利用电炉高温烟气加铁精矿粉直接炼钢的装置论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了一种利用电炉高温烟气加铁精矿粉直接炼钢的装置，包括电炉以及与电炉密闭连接的加料反应隧道，还包括废钢加料设备和精矿压球布料装置，废钢加料设备和精矿压球布料装置用于废钢和精矿压球布料至加料反应隧道，加料反应隧道用于将烟气从电炉导出并将废钢和精矿压球向电炉输送。通过加料反应隧道将精矿压球和废钢送入电炉，并将烟气从电炉导出；在使用时，将含有铁精矿粉和碳的精矿压球在加料反应隧道内相对于烟气逆向地输送至电炉，电炉烟气加热精矿压球，使得精矿压球还原出部分铁元素，并经由加料反应隧道进入电炉熔池。利用电炉高温烟气的余热，实现部分铁精矿粉直接炼钢，减少了高炉环节，减排并降低炼钢原料成本价格。

主设计要求

1.一种利用电炉高温烟气加铁精矿粉直接炼钢的装置，其特征在于：包括电炉以及与电炉密闭连接的加料反应隧道，还包括废钢加料设备和精矿压球布料装置，所述废钢加料设备和精矿压球布料装置用于将废钢和精矿压球布料至加料反应隧道，所述加料反应隧道用于将烟气从电炉导出并将废钢和精矿压球向电炉输送。

设计方案

2.根据权利要求1所述的利用电炉高温烟气加铁精矿粉直接炼钢的装置，其特征在于：所述加料反应隧道尾部有动态密闭装置，动态密闭装置后有开放的废钢加料段，所述废钢加料设备与所述废钢加料段对应设置。

3.根据权利要求2所述的利用电炉高温烟气加铁精矿粉直接炼钢的装置，其特征在于：所述废钢加料段的前部设有精矿压球布料装置和\/或动态密闭装置之前的加料反应隧道上设置有精矿压球布料装置。

4.根据权利要求3所述的利用电炉高温烟气加铁精矿粉直接炼钢的装置，其特征在于：所述加料反应隧道上设置有除尘口，所述除尘口通过烟气进管与精矿压球布料装置连通，用于将电炉烟气导入所述精矿压球布料装置对精矿压球预热，所述精矿压球布料装置通过出料管与加料反应隧道连接，用于将预热后的精矿压球送至加料反应隧道。

5.根据权利要求4所述的利用电炉高温烟气加铁精矿粉直接炼钢的装置，其特征在于：所述出料管连接至加料反应隧道的尾部或中后段。

6.根据权利要求4所述的利用电炉高温烟气加铁精矿粉直接炼钢的装置，其特征在于：所述精矿压球布料装置设置有预热室，所述预热室顶部接管连接高位料仓，预热室底部连接有振动加料装置，所述烟气进管连接至预热室，所述预热室连接有烟气出管。

7.根据权利要求6所述的利用电炉高温烟气加铁精矿粉直接炼钢的装置，其特征在于：所述预热室呈V型、U型、Y型或L型容器，或者所述预热室与振动加料装置构成V型、U型、Y型或L型容器。

8.根据权利要求6所述的利用电炉高温烟气加铁精矿粉直接炼钢的装置，其特征在于：所述预热室烟气出管连接有混风调节装置。

9.根据权利要求6所述的利用电炉高温烟气加铁精矿粉直接炼钢的装置，其特征在于：所述预热室出口或振动加料装置出口设置有放料挡板。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的利用电炉高温烟气加铁精矿粉直接炼钢的装置，其特征在于：所述加料反应隧道水平或倾斜设置，该加料反应隧道上设置有至少一个除尘口，当所述加料反应隧道上设置有两个以上除尘口时，各除尘口设置独立或联动的烟气调节装置。

11.根据权利要求1-9任意一项所述的利用电炉高温烟气加铁精矿粉直接炼钢的装置，其特征在于：所述加料反应隧道槽底设置成沿送料方向降低的阶梯状。

12.根据权利要求1-9任意一项所述的利用电炉高温烟气加铁精矿粉直接炼钢的装置，其特征在于：所述加料反应隧道内设置有至少一个烟气检测装置。

13.根据权利要求1-9任意一项所述的利用电炉高温烟气加铁精矿粉直接炼钢的装置，其特征在于：所述加料反应隧道上设置有用于向隧道内加热的烧嘴或喷嘴。

14.根据权利要求1-9任意一项所述的利用电炉高温烟气加铁精矿粉直接炼钢的装置，其特征在于：在电炉内对应于加料反应隧道的落料点区域设置有氧枪。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于冶金技术领域，特别涉及一种利用电炉高温烟气加铁精矿粉直接炼钢的装置。

背景技术

电弧炉短流程炼钢是一种以废钢为主原料的炼钢技术，具有能耗较低、CO2排放较少等优点，在炼钢生产中占有重要地位。但长期以来，废钢资源居高的价格造成电炉炼钢成本比高炉-转炉长流程高，市场竞争不强；由于废钢资源有害元素含量控制困难，影响钢的成分品质；废钢资源紧缺，电弧炉短流程对废钢的依赖度高。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种利用电炉高温烟气加铁精矿粉直接炼钢的装置，便于实现添加铁精矿粉与废钢结合直接炼钢，有效降低生产成本。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型技术方案如下：

一种利用电炉高温烟气加铁精矿粉直接炼钢的装置，包括电炉以及与电炉密闭连接的加料反应隧道，还包括废钢加料设备和精矿压球布料装置，所述废钢加料设备和精矿压球布料装置用于废钢和精矿压球布料至加料反应隧道，所述加料反应隧道用于将烟气从电炉导出并将废钢和精矿压球向电炉输送。

采用上述结构，通过加料反应隧道将精矿压球和废钢送入电炉，并将烟气从电炉导出；在使用时，将含有铁精矿粉和碳的精矿压球在加料反应隧道内相对于烟气逆向地输送至电炉，电炉烟气加热精矿压球，使得精矿压球还原出部分铁元素，并经由加料反应隧道进入电炉熔池。利用电炉高温烟气的余热，实现部分铁精矿粉直接炼钢，该部分铁精矿粉减少了高炉环节，减排并降低炼钢原料成本价格，提高短流程市场竞争力。

可选地，所述加料反应隧道尾部有动态密闭装置，动态密闭装置后有开放的废钢加料段，所述废钢加料设备与所述废钢加料段对应设置。

可选地，所述废钢加料段的前部设有精矿压球布料装置和\/或动态密闭装置之前的加料反应隧道上设置有精矿压球布料装置。

可选地，所述加料反应隧道上设置有除尘口，所述除尘口通过烟气进管与精矿压球布料装置连通，用于将电炉烟气导入所述精矿压球布料装置对精矿压球预热，所述精矿压球布料装置通过出料管与加料反应隧道连接，用于将预热后的精矿压球送至加料反应隧道。

可选地，所述出料管连接至加料反应隧道的尾部或中后段。

可选地，所述精矿压球布料装置设置有预热室，所述预热室顶部接管连接高位料仓，预热室底部连接有振动加料装置，所述烟气进管连接至预热室，所述预热室连接有烟气出管。

可选地，所述预热室呈V型、U型、Y型或L型容器，或者所述预热室与振动加料装置构成V型、U型、Y型或L型容器。

可选地，所述预热室烟气出管连接有混风调节装置。

可选地，所述预热室出口设置有放料挡板。

可选地，所述加料反应隧道水平或倾斜设置，该加料反应隧道上设置有至少一个除尘口，当所述加料反应隧道上设置有两个以上除尘口时，各除尘口设置独立或联动的烟气调节装置。

可选地，所述加料反应隧道槽底设置成沿送料方向降低的阶梯状。

可选地，所述加料反应隧道内设置有至少一个烟气检测装置。

可选地，所述加料反应隧道上设置有用于向隧道内加热的烧嘴或喷嘴。

可选地，在电炉内对应于加料反应隧道的落料点区域设置有氧枪。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过加料反应隧道将精矿压球和废钢送入电炉，并将烟气从电炉导出；在使用时，将含有铁精矿粉和碳的精矿压球在加料反应隧道内相对于烟气逆向地输送至电炉，电炉烟气加热精矿压球，使得精矿压球还原出部分铁元素，并经由加料反应隧道进入电炉熔池。利用电炉高温烟气的余热，实现部分铁精矿粉直接炼钢，该部分铁精矿粉减少了高炉环节，减排并降低炼钢原料成本价格，提高短流程市场竞争力。

附图说明

图1为本实用新型一种利用电炉高温烟气加铁精矿粉直接炼钢的装置示意图(关联控制的双除尘口)；

图2为本实用新型一种利用电炉高温烟气加铁精矿粉直接炼钢的装置示意图(独立控制的双除尘口)；

图3为本实用新型一种利用电炉高温烟气加铁精矿粉直接炼钢的装置示意图(单除尘口)；

图4为本实用新型一种利用电炉高温烟气加铁精矿粉直接炼钢的装置示意图(独立控制的双除尘口，两个或其中之一的除尘口烟气被导向精矿压球布料装置)；

图5为图4中精矿压球布料装置的示意图；

图6为精矿压球布料装置另一种实施方式的示意图。

零件标号说明

1-电炉；2-隧道前段；3-强化加热段；4-烧嘴或喷嘴；5-精矿压球布料装置；50-高位料仓；51-预热室；52-烟气出管；53-挡板；54-出料管；55-振动加料装置；56-混风调节装置；57-烟气进管；6-动态密闭装置；7-废钢加料段；8-废钢；9-精矿压球；10-第二除尘口；11-第一除尘口；12-氧枪；13-烟气调节装置；14-废钢加料设备；15-电炉烟气；16-燃气；17-烟气检测装置。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

本例中所述的前后方位，是以加料反应隧道靠近电炉1的一端在前，加料反应隧道靠近废钢加料段7的一端在后。

参见图1所示，本实用新型供一种利用电炉高温烟气加铁精矿粉直接炼钢的装置，包括炼钢电炉、加料反应隧道、废钢加料设备和精矿压球布料装置5，加料反应隧道前部与电炉密闭连接，尾部用于废钢8送料；所述废钢加料设备与加料反应隧道连接，用于将废钢布料至加料反应隧道，精矿压球布料装置5与加料反应隧道连接，用于将精矿压球9布料至加料反应隧道，所述加料反应隧道用于将废钢和精矿压球9向电炉输送。

该装置在将废钢8和精矿压球9向电炉输送的过程中，电炉高温烟气分别与废钢8和精矿压球9逆向相对运动，实现对废钢和精矿压球的加热，使得精矿压球产生化学反应，还原出铁元素。

具体应用时，将炼钢熔炼电炉留钢30％以上(即钢水比例30％以上)，加料反应隧道与电炉1密闭连接，将烟气从电炉1中导出；将含有铁精矿粉和碳的精矿压球9在加料反应隧道内向电炉1输送，输送方向与电炉1烟气逆向，通过高温的电炉1烟气加热精矿压球9(电炉烟气15温度一般为1100～1600℃)，电炉烟气15加热精矿压球9使其发生化学反应，使得精矿压球9还原出部分铁元素，并经由加料反应隧道进入电炉熔池，进行冶炼。

具体地，精矿压球9反应后以还原铁、残余矿粉、残余碳的结合体形态与废钢8混合后进入电炉。在精矿压球9反应的同时，还可以通过电炉烟气15加热废钢8，减少炼钢耗电。

其中，所述精矿压球9由铁精矿粉和碳混合压制而成(可加入粘合剂)，呈颗粒状；精矿压球9中铁精矿粉和碳的比例可以配比成碳的含量能够保证铁被完全还原出来，甚至碳留有余量以提供电炉的部分化学热源。其中，铁精矿粉可取至铁矿石，碳可选用煤，其原理为高温下C与铁精矿粉反应生成部分还原铁。

在一个实施方式中，所述加料反应隧道尾部有动态密闭装置6，动态密闭装置6后有开放的废钢加料段7，所述废钢加料设备(如磁盘吊、链板输送机等)与所述废钢加料段7对应连接，在开放的废钢加料段7用废钢加料设备铺设废钢，再在废钢层上用精矿压球布料装置5铺散精矿压球，精矿压球在加料反应隧道的高温环境发生铁素还原反应，生成的铁素与废钢层一同进入电炉进行熔炼，完成炼钢操作。废钢也在此过程中得到预热，可以降低电耗。

在一个实施方式中，在电炉内对应于加料反应隧道的落点设置氧枪，对电炉熔池落料点吹氧，加强熔池内的碳氧反应，改善落料点的熔池冷区，加快熔池反应速度。由于落料点有精矿压球反应后残余体中含碳，给氧枪提供了吹氧条件。

在一个实施方式中，所述加料反应隧道上设置有用于向隧道内加热的烧嘴或喷嘴4，通过烧嘴或喷嘴4喷出的燃气16燃烧加热，烧嘴燃气16与电炉烟气15联合加热精矿压球，通过主动加热升高烟气温度，维持反应需要的温度并搅拌烟气与精矿压球9的热交换，提高精矿压球9反应效率。烧嘴或喷嘴4倾斜向下由前向后喷吹。烧嘴或喷嘴4的作用在于：由于加料反应隧道较长(隧道设备会带走热量、物料也会带走热量)，电炉烟气15温度在隧道中从前向后逐渐下降，为维持较高的反应温度，必须用化学能保持反应隧道内的温度环境；烧嘴采用高速射流，提供了对反应隧道底部物料的直接冲击，可以通过物料的间隙穿透表层，提供较深加热深度，从而提高隧道的反应效率。

其中，在靠近电炉的前段加料反应隧道(即隧道前段2)上由于温度较高，可以不设置烧嘴或喷嘴4；在加料反应隧道的中段或中后段设置烧嘴或喷嘴4进行加热，形成强化加热段3。

在一个实施方式中，所述加料反应隧道水平或倾斜设置，在加料反应隧道上设置有至少一个除尘口，通过除尘口将废气导出；即，烟气和物料交回的加料反应隧道上至少设一个除尘口；如导出至除尘系统或降温系统等进行后续处理。当所述加料反应隧道上设置有两个以上除尘口时，各除尘口设置独立或联动的烟气调节装置。

图1中隧道前段2和强化加热段3后方分别设置第一除尘口11和第二除尘口10；第二除尘口10和动态密闭装置6之间设有精矿压球布料装置5，若有需要，废钢加料段7的前部也可设有精矿压球布料装置5。精矿压球布料装置5可以有或没有预热功能。

隧道前段2和强化加热段3后方各设第一除尘口11和第二除尘口10；并用烟气调节装置进行联动调节，这种方式有利于降低烟气的流速和阻力，降低精矿压球的颗粒度要求，提高电炉烟气15和燃气16对精矿压球的加热效率，提高反应速度；降低电炉烟气15的流速，也可减少精矿压球被烟气卷走的概率，提高精矿压球的收得率并改善动态密闭装置6的漏风，提高系统的热效率；此外，烟气调节装置也用于烟气温度的控制，以便后续的烟气急冷从源头抑制二噁英等有害物的合成。烟气调节装置可采用现有的三通阀或其它耐高温的阀门。

图2为本实用新型两个除尘口独立控制的实施案例，强化加热段3过长时可以采用该方式，该方案中对第一除尘口11和第二除尘口10的烟气量单独设立阀门控制(图中未示出)。

图3为本实用新型单个除尘口的实施案例。

在一个实施方式中，废钢和精矿压球可采用振动式输，典型的如水平非谐振振动输送或斜槽振动输送。

在一个实施方式中，所述加料反应隧道槽底设置成沿送料方向(从后向前)降低的阶梯状，精矿压球9在加料反应隧道内输送时被阶梯扰动翻滚，提高精矿压球9加热均匀性。由于精矿压球9在隧道底部，高温烟气和烧嘴燃气16在隧道上方空间流过，传统稳定振动输送的隧道，物料运行过程相对稳定，精矿压球9料层只有表面被加热，阶梯扰动使得物料经过阶梯时，料层底部和表层的物料在隧道内输送一定距离后发生翻转，从而使得物料被烟气和燃气16加热均匀，增大换热面积，提高反应效率。

在一个实施方式中，所述加料反应隧道内设置有至少一个烟气检测装置17。本例中，加料反应隧道内加装多处烟气检测装置17以检测烟气的成分(如烟气检测仪，烟气分析仪等现有设备)，控制加料速度，尽可能保证加料反应隧道内的烟气保持还原气氛或低氧含量，以保持精矿压球还原反应的可靠性。

在一个实施方式中，所述加料反应隧道上设置有至少一个除尘口，除尘口通过烟气进管57与精矿压球布料装置5连通，用于将电炉烟气15导入所述精矿压球布料装置5内对精矿压球预热，精矿压球布料装置5通过出料管4与加料反应隧道连接，用于将预热后的精矿压球送至加料反应隧道，加料反应隧道将精矿压球导向电炉。将任意一个除尘口(也可多个同时)的烟气导向精矿压球密闭加料装置，烟气穿透储存在精矿压球布料装置5的精矿压球，进行预热。通过电炉烟气15进行预热后再布料，提高了精矿压球9的预热温度和停留时间，使得精矿压球中的铁元素的还原度大大提高。

其中，预热后的精矿压球9可经出料管4布置在加料反应隧道的任意点，一般情况下，越靠近加料反应隧道末端，精矿压球得到更好的预热效果和停留时间。

具体参见图4所示，两个除尘口为例，所述精矿压球布料装置5设置有预热室51，预热室51通过烟气进管57与第一除尘口11连接，预热室51顶部接管连接一个至多个用于存储精矿压球的高位料仓50，预热室51底部连接有振动加料装置55(斜槽振动加料或水平非谐振振动加料)，所述预热室51出料口通过出料管4连接至加料反应隧道的任意位置，可连接至加料反应隧道的前段、中段、后段或末端等，为了取得更好的预热效果和停留时间，可连接至后段或末端；该预热室51还连接有烟气出管52，用于排出烟气。通过振动加料装置55一方面进行布料，另一方面增大烟气与精矿压球的接触，提高换热效果和反应效率。

在一个实施方式中，烟气出管52连接有混风调节装置56。烟气出管52上装混风调节装置56，考虑到精矿压球预热室51可能发生的还原反应产生CO，该气体的燃烧可以用来调节废钢预热排除的烟气温度(提升温度对二噁英治理有利)。其中，混风调节装置56可为本领域常用设备，可采翻板门或鼓风管道等。

图5所示为带有预热功能的精矿压球布料装置5的结构示意图，预热室51底部连接振动加料装置55、顶部接管连接高位料仓50，构成储存精矿压球的密闭空间。其中，预热室51呈V型、U型、Y型或L型容器，或者所述预热室51底部开口与振动加料装置55连接，一同构成V型、U型、Y型或L型容器。如此设置可使得烟气进入预热室51后形成大致U型的弯曲烟气路线，减缓烟气流速，延长精矿压球的接触时间。

烟气或燃气16在穿透V型、U型或Y型或L型容器中的精矿压球缝隙，预热室51设计成V、型U型或Y型或L型容器主要是为了改善烟气走向提高高温气体与精矿压球的接触面积(穿透式)，其他实施例中也可以做成倾斜或水平涵道结构。

为了更好地准确控制密闭落料，也可在振动加料装置55的出料段设置放料挡板3，振动加料装置55通过出料管54连接到加料反应隧道上。

图6所示为L型预热室51的结构示意图，可以取消放料挡板3以简化结构。

其中，由于出料管54连接到加料反应隧道上，出料管54会导入少量烟气进入预热室51，对精矿压球的预热是有益的。

本实用新型有有益效果在于：

本实用新型利用电炉高温烟气的余热，实现部分铁精矿粉直接炼钢，该部分铁精矿粉减少了高炉环节，减排并降低炼钢原料成本价格，提高短流程市场竞争力。铁精矿粉的加入稀释了废钢中的有害元素，有利提高钢水的成分品质。减少了废钢的需求和依赖。

利用带有预热室51的精矿压球布料装置5对精矿压球进行预热温度控制、预热时间控制、加料速度控制该能够极大提高精矿压球的预热温度和停留时间，从而使得精矿压球在本装置的铁元素的还原度大大提高。

由于电炉炼钢主原料废钢的成本占电炉炼钢成本的70～75％，而采用铁精矿粉和煤的混合体从成本上价格只有废钢的～1\/2(折算成铁素)，如果能够实现5～15％的铁素来源于铁精矿，降低原料成本3～10％，将给电炉炼钢带来额外的100～300元的吨钢收益(近期市场价格)，使得采用该技术在电炉炼钢上具有极强的市场竞争力。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

设计图

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