一種含鈦鐵礦外燃煤熔融還原工藝用燃煤爐的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及含鈦鐵礦石冶煉技術領域，尤其是涉及一種用于含鈦鐵礦外燃煤熔融還原工藝的燃煤爐。
【背景技術】
[0002]目前，世界各國研宄發展了很多的煉鐵方法，其中最主要的是采用鐵礦石作為主要原料的高爐煉鐵法，高爐煉鐵方法具有技術經濟指標良好、工藝簡單、生產量大、勞動生產率高等優點。我國具有較為豐富的釩鈦磁鐵礦，其分布廣泛，儲量豐富，已探明儲量98.3億噸，遠景儲量達3 O O億噸以上。釩鈦磁鐵礦的主要有用組分為鐵4 5 ~6 O %，鈦氧化物6~12%，釩0.2-0.8%，鉻0.1-2%ο對于釩鈦磁鐵礦而言，如果采用高爐法煉鐵，當爐渣中的二氧化鈦含量超過百分之三十時，將會出現泡沫渣嚴重、爐渣粘稠、鐵水粘罐、渣鐵溝掛渣多等諸多問題，因此，為了保證高爐煉鐵時的順行，必須通過添加部分普通礦的方法使爐渣中二氧化鈦的含量控制在百分之二十五以下，由于爐渣中二氧化鈦的含量低，使鈦的回收利用成本高，經濟性差，這樣，爐渣中的二氧化鈦難以得到有效的開發利用，大量的鈦資源白白浪費。
[0003]為此，有人發明了熔融還原這種新穎的煉鐵方法，例如，在中國專利文獻上公開的“一種含鈦鐵礦外燃煤熔融還原方法”，公布號為CN103898264A，該熔融還原方法首先將含鈦鐵礦和還原煤一起制成原料團塊，然后將原料團塊送入一個預還原爐中干燥、預熱和預還原后再送入一個熔融還原爐中，接著將一個燃煤爐中燃煤所產生的高溫火焰噴入熔融還原爐中，使熔融還原爐達到熔融還原所需的高溫，此時熔融還原爐中的原料團塊即開始還原、熔化和造渣，從而得到鐵水和爐渣。該方案可直接使用非焦煤冶煉含鈦鐵礦，并且燃煤爐中燃煤時產生的煤灰不再進入到熔融還原爐中，因而可提高冶煉爐渣中二氧化鈦的含量，實現含鈦鐵礦中的鈦資源的有效回收利用，提高含鈦鐵礦中的鈦資源回收利用的經濟性。但是上述煉鐵方法存在如下問題:其中的燃煤爐無法控制和調節燃煤所產生的高溫氣體的氧化度，因此，不利于根據含鈦鐵礦的品位控制后續熔融還原爐的還原工藝，因而影響用含鈦鐵礦煉鐵時的金屬收得率。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于解決現有的含鈦鐵礦外燃煤熔融還原方法所存在的進入熔融還原爐的高溫氣體的氧化度難以控制、從而影響用含鈦鐵礦煉鐵時的金屬收得率的問題，提供一種含鈦鐵礦外燃煤熔融還原工藝用燃煤爐，可有效地控制和調節燃煤爐所產生的高溫氣體的氧化度以及溫度，從而提高用含鈦鐵礦煉鐵時的金屬收得率。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案:
[0006]一種含鈦鐵礦外燃煤熔融還原工藝用燃煤爐，包括爐體，爐體的頂部設有高溫氣體出口，爐體的底部設有出渣口，所述爐體包括由耐火材料制成的耐熱層以及包覆在耐熱層外面的水冷夾套，在爐體下部的爐壁上沿圓周方向等間距地設有若干下排風口，下排風口與一輸送由富氧空氣、煤粉和造渣劑構成的混合燃料的送料管道相連接，在爐體上部的爐壁上沿圓周方向等間距地設有若干上排風口，上排風口與一輸送由氧氣和壓縮空氣構成的混合氣體的送風管道相連接。
[0007]首先，本實用新型的燃煤爐在爐體外層設置水冷夾套，從而有利于爐體的隔熱，并且可產生低壓蒸汽。爐體下部的下排風口與送料管道相連接，送料管道內高速流動的富氧空氣帶動煤粉和造渣劑通過下排風口進入到爐體內，從而在爐體內下部形成一個燃燒區，煤中的可燃物質與氧進行燃燒反應，煤中灰分與造渣劑生成熔點低于1300°C的液態灰渣，液態灰渣下沉到爐體底部，并定期從出渣口排出。上排風口送入的混合氣體則可使煤粉燃燒時形成的一氧化碳繼續燃燒，最終形成溫度為1600 °C?1700°C的高溫氣體，高溫氣體從爐體頂部的高溫氣體出口送出。特別是，通過對上排風口送入的混合氣體中氧氣含量的控制以及混合氣體送氣量的控制，我們可根據含鈦鐵礦的品位方便有效地控制從爐體頂部送出的高溫氣體的溫度和氧化度，使高溫氣體的壓力保持在0.4?0.5Mpa之間，氧化度保持在70%?100%之間，氧含量小于15%，從而利于根據后續熔融還原爐的還原工藝，提高用含鈦鐵礦煉鐵時的金屬收得率。
[0008]作為優選，所述下排風口的出口方向向下傾斜，其與爐體的豎直軸線之間的軸向夾角為45度至60度，所述上排風口的出口方向向上傾斜，其與爐體的豎直軸線之間的軸向夾角為60度至75度，并且上、下排風口的出口方向與爐體的徑向之間的徑向夾角為15度至45度。
[0009]下排風口向下側傾斜，可避免煤粉、造渣劑等向上飛起并跟隨高溫氣體通過高溫氣體出口一起送出，而上排風口向上側傾斜則有利于對爐體上部的高溫氣體進行氧化度和溫度的調節和控制。由于上、下排風口的出口方向與爐體的徑向之間的同時具有一個徑向夾角，因而使爐體內的氣體形成一個高速旋轉，并連帶煤粉、造渣劑等一起旋轉，從而使燃煤可在爐體下部的燃燒區實現充分的燃燒，以提高燃煤的熱效率，同時使得燃煤中的灰分和造渣劑充分混合形成液態灰渣。與此同時，爐體上都的高溫氣體則可與混合氣體充分混合，使通過高溫氣體出口送出的高溫氣體的溫度、氧化度、氧含量等均勻一致。
[0010]作為上述優選方案的一種替代方案，在爐體內側靠近各下排風口位置分別設有一個轉動支架，所述轉動支架包括固接在爐體內側壁上的上下兩個支承座、以及可轉動地豎直設置在上下兩個支承座之間的轉動軸，在轉動軸上沿圓周方向等間距地設有若干螺旋狀的導向葉片，導向葉片的螺旋升角為30度至45度，下排風口的出口方向偏離轉動軸，并且與爐體的徑向之間的徑向夾角為15度至45度。
[0011]由于下排風口的出口方向偏離轉動軸，因此，從下排風口送出的含有煤粉、造渣劑和富氧空氣的燃料氣流噴向導向葉片的一側，從而推動螺旋葉片轉動，燃料氣流在具有螺旋升角的導向葉片下表面的引導下形成一個向下傾斜的角度，并在爐體內形成旋轉氣流。與此同時，旋轉的導向葉片的上側面則會對旋轉的燃料氣流產生一個向上的推力，從而有利于延長燃料氣流中煤粉和造渣劑在爐體下部的懸浮停留時間，進而使燃煤實現充分燃燒，以進一步提高燃煤的熱效率。
[0012]作為優選，所述送風管道的橫截面呈矩形，在送風管道內豎直地設有擺動葉片，擺動葉片的上、下兩側分別通過銷軸轉動連接在送風管道的上、下內側壁上，銷軸上設有別住擺動葉片的扭簧，所述擺動葉片的一個側面為第一導流平面，擺動葉片的另一側面由第二導流平面和外凸的導流柱面順滑連接構成，擺動葉片上、下兩側的銷軸位于第二導流平面和導流柱面交界處，第一、第二導流平面之間設有過渡圓角，送風管道內位于第二導流平面一側處設有抵靠第二導流平面的限位凸起。
[0013]本實用新型的擺動葉片在橫截面上由兩部分構成，一部分是前側由第一導流面和第二導流面構成的導流部分，另一部分是后側由第一導流面和導流柱面構成的驅動部分。當送風管道內的混合氣流經過擺動葉片時，混合氣流由擺動葉片的導流部分流動至驅動部分，當混合氣流流過擺動葉片的驅動部分時，導流柱面一側的壓力會小于第一導流平面一側的壓力，從而形成一個類似機翼的效果，混合氣流推動擺動葉片繞著銷軸朝向導流柱面一側擺動，此時銷軸前端的導流部分隨之產生傾斜。當混合氣流的速度增大時，驅動部分受到的壓力增大，使導流部分的傾斜角度增大，相應地，送風管道的有效流通面積變小，從而使送風管道內混合氣體的流量保持基本穩定，進而有利于確保從爐體的高溫氣體出口送出的高溫氣體溫度、氧化度、氧含量的穩定。
[0014]因此，本實用新型具有如下有益效果:可有效地控制和調節燃煤爐所產生的高溫氣體的氧化度以及溫度，從而提高用含鈦鐵礦煉鐵時的金屬收得率。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的一種結構示意圖。
[0016]圖2是本實用新型的另一種結構示意圖。
[0017]圖3是爐體設有螺旋進風管時的結構示意圖。
[0018]圖4是送風管道的豎直截面剖視圖。
[0019]圖5是送風管道的水平截面剖視圖。
[0020]圖中:1、爐體11、耐熱層12、水冷夾套13、集渣室2、下排風口 3、上排風口 4、送風管道5、出渣口 6、高溫氣體出口 7、轉動支架71、支承座72、轉動軸73、導向葉片8、螺旋進風管9、擺動葉片91、銷軸92、第一導流平面93、第二導流平面94、導流煮面
95、限位凸起。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖與【具體實施方式】對本實用新型做進一步的描述。
[0022]如圖1所示，一種含鈦鐵礦外燃煤熔融還原工藝用燃煤爐，其用于向含鈦鐵礦外燃煤熔融還原工藝用熔融還原爐輸送高壓的還原用高溫氣體，具體包括一個爐體1，爐體包括由耐火材料制成的耐熱層11、以及包覆在耐熱層外面由內外兩層鋼板制成的水冷夾套12，水冷夾套有利于爐體的隔熱，并且可產生低壓蒸汽。在爐體下部的爐壁上沿圓周方向等間距地設置若干下排風口 2，該下排風口與一輸送由富氧空氣、煤粉和造渣劑構成的混合燃料的送料管道(圖中未示出)相連接，送料管道內高速流動的富氧空氣帶動煤粉和造渣劑通過下排風口進入到爐體內，以便為爐體輸送燃料，并在爐體內下部形成一個燃燒區，煤中的可燃物質與氧進行燃燒反應，以生成上升的