CN112981030B - 一种还原竖炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种还原竖炉，包括炉体，炉体顶部设有加料装置，炉体底部设有排料装置，炉体包括自上而下依次设置的还原段、缓冲段和冷却段，还原段内通过导热隔墙分隔为多个加热室和多个还原室，冷却段内通过冷却隔墙分隔为多个冷却室；缓冲段为中空段，各还原室及各冷却室均与缓冲段连通，于缓冲段上开设有煤气出口。本发明将炉体设计为包括自上而下依次设置的还原段、缓冲段和冷却段，缓冲段所限定的炉料流通面积大于还原段内的炉料流通面积，还原室内所产生的煤气易于向相对低压环境的缓冲段内流通，从而便于煤气从该缓冲段上的煤气出口导出。本发明避免了每个还原室都需要设置煤气导出管的情况，炉体结构简单，易于生产管理及维护。

Description

一种还原竖炉

技术领域

本发明属于冶金设备技术领域，具体涉及一种还原竖炉，可用于含有价金属废弃物的处理。

背景技术

钢铁生产中会产生大量的粉尘和污泥，产生量一般为钢产量的10%左右；这些粉尘/污泥中，除Fe之外还含有大量Zn元素，并且一些粉尘粒度非常细小，这些粉尘/污泥被称为难利用粉尘/污泥或含锌粉尘/污泥。

利用这些粉尘/污泥制造还原铁的还原工艺较多，其中，在竖式还原炉、转底炉、回转窑式还原炉等还原炉中还原这些粉尘/污泥的方式应用较为广泛。

专利CN109385534A公开了一种含锌及碱金属卤化物粉尘的处理方法，将还原剂与含有铁氧化物、锌及碱金属卤化物的粉尘一并投入至竖式还原室内，采用隔焰加热的方式对该竖式还原室进行加热，使含有铁氧化物、锌及碱金属卤化物的粉尘在隔绝空气的条件下发生还原反应；所述竖式还原室的排气进入铅雨冷凝器中，回收粗锌。其实现了将锌与铁氧化物及碱金属卤化物分离开来的目的，避免了氧化锌与卤素、碱金属等一起冷凝进入二次粉尘中。但这种方法，需要将每一个还原室产生的煤气在高温下导出，因此每个还原室都需要设置煤气导出管，存在还原炉结构复杂，导出管工作环境恶劣，维护困难、设备成本增加等问题。

专利CN107904347A公开了一种煤基直接还原竖炉及还原方法，包括炉体，炉体外部上方设置有预热段，炉体内部由上至下依次设置有布料机构、燃烧室和冷却段，燃烧室内贯穿设置有还原段，预热段通过布料机构与还原段同轴设置，布料机构的出料口与还原段的进料口连通，还原段的出料口与冷却段的进料口连通，预热段下部设有热源导入口，燃烧室的上部设有高温废气出口，该高温废气出口通过废气排出管道与预热段的热源导入口连接。但该还原炉及还原方法需要在每一个还原室上下部之间设置所述布料机构，因此布料机构多，且布料机构在高温下运行，同样存在设备要求高、增加投资、维护困难等难题。

发明内容

本发明涉及一种还原竖炉，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明涉及一种还原竖炉，包括炉体，炉体顶部设有加料装置，炉体底部设有排料装置，所述炉体包括自上而下依次设置的还原段、缓冲段和冷却段，所述还原段内通过导热隔墙分隔为多个加热室和多个还原室，所述冷却段内通过冷却隔墙分隔为多个冷却室；所述缓冲段为中空段，各所述还原室及各所述冷却室均与所述缓冲段连通，于所述缓冲段上开设有煤气出口。

作为实施方式之一，各所述加热室与各所述还原室成直线排布，其中，每相邻两个加热室之间围设形成一个还原室。

作为实施方式之一，还原室与冷却室数量相同并且一一对应布置，每一冷却室位于对应的还原室的正下方。

作为实施方式之一，所述冷却室与所述还原室均为方形室，并且具有相同的长度和相同的宽度。

作为实施方式之一，所述冷却隔墙为水冷隔墙。

作为实施方式之一，所述炉体还包括位于所述还原段上方的中空加料段，所述加料装置设于所述中空加料段的顶部。

作为实施方式之一，各所述还原室的顶部均呈上宽下窄的喇叭口状。

作为实施方式之一，各所述冷却室的顶部均呈上宽下窄的喇叭口状。

作为实施方式之一，所述加热室具有换热烟气入口和换热烟气出口。

作为实施方式之一，所述炉体的炉壳为内衬有耐火材料层的钢结构外壳。

本发明至少具有如下有益效果：

本发明提供的还原竖炉，将炉体设计为包括自上而下依次设置的还原段、缓冲段和冷却段，缓冲段所限定的炉料流通面积大于还原段内的炉料流通面积以及大于冷却段内的炉料流通面积，在保证炉料下行顺畅性的前提下，还原室内所产生的煤气易于向相对低压环境的缓冲段内流通，从而便于煤气从该缓冲段上的煤气出口导出。本发明避免了每个还原室都需要设置煤气导出管的情况，炉体结构简单，易于生产管理及维护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。

图1为本发明实施例提供的还原竖炉的结构示意图；

图2为图1中A-A剖视图。

具体实施方式

下面对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1，本发明实施例提供一种还原竖炉，包括炉体，炉体顶部设有加料装置11，炉体底部设有排料装置51，所述炉体包括自上而下依次设置的还原段2、缓冲段3和冷却段4，所述还原段2内通过导热隔墙23分隔为多个加热室21和多个还原室22，所述冷却段4内通过冷却隔墙41分隔为多个冷却室42；所述缓冲段3为中空段，各所述还原室22及各所述冷却室42均与所述缓冲段3连通，于所述缓冲段3上开设有煤气出口31。

上述还原竖炉优选为用于直接还原铁的生产，例如用于处理含锌粉尘/含锌尘泥等冶金炉料。

上述加料装置11用于向各还原室22内加入反应炉料；在其中一个实施例中，如图1，所述炉体还包括位于所述还原段2上方的中空加料段1，所述加料装置11设于所述中空加料段1的顶部。通过加料装置11向该中空加料段1内布料，中空加料段1内的炉料可均匀地进入至各还原室22内；加料装置11的数量可根据中空加料段1的横截面积及还原段2内的反应效率等因素进行确定，如图1和图2，优选为采用多个加料装置11布料。

显然地，需避免炉料进入至加热室21内，因此加热室21需与中空加料段1相隔绝，则加热室21的顶部为封闭端部，加热室21与还原室22之间也为各自独立状态，加热室21中的热量通过导热隔墙23传递给还原室22中的炉料。相应地，优选为加热室21是通过两面导热隔墙23与炉壳所围设形成的密闭腔室，可在炉壳的对应位置处布置烧嘴或者换热介质管211，换热介质可采用高温气体等；本实施例中，上述加热室21具有换热烟气入口和换热烟气出口，通过向加热室21内通入换热烟气以作为热源，该换热烟气可以是冶金行业副产高温烟气，也可以采用冶金行业副产煤气燃烧产生高温烟气。

优选地，上述炉体的炉壳为内衬有耐火材料层的钢结构外壳，钢结构外壳能保证炉体的结构强度和运行可靠性，具有较长的使用寿命，耐火材料层能保证炉壳的密封性，同时具有保温的作用。上述炉壳可以是长方体形炉壳，也可以是圆柱形炉壳；如图1和图2，本实施例中，采用长方体形炉壳。

在其中一个实施例中，如图1，各所述加热室21与各所述还原室22成直线排布，其中，每相邻两个加热室21之间围设形成一个还原室22。该方案尤其适用于采用长方体形炉壳的结构。每个加热室21可向相邻的两个还原室22分别供热，也即每个还原室22有两个加热室21向其供热，能保证还原反应所需温度以及对炉料的加热效率和加热均匀性。

进一步优选地，如图1，还原室22与冷却室42数量相同并且一一对应布置，每一冷却室42位于对应的还原室22的正下方。还原室22限定了自上而下运行的上炉料通道，冷却室42同样限定了自上而下运行的下炉料通道，还原室22与冷却室42上下正对，可便于上炉料通道内的炉料落入至下炉料通道内，保证炉体内炉料下行的顺畅性。

在上述采用长方体形炉壳并且各加热室21与各还原室22成直线排布的方案中，可知还原室22为方形室，则上述冷却室42也优选为是方形室，进一步优选为冷却室42与还原室22具有相同的长度和相同的宽度，便于各还原室22内的炉料一一对应地下行至下方的各冷却室42内，可减少或避免缓冲段3内炉料滞存的情况，同时也便于还原竖炉的结构设计。相应地，可设计上述冷却隔墙41的宽度与加热室21的宽度（含相应的两面导热隔墙23的宽度）相同。

上述冷却段4用于对还原后的炉料进行冷却，在其中一个实施例中，将炉料冷却至100℃左右。本实施例中，上述冷却隔墙41为水冷隔墙，例如设计该冷却隔墙41为中空隔墙，在其中空腔内流通冷却水；冷却隔墙41内产生的过热蒸汽/饱和蒸汽可进行利用，例如用于蒸汽发电或者用于冶金行业其它蒸汽用户。

作为优选，如图1，各所述还原室22的顶部均呈上宽下窄的喇叭口状，便于中空加料段1内的炉料进入还原室22内，可提高炉体内炉料下行顺畅性。

作为优选，如图1，各所述冷却室42的顶部均呈上宽下窄的喇叭口状，便于缓冲段3内的炉料进入冷却室42内，同样可提高炉体内炉料下行顺畅性。

上述导热隔墙23和冷却隔墙41均可采用高导热耐火砖等材料，此为本领域常规技术，此处不作详述。

上述排料装置51用于将冷却后的炉料排出至炉体外；在其中一个实施例中，如图1，炉体还包括位于冷却段4下方的中空排料段5，上述排料装置51设于该中空排料段5的底部。各冷却室42内的炉料均进入至该中空排料段5内，再由排料装置51排出；优选为设计该中空排料段5为上宽下窄的斗体，便于炉料的排空；排料装置51的数量可根据中空排料段5的横截面积及还原段2内的反应效率等因素进行确定，如图2，优选为采用多个排料装置51排料。

可以理解地，导热隔墙23自上而下延伸至终止于缓冲段3顶端，冷却隔墙41自缓冲段3的底端向下延伸，在缓冲段3内优选为不设置其它隔墙等结构件，即缓冲段3所限定的炉料流通面积与该缓冲段3的内环横截面积相同，该缓冲段3所限定的炉料流通面积大于还原段2内的炉料流通面积以及大于冷却段4内的炉料流通面积。基于上述设计，还原室22内所产生的煤气易于向相对低压环境的缓冲段3内流通，由于煤气出口31设置于该缓冲段3上，从而便于煤气的导出。另外，缓冲段3位于还原段2末端且炉料还未冷却，此处煤气温度较高，因此能保证以高温煤气的形式导出，在处理含锌粉尘/含锌尘泥等物料时，可避免煤气中所含的锌蒸气冷凝沉积在煤气导出管内。

进一步地，优选为在缓冲段3的顶部和底部分别设置承重结构件，以保证炉体的结构强度和刚度；对于采用钢结构外壳的炉体，该承重结构件也为钢构件。

进一步优选地，如图1，在煤气出口31处设有挡料板32，以防止炉料堵塞该煤气出口31，同时由于该挡料板32能防止煤气水平地直通煤气出口31，因此能改变煤气的流向，从而起到一定的煤气除尘作用。在其中一个实施例中，该挡料板32为L型板，并与炉壳围设形成底开口的槽腔，该挡料板32的顶板板面可平行于水平面，也可设计该顶板倾斜布置并且其顶端安装在炉壳上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种还原竖炉，包括炉体，炉体顶部设有加料装置，炉体底部设有排料装置，其特征在于：所述炉体包括自上而下依次设置的还原段、缓冲段和冷却段，所述还原段内通过导热隔墙分隔为多个加热室和多个还原室，所述冷却段内通过冷却隔墙分隔为多个冷却室；所述缓冲段为中空段，各所述还原室及各所述冷却室均与所述缓冲段连通，于所述缓冲段上开设有煤气出口，缓冲段所限定的炉料流通面积大于还原段内的炉料流通面积以及冷却段内的炉料流通面积。

2.如权利要求1所述的还原竖炉，其特征在于：各所述加热室与各所述还原室成直线排布，其中，每相邻两个加热室之间围设形成一个还原室。

3.如权利要求1所述的还原竖炉，其特征在于：还原室与冷却室数量相同并且一一对应布置，每一冷却室位于对应的还原室的正下方。

4.如权利要求3所述的还原竖炉，其特征在于：所述冷却室与所述还原室均为方形室，并且具有相同的长度和相同的宽度。

5.如权利要求1所述的还原竖炉，其特征在于：所述冷却隔墙为水冷隔墙。

6.如权利要求1所述的还原竖炉，其特征在于：所述炉体还包括位于所述还原段上方的中空加料段，所述加料装置设于所述中空加料段的顶部。

7.如权利要求6所述的还原竖炉，其特征在于：各所述还原室的顶部均呈上宽下窄的喇叭口状。

8.如权利要求1所述的还原竖炉，其特征在于：各所述冷却室的顶部均呈上宽下窄的喇叭口状。

9.如权利要求1所述的还原竖炉，其特征在于：所述加热室具有换热烟气入口和换热烟气出口。

10.如权利要求1所述的还原竖炉，其特征在于：所述炉体的炉壳为内衬有耐火材料层的钢结构外壳。

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