一种预加热还原装置及预加热还原方法与流程

1.本发明涉及矿物质冶炼技术领域，尤其涉及一种预加热还原装置及预加热还原方法。


背景技术：

2.随着化工和钢铁工业的发展，电石、黄磷和铁合金的需求量随之增长。在电石、黄磷、铁合金的生产中，提高煤气能源利用效率，降低产品冶炼电耗，是有效降低产品生产成本的重要途径，也是提高企业竞争力的重要方法。
3.在现有的电石、黄磷和铁合金生产过程中，还原剂需要经过回转烘干机或立式烘干机烘干后使用，其他块状物料与还原剂经过配料混合之后直接加入矿热炉内冶炼，无预加热或预还原工艺，由于入炉矿物特性不稳定，导致炉内压力波动、产品冶炼电耗高。同时，现有企业的矿热炉煤气用于发电，其能源转换效率最高仅为42％左右，能源利用率低。目前，个别企业利用回转窑加热物料并用料罐提升至矿热炉料仓的方式能够做到物料的初步加热，但是该方法导致物料的粉化率高，物料混合不均匀，还原剂灼烧导致矿热炉配碳不准确，不能大面积推广使用。


技术实现要素：

4.针对以上问题，本发明的目的在于提供一种适用于电石、铁合金、黄磷等生产用原料的预加热还原装置及预加热还原方法，既能实现原料的高温预热，部分矿物的预还原，降低冶炼电耗，也能实现矿热炉煤气的高效利用，并且能够省去还原剂脱水装备，降低运行成本和提高原材料的使用率。
5.为实现本发明的目的，采用以下技术方案：
6.本发明第一方面提出一种预加热还原装置，包括：
7.预加热还原炉；
8.矿热炉煤气回收处理装置，所述矿热炉煤气回收处理装置的进气口与所述矿热炉的排放口连通，所述矿热炉煤气回收处理装置的排气口与煤气燃烧室的进气口连通用于把矿热炉产生的煤气净化后送至煤气燃烧室，所述煤气燃烧室用于燃烧煤气产生热烟气逆流进入至预加热还原炉内对物料进行预加热还原处理；
9.矿热炉，用于对预加热还原处理后的物料进一步冶炼，所述预加热还原炉的出料口与所述矿热炉的进料口之间通过阀门和料管连通。
10.进一步的改进在于，所述预加热还原装置还包括混合料加料仓和带控制阀门密封仓，所述混合料加料仓用于添加物料至带控制阀门密封仓，所述带控制阀门密封仓用于控制物料进入至预加热还原炉。
11.进一步的改进在于，所述矿热炉煤气回收处理装置包括第一煤气净化器、煤气加压风机，所述第一煤气净化器的进气口与矿热炉的排气口连通，所述第一煤气净化器的排气口与煤气加压风机的进气口连通，所述煤气加压风机的排气口与煤气燃烧室的进气口连
通。
12.进一步的改进在于，所述矿热炉煤气回收处理装置还包括助燃风机，所述助燃风机的排气口与煤气燃烧室的另一进气口连通用于混入部分空气至煤气燃烧室。
13.进一步的改进在于，所述预加热还原装置还包括烟气回收处理装置，所述烟气回收处理装置的进气口与预加热还原炉的排气口连通，所述烟气回收处理装置的排气口与预加热还原炉的进气口连通，所述烟气回收处理装置用于对预加热还原炉排出的烟气进行净化并与热烟气混合用于控制热烟气的温度和成分。
14.进一步的改进在于，所述烟气回收处理装置包括第二煤气净化器、煤气回收风机、煤气调质器，所述第二煤气净化器的进气口与预加热还原炉的排气口连通，所述第二煤气净化器的排气口与煤气回收风机的进气口连通，所述煤气回收风机的排气口与煤气调质器的进气口连通，所述煤气调质器的另一进气口与所述煤气燃烧室的排气口连通，所述煤气调质器的排气口与预加热还原炉的进气口连通。
15.本发明第二方面提出一种预加热还原方法，基于第一方面任一项所述的一种预加热还原装置，包括以下步骤：
16.往预加热还原炉内加入待处理物料；
17.通过矿热炉煤气回收处理装置把矿热炉产生的煤气净化后送至煤气燃烧室进行燃烧；
18.通过烟气回收处理装置对预加热还原炉排出的烟气进行净化并与煤气燃烧室产生的热烟气经煤气调质器混合后送至预加热还原炉中对物料进行预加热还原处理；
19.把预加热还原处理后的物料送至矿热炉进一步冶炼。
20.进一步的改进在于，所述预加热还原方法还包括通过助燃风机混入部分空气至煤气燃烧室与煤气进行混合燃烧。
21.进一步的改进在于，煤气净化后的含尘浓度为10mg/nm3以内，煤气中一氧化碳含量在68％-82％之间，煤气温度不高于70度。
22.进一步的改进在于，所述预加热还原方法用于电石、黄磷、锰硅合金、高碳铬铁、高碳锰铁、镍铁中任意一种的冶炼。
23.本发明的有益效果：
24.本发明所述的一种预加热还原装置能实现原料的高温预热，原料加热到500-900摄氏度之间，除掉物料水分，实现部分矿物的预还原，降低冶炼电耗，能实现矿热炉煤气的高效利用，并且能够省去还原剂脱水装备，降低运行成本和提高原材料的使用率。
附图说明
25.图1为本发明一种预加热还原装置的结构示意图。
具体实施方式
26.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
27.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为
基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“连通”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
30.请参考附图1，本发明实施例第一方面提出一种预加热还原装置，可以用于电石、铁合金、黄磷等生产用原料的预加热还原、冶炼，所述预加热还原装置包括：
31.预加热还原炉，用于对加入的混合物料进行预加热还原处理；
32.矿热炉煤气回收处理装置，所述矿热炉煤气回收处理装置的进气口与所述矿热炉的排放口连通，所述矿热炉煤气回收处理装置的排气口与煤气燃烧室的进气口连通用于把矿热炉产生的煤气净化后送至煤气燃烧室，所述煤气燃烧室用于燃烧煤气产生热烟气逆流进入至预加热还原炉内对物料进行预加热还原处理；
33.矿热炉，用于对预加热还原处理后的物料进一步冶炼，所述预加热还原炉的出料口与所述矿热炉的进料口之间通过阀门和料管连通，预加热还原处理后的物料进阀门和料管进入到矿热炉中。
34.具体地，煤气燃烧后的热烟气逆流进入预加热还原炉内与混合物料换热后，在700-900摄氏度将部分矿物预还原。
35.优选地，所述预加热还原炉设置有若干个，若干个预加热还原炉呈分布式设置。
36.所述预加热还原装置还包括混合料加料仓和带控制阀门密封仓，所述混合料加料仓用于添加物料至带控制阀门密封仓，所述带控制阀门密封仓用于控制物料进入至预加热还原炉。
37.具体地，可以将混合物料经过混合料加料仓加入带控制阀门密封仓内，然后通过阀门加入到预加热还原炉内进行预加热还原处理。
38.所述矿热炉煤气回收处理装置包括第一煤气净化器、煤气加压风机，所述第一煤气净化器的进气口与矿热炉的排气口连通，所述第一煤气净化器的排气口与煤气加压风机的进气口连通，所述煤气加压风机的排气口与煤气燃烧室的进气口连通。
39.需要说明的是，通过设置第一煤气净化器对从矿热炉的排气口排出的煤气进行回收净化处理，通过设置煤气加压风机对净化处理后的煤气送入至煤气燃烧室，通过设置煤气燃烧室对净化处理后的煤气进行燃烧并产生产生热烟气。
40.优选地，所述矿热炉煤气回收处理装置还包括助燃风机，所述助燃风机的排气口与煤气燃烧室的另一进气口连通用于混入部分空气至煤气燃烧室。
41.需要说明的是，通过设置助燃风机，可以把一部分空气吹进煤气燃烧室中与煤气
进行混合，起到助燃的作用。
42.优选地，所述预加热还原装置还包括烟气回收处理装置，所述烟气回收处理装置的进气口与预加热还原炉的排气口连通，所述烟气回收处理装置的排气口与预加热还原炉的进气口连通，所述烟气回收处理装置用于对预加热还原炉排出的烟气进行净化并与热烟气混合用于控制热烟气的温度和成分。
43.需要说明的是，通过烟气回收处理装置，一方面可以对预加热还原炉排出的烟气进行回收利用，节省能源，另一方面，通过对预加热还原炉排出的烟气进行净化后与热烟气混合可以用于控制热烟气的温度和成分，通过控制煤气燃烧的后热烟气成分来确保预还原气氛，使得预加热还原的过程更加高效。
44.所述烟气回收处理装置包括第二煤气净化器、煤气回收风机、煤气调质器，所述第二煤气净化器的进气口与预加热还原炉的排气口连通，所述第二煤气净化器的排气口与煤气回收风机的进气口连通，所述煤气回收风机的排气口与煤气调质器的进气口连通，所述煤气调质器的另一进气口与所述煤气燃烧室的排气口连通，所述煤气调质器的排气口与预加热还原炉的进气口连通。
45.需要说明的是，通过设置第二煤气净化器对从预加热还原炉的排气口排出的煤气进行回收净化处理，通过设置煤气回收风机对净化处理后的部分煤气送入至煤气调质器中与热烟气进行混合，混合后再送进去预加热还原炉内。
46.另外，整一个装置可以通过自动化控制系统进行自动化运行生产。
47.本实施例的工作原理：物料经过混合料加料仓进入带控制阀门密封仓，然后通过阀门进入预加热还原炉内，在预加热还原炉内经过升温加热和预还原的过程，经过预加热还原后的物料进入到矿热炉内进行进一步冶炼，矿热炉冶炼时所排出的煤气经过排气口进入到第一煤气净化器进行净化处理后经煤气加压风机进入到煤气燃烧室进行燃烧产生热烟气进入到煤气调质器，同时，助燃风机把一部分空气吹进煤气燃烧室中与煤气进行混合，起到助燃的作用，预加热还原炉排出的烟气经过第二煤气净化器处理后经煤气回收风机进入到煤气调质器与热烟气混合调整温度和成分后进入到预加热还原炉内对物料进行预加热还原处理。
48.本实施例的有益效果：本实施例所述的一种预加热还原装置能实现原料的高温预热，原料加热到500-900摄氏度之间，除掉物料水分，实现部分矿物预还原，降低冶炼电耗，能实现矿热炉煤气的高效利用，并且能够省去还原剂脱水装备，降低运行成本和提高原材料的使用率。
49.本发明实施例第二方面提出一种预加热还原方法，基于第一方面任一项所述的一种预加热还原装置，包括以下步骤：
50.首先往预加热还原炉内加入待处理物料；
51.通过矿热炉煤气回收处理装置把矿热炉产生的煤气净化后送至煤气燃烧室进行燃烧；
52.通过烟气回收处理装置对预加热还原炉排出的烟气进行净化并与煤气燃烧室产生的热烟气经煤气调质器混合后送至预加热还原炉中对物料进行预加热还原处理；
53.把预加热还原处理后的物料送至矿热炉进一步冶炼。
54.在本实施例中，所述预加热还原方法还包括通过助燃风机混入部分空气至煤气燃
烧室与煤气进行混合燃烧。
55.在本实施例中，煤气净化后的含尘浓度为10mg/nm3以内，煤气中一氧化碳含量在68％-82％之间，煤气温度不高于70度。
56.在本实施例中，所述预加热还原方法可以用于电石、黄磷、锰硅合金、高碳铬铁、高碳锰铁、镍铁中任意一种的冶炼。
57.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
58.以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护。