技術領域

本實用新型涉及非高爐冶煉的還原豎爐，具體為可降低能耗、提高豎爐中心溫度、均勻分布煤氣流的一種還原氣管布置。

背景技術

隨著世界鋼鐵工業的飛速發展和國際社會對環境保護的日益重視，鐵礦石、焦炭、優質廢鋼資源的日益減少以及DRI價格大幅上漲，直接還原工藝在世界各地迅速發展，直接還原工藝也逐漸受到鋼鐵界領域的重視。

氣基豎爐直接還原鐵占直接還原鐵總產量的70％以上，其直接還原鐵產品具有成分穩定、有害雜質低、粒度均勻等優點，它可作為特殊優質鋼冶煉的原料。氣基直接還原設備可大型化、對環境污染小、耗水量少、噪音小、產生的CO2也比用煤作還原劑少得多，所以具有很強的競爭力和發展潛力。

傳統豎爐主體結構包括頂部裝料系統、中部還原段、下部設置的冷卻及出料系統。還原段上部設有爐頂煤氣排放管，下端設置還原氣管道、圍管和按圓周設置的還原氣噴嘴組。還原氣由豎爐還原段圍管噴嘴輸入與爐內氧化球團發生還原反應，但是爐內中心煤氣流及溫度偏低，導致能耗高、中心球團金屬化率偏低。

現有技術公開的一種“具有中心配氣裝置的豎爐和控制配氣量的方法”，將現有豎爐內的導料錐加高后鏤空打眼，并且在爐外加裝向其內部輸送還原性煤氣的管道和調節閥，此方法結構復雜，而且由于導料錐位于豎爐中心部位，豎爐中心處無法盛裝爐料，中心配氣裝置占去了豎爐物料空間面積，從而爐內容積占比較大，降低了直接還原鐵的生產率和豎爐利用系數。

相關技術還公開了一種氣基還原豎爐還有煤氣的入爐方法，它是將煤氣分段入爐，減少從豎爐中部還原段進入熱還原氣的量，減少管式爐加熱和部分氧化爐吹氧提溫的規模和能耗，充分利用直接還原鐵的顯熱來與冷還原氣進行換熱。這種技術方案也存在一些不足，即熱直接還原鐵顯熱與冷還原氣進行熱交換后，上升到還原段的還原氣溫度降低800℃左右，直接還原熱力學條件變差，直接還原鐵金屬化率降低，影響直接還原鐵的品質。

實用新型內容

本申請旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本實用新型旨在提供一種氣基還原豎爐，該氣基還原豎爐可克服上述豎爐技術缺陷，確保豎爐氣流分布均勻，提高豎爐生產率及利用系數。

根據本實用新型的氣基還原豎爐，包括：爐體，所述爐體內由上到下依次限定出連通的預熱區、還原區和冷卻區，所述爐體的頂部設有物料進口，所述爐體的底部設有物料出口；內圍還原氣管，所述內圍還原氣管包括上部內圍還原氣管和下部內圍還原氣管，兩個所述內圍還原氣管均形成為環形，兩個所述內圍還原氣管分別水平設置在所述還原區內，所述上部內圍還原氣管位于所述下部內圍還原氣管的上方，每個所述內圍還原氣管的管壁上均設有內圍噴嘴；外圍還原氣管，所述外圍還原氣管包括上部外圍還原氣管和下部外圍還原氣管，兩個所述外圍還原氣管均形成為環形，兩個所述外圍還原氣管設在所述還原區內，所述上部外圍還原氣管環繞在所述上部內圍還原氣管的外側，所述下部外圍還原氣管環繞在所述下部內圍還原氣管的外側，每個所述外圍還原氣管的管壁上均設有外圍噴嘴；以及，用于向所述外圍還原氣管和所述內圍還原氣管提供還原氣體的供氣管。

根據本實用新型的氣基還原豎爐，通過在還原區內設置上下間隔開的兩個外圍還原氣管，以及設置上下間隔開的兩個內圍還原氣管，從而使還原氣體在還原區內軸向上及徑向上均能夠均勻分布，還原區內還原氣流和爐內還原溫度分布更均勻，克服了豎爐外部還原氣流和還原溫度高、而中心氣流和溫度低的缺點，在爐內氣流、溫度分布相對均勻化后，能有效地提高豎爐生產效率，降低噸DRI能耗。另外，這種通過增設內圍還原氣管來均勻氣體分布的方案，結構簡單，操作方便，且內圍還原氣管所占面積較小，可提高豎爐利用系數。

在一些實施例中，每個所述內圍還原氣管均環繞所述還原區的豎直中心線設置且形成圓環形，每個所述內圍還原氣管的圓心均與所述還原區的豎直中心線相重合。

具體地，每個所述內圍還原氣管環繞形成的圓環的半徑為所述還原區的半徑的1/5～1/3。

在一些實施例中，每個所述內圍噴嘴的噴射方向向下設置。

在一些實施例中，每個所述外圍噴嘴的噴射方向向下設置。

在一些實施例中，氣基還原豎爐還包括：連接支管，所述連接支管連接在所述內圍還原氣管和所述外圍還原氣管之間。

具體地，所述連接支管包括上部連接支管和下部連接支管，所述上部連接支管連接在所述上部內圍還原氣管和所述上部外圍還原氣管之間，所述下部連接支管連接在所述下部內圍還原氣管和所述下部外圍還原氣管之間。