流化床炉

974 编辑：中冶有色技术网来源：株式会社POSCO

2024-02-26 14:07:51

权利要求书： 1.一种流化床炉，其中，包括：下部反应器，所述下部反应器形成具有第一直径的第一流化床空间，包括供还原铁细粉排出的排出口；

上部反应器，所述上部反应器形成具有比所述第一直径大的第二直径的第二流化床空间，包括供铁矿石细粉装入的装入口；及锥形部，所述锥形部形成连通所述第一流化床空间与所述第二流化床空间之间的连接空间，直接连接所述下部反应器与所述上部反应器；

在所述第一流化床空间形成高速流化床，在所述第二流化床空间形成具有比所述高速流化床低的流速的平静流化床。

2.根据权利要求1所述的流化床炉，其中，所述第二直径为所述第一直径的3倍至4倍。

3.根据权利要求1所述的流化床炉，其中，所述锥形部的外壁与所述第二直径方向具有45度至75度的角度。

4.根据权利要求1所述的流化床炉，其中，所述装入口比所述上部反应器的外壁高度的1/2高。

5.根据权利要求1所述的流化床炉，其中，所述排出口比所述下部反应器的外壁高度的1/2低，向上侧延伸。

6.根据权利要求1所述的流化床炉，其中，还包括多孔板，所述多孔板位于所述第二流化床空间与所述连接空间之间，包括多个贯通孔。

7.根据权利要求6所述的流化床炉，其中，还包括立管，所述立管从所述第二流化床空间，经所述多孔板延伸到所述第一流化床空间，支撑于所述多孔板。

8.根据权利要求1所述的流化床炉，其中，还包括沿所述上部反应器的外壁的圆周方向配置的多个氮气吹洗供应管。

9.根据权利要求1所述的流化床炉，其中，所述下部反应器还包括分散板，所述分散板使向所述第一流化床空间供应的还原气体穿过。

说明书：流化床炉技术领域[0001] 本记载涉及流化床炉。背景技术[0002] 一般就直接使用铁矿石细粉制备铁水的熔融还原炼钢设备而言，包括用于对铁矿石细粉进行流化还原处理的多个流化床炉。

[0003] 流化床炉利用从熔融气化炉供应的高温的还原气体，将粉状的铁矿石细粉还原为还原铁细粉。

[0004] 以往的流化床炉实质上使用具有8mm以下粒度的铁矿石细粉，但最近要求使用具有更小粒度的铁矿石超细粉。

[0005] 可是，铁矿石超细粉大量装入以往的流化床炉时，由于铁矿石超细粉间的相互作用，存在在流化床炉内部形成滞留层或从铁矿石超细粉还原的还原铁超细粉熔附及凝集于

流化床炉的内壁而形成大颗粒的问题。

[0006] 另外，就以往的流化床炉而言，在流化床炉内部飞散的具有小于工作流速的最终速度的铁矿石超细粉，需借助于流化床炉内部的气旋而被回收并再注入，但气旋的效率随

着作为飞散颗粒的铁矿石超细粉的粒度减小而减小，因而存在飞散损失增加的问题。

发明内容[0007] 要解决的技术课题[0008] 一个实施例旨在提供一种即使装入铁矿石超细粉，也在使飞散损失最小化的同时使熔附问题最小化的流化床炉。

[0009] 另外，旨在提供一种能够100％使用铁矿石超细粉作为原料的流化床炉。[0010] 解决技术问题的手段[0011] 一方面提供一种流化床炉，包括：下部反应器，所述下部反应器形成具有第一直径的第一流化床空间，包括供还原铁细粉排出的排出口；上部反应器，所述上部反应器形成具

有比所述第一直径大的第二直径的第二流化床空间，包括供铁矿石细粉装入的装入口；及

锥形部，所述锥形部形成连通所述第一流化床空间与所述第二流化床空间之间的连接空

间，直接连接所述下部反应器与所述上部反应器。

[0012] 所述第二直径可以为所述第一直径的3倍至4倍。[0013] 所述锥形部的外壁可以与所述第二直径方向具有45度至75度的角度。[0014] 所述装入口可以比所述上部反应器的外壁高度的1/2高。[0015] 所述排出口可以比所述下部反应器的外壁高度的1/2低，向上侧延伸。[0016] 可以还包括多孔板，所述多孔板位于所述第二流化床空间与所述连接空间之间，包括多个贯通孔。

[0017] 可以还包括立管，所述立管从所述第二流化床空间，经所述多孔板延伸到所述第一流化床空间，支撑于所述多孔板。

[0018] 可以还包括沿所述上部反应器的外壁的圆周方向配置的多个氮气吹洗供应管。[0019] 所述下部反应器可以还包括分散板，所述分散板使向所述第一流化床空间供应的还原气体穿过。

[0020] 发明效果[0021] 根据一个实施例，提供一种即使装入铁矿石超细粉，也在使飞散损失最小化的同时使熔附问题最小化的流化床炉。

[0022] 另外，提供一种能够100％使用铁矿石超细粉作为原料的流化床炉。附图说明[0023] 图1是显示第一实施例的流化床炉的立体图。[0024] 图2是显示图1所示的氮气吹洗供应管的图。[0025] 图3是显示第一实施例的流化床炉内部的图。[0026] 图4是显示第二实施例的流化床炉的立体图。[0027] 图5是显示第二实施例的流化床炉的内部的图。[0028] 图6是显示第三实施例的流化床炉的立体图。[0029] 图7是显示第三实施例的流化床炉的内部的图。具体实施方式[0030] 下面以附图为参考，对本发明的实施例进行详细说明，以便本发明所属技术领域的普通技术人员能够容易地实施。本发明可以以多种不同的形态体现，不限于在此说明的

实施例。

[0031] 为了明确说明本发明，省略与说明无关的部分，在通篇说明书中，对相同或类似的构成要素赋予相同的附图标记。

[0032] 在通篇说明书中，当提到某部分“包括”某构成要素时，只要没有特别相反的记载，则并非排除其他构成要素，而是意味着可以还包括其他构成要素。

[0033] 下面参照图1至图3，说明第一实施例的流化床炉。流化床炉可以是熔融还原炼钢设备包括的流化床炉，但不限于此。

[0034] 作为一个示例，熔融还原炼钢设备可以包括将铁矿石细粉还原为还原铁细粉的至少一个流化床炉、压制还原铁细粉而制备成压实体的压实装置、熔融气化炉，但不限于此，

可以还包括公知的多种构成。铁矿石细粉装入流化床炉，从流化床炉还原的还原铁细粉在

压实装置中制备成压实体，与成型炭一同供应到熔融气化炉而可以制备成铁水。另外，从熔

融气化炉发生的还原气体可以供应到流化床炉。

[0035] 图1是显示第一实施例的流化床炉的立体图。[0036] 参照图1，第一实施例的流化床炉1000包括下部反应器100、上部反应器200、锥形部300、多个氮气吹洗供应管400。

[0037] 下部反应器100具有圆柱形态，形成在平面上具有第一直径D1的第一流化床空间FS1。

[0038] 在下部反应器100的第一流化床空间FS1中，形成有高速流化床(湍动流化床以及快速流化床)，可以发生剧烈的气体固体混合。

[0039] 下部反应器100包括供还原铁细粉排出的排出口110。[0040] 在下部反应器100的第一流化床空间FS1，从铁矿石细粉还原的还原铁细粉通过排出口110排出。

[0041] 排出口110配置得比下部反应器100的外壁101高度的1/2低，向上侧延伸。[0042] 下部反应器100包括分散板120，所述分散板120使向第一流化床空间FS1供应的还原气体RG穿过。

[0043] 分散板120包括供还原气体RG通过的多个贯通孔。还原气体RG从分散板120的下部供应，还原气体RG经下部反应器100的第一流化床空间FS1，经过上部反应器200的第二流化

床空间FS2，排出到上部反应器200的上部。还原气体RG可以从熔融还原炼钢设备的熔融气

化炉产生，排出到上部反应器200的上部的还原气体RG可以供应到另一流化床炉的下部。

[0044] 上部反应器200具有体积比下部反应器100大的圆柱形态。上部反应器200形成具有在平面上比第一直径D1大的第二直径D2的第二流化床空间FS2。

[0045] 第二直径D2可以为第一直径D1的3倍至4倍。[0046] 在上部反应器200的第二流化床空间FS2中，由于气体流速比第一流化床空间FS1的气体流速低，因而形成平静流化床(最小流化床以及鼓泡流化床)。

[0047] 上部反应器200包括供铁矿石细粉装入的装入口210。[0048] 铁矿石细粉通过装入口210装入上部反应器200的第二流化床空间FS2。[0049] 装入口210配置得比上部反应器200的外壁201高度的1/2高，向上侧延伸。[0050] 锥形部300直接连接下部反应器100与上部反应器200。锥形部300形成连通第一流化床空间FS1与第二流化床空间FS2之间的连接空间CS。

[0051] 锥形部300的外壁301可以与第二直径D2方向具有45度至75度的角度。[0052] 锥形部300、下部反应器100、上部反应器200可以一体形成，但不限于此。[0053] 多个氮气吹洗供应管400可以沿上部反应器200的外壁201的圆周方向配置。[0054] 图2是显示图1所示的氮气吹洗供应管的图。图2的(A)是显示连接于上部反应器200的氮气吹洗供应管400的一个示例的图。

[0055] 参照图2的(A)，氮气吹洗供应管400位于上部反应器200的外壁201的下侧部分，与锥形部300的外壁301相邻。

[0056] 氮气吹洗供应管400为了使装入物从上部反应器200向锥形部300方向顺利流动，可以沿着与锥形部300外壁301的延伸方向相同的方向延伸。

[0057] 图2的(B)是显示连接于上部反应器200的多个氮气吹洗供应管400的配置的一个示例的图。

[0058] 参照图2的(B)，多个氮气吹洗供应管400可以分别沿着上部反应器200的外壁201的圆周配置，与第二流化床空间FS2的中心具有45度的角度。

[0059] 图2的(C)是显示连接于上部反应器200的多个氮气吹洗供应管400的配置的另一示例的图。

[0060] 参照图2的(C)，多个氮气吹洗供应管400可以分别沿着上部反应器200的外壁201的圆周配置，与第二流化床空间FS2的中心具有30度的角度。

[0061] 图3是显示第一实施例的流化床炉内部的图。在图3中，固体流动可以意味着铁矿石细粉流动及还原铁细粉的流动，固体存在区域可以意味着铁矿石细粉及还原铁细粉的存

在区域。

[0062] 参照图3，如果在通过分散板120注入还原气体RG的流化床炉1000的上部反应器200的装入口210装入铁矿石细粉IO1，则在第二流化床空间FS2，由于低气体流速而形成平

静流化床FB1。

[0063] 在上部反应器200的第二流化床空间FS2形成的平静流化床FB1，经锥形部300的连接空间CS，移动到作为高速区域的下部反应器100的第一流化床空间FS1。

[0064] 在下部反应器100的第一流化床空间FS1中，形成有高速流化床FB2，发生剧烈的气体固体混合。因此，在高速流化床FB2中，使还原的还原铁细粉IO2发生彼此凝集的熔附现象

的情形实现最小化。

[0065] 在下部反应器100中还原的还原铁细粉IO2通过排出口110，借助于压力差而排出到下部反应器100外部。

[0066] 在下部反应器100的狭窄的第一流化床空间FS1中，作为装入物的铁矿石细粉IO1在作为高速流化床FB2的湍流流化床条件下还原。

[0067] 在下部反应器100的第一流化床空间FS1中，由于迅速的气体流动，还原气体RG与铁矿石细粉IO1剧烈混合，因而抑制被还原的还原铁细粉IO2在下部反应器100的内壁熔附

或还原的颗粒之间熔附而形成大颗粒的现象(agglomeration，凝聚)。

[0068] 在下部反应器100的第一流化床空间FS1中，由于气体/矿石的比率高，因而还原迅速发生。在第一流化床空间FS1还原的还原铁细粉IO2借助于压力差而通过排出口110排出。

[0069] 在下部反应器100的第一流化床空间FS1中，借助于剧烈的混合而还原的还原铁细粉IO2，会与向上部反应器200移动的还原气体RG一同向上部反应器200的第二流化床空间

FS2飞散，但借助于比下部反应器100的第一流化床空间FS1急剧加宽的上部反应器200的第

二流化床空间FS2，气体流速减小，因而向第二流化床空间FS2飞散的还原铁细粉IO2直接借

助于重力而下落到下部反应器100的第一流化床空间FS1。

[0070] 在上部反应器200的第二流化床空间FS2中，借助于与从装入口210装入的常温铁矿石细粉IO1的热交换，温度及气体/矿石比率比下部反应器100的第一流化床空间FS1低，

因而出现低还原反应。

[0071] 因此，在上部反应器200的第二流化床空间FS2中，由于作为平静流化床FB1的鼓泡流化床气氛，不发生还原铁细粉IO2的熔附问题，在下部反应器100的第一流化床空间FS1

中，由于作为高速流化床FB2的湍流流化床气氛，还原铁细粉IO2的还原加速，通过排出口

110排出，还原铁细粉IO2的熔附问题实现最小化。

[0072] 即，包括上部反应器200、下部反应器100、锥形部300，从而提供一种即使装入铁矿石超细粉，也在使飞散损失最小化的同时使熔附问题最小化的流化床炉1000。

[0073] 另外，包括上部反应器200、下部反应器100、锥形部300，从而提供一种能够100％使用铁矿石超细粉作为原料的流化床炉1000。

[0074] 下面参照图4及图5，说明第二实施例的流化床炉。下面对与上述第一实施例的流化床炉不同的部分进行说明。

[0075] 图4是显示第二实施例的流化床炉的立体图。[0076] 参照图4，第二实施例的流化床炉1002包括下部反应器100、上部反应器200、锥形部300、多个氮气吹洗供应管400、多孔板500。

[0077] 多孔板500位于上部反应器200的第二流化床空间FS2与锥形部300的连接空间CS之间，包括多个贯通孔。

[0078] 多孔板500位于第二流化床空间FS2与连接空间CS之间，发挥第二流化床空间FS2与第一流化床空间FS1之间的分隔壁作用。

[0079] 多孔板500可以将上部反应器200与下部反应器100之间在物理上分离。[0080] 图5是显示第二实施例的流化床炉的内部的图。[0081] 参照图5，如果在通过分散板120注入还原气体RG的流化床炉1002的上部反应器200的装入口210装入铁矿石细粉IO1，则在第二流化床空间FS2，由于气体流速低而形成平

静流化床FB1。借助于多孔板500，铁矿石细粉IO1在平静流化床FB1中被部分还原。

[0082] 然后，在第二流化床空间FS2中被部分还原的还原铁细粉IO2及铁矿石细粉IO1穿过多孔板500的贯通孔移动到下部反应器100后，由于流速快，在下部反应器100的第一流化

床空间FS1中形成高速流化床FB2，发生剧烈的气体固体混合。因此，在高速流化床FB2中，使

还原的还原铁细粉IO2相互凝集而发生熔附现象情形的实现最小化。

[0083] 在下部反应器100中还原的还原铁细粉IO2通过排出口110，借助于压力差而排出到下部反应器100外部。

[0084] 即，包括上部反应器200、下部反应器100、锥形部300、多孔板500，从而提供一种即使装入铁矿石超细粉，也在使飞散损失最小化的同时使熔附问题最小化的流化床炉1002。

[0085] 另外，包括上部反应器200、下部反应器100、锥形部300、多孔板500，从而提供一种能够100％使用铁矿石超细粉作为原料的流化床炉1002。

[0086] 下面参照图6及图7，说明第三实施例的流化床炉。下面对与上述第一实施例的流化床炉不同的部分进行说明。

[0087] 图6是显示第三实施例的流化床炉的立体图。[0088] 参照图6，第三实施例的流化床炉1003包括下部反应器100、上部反应器200、锥形部300、多个氮气吹洗供应管400、多孔板500、立管600。

[0089] 多孔板500位于上部反应器200的第二流化床空间FS2与锥形部300的连接空间CS之间，包括多个贯通孔。

[0090] 多孔板500位于第二流化床空间FS2与连接空间CS之间，发挥第二流化床空间FS2与第一流化床空间FS1之间的分隔壁作用。

[0091] 多孔板500可以将上部反应器200与下部反应器100之间在物理上分离。[0092] 立管600从第二流化床空间FS2经多孔板500延伸到第一流化床空间FS1。立管600与下部反应器100的第一流化床空间FS1对应，支撑于多孔板500。

[0093] 立管600使铁矿石细粉从上部反应器200到下部反应器100的流动顺畅。[0094] 图7是显示第三实施例的流化床炉的内部的图。[0095] 参照图7，如果在通过分散板120注入还原气体RG的流化床炉1003的上部反应器200的装入口210装入铁矿石细粉IO1，则在第二流化床空间FS2中，由于气体流速低，形成平

静流化床FB1。借助于多孔板500，铁矿石细粉IO1在平静流化床FB1中被部分还原。

[0096] 此时，位于第二流化床空间FS2的铁矿石细粉IO1的一部分从低压力的上部反应器200的第二流化床空间FS2，通过立管600，顺利移动到高压力的下部反应器100的第一流化

床空间FS1。

[0097] 然后，在第二流化床空间FS2中被部分还原的还原铁细粉IO2及铁矿石细粉IO1穿过多孔板500的贯通孔，移动到下部反应器100，铁矿石细粉IO1通过立管600移动到下部反

应器100后，由于流速快，在下部反应器100的第一流化床空间FS1中形成高速流化床FB2，发

生剧烈的气体固体混合。因此，在高速流化床FB2中，使还原的还原铁细粉IO2相互凝集而发

生熔附现象的情形实现最小化。

[0098] 在下部反应器100中还原的还原铁细粉IO2通过排出口110，借助于压力差而排出到下部反应器100外部。

[0099] 即，包括上部反应器200、下部反应器100、锥形部300、多孔板500、立管600，从而提供一种即使装入铁矿石超细粉，也在使飞散损失最小化的同时使熔附问题最小化的流化床

炉1003。

[0100] 另外，包括上部反应器200、下部反应器100、锥形部300、多孔板500、立管600，从而提供一种能够100％使用铁矿石超细粉作为原料的流化床炉1003。

[0101] 以上对本发明的实施例进行了详细说明，但本发明的权利范围并非限定于此，所属领域的技术人员利用所附权利要求书定义的本发明基本构思的多种变形及改良形态，也

属于本发明的权利范围内。

[0102] 附图标记[0103] 第一流化床空间：FS1，下部反应器：100，第二流化床空间：FS2，上部反应器：200，连接空间：CS，锥形部：300。