技术领域
[0001] 本
发明涉及非
高炉冶炼技术领域，尤其涉及一种非高炉冶炼用气基还原竖炉的炉顶煤气排放装置及配置有该装置的竖炉。
背景技术
[0002] 随着焦煤资源的日益减少以及环保意识的日益提高，高炉冶炼技术的发展受到限制，非高炉冶炼成为备受关注的冶炼技术。气基竖炉作为常用的非高炉
直接还原设备因其污染物
排放量显著降低、耗
水量少、噪音小而具有很强的竞争
力和发展潜力。
[0003] 传统气基竖炉的主体结构总体包括顶部装料系统、中部还原段、下部设置冷却及出料系统。其还原段的上部的
侧壁上通常设置一个与外界环境连通的炉顶煤气排放管，原气由竖炉还原段炉顶煤气围管
喷嘴输入，上升过程中与炉内
氧化球团发生还原反应，到达还原段上部由炉顶煤器排气管排出。然而，由于所有还原气均由还原段上部的一个炉顶煤气排放管排出，极易影响炉内还原气的分布状况，导致炉内不同区域
温度差别较大，例如，炉内周边还原气流动频繁温度较高，中心还原气流动缓慢温度较低，使得球团
金属化率产生
波动，整体金属化率偏低。
[0004] 因此，如何使炉内的还原气均匀分布成为非高炉冶炼领域亟待解决的技术问题。
发明内容
[0005] 本发明要解决的技术问题在于提供一种竖炉炉顶煤气排放装置，其设置有多个集气孔，使炉顶煤气排出过程中不影响炉内还原气气流分布，炉内气流、温度分布相对均匀，能够有效地提高竖炉生产效率，提高直接还原
铁品质。
[0006] 依据本发明的一种竖炉炉顶煤气排放装置，竖炉炉顶煤气排放装置设置于炉体预热区上端，包含沿炉体圆周均匀分布于炉体内壁上的多个集气孔、环绕炉体设置的炉顶煤气围管、连通集气孔与炉顶煤气围管的多个支管以及连通炉顶煤气围管与外部环境的出气管。
[0007] 进一步地，集气孔分多层沿炉体圆周均匀分布于炉体内壁上。
[0008] 进一步地，相邻的位于不同层的集气孔在竖直方向上不重合。
[0009] 进一步地，集气孔呈大小相同的圆形。
[0010] 进一步地，集气孔数量不少于6个。
[0011] 进一步地，炉顶煤气围管直径大于炉体内径并设置于集气孔下方，支管与竖直方向的夹
角为30°-60°。
[0012] 进一步地，支管与竖直方向的夹角为40°-50°。
[0013] 进一步地，炉顶煤气围管的管径大于支管的管径。
[0014] 进一步地，出气管水平设置，并且出气管的下壁与炉顶煤气围管的下壁相切。
[0015] 依据本发明的一种竖炉，其包含上述任一项的竖炉炉顶煤气排放装置。
[0016] 由于采用于上技术方案，本发明与
现有技术相比具有如下优点：
[0017] (1)多个集气孔大小相同且沿炉体圆周均匀地设置于炉体内壁上，炉内各
位置单位时间内排出的气量基本一致，炉内还原气分布更加均匀，竖炉中心煤气流及温度得到了提高。
[0018] (2)炉内气流均匀使得竖炉横截面的温度分布更加均匀，冶炼周期缩短10-60min，能耗降低4-10kgce/t.DRI，生产率提高5-17％。
[0019] (3)炉顶煤气围管位于集气孔下方，支管角度和孔径的设计合理，利于炉顶煤气和粉尘由集气孔流入炉顶煤气围管，并有效避免粉尘在支管内堆积。
[0020] (4)出气管的下壁与炉顶煤气围管下壁相切，可减少粉尘在炉顶煤气围管内的沉降，防止管道堵塞。
附图说明
[0021] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对
实施例的描述中将变得显而易见和容易理解，其中：
[0022] 图1是依据本发明的竖炉主体部分结构的示意图。
[0023] 图2是依据本发明的竖炉炉顶煤气排放装置的示意图。
[0024] 附图标记说明：
[0025] 1炉体，2还原气炉顶煤气围管，3竖炉炉顶煤气排放装置，31集气孔，32炉顶煤气围管，33支管，34出气管。
具体实施方式
[0026] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0027] 图1示出了使用本发明的竖炉炉顶煤气排放装置的竖炉的主体部分，炉体1
自上而下依次可分为预热区、还原区及冷却区，围绕还原区下端圆周设置有用于向炉内通入还原气的还原气围管2。竖炉炉顶煤气排放装置3围绕炉体1的圆周设置于预热区上端。
[0028] 如图2所示，竖炉炉顶煤气排放装置3包含用于收集炉顶煤气的集气孔31、炉顶煤气围管32、连通集气孔31与炉顶煤气围管32的支管33以及连通炉顶煤气围管32与外部环境的出气管34。结合图1，还原气由位于还原段下端的还原气围管2进入竖炉1内部，
自下而上与炉内
矿石反应，形成炉顶煤气。炉顶煤气达到预热段顶端由不同集气孔31收集，并通过各自连接的支管33汇集于炉顶煤气围管32中，再经出气管34排出。
[0029] 多个大小相同的集气孔31沿炉体1的圆周均匀分布于炉体1的内壁上，即任意相邻集气孔31之间的圆心距L＝πΦ/N，其中Φ为竖炉1的预热段直径，N为集气孔31的个数。集气孔31的形状优选设计为圆形，以方便与支管33连通。在本发明的实施例中，集气孔31的数量至少为6个，优选为20个，以方便收集来自炉内不同位置的炉顶煤气。进一步优选地，多个集气孔31可以分多层沿炉体1的圆周均匀分布于炉体1的内壁上，并且位于不同层的集气孔31在竖直方向上不重合，以进一步提高炉顶煤气排出竖炉的均匀性。
[0030] 炉顶煤气围管32的直径大于炉体1的内径，且环绕炉体1设置于集气孔31的下方。支管33一端连接集气孔31，另一端与炉顶煤气围管32相交，以使二者连通。支管33与竖直方向的夹角A设置为30°-60°，优选40°-50°，以方便炉顶煤气以及混在炉顶煤气中的粉尘顺利流入炉顶煤气围管32，并有效避免炉顶煤气和粉尘回流。炉顶煤气围管32的管径大于支管
33的管径，以便于同时容纳来自多个支管33的炉顶煤气。
[0031] 在本发明的实施例中，出气管34为水平设置，并且该出气管34的下壁与炉顶煤气围管32的下壁相切，以减少粉尘在炉顶煤气围管3内沉降，防止管道堵塞。
[0032] 使用配置有本发明的竖炉炉顶煤气排放装置的竖炉与传统竖炉分别对等量的矿石进行冶炼，并将二者的冶炼周期、能耗水平以及生产率进行对比，结果如表1所示：
[0033] 表1
[0034]
[0035] 其中，(1)还原时间指获得相同金属化率90％的DRI(直接还原铁)所需的还原时间；
[0036] (2)生产率指单位时间的生产率。
[0037] 对比结果表明：与现有技术的竖炉，使用配置有本发明的竖炉炉顶煤气排放装置的竖炉直接还原铁冶炼周期缩短10-60min，能耗降低4-10kgce/t.DRI，生产率提高5-17％，实现了高效低耗生产。
[0038] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、
修改、替换和变型，本发明的范围由
权利要求及其等同物限定。
