外熱式豎爐直接還原法

外熱式豎爐直接還原法(KM法)是用豎爐形式進行生產(chǎn),爐內(nèi)還原室是一個用碳化硅做的垂直矩形筒體,有6個反應(yīng)罐,鐵礦石和固體還原劑裝入還原室內(nèi)。在爐體底部,外部逐漸變細。碳化硅爐體由一個帶有耐火材料的鋼殼包圍著,這個鋼殼稍大一些,但是與碳化硅爐體的形狀一樣,在兩者之間形成一個環(huán)形空間,作為燃燒室。環(huán)形燃燒室內(nèi)的輻射燒嘴提供的熱量通過碳化硅壁傳給了爐料。爐身上部是預(yù)熱區(qū),用耐熱鋼制成。還原區(qū)下面是冷卻裝置。從還原區(qū)出來的惰性氣體在此冷卻,然后經(jīng)過冷卻區(qū)循環(huán)。已金屬化的產(chǎn)品經(jīng)過閉鎖漏斗排出。 

外熱式豎爐直接還原法基本信息

中文名 外熱式豎爐直接還原法 外文名 kinglormetor process
簡????稱 KM法 學(xué)????科 冶金工程
出現(xiàn)時間 1968年 優(yōu)????點 設(shè)備簡單、操作容易

該法的還原過程實質(zhì)是煤中的碳在高溫下氣化生成的CO與鐵礦石中鐵氧化物發(fā)生多相高溫冶金物化反應(yīng)。還原劑可用非結(jié)焦煤。工藝流程見圖1。

鐵礦石、煤與石灰石分別閉路破碎、篩分,取合格粒級配料與混合,混合料從爐頂部加入,隨下部排料機構(gòu)轉(zhuǎn)動,物料沿爐身干燥、預(yù)熱、還原、冷卻各段逐步下降。豎爐燃燒室的加熱采用氣體或液體燃料。燃燒室的熱量通過碳化硅磚墻傳入豎爐還原反應(yīng)室并傳導(dǎo)至爐料中心。還原后的排出料包括直接還原鐵、煤灰和未反應(yīng)完的殘煤。經(jīng)磁選分離,大于3mm的直接還原鐵入庫;大于3mm的剩煤可作返煤摻入新煤中再利用。豎爐由裝料漏斗、干燥段、預(yù)熱段、還原段、水箱冷卻段及螺旋排料機構(gòu)等組成。反應(yīng)室上部是爐料預(yù)熱段,由一排5根φ280mm×3.1m的AISI310s不銹鋼管組成,爐料在鋼管內(nèi)既有均勻下料,又有受燃燒廢氣預(yù)熱的作用。

反應(yīng)室中部為還原段,由碳化硅磚砌成,高度10.4m,截面呈矩形,上口小,下口大,爐型窄、長、高,加熱面置于窄向兩側(cè)。一座豎爐內(nèi)含6個反應(yīng)室,單室有效容積為7.2m。反應(yīng)室外部為燃燒室,爐墻長邊方向每邊沿高度布置15個短焰燒嘴,窄邊方向每端沿高度布置10個長焰燒嘴。反應(yīng)室下部是水箱冷卻段。爐子底部是4個水平帶水冷套的液壓式螺旋排料機,既可排料又起控制爐料在反應(yīng)室內(nèi)停留時間的作用。其他設(shè)備及輔助設(shè)施包括原燃料的破碎系統(tǒng)、豎爐上料提升卷揚翻斗、移動式布料機、磁選機、殘煤和煤灰分離器、爐頂氣與燃燒廢氣返回利用系統(tǒng)。此外,還有配料、加料、排料和溫度自動控制儀表、熱工儀表等。設(shè)備構(gòu)造較簡單,運動部件少,電耗較低。操作中主要控制還原溫度、還原時間和排料速度。這些參數(shù)隨不同原料特性而變化。還原段溫度一般控制在1000~1050℃,對難還原礦可稍高一些,但應(yīng)考慮碳化硅磚的承受能力,注意碳化硅磚的保護。依據(jù)直接還原鐵所需的金屬化率,可調(diào)整排料速度以控制爐料在還原段停留的時間。

外熱式豎爐直接還原法造價信息

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氫氣還原 冷軋鋼板雙層結(jié)構(gòu)獨特設(shè)計,雙層殼間配有風(fēng)冷系統(tǒng)(保證外殼的溫度不會過高)爐門采用20mm鋼板.三、主要技術(shù)參數(shù)1、最高使用溫度:850℃2、常用溫度范圍:300-800℃3、★控制精度:±1℃恒溫|1臺 1 查看價格 無錫貝魯斯熱工科技有限公司 全國   2018-05-10
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(1)原燃料適應(yīng)性較廣,對磁、赤、褐鐵礦以及攀枝花釩鈦磁鐵礦都進行過試驗,結(jié)果較好;還原劑采用過褐煤、煙煤和無煙煤;燃料可用各種煤氣、天然氣、石油液化氣及燃料油;

(2)設(shè)備簡單、操作容易;

(3)生產(chǎn)裝置起點規(guī)模小,最小工業(yè)裝置為年產(chǎn)2萬t,增加還原室個數(shù),即可適當擴大生產(chǎn)能力;

(4)能量回收較好,生產(chǎn)中配置了廢氣顯熱回收和爐頂氣回收兩套節(jié)能裝置,部分頂氣可返回還原室強化還原反應(yīng),其余頂氣可用作燃料以降低燃料消耗。 2100433B

豎爐直接還原法是1932年由馬丁·韋伯(Wiberg)發(fā)明的在瑞典建成了第一座生產(chǎn)裝置,稱維伯爾法(Wiberg Soderfors process)。此法開始是用木炭制造還原氣。后因經(jīng)濟上的原因,改用焦炭制氣。60年代,隨著石油、天然氣工業(yè)的發(fā)展,以天然氣為能源的豎爐直接還原法蓬勃興起。30多年來,先后有阿姆科(Armco)法、普羅費爾(Purofer)法、米德萊克斯(Midrex)法、NSC和希爾(HYL)法等豎爐直接還原法問世。70年代初,用煤做還原劑的外熱式豎爐直接還原法(KM法)投入生產(chǎn)。

1968年意大利達涅利公司與瑞士蒙特福諾公司合作開始研究鐵礦石直接還原,并于1971年成立金洛—梅托(Kinglor-Metor)礦業(yè)和冶金公司,專門研究外熱式豎爐煤基直接還原煉鐵。并隨后獲得專利。1973年在意大利北部布特里奧(Buttrio)建立了中試廠,年生產(chǎn)能力為6500t。此法簡稱為KM法。

1981年。緬甸第三礦業(yè)公司1981~1983年先后引進兩套意大利KM法裝置。每套能力為年產(chǎn)2萬t,近幾年生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計:噸鐵礦耗1.58t、煤(干)耗510kg、燃油耗166kg、電耗74kW·h。平均日產(chǎn)52t,最高日產(chǎn)62.5t,利用系數(shù)為1.2~1.3t/m·d。

外熱式豎爐直接還原法常見問題

外熱式豎爐直接還原法文獻

收益還原法在農(nóng)地估價中的應(yīng)用 收益還原法在農(nóng)地估價中的應(yīng)用

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收益還原法在農(nóng)地估價中的應(yīng)用

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還原法低碳鋼絲熱鍍Galfan鍍層工藝 還原法低碳鋼絲熱鍍Galfan鍍層工藝

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熱鍍低碳鋼Galfan合金鍍層鋼絲表面易產(chǎn)生缺陷。介紹低碳鋼絲還原法熱鍍Galfan鍍層原理。氫氣還原氧化鐵反應(yīng)過程中,影響反應(yīng)速度的主要因素有溫度、氧化鐵粒度大小、還原時間。氧化鐵粒度為2μm時,氧化鐵還原反應(yīng)在350℃時加快,在600℃時還原率達100%。對保護氣體還原法生產(chǎn)熱鍍Galfan合金鍍層鋼絲工藝進行介紹。鋼絲電解脫脂溶液中,ρ(NaOH)為30~35 g/L,ρ(Na2CO3)為20~30 g/L,溫度為50~65℃,電流密度為5~15A/dm2;電解酸洗液中,ρ(HCl)為50~100 g/L,ρ(FeCl2)不大于25 g/L,陰極電流密度為5.0~10.0 A/dm2,陽極電流密度為2.0~2.5 A/dm2,溫度為室溫;退火還原溫度為600~780℃,還原時間不小于28 s,冷卻段溫度為440~455℃;氮氣抹拭過程中,壓力為0.020~0.025 MPa。解決了普通熱鍍低碳鋼絲Galfan合金鍍層表面缺陷。

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1 概述

1.1 直接還原技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展

1.1.1 世界直接還原技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展

1.1.2 我國直接還原技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展

1.2 典型的氣基豎爐直接還原工藝

1.2.1 MIDREX工藝

1.2.2 HYL-Ⅲ工藝

2 氣基豎爐直接還原機理

2.1 氣基豎爐直接還原反應(yīng)的熱力學(xué)規(guī)律

2.1.1 鐵氧化物的穩(wěn)定性

2.1.2 還原氣平衡組分

2.1.3 還原氣熱力學(xué)利用率分析

2.2 鐵礦石球團氣基直接還原動力學(xué)機理

2.2.1 還原過程組成環(huán)節(jié)

2.2.2 還原過程數(shù)學(xué)模型的選擇

2.2.3 單界面未反應(yīng)核模型

3 氣基直接還原物料平衡及能量利用分析

3.1 直接還原豎爐物料平衡熱平衡計算模型

3.1.1 工藝參數(shù)

3.1.2 還原氣需求量計算

3.1.3 物料平衡及熱平衡計算

3.2 物料平衡及熱平衡計算結(jié)果對比分析

3.2.1 計算結(jié)果與MIDREX生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比

3.2.2 H2/CO的影響

3.2.3 N2含量的影響

3.2.4 CH4含量的影響

3.2.5 還原氣溫度的影響

3.2.6 物料溫度的影響

3.3 還原氣利用率及最低能耗對比

4 氣基豎爐直接還原實驗研究

4.1 球團礦還原膨脹標準檢測方法

4.2 還原膨脹實驗方法

4.2.1 實驗原料

4.2.2 實驗設(shè)備

4.2.3 實驗條件

4.2.4 實驗方法及步驟

4.3 實驗結(jié)果及討論

4.3.1 動態(tài)模擬實驗和ISO4698標準實驗檢測結(jié)果

4.3.2 恒溫升溫條件下還原結(jié)果

4.3.3 還原過程顯微形貌變化

4.3.4 動力學(xué)分析

4.3.5 還原膨脹分析

5 氣基直接還原豎爐爐型設(shè)計及仿真

5.1 氣基直接還原豎爐

5.2 爐型參數(shù)及其確定方法

5.2.1 合理爐型的定義

5.2.2 豎爐爐型參數(shù)間的制約關(guān)系及影響因素

5.3 設(shè)計范例

5.4 還原段必要還原時間的確定

5.5 還原段物料傳輸模擬及其高度確定

5.5.1 顆粒離散元素法

5.5.2 仿真模型的建立

5.5.3 模擬結(jié)果及分析

5.5.4 還原段高度的確定

5.6 豎爐還原段內(nèi)型曲線的確定

5.6.1 內(nèi)型曲線的確定方法

5.6.2 實驗結(jié)果的應(yīng)用

5.6.3 內(nèi)型曲線的擬合與確定

6 氣基豎爐內(nèi)流場數(shù)值模擬研究

6.1 氣基直接還原豎爐內(nèi)流場數(shù)學(xué)模型的建立

6.1.1 模型建立

6.1.2 基本假設(shè)

6.1.3 控制方程

6.2 氣基豎爐流場分布的影響因素

6.2.1 爐頂壓強對流場影響

6.2.2 爐頂氣出口大小對流場影響

6.2.3 還原氣通入量對流場的影響

6.2.4 還原氣溫度對流場的影響

6.2.5 支管數(shù)量對流場影響

6.3 氣基直接還原豎爐內(nèi)的流場優(yōu)化

6.3.1 合理的氣流分布

6.3.2 基于響應(yīng)面多個因素對流場的影響分析

6.3.3 基于遺傳算法氣基豎爐流場優(yōu)化

7 氣基直接還原豎爐布料過程仿真分析

7.1 離散單元法

7.2 模型仿真

7.2.1 擋板布料器

7.2.2 溜槽布料器

7.3 結(jié)果與分析

7.3.1 布料器擋板角度

7.3.2 擋板布料器料線高度

7.3.3 擋板布料器顆粒質(zhì)量比

7.3.4 溜槽布料器溜槽角度

7.3.5 溜槽布料器料線高度

7.3.6 溜槽布料器顆粒質(zhì)量比

8 直接還原熱送工藝流程及裝備

8.1 保溫輸送設(shè)備概述

8.1.1 普通機械輸送系統(tǒng)

8.1.2 氣力輸送系統(tǒng)

8.1.3 熱輸送系統(tǒng)

8.1.4 熱送系統(tǒng)的工藝要求

8.2 輸送斗物料輸送系統(tǒng)

8.2.1 密封系統(tǒng)

8.2.2 設(shè)計目標和參數(shù)

8.2.3 物料輸送斗的結(jié)構(gòu)

8.2.4 系統(tǒng)總體輸送參數(shù)

8.3 物料輸送斗

8.3.1 物料輸送斗的隔熱層

8.3.2 料斗隔熱層的仿真分析

8.3.3 硅酸鋁板厚度

8.3.4 料斗保溫試驗

8.4 氣體密封倉

8.4.1 密封倉內(nèi)氣體

8.4.2 氮氣倉外罩材料

8.4.3 氮氣倉外罩溫度場

8.4.4 氮氣倉外罩厚度

8.4.5 氮氣倉內(nèi)壓強

8.5 輸送系統(tǒng)中的密封

8.5.1 傳輸鏈與保溫罩之間的密封設(shè)備

8.5.2 板簧密封原理

8.5.3 板簧壓力

8.5.4 板簧溫度場

8.5.5 中間倉的密封研究

8.6 高溫保溫螺旋輸送機

8.6.1 結(jié)構(gòu)組成

8.6.2 保溫原理

參考文獻

《氣基豎爐直接還原技術(shù)及仿真》介紹了氣基豎爐直接還原技術(shù)的基礎(chǔ)理論、仿真分析及實驗研究。內(nèi)容涵蓋了氣基豎爐直接還原技術(shù)的國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢、直接還原機理、物料平衡分析、氣基豎爐的爐型設(shè)計方法、氣基豎爐內(nèi)流場、布料過程的仿真模擬、物料熱送工藝及裝備等方面的知識,內(nèi)容力求科學(xué)性與通俗性相結(jié)合,由淺入深,循序漸進。

《氣基豎爐直接還原技術(shù)及仿真》可作為高等院校冶金機械、燒結(jié)球團等相關(guān)專業(yè)的本科生、研究生的教材或參考書;也可供廣大冶金設(shè)計研究院、燒結(jié)球團行業(yè)的技術(shù)人員、DRI豎爐生產(chǎn)企業(yè)的從業(yè)人員參考。

豎爐按身形分類

高等身型內(nèi)冷式豎爐

高爐身型內(nèi)冷式豎爐,冷卻和焙燒在同一爐身內(nèi)完成,燃燒室布置在矩形焙燒室兩側(cè),利用兩側(cè)噴火孔對吹容易將爐料中心吹透。此外,爐身高,冷卻帶相應(yīng)加長,有利于球團礦冷卻,但排礦溫度仍在427~540°C。需要爐外噴水冷卻,影響成品球質(zhì)量。高爐身型內(nèi)冷式豎爐單產(chǎn)量高,得到廣泛的應(yīng)用。

中等身型外冷式豎爐

中等爐身型外冷式豎爐,焙燒在爐身內(nèi)進行,焙燒后的球團礦在豎爐外的冷卻器中進行冷卻并有余熱利用系統(tǒng),使豎爐的熱量得到較好的利用,成品球也得到較好的冷卻,排礦溫度可控制在100C以下。但這種豎爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜,單位產(chǎn)品的投資和動力消耗略有增加。

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