室尾气入口、煤气室尾气出口、空气入口、空气出口、空气室尾气入口以及空气室尾气出口分别设置有风门。

所述煤气蓄热室和空气蓄热室设置两组以上配合使用。

所述回转窑窑头内壁砌锆刚玉砖，所述回转窑窑尾内壁砌铬镁砖，所述喷火口内壁砌锆刚玉砖。

所述尾气管以及尾气回收管内壁砌保温砖。

所述回转窑与水平面夹角是3-5°。

本发明另一方面提供上述炼铁回转窑的炼铁工艺，在炼铁时按下述步骤进行：

（1）燃烧气预热

（1.1）回转窑的高温尾气导入煤气蓄热室和空气蓄热室；

（1.2）由煤气发生器导出的煤气，导入已经蓄热完成的煤气蓄热室，经过煤气蓄热室后的煤气温度得到提升，鼓风机将空气送入到已经蓄热的空气蓄热室，经过空气蓄热室后的空气温度得到提升；

（2）回转窑加热

经过蓄热室的高温的煤气和高温的空气在喷火口汇合后自发燃烧，对窑头进行加热；

（3）炼铁

原料粉从窑尾进入回转窑，在斜置回转窑的不断转动下，原料粉移至回转窑的高温区，形成铁水，经流料口流出得到铁水。

上述步骤（1.1）中，所述的回转窑尾气温度是1100-1200℃，

上述步骤（1.1）中，所述的蓄热室加热后的温度是950-1000℃，

上述步骤（2）中，所述的高温的煤气和高温的空气的温度是800-900℃，

上述步骤（2）中，所述窑头火焰温度是1500-1700℃；

上述原料粉的质量百分比的组成：

铁矿粉  68-75%、

煤粉    15-17%、

石灰石  10-17%；

进一步说，流出蓄热室的高温尾气再经过尾气回收管，将尾气输送至原料粉加热装置，对原料粉进行预加热。

进一步说，原料粉被预加热至200-300℃。

本发明积极效果如下：

本发明可以将窑内的温度提升到1700℃，可以实现用回转窑炼铁目的，这样改变传统高炉炼铁的工艺，减少团球、烧结工艺节约煤炭用量，减少炼铁的工艺环节，减少炼铁的生产环节，从而降低成本和对环境的污染。

附图说明

附图1为本发明结构示意图；

附图2为本发明蓄热室内部结构示意图；

附图3为本发明喷火口结构示意图；

附图4为本发明两组蓄热室物料流程示意图；

附图5为本发明两组蓄热室双开口结构示意图；

在附图中：1煤气蓄热室、11煤气入口、12煤气出口、13煤气室尾气入口、14煤气室尾气出口、2空气蓄热室、21空气入口、22空气出口、23空气室尾气入口、24空气室尾气出口、3冷煤气管、31冷煤气支管、32热煤气管、4回转窑、41窑头、42窑尾、5喷火口、6尾气管、61尾气支管、62尾气回收支管、63尾气回收管、7冷空气管、71冷空气支管、72热空气管、8尾气鼓风机、9 风门、10蓄热室。

具体实施方式

实施例1：如附图2所述，一种炼铁回转窑，包括蓄热室10、回转窑4、尾气回收装置；

所述蓄热室包括煤气蓄热室1和空气蓄热室2：

所述煤气蓄热室1设置有煤气入口11、煤气出口12、煤气室尾气入口13和煤气室尾气出口14，所述煤气入口11通过冷煤气支管31与冷煤气管3相连通，所述冷煤气管3与煤气发生器相连通，所述煤气出口12通过热煤气管32与喷火口5相连通，所述煤气室尾气入口13通过尾气支管61与尾气管6相连通，所述尾气管6与尾气回收装置相连通，所述煤气室尾气出口14通过尾气回收支管62与尾气回收管63相连通；

所述空气蓄热室设置有空气入口21、空气出口22、空气室尾气入口23和空气室尾气出口24，所述空气入口21通过冷空气支管71与冷空气管7相连通，所述冷空气管7与鼓风机相连通，所述空气出口22通过热空气管72与喷火口5相连通，所述空气室尾气入口23通过尾气支管61与尾气管6相连通，所述空气室尾气出口24通过尾气回收支管62与尾气回收管63相连通。

所述回转窑4斜置在基座上，回转窑4的倾角是4°所述回转窑4的窑头41低于窑尾42，所述窑尾42设置有原料粉入口，所述窑头41设置有铁水出口；

所述尾气回收装置包括尾气管6、尾气回收管63以及设置在尾气管6上的尾气鼓风机8，所述尾气管6一端固定设置在窑尾42，另一端通过尾气支管61与空气室尾气入口23和煤气室尾气入口13相连通，所述尾气回收管63通过尾气管62与空气室尾气出口24和煤气室尾气出口14相连通；

所述热煤气管32和热空气管72汇聚到喷火口5，所述喷火口5与回转窑窑头41相对应；

所述煤气入口11、煤气出口12、煤气室尾气入口13、煤气室尾气出口14、空气入口21、空气出口22、空气室尾气入口23以及空气室尾气出口24分别设置有风门9。

如附图1、4所述，蓄热室内的蓄热体砌成立体网格状，蓄热体可以是耐火砖，立体的镂空网状结构的堆砌形式有利于蓄热体蓄热和放热，以蓄热室为两组为例，两组蓄热室交替进行蓄热和让热，周期是30min；其中一组蓄热时，煤气入口11、空气入口21、煤气出口12和空气出口22的风门9关闭，煤气室尾气入口13、煤气室尾气出口14、空气室尾气入口23和空气室尾气出口24的风门9打开，此时尾气管6由窑尾42疏导的高温尾气由尾气鼓风机8送入煤气蓄热室1和空气蓄热室2使得蓄热室内的蓄热体吸收尾气中的热，流出煤气室尾气出口14和空气室尾气出口24的尾气由尾气回收支管62汇聚到尾气回收管63，尾气回收管63再将尾气送入到原料粉预热装置，来提高原料粉进入回转窑的温度，与此同时，另一组在进行放热，已经蓄热完成的蓄热室进行放热时，煤气室尾气入口13、煤气室尾气出口14、空气室尾气入口23和空气室尾气出口24的风门9关闭，煤气入口11、空气入口21、煤气出口12和空气出口22的风门9打开，此时由煤气发生器输送来的300-500℃的煤气会由煤气入口11进入煤气蓄热室1，进行热交换后的煤气经由煤气出口12进入热煤气管32，然后被输送到喷火口5；由鼓风机输送来是空气经由空气入口21进入空气蓄热室换热后，经过空气出口22进入热空气管72，然后被输送到喷火口5；高温的煤气和空气在喷火口5自发燃烧，窑头41的火焰温度可以达到1650℃，这样窑头就可以保持最适宜的炼铁温度（1480-1520℃）。

回转窑窑头41内壁砌锆刚玉砖，所述回转窑窑尾42内壁砌铬镁砖，由于窑头41和窑尾42承受的温度不同可以使用不同的防火隔热保温砖，来降低成本，也能更好的适应生产需要。

喷火口5内壁砌锆刚玉砖，由于喷火口5要承受很高温度所以保温耐火材料要可靠耐用。

尾气管6以及尾气回收管63内壁砌保温砖，在尾气输送时需要保温，一是减少热损失，二是减少高温对周围设备和人员的损害。

热煤气管32直径为1200mm，砌完保温砖后有效直径为750mm，热空气管72直径为1600mm，砌完保温砖后有效直径为1150mm；喷火口5由锆刚玉材质的耐火砖砌成，如附图3所述，喷火口5上顶为弧形，弧顶最大高度为1000mm，宽度为700mm；回转窑长度64000mm，外径为3200mm，窑头处12000mm砌锆刚玉砖，其余部分砌铬镁锆砖，砌防火砖后回转窑的有效内经为2700mm；窑尾42设置的尾气管6直径为1500mm的螺旋管，螺旋管内外砌有轻质保温砖。

铁矿粉与煤粉、石灰石等原料混合均匀后的原料粉由窑尾42进入窑体内，由于斜置窑体不断旋转，随着回转窑的旋转，物料被缓慢而均匀的推向窑头41，原料粉逐渐向窑头41行进，由于窑体内高温缺氧，煤粉中的碳在缺氧的高温环境中形成的一氧化碳，将铁矿石中的2＋、3＋、4＋的铁还原成铁单质，当到达窑头41高温区域时，被还原的单质铁在高温下熔化成液态，原料粉中的石灰石起到脱硫和催化、造渣的作用，高温的铁水由流料口流出，由于残渣比重轻会浮于铁水上面，最后由排渣口排出，经过分离器得到铁水。

煤气蓄热室1和空气蓄热室2设置两组以上配合使用，这样生产就可以连续进行，预热的煤气和空气会持续不断的向窑内输送，是生产不间断的进行，以两组蓄热室是最优设置，三组以上的蓄热室配合时，适用于大型的炼铁回转窑。

如附图1、2、4所述，上述一种炼铁回转窑的炼铁工艺，按下述步骤进行：

（1）燃烧气预热

（1.1）回转窑的高温尾气导入煤气蓄热室和空气蓄热室将存储到蓄热室中；

（1.2）由煤气发生器导出的煤气，导入已经蓄热完成的煤气蓄热室，经过煤气蓄热室后的煤气温度得到提升，由鼓风机将空气送入到已经蓄热的空气蓄热室，经过空气蓄热室后的空气温度得到提升；

（2）回转窑加热

经过蓄热室的高温的煤气和高温的空气在喷火口汇合后自发燃烧，对窑头进行加热；

（3）炼铁

原料粉从窑尾进入回转窑，在斜置回转窑的不断转动下，原料粉移至回转窑的高温区，形成铁水，经流料口流出得到铁水。

所述步骤（1.1）中，所述的回转窑尾气温度是1150℃，

所述步骤（1.1）中，所述的蓄热室加热后的温度是980℃，

所述步骤（2）中，所述的高温的煤气和高温的空气的温度是850℃，

所述步骤（2）中，所述窑头被火焰加热到1650℃。

所述原料粉的质量百分比的组成：

铁矿粉  72%、

煤粉    16%、

石灰石  12%。

流出蓄热室的高温尾气再经过尾气回收管，将尾气输送至原料粉加热装置，对原料粉进行预加热。

尾气将原料粉预加热至200-300℃。

本发明涉及到炼铁的相关设备，煤气发生器、矿石粉加工设备、温度控制***等相关生产线设备与现有设备相同。

实施例2：在实施例1的基础上在炼铁的过程中，步骤1和步骤2中的温度还可以是：

所述步骤（1.1）中，所述的回转窑尾气温度是1200℃，

所述步骤（1.1）中，所述的蓄热室加热后的温度是1000℃，

所述步骤（2）中，所述的高温的煤气和高温的空气的温度是900℃，

所述步骤（2）中，所述窑头火焰温度是1700℃。

进一步说所述原料粉的质量百分比的组成：

铁矿粉  68%、

煤粉    17%、

石灰石  15%。

回转窑4的倾角是3°。

 实施例3：在实施例1的基础上在炼铁的过程中，步骤1和步骤2中的温度还可以是：

所述步骤（1.1）中，所述的回转窑尾气温度是1100℃，

所述步骤（1.1）中，所述的蓄热室加热后的温度是950℃，

所述步骤（2）中，所述的高温的煤气和高温的空气的温度是800℃，

所述步骤（2）中，所述窑头被火焰加热到1500℃。

所述原料粉的质量百分比的组成：

铁矿粉  75%、

煤粉    15%、

石灰石  10%。

回转窑4的倾角是5°。

实施例4：如附图2所示，在实施例1中每个蓄热室开有4个进出口，相对应的出口连接管道，管道上分别设置风门，蓄热室开口过多。在上述结构的基础上，如附图5所示，起预热作用的尾气管道进出开口，可以直接开设在相应（加热气流与煤气、空气气流通常相反，多采用逆流加热）的煤气或空气进出蓄热室的管道壁上，开设口的位置处于被开设管道蓄热室开口和该管道的风门中间部位，这样各个管道的气流可以单独控制互不影响，控制与原结构相同，这样的改进可减少蓄热室一半的开口。

Claims (9)

1.一种炼铁回转窑，其特征在于 ：其包括蓄热室（10）、回转窑（4）、尾气回收装置；所述蓄热室（10）包括煤气蓄热室（1）和空气蓄热室（2）；

所述煤气蓄热室（1）设置有煤气入口（11）、煤气出口（12）、煤气室尾气入口（13）和煤气室尾气出口（14），所述煤气入口（11）通过冷煤气支管（31）与冷煤气管（3）相连通，所述冷煤气管（3）与煤气发生器相连通，所述煤气出口（12）通过热煤气管（32）与喷火口（5）相连通，所述煤气室尾气入口（13）通过尾气支管（61）与尾气管（6）相连通，所述尾气管（6）与尾气回收装置相连通，所述煤气室尾气出口（14）通过尾气回收支管（62）与尾气回收管（63）相连通 ；

所述空气蓄热室设置有空气入口（21）、空气出口（22）、空气室尾气入口（23）和空气室尾气出口（24），所述空气入口（21）通过冷空气支管（71）与冷空气管（7）相连通，所述冷空气管（7）与鼓风机相连通，所述空气出口（22）通过热空气管（72）与喷火口（5）相连通，所述空气室尾气入口（23）通过尾气支管（61）与尾气管（6）相连通，所述空气室尾气出口（24）通过尾气回收支管（62）与尾气回收管（63）相连通 ；

所述回转窑（4）斜置在基座上，所述回转窑（4）的窑头（41）低于窑尾（42），所述窑尾（42）设置有原料粉入口，所述窑头（41）设置有铁水出口 ；

所述尾气回收装置包括尾气管（6）、尾气回收管（63）以及设置在尾气管（6）上的尾气鼓风机（8），所述尾气管（6）一端固定设置在窑尾（42），另一端通过尾气支管（61）与空气室尾气入口（23）和煤气室尾气入口（13）相连通，所述尾气回收管（63）通过尾气回收支管（62）与空气室尾气出口（24）和煤气室尾气出口（14）相连通 ；

所述热煤气管（32）和热空气管（72）汇聚到喷火口（5），所述喷火口（5）与回转窑窑头（41）相对应 ；

所述煤气入口（11）、煤气出口（12）、煤气室尾气入口（13）、煤气室尾气出口（14）、空气入口（21）、空气出口（22）、空气室尾气入口（23）以及空气室尾气出口（24）分别设置有风门（9），所述回转窑窑头（41）内壁砌锆刚玉砖，所述回转窑窑尾（42）内壁砌铬镁砖，所述喷火口（5）内壁砌锆刚玉砖。

2.根据权利要求 1 所述的一种炼铁回转窑，其特征在于所述煤气蓄热室（1）和空气蓄热室（2）设置两组以上配合使用。

3.根据权利要求 1 或 2 所述的一种炼铁回转窑，其特征在于 ：所述尾气管（6）以及尾气回收管（63）内壁砌保温砖。

4.根据权利要求 1或 2所述的一种炼铁回转窑，其特征在于 ：所述回转窑（4）与水平面夹角是 3-5°。

5.一种如权利要求 1 所述的炼铁回转窑的炼铁工艺，其特征在于 ：在炼铁时按下述步骤进行 ：

（1）燃烧气预热

（1.1）回转窑的高温尾气导入煤气蓄热室和空气蓄热室 ；

（1.2）由煤气发生器导出的煤气，导入已经蓄热完成的煤气蓄热室，经过煤气蓄热室后的煤气温度得到提升，鼓风机将空气送入到已经蓄热的空气蓄热室，经过空气蓄热室后的空气温度得到提升 ；

（2）回转窑加热

经过蓄热室的高温的煤气和高温的空气在喷火口汇合后自发燃烧，对窑头进行加热 ；

（3）炼铁

原料粉从窑尾进入回转窑，在斜置回转窑的不断转动下，原料粉移至回转窑的高温区，形成铁水，经流料口流出得到铁水。

6.根据权利要求 5 所述的一种炼铁回转窑的炼铁工艺，其特征在于 ：

所述步骤（1.1）中，所述的回转窑尾气温度是 1100-1200℃，

所述步骤（1.1）中，所述的蓄热室加热后的温度是 950-1000℃，

所述步骤（2）中，所述的高温的煤气和高温的空气的温度是 800-900℃，

所述步骤（2）中，所述窑头火焰温度是 1500-1700℃。

7.根据权利要求 5 所述的一种回转窑的炼铁工艺，其特征在于 ：

所述原料粉的质量百分比的组成 ：

铁矿粉   68-75%、

煤粉       15-17%、

石灰石   10-17%。

8.根据权利要求 5 所述的一种回转窑的炼铁工艺，其特征在于 ：流出蓄热室的高温尾气再经过尾气回收管，将尾气输送至原料粉加热装置，对原料粉进行预加热。

9.根据权利要求 8 所述的一种回转窑的炼铁工艺，其特征在于 ：原料粉被预加热至200-300℃。