一種煤基隔焰式回轉窯的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于冶金設備領域，尤其涉及一種煤基隔焰式回轉窯。
【背景技術】
[0002]中國是一個鋼鐵大國，如今，鋼鐵產量已經突破8億噸大關。我國雖然鐵礦資源分布廣泛，但低貧細難選鐵礦資源分布卻占96%以上，至今沒有得到很好的開發和利用，造成資源閑置和浪費，反而，鋼廠每年還需要進口大量的高品位鐵礦石，進口依賴程度占鋼廠鐵礦石總消耗量的55 %以上。
[0003]中國鋼鐵行業，以往是大力發展高爐煉鐵，還原鐵技術卻相對比較滯后，我國還原鐵年產量約50萬噸，占世界還原鐵總產量不足1%。隨著電爐優質鋼的比例逐漸提高，還原鐵產品每年有2800萬噸以上的缺口，因此，每年要進口國外的DR1、HBI產品大約1000萬噸。隨著我國焦煤儲量日益貧乏及環保問題日益嚴重的情況下，國家出臺了較多的相關產業政策，鼓勵開發、應用非焦煤資源，進行直接還原鐵和熔融還原鐵等非焦煉鐵工藝和短流程煉鋼等技術開發與應用，大力發展電爐優質鋼的生產，所以，提高還原鐵的產量和質量，降低能耗，減少CO2的排放，尤其是盡快開發我國大量的低貧細難選鐵礦及含鐵廢料，使其資源化是一項迫在眉睫的事業。
[0004]如今的中國，電爐鋼比例不到20%，而且高爐-轉爐煉鋼方式的尾氣排放量是整個鋼鐵行業的80%以上，廢鋼(還原鐵)+電爐煉鋼方式的尾氣排放量，僅占高爐一轉爐長流程煉鋼方式的20%。我國又是一個天然氣進口國，發展和引進國外成熟的氣基還原鐵技術和裝備，由于天然氣資源的匱乏而不具備條件;如果發展煤轉氣，煤轉氣的設備投資大，煤轉氣本身也要消耗15?20%以上的能量，不符合我國的國情。因此，要解決中國鋼鐵行業節能減排降碳的環保問題及發展短流程煉鋼事業，就必須積極發展產能規模大、投資比低、生產運行成本低、可操作性強、節能減排等先進、穩定的煤基還原鐵工藝技術和裝備，將非常符合我國還原鐵行業的國情。
[0005]目前，我國煤基還原鐵工業化比較成熟的工藝技術和裝置主要有:煤基隧道窯罐式法、煤基隧道窯無罐法及煤基回轉窯法，而煤基轉底爐、煤基豎爐等工藝和裝置投資較大、工藝技術和裝置尚不成熟，需要繼續完善，不足以規模化推廣。
[0006]其中，傳統的煤基隧道窯罐式法，只能采用TFe2 66%的高品位鐵礦或易選鐵礦，無法利用低細難選鐵礦、復合礦及含鐵廢料直接還原分離出高品位的還原鐵產品，而且工藝技術落后，造成產能低、還原時間長，占地面積廣，能耗高、產品質量低下、產品銷路不暢，屬于淘汰工藝和裝置。
[0007]煤基隧道窯無罐法，雖然可以將各種鐵礦還原分離冶選出高品位優質還原鐵產品，但單條生產線年處理能力最高也不到10萬噸原礦，仍需要進一步完善。
[0008]煤基回轉窯法工藝技術逐漸成熟，運行成本較低，正在逐漸推廣，但對還原煤有著嚴格的要求，必須應用優質長焰煤、褐煤的顆粒煤做還原劑，并且回轉窯還原溫差很大，操作要求苛刻，投資比相對也較大，單條生產線的年最大產能也不到30萬噸原礦。
[0009]上述的幾種還原鐵方法，每條生產線投資規模均在幾千萬到幾個億，限制了還原鐵投資者進軍本領域。
[0010]現有的外加熱隔焰式煤基回轉窯法，窯爐中間由于有托圈、托輪支撐裝置，窯爐高溫段無法長距離加熱，加熱爐也只能留出托圈、托輪支撐部分，形成分段式外加熱隔焰式回轉窯窯爐。因此，窯爐規模較小、還原溫度較低，高溫區的溫度不連續、不穩定，無法實現回轉窯通體加熱，而且回轉窯還原滾筒均為單筒，加上分段加熱，不能適應還原鐵對還原溫度連續性和穩定性的要求，只能小規模用于化工、有色貴金屬等處理量較少的行業，限制了其在還原鐵領域的發展。
【實用新型內容】
[0011]本實用新型針對上述現有技術存在的不足，提供一種煤基隔焰式回轉窯，回轉窯結構簡單，運行穩定安全，實現低溫深度快速還原。
[0012]本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下:一種煤基隔焰式回轉窯，包括回轉窯筒體、加料斗、支架和驅動裝置，所述的驅動裝置包括窯尾驅動裝置、雙筒體驅動裝置、窯頭驅動裝置和滾筒驅動裝置，其特殊之處在于，所述回轉窯筒體從前到后依次包括加料段、預熱段、高溫段和冷卻段；
[0013]所述加料段前端與所述加料斗相銜接，所述加料段前端設有窯尾罩，所述窯尾罩頂端設有煤氣出口，所述加料段外設有窯尾托圈，所述窯尾驅動裝置通過窯尾托圈帶動加料段旋轉；
[0014]所述預熱段設于第一加熱爐體內，所述預熱段外側向外通有高溫煙氣出口；
[0015]所述高溫段從前到后依次設于第二加熱爐體和第三加熱爐體內，所述于第二加熱爐體和第三加熱爐體兩側均設有若干燒嘴；
[0016]所述第一加熱爐體、第二加熱爐體和第三加熱爐體外設有耐火保溫體；
[0017]所述第一加熱爐體和第二加熱爐體之間設有第一雙筒體裝置，所述第二加熱爐體和第三加熱爐體之間設有第二雙筒體裝置，所述第一加熱爐體、第二加熱爐體和第三加熱爐體支撐在所述支架上；
[0018]所述冷卻段外設有螺旋式熱風換熱器，所述螺旋式熱風換熱器上設有助燃風換熱器出口；所述冷卻段外設有窯頭托圈，所述窯頭驅動裝置通過窯頭托圈帶動冷卻段旋轉;所述冷卻段后端設有窯頭罩，所述窯頭罩一端連通至螺旋輸送機，另一端連通至冷卻滾筒。
[0019]在上述技術方案的基礎上，本實用新型還可以做如下改進。
[0020]進一步，所述的雙筒體裝置外設有雙筒體托圈，所述雙筒體驅動裝置通過雙筒體托圈帶動雙筒體裝置旋轉；
[0021]所述的雙筒體裝置包括外筒體，所述外筒體通過支撐驅動機構設置在所述回轉窯筒體外，所述外筒體和回轉窯筒體之間形成高溫煙氣通道，所述外筒體外側設有保溫棉氈，所述外筒體與所述雙筒體托圈之間均布有軟連接板；
[0022]所述的支撐驅動機構包括旋轉撥塊1、旋轉撥塊Π和支撐滑板，所述旋轉撥塊I均布在所述外筒體內表面形成外齒輪，所述旋轉撥塊Π均布在所述回轉窯筒體外表面形成內齒輪，所述外齒輪和內齒輪相互嚙合，所述旋轉撥塊Π與所述回轉窯筒體之間設有加強板，所述旋轉撥塊Π之間設有支撐滑板。
[0023]采用上述進一步方案的有益效果是，在每兩段加熱爐之間設置雙筒體裝置，在高溫運轉時，回轉窯筒體發生膨脹，旋轉撥塊I和旋轉撥塊Π相互嚙合，雙筒體裝置在驅動裝置作用下與回轉窯筒體一起做同周、同速運轉；降溫時，回轉窯筒體發生收縮，回轉窯筒體在外筒體內做收縮滑動運行，直到歸位，停止旋轉。如此，確保了每段加熱爐中的高溫煙氣經高溫煙氣通道順利排出，保證了被還原物料的溫度穩定性，使物料還原更徹底。通過設計保溫棉氈，進一步減少熱能損失，確保了回轉窯筒體在高溫狀態下運行安全、穩定、可靠。
[0024]進一步，所述冷卻滾筒的上方設有噴淋裝置，所述冷卻滾筒的出口連通至干式磁選機;所述冷卻滾筒外設有滾筒托圈，所述滾筒驅動裝置通過滾筒托圈帶動冷卻滾筒旋轉。
[0025]采用上述進一步方案的有益效果是，本實用新型的回轉窯、冷卻滾筒、干式磁選機共同構成一套完整的深度還原鐵系統，更好得實現低溫深度快速還原鐵。
[0026]進一步，所述回轉窯筒體的軸線與水平線夾角為1.5°?5°，所述加料段高于冷卻段。
[0027]采用上述進一步方案的有益效果是，傾斜設置，能夠使回轉窯筒體內的半熔融狀態還原鐵產品靠自身重力緩緩下流，還原過程中產生的煤氣和煙氣上浮，從煤氣出口和高溫煙氣出口排出收集，實現預熱再利用。
[0028]進一步，所述的驅動裝置包括電機、支架、托輪和限位輪，所述電機支撐在所述支架上，所述電機輸出端設有托輪，所述托輪外側設有限位輪，所述托輪、托圈與限位輪相配合方疋轉。
[0029]采用上述進一步方案的有益效果是，電機驅動托輪旋轉，托圈在托輪的帶動下旋轉，限位輪使得回轉窯筒體受熱時從兩側向雙筒體裝置膨脹，從而使雙筒體裝置的旋轉撥塊I和旋轉撥塊Π相互嚙合，進而實現筒體裝置與回轉窯筒體的同周、同速運轉。
[0030]進一步，所述的回轉窯筒體由多段筒體通過法蘭連接組成。
[0031]采用上述進一步方案的有益效果是，控制每段筒體的長度為6?12m，各段分別由法蘭連接，利于筒體的運輸便利和回轉窯筒體等部件的拆卸、更換及維修，同時也確保了裝置現場安裝符合安裝的工藝要求;其材質選擇310S、314、330、600等優質耐熱不銹鋼材料，在高溫環境下具有良好的抗熱疲勞和耐高溫性能及抗氧化性能，反復使用不易產生熱裂現象，使用最高溫度可達到1150?1250°C以上。
[0032]進一步，所述燒嘴連通有熱助燃風管道和冷煤氣管道。
[0033]本實用新型的有益效果是:
[0034]1、本實用新型設計的雙筒體裝置將每段加熱爐有效銜接，保證了被還原物料的溫度平穩，并確保回轉窯在高溫高強度、膨脹或收縮情況下長時間穩定運行;還原過程中的高純煤氣從煤氣出口溢出并完全回收，經處理用于煤化工或加熱爐燃燒使用，回收的煤氣可以滿足本實用新型加熱爐30%?60%的燃燒能源，同時也降低了碳排放量，同時，由于加熱溫度低于1100°C，因此避免了NOx的產生;采用隔焰式煤基回轉窯，回轉窯內溫度相對較低，還原劑消耗少，收集的高溫尾氣可用于濕式氧化球團的烘干，也可以用于加熱爐燃燒加熱使用，節約能源，綠色環保。
[0035]2、本實用新型的裝置適合于各類鐵礦、各種品位Fe <65%低貧細難選鐵礦、復合礦及各種含鐵廢料還原冶選分離出高品位(TFe 2 90%)還原鐵粉或粒鐵產品，可應用于優特鋼冶煉、冶金優質爐料或污水處理、廢酸置換等化工脫氧、脫酸、凈化劑等產品;還可以回收高濃度煤氣及蘭碳副產品，進行循環使用或者煤化工等其它行業的應用。
[0036]3、傳統回轉窯法的還原劑只能采用優質的5?25mm顆粒狀長煙煤煤炭；隧道窯等法只能采用無煙煤粉、蘭碳粉或焦粉。本實用新型的裝置對還原煤的要求不做嚴格限制，可以采用O?30mm煙煤、褐煤、無煙煤、焦粉等不限品種和細度的非焦煤炭等作為還原劑，為典型煤基還原鐵方法;且還原劑配加方法靈活，可以采用內配煤法還原，也可以采用外配煤法還原，也可以采用內、外均配煤法進行還原。
[0037]4、本實用新型的煤基隔焰式回轉窯的還原工藝溫度只要求1070°C?1100°C之間，屬于各種煤基還原鐵方法中最低的還原溫度，在這種較低的還原溫度情況下，還原時間只有1.5?3.0h，屬于煤基還原鐵方法中較快的還原速度，而且產品還原率nFe 2 92%，最高可以達到nFe:97%，實現了深度直接還原和渣鐵分離還原效果，獲得全鐵TFe >90%，甚至生產出粒鐵產品。
[0038]5、本實用新型的裝置內不設有較厚的耐火材料作為爐襯，因此窯體總重量可減少60 %?80 %的重量，大大減少了窯體載重負荷，也減少了傾動