专利名称：冶金处理设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及在冶金容器中进行冶金处理的冶金处理设备。本发明尤其是但不排他的应用在从诸如矿石、部分还原矿石以及含金属废流的含金属喂入材料中，利用直接熔炼工艺产生熔融纯金属或熔融金属合金的设备。
背景技术：
在以申请人名义提出的美国专利6267799和国际专利公开WO96/31627中，描述了一种已知的直接熔炼工艺，一般称之为HIsmelt(直接熔融还原)工艺，其主要依赖熔化金属层作为反应介质。这些公开物中所述的HIsmelt工艺包括(a)在容器中形成熔铁和炉渣的熔池；(b)喷射入熔池中(I)典型为金属氧化物的金属给料物质；以及(II)典型的为煤炭的含碳材料，其用作金属氧化物的还原剂和能量源；以及(c)在金属层中将含金属给料物质熔炼为金属。
这里的术语“熔炼”应理解为热力过程，其中发生用于还原金属氧化物的化学反应，以生成液态金属。
HIsmelt工艺还包括例如从熔池中释放出的CO和H2这样的二次燃烧气体，这些气体在熔池上方与含氧气体发生二次燃烧，并将二次燃烧产生的热量传递给熔池，以形成所需热量来熔炼含金属给料物质。
HIsmelt工艺还包括在熔池的名义静止表面上方形成转变区，其中有适当质量的上升而后下降的熔融金属和/或熔渣的小滴或溅液或液流，其提供了一种有效的介质来将熔池上方的二次燃烧反应气体生成的热能传递给熔池。
在HIsmelt工艺中，通过多个喷枪/鼓风口将含金属给料物质和固态含碳材料喷射到金属层中，所述喷枪/鼓风口倾斜于垂直方向，以穿过熔炼容器的侧壁向下和向内延伸，并进入容器的底部区域中，从而将固态材料输送至容器底部内的金属层中。为了促进容器上部内反应气体的二次燃烧，可将富含氧气的热空气流通过向下延伸的热空气喷射喷枪鼓吹喷射入容器的上部区域中。通过废气管将容器中反应气体二次燃烧后产生的废气从容器上部清除。
HIsmelt工艺能够在单个结构紧凑的容器中通过直接熔炼而生成大量的熔融金属。该容器在整个熔炼过程中必须用作容纳极高温度下固体、液体和气体的压力容器，且所述熔炼过程可能会延续很长时间。如以申请人名义提出的美国专利6322745和国际专利公开WO00/0185中所述，容器可由包含炉底、且由耐火材料形成的钢壳构成，且其具有至少与熔融金属相接触的基部和侧部，侧壁从与熔渣层和气体连续空间相接触的炉底侧边向上延伸，那些侧壁的至少一部分由水冷板块构成。这样的板块可呈双蜿蜒形，其间交替冲压或喷补有耐火材料。其它的冶金容器具有内部耐火材料和耐火冷却系统。例如在传统的造铁高炉中，冷却系统一般包括一系列由坚固的铸铁制成的冷却板，其能够经受通过高炉支柱向上延伸的大负荷所产生的作用力。这些冷却板仅在更换衬里的过程中进行替换，在这期间，高炉关闭较长时间。对于连续工作的高炉而言，其更换衬里的间隔可在二十年以上，一次更换衬里要延续几个月以上。
另一方面，例如对于用来批量生产钢材的电弧炉而言，可以使用简单地从支撑框悬垂下来的冷却板块，且在移除盖子时，便可以进入到支撑框中，从而其冷却板块几乎是作为消耗品使用的。在其它预计关闭时间或炉次之间，可对其进行更换和/或维修。
进行HIsmelt工艺的冶金容器存在特定问题，即所述工艺连续进行，且容器必须作为压力容器关闭很长时间，典型的将近一年左右或更长时间，然后必须如本申请人提出的美国专利6565798中所述的那样在很短时间内快速更换衬里。这就需要将内部水冷板块安装在具有受限入口的区域内，且需要配置能够对进出于各个板块的冷却剂水流进行控制的冷却剂流系统。
发明内容
本发明提供一种冶金处理装置，包括(a)中空冶金容器；(b)多个冷却板块，其形成用于该容器至少一上部的内衬，每个板块具有供冷却剂流从中穿过的内部通道；(c)用于该板块的冷却剂入口和出口连接件，其位于围绕容器外部分布的位置处；以及(d)供冷却剂流进出于板块入口和出口连接件的冷却剂流系统，该冷却剂流系统包括大体水平延伸且至少部分围绕容器的供应管和返回管；连接至主供应管和板块入口连接件的第一系列垂直小管；以及连接至返回管和板块出口连接件的第二系列垂直管。
该冷却剂流系统可支承于至少部分围绕容器的塔结构上。
所述塔结构可包括具有互连立柱和横梁的结构框架，且其可具有接近容器和/或冷却剂流系统的通路。
所述主冷却剂供应管和返回管均支承于所述塔结构的上部，并且第一和第二小横截面管可由此向下延伸。
每个供应管和返回管可呈大体U形结构，并大体围绕容器上端配置。
第一和第二系列垂直管可通过各个单独的允许调节冷却剂流单独进出于板块的入口和出口阀连接至板块入口和出口连接件。
可通过挠性连接件形成对板块入口和出口连接件的连接。
所述冶金容器可安装用于将热气向下喷入容器上部的热气喷枪，该喷枪具有冷却剂流通道，且所述塔结构也可对用于使冷却剂流进出于热气喷枪的冷却剂流通道的气体喷枪冷却剂流系统进行支承。
该冶金容器还可安装一系列用于将固体喷入容器下部的固体喷枪，该喷枪具有冷却剂流通道，该塔结构也可对用于使冷却剂流进出于固体喷枪的冷却剂流通道的固体喷枪冷却剂流系统进行支承。
为了对本发明进行进一步的解释，下面将参照附图对一个实施例进行详细说明，其中图1为具有内部冷却板块的直接冶炼容器的垂直截面图；图2为图1所示容器的俯视图；图3示出衬在所述容器的主圆筒部分内的冷却板块的布置；图4为图3所示冷却板的展开图；图5所示展开图，图解地示出了安装到所述容器上的整套冷却板块；图6为安装到容器圆筒部分上的一个冷却板块的正视图；图7为图6所示板块的俯视图；图8为沿图6中8-8线得到的横截面图；图9为图6所示冷却板块的正面图；图10示出了冷却板块的细部；
图11和图12为冷却板块连接到容器壳体的详解图；图13所示为容器进入塔，其围绕直接冶炼车间内的直接冶炼容器而延伸，且具有供冷却剂流进出于容器冷却板块以及去往安装在容器上其它装置的冷却剂流系统；图14进一步示出了容器进入塔的结构；图15所示为进入塔上的容器和部分冷却剂流系统；以及图16所示为移除容器后的冷却剂流系统；以及图17a和图17b所示为容器以及进入塔和冷却剂流系统的图解示意图。
具体实施例方式
图1和图2所示为适用于美国专利6267799和国际专利公开WO96/31627中所述HIsmelt工艺操作的直接熔炼容器。所述冶金容器以标号11总体表示，并且其具有包括耐火砖形成的基部13和侧部14在内的炉底12，用于连续排出熔融金属的前炉15和用于排出熔融炉渣的出渣口16。
所述容器的基部固定至钢制外部容器壳体17的底面端，且包括主圆筒部分18、向上和向内的锥形顶部19、以及限定了废气室26的上部圆柱部分21和盖部22。上部圆柱部分21具有用于废气的大直径出口23，盖部22具有开口24，以在所述开口24内安装用于将热空气吹入容器上部区域内的向下延伸的气体喷枪。该热气喷枪受到内部水冷，并且具有供冷却水向内和向外流动的内部和外部环形冷却剂流路。更具体而言，这个喷枪可具有如美国专利6440356所公开的大体结构。
壳体的主圆筒部分18具有八个周向间隔的管状安装件25，以使将铁矿、含碳材料和熔剂喷入容器底部的固体喷枪通过所述安装件25得以延伸。该固体喷枪也受到内部水冷，并且具有供冷却水向内和向外流动的内部和外部环形冷却剂流路。更具体而言，该固体喷枪可具有如美国专利6398842所公开的大体结构。
在使用时，所述容器包含有铁和炉渣的熔池，且所述容器的上部必定容纳有处于一定压力和约为1200℃的极高温度下的热气体。因此就需要将所述容器作为压力容器使用很长一段时间，并且其必须具有牢固的结构并能够完全密封。进入容器内部的入口是极其有限的，入口主要限于通过盖子封闭的开口24和换衬通路门27。
容器壳体11内部衬有一套107片单独的冷却板块，冷却水能够穿过所述冷却板块进行循环，并且这些冷却板块嵌入在耐火材料中，从而为熔炼区上方的容器提供水冷式内部耐火衬。重要的是，耐火衬几乎为连续分布，并且由于未被冷却的耐火材料将会很快被熔蚀，因此要对所有的耐火材料进行冷却。所述板块以这样的方式形成并连接到壳体上它们能够被安装在壳体11的内部，并且能够在停机时单独予以移除或更换，而不会妨碍壳体的整体性。
所述冷却板块包括一套衬在壳体的主圆筒部分18内的48片板块31和一套衬在锥形顶部19内的16片板块32。第一套4片板块33衬在直接位于锥形顶部19上方的废气室26的下部内。20片板块34衬在废气室26位于第一套4片板块33上方的部分内。11片板块35衬在盖子22内，8片板块40衬在出口23内。
废气室的板块和圆筒部分内的最底一行的板块由单层管形成，然而，圆筒部分31的其余板块以及锥形顶部19的板块由双层管形成，双层管相对于容器壳体17彼此前后配置。圆筒部分内的最底一行的板块31位于炉底的耐火材料的后方，并且最靠近熔融金属。当发生严重的熔蚀或破碎情况时，这些板块就有可能接触到熔融金属，从而其优选由铜构成。圆筒部分的其余板块以及废气室26的板块可由钢构成。
图6-12中所示为板块31的构造和其安装到容器壳体的主圆筒部分18上的方式。如图3、4和5所示，这些板块布置在垂直间隔的6行弓形板块中，这些弓形板块沿容器周向间隔开，每行为8片单独的板块31。每片板块31包括冷却剂流管36，所述冷却剂流管36通过弯曲而形成Z字形的内、外部板块部分37、38。所述内、外部板块部分37、38还发生垂直偏移，从而使一个板块部分的水平管节段位于另一个板块部分的水平管节段的中间。冷却剂入口和出口管连接器42优选地从位于每个板块一端处的内部板块部分伸出，尽管它们也可以从板块的其他部分或部位伸出。
板块31呈细长的弓形，该外形的长度大于高度，且其曲率与壳体主圆筒部分18的曲率相匹配。从图3和4中可看出，该套圆筒板块31内形成有一系列孔55。这些孔55与周向间隔布置的管状安装件25相对齐，并且用于为固体喷枪穿入容器11内部而提供足够的间隙。典型的，这些孔的形状可以容纳延伸穿过容器壳体17和板块31的大致圆筒形固体喷枪，从而相对于在穿透中心点处与容器壳体17相切的垂直面形成一定角度。所述孔55通过对齐两个或更多个具有沿边缘形成的凹部的板块而形成。所述凹部可沿垂直或水平边缘，或者可位于一个或多个角落处。所述管状安装件25在同一高度处沿容器的周向间隔布置。形成孔55的板块具有对应于管状安装件25之间圆周距离的长度，从而典型地，每个喷枪的中心线与两个或更多相邻板块的垂直边缘相对齐。这种布置使固体喷枪区域内的板块沿两个垂直边缘具有凹部。这些凹部可延伸至板块的上部角落或下部角落。
一套4个安装销43通过连接器带片44连接至外部板块部分38的Z字管形上，从而从板块向外横向突出。将每个连接器带片44在其端部处紧固至内部板块部分的相邻管节段上，并在其两端之间向外延伸以图10中所示方式跨过外部板块部分的管节段。连接器带片44一般为V形，且其V形根部发生弯曲以紧密配合于外部板块部分的管节段。将安装销43焊接到连接器带片上，以从所述V形根部向外延伸。所述连接器带片用于在分布于整个板块上的多个位置处，以间隔开的关系牢固保持管节段，从而对板块进行支撑，这样就构成牢固且具有挠性的板块结构。
安装销43延伸穿过壳体17以及管状凸出物46内的开口45，所述管状凸出物46围绕开口45并且从壳体17向外凸出。销43的端部突出超过位于管状凸出物46外端处的凸缘57。通过将环状金属盘47焊接至销43和凸缘57上，从而将销43连接至凸缘57上，这样就以对开口45密封的方式在壳体外部形成了连接物。
以类似的方式，用于板块的入口和出口连接器42穿过壳体17内的开口48向外突出，穿过并且超出围绕那些开口并从壳体向外凸出的管状凸出物49，并且通过在连接器42和位于凸出物49端部上的凸缘59之间对环状盘51进行焊接而形成连接物。利用这种方法，在壳体外部的各个连接物处，通过4个销43和冷却剂连接器42将每片板块31安装到壳体上。所述销和冷却剂连接器在管状凸出管46、49内间隙配合。所述凸出物46、49，凸缘57、59，盘47和销43为刚性，并具有足够的强度，从而当板块处于工作状态下而充满冷却水并嵌入耐火材料中时，能够承受来自所述凸出物末端的以悬臂方式作用的板块负载。
将所述销43和凸缘57以及冷却剂连接器42和凸缘59之间的焊接粉碎后，便可以移除板块31。通过这种方式，便能够很容易的移除板块。凸缘57、59也可在安装更换板块之前通过粉碎进行移除。这种方法允许板块在对凸缘57、59，凸出物46、49以及容器11仅造成有限损害的情况下进行移除。
销43和冷却剂入口和出口连接器42被引导，从而以彼此平行的方式从板块向外横向突出，并且与横向延伸且径向穿过容器板块的中央平面相平行，这样便能够通过整体向内或向外移动容器圆筒的板块而插入和移除板块。
周向间隔分布的板块31之间的缝隙53必须满足当将被移除板块沿销43和连接器42的方向向内回退时，能够拖动正在被移除板块的外边缘，从而可以清理相邻板块的内边缘。缝隙的所需尺寸取决于弓形板块的长度，即在圆筒部分18上周向延伸的板块的数量。在所述实施例中，6行板块31中的每一行中有8片周向间隔分布的板块。已经发现，这允许板块之间具有最小的缝隙，并且保证缝隙处耐火材料受到适当冷却。一般来说，为了得到令人满意的冷却效果，就必须将每行分为至少6片周向间隔的板块。此外，外部板块部分的弓形长度可小于内部板块部分的弓形长度。这样布置后，与内外板块部分长度相同的布置相比，就允许相邻板块的内板块部分之间的缝隙53为最小。
将耐火材料固定销50对接焊接到板块31的冷却剂管上，以从板块处向内突出，并对喷出板块的耐火材料起到锚件的作用。销50可成组布置，其中这些销从各个管处向外辐射，并在整个板块上沿着所述管以规则的间隔布置。
安装到容器圆柱形弯曲部分上的板块33和34的形成及安装方式与上述板块31相同，只是一些板块34形成为图5所示形状，以围绕废气出口23进行安装。
安装到壳体的锥形部分上的板块32和35，除了形状上的变化，大致以图5所示展开形状中的方式进行圆锥形弯曲。然而，这些板块也以类似于板块31的方式形成和安装到壳体上，每个都利用从板块向外横向突出的安装销和在板块相对端部处的一对入口/出口冷却剂连接器进行安装，所述销和连接器穿过壳体内的开口延伸，并连接至从壳体向外横向突出的管上，以在壳体外部形成连接物，所述连接物对开口进行密封，并为板块提供牢固安装，同时允许板块进行一定的自由移动。
在图13至图16以及图17a和图17b所示为设计用于围绕容器11安装的容器进入塔61，其安装有用于提供进出于该容器内冷却板块31、32、33、34和35的冷却水流的冷却剂流系统62，和用于流向容器上端处热气喷枪的冷却剂通路和流向围绕容器轴向间隔布置的固体喷枪的冷却剂流通路的冷却水流的两个相分隔的冷却剂流系统81、82。
塔61形成有三个模块61A、61B和61C，其一个安装在另一个的顶部，并一同在直接熔炼车间现场焊接到装置上。该塔包括立柱63和横梁64的结构框架，该框架承载冷却剂流系统62、81、82的以及提供容器和冷却剂流系统入口的走道65。
该冷却剂流系统62包括供水及回水管线，其包括安装在塔61上部以延伸围绕容器11上端的大直径主供应及返回管66、67；具有相对较小直径的第一系列垂直下降管68，其连接至主供应管66，并向下延伸与容器各个冷却板块的入水口连接件相连；以及具有更小直径的第二系列垂直管69，其于上端处连接至主返回管67，于下端处连接至容器内冷却板块的各个出口连接件。从而该垂直管68提供了从主供应管至各个板块的分隔水流，管69提供了来自各个板块出口的独立返回水流。该垂直管68、69的下端通过水平管端部连接至各个板块的入口和出口连接件，所述水平管端部向内延伸至各个连接件，并通过挠性连接件与其连接。
向板块供应单独水流的垂直管68具有单独的液流控制阀71，提供来自板块的单独返回水流的垂直管61具有单独的液流控制阀72，从而能够对每个冷却板块的每个板块的输入和输出液流进行调节。这便允许对穿过所有板块的液流进行精细调整，并对整个容器的冷却进行良好控制。
该垂直水流管68、69以相邻配对方式呈片状阵列围绕塔61布置，该液流控制阀71、72以成组阵列方式在塔上的水平走道附近围绕该塔大体水平延伸，从而通过步行围绕该走道便可容易地接近。该阀以与其相关的各个冷却板块相同顺序围绕该容器连续布置，从而该阀门和容器相关部分之间的关系非常明显。
冷却剂流系统81提供进出于容器上端处热气喷枪的冷却剂流通道的水流。如图15和16所示，冷却剂流系统81包括安装在塔61上部的主供应和返回管83、84，且其通过较小的支管85连接至热气喷枪组件86的各个连接器处。
冷却剂流系统82提供进出于围绕容器周向间隔布置的固体喷枪的冷却剂流通道的水流。并且其还提供用于冷却容器出渣槽的冷却水。如图15和16所示，冷却剂流系统82包括主供应和返回管87、88，其通过支管与固体喷枪上的各个连接件以及出渣槽处的冷却水通道相连。
图17a和图17b所示为容器11以及进入塔61和冷却剂流系统62、81、82的图解示意图。具体而言，可以看到废气室26、顶部19和容器11的圆筒部分18的上部，以及热气喷枪部分和将热气供应至热气喷枪的热气供应干线100。
进入塔61包括位于容器11附近的内界和与该内界横向间隔开的外界。多个走道65在该内界和外界之间延伸，并为操作人员提供去往容器11、容器11上的设备、冷却剂流系统61和82以及液流控制阀71和72的入口。在该容器的顶部19上提供有附加走道，其提供去往热气喷枪、其相关冷却系统82和热气供应干线100的入口。
在进入塔61的内界和外界之间延伸的走道65包括废气室控制和监视走道65a、圆筒控制和监视走道65b以及喷枪控制和监视走道65c。利用废气室控制和监视走道65a对容器11的废气室26的冷却进行监视。利用圆筒控制和监视走道65b对容器11的圆筒部分18的冷却进行控制。利用喷枪控制和监视走道65c对喷枪和辅助设备的冷却进行控制。
废气室监视和控制走道65a位于废气室26的顶部19附近。主供应和返回管66、67位于顶部19和废气室控制和监视走道65a的上部。圆筒控制和监视走道65b是直接位于废气室控制和监视走道65a下方的走道。喷枪控制和监视走道65c直接位于圆筒控制和监视走道65b的下方。诸如喷枪进入走道65d这样的附加走道位于喷枪控制和监视走道65c的下方，所述喷枪进入走道65d允许操作人员进入固体喷枪以及出铁场地板65e和最终出钢地板(end tap floor)65f。
原料输送区位于固体喷枪和进入塔内界的附近。其在喷枪控制和进入走道65c以及圆筒控制和进入走道65b之间延伸。
如上所述，冷却剂流系统62的主供应和返回管66、67用作总管，其位于容器11的顶部19的上方。冷却剂流系统82的主供应和返回管87、88也用作总管，其一般位于围绕废气室26中部的进入塔61的内界附近，且位于圆筒控制和监视走道65b和废气室控制和监视走道65a之间。
冷却剂流系统62将冷却水供应至图5所示的水冷板块，所述水冷板块分布于靠近炉底的容器下区以及容器11的顶部19之间的容器11壳体上。冷却剂流系统82将冷却水供应至固体喷枪和诸如出渣槽这样的辅助设备，所述固体喷枪在工作过程中向容器11供应原料，所述出渣槽在工作过程中用于排出废渣。用于水冷板块的冷却剂流系统62在不同于固体喷枪和辅助装置冷却剂流系统82的冷却水压下工作。固体喷枪和辅助装置的冷却剂流系统82的总管位于水冷板块冷却剂流系统62的总管下方。
在主供应和返回管66、67和水冷板块之间延伸的冷却剂流系统62的水流管68、69至少部分横跨进入塔的外界而分布。在主供应和返回管87、88和水冷喷枪以及辅助设备之间延伸的冷却剂流系统82的水流管主要横跨进入塔的内界而分布。
从图5中可看出，典型实施例具有100片左右由容器11承载的水冷板块。这造成大量冷却剂流管横跨主供应和返回管66、67和水冷板块之间的进入塔61而分布。
水流管68、69至少部分横跨进入塔的外界而分布。为了与水冷板块相连接，冷却剂流管68、69以分段方式从外界通至内界。例如，仅是那些连接至容器上部区域(诸如废气室26)内的水冷板块的水流管才从主供应和返回管66、67直接延伸。其余管则在返回内界之前横跨进入塔61的外界而延伸。这便减少了在进入塔内界附近、至少是容器11上部区域附近内管道过度拥挤的现象。
与容器中部和下部区域上的水冷板块相连接的管道沿着进入塔61的外界从主供应和返回管66、67而延伸。就此而言，其延伸横跨大体平行于容器11上部区域的外界，亦即，其大体平行于沿着容器上部区域附近的进入塔61内界且连接至该上部区域内的水冷板块而延伸的管道。而后外界上的这些管道从位于容器中央区域附近的进入塔上的某位置通至内界。与容器中央部分下方的水冷板块相连接的管道也可沿着与容器上部和中部区域大体平行的进入塔的外界延伸，并可从下部区域附近的某位置通至进入塔的内界。
从而延伸至容器11上部的水流管和延伸至容器11中部和下部的水流管以大体平行的方式沿进入塔的内外界延伸，且其由诸如废气室控制和监视走道65a这样的走道进行横向间隔。这种布置允许仅仅是与容器11特定区域(诸如废气室26)内的水冷板块相连接的管道位于相关特定区域内的进入塔内界处。穿过该区域而延伸的管道和与容器11下部区域相连接的管道位于外界上。管道的这种分段通至进入塔61内界的布置有助于减少容器11上部区域附近的冷却剂流管的过度拥挤情况，否则，如果所有的水流管都沿着进入塔的内界延伸，则全部或大部分冷却剂流管就会穿过其表面延伸。
典型地，所述管成组从走道下表面附近从进入塔外界通至内界。例如，圆筒上部的管道可途经圆筒控制和监视平台65b的下方，而容器下部的管道可途经喷枪控制和监视走道65c、喷枪进入走道65d或可能是出铁场地板65e的下方。这就确保所述走道可以为操作人员提供基本无供水管且干净的入口。
可选实施例可将一套附加总管放置于喷枪进入走道65d以及喷枪控制和监视走道65c之间。该总管将喷枪进入走道65d朝喷枪监视和控制走道65c下表面方向抬起。这些总管用于炉底附近的容器11下部区域中的水冷板块。其一般用于靠下的两行水冷板块。
这些附加总管位于喷枪进入走道65d的外界处，且延伸脱离这些总管的水流管垂直延伸至喷枪进入走道65d下方，然后其或是从喷枪进入走道65d下方通至其与水冷板块的连接处，或是延伸至出铁场地板下，在此处，其通至与水冷板块的连接处。控制阀71、72位于邻近喷枪进入走道65d的这些管道的垂直部分上，从而从某单个位置对较低行的水冷板块进行控制。
如上所述，在主供应和返回管66、67和水冷板块之间延伸的冷却剂流系统62的水流管分为两组。第一组从总管66、67朝进入塔61的内界水平延伸之后垂直落下，其邻近进入塔61的内界，以与废气室26上的水冷板块相连。这些管道的大部分在废气室控制和监视走道65a的下方延伸，之后从该通路下表面附近通至与所需水冷板块相对齐的位置。一旦对齐，所述管道再次从走道65a的下表面垂直延伸至相关水冷板块的入口管或出口管的废气室上的位置。
容器上部区域内水冷板块的控制阀71、72及其它监视和控制装置一般位于走道65a上方的某位置处(即，位于用于废气室水冷板块的水流管的垂直部分上)。控制阀71、72的该所在位置能够使站在平台65a上的操作人员从单个走道来监视和控制废气室的冷却情况。
水冷板块冷却剂流系统62的第二组水流管68、69从主供应和返回管66、67延伸至进入塔61的外界。该第二组形成片状管道阵列，其使得进入塔61的至少一部分外界垂直向下延伸。为了连接至水冷板块，这些管道还以水平方式在进入塔61的外界和内界之间延伸。在这种情况下，每个管道在不同走道65中的一条下方延伸，并从走道下表面附近通向进入塔61的内界，并与相关冷却板块对齐。例如，将与容器圆筒18上部相连的管道一般在圆筒控制和监视走道65b的下方延伸，将与容器圆筒18下部相连的管道可在喷枪控制和监视走道65c的上方延伸。在所述走道下方，管道通至与所需水冷板块相对齐的某位置。一旦对齐，所述管再次垂直延伸，一般从走道下表面附近延伸至相关水冷板块入口或出口的容器11上的位置。
典型的实施例具有八条喷枪和一条出渣槽，从而从主供应管87、88横跨容器内界分布的水流管的数量大体上少于具有水冷板块的水流管的数量。从而，邻近进入塔内界的主供应管87、88的所在位置不会由于冷却剂流管而造成容器表面过度拥挤。
原料输送区位于固体喷枪附近。原料输送装置穿过原料输送区、从进入塔外界附近横向延伸，以与进入塔内界附近的固体喷枪相连。
邻近原料传输区的容器冷却剂板块的水流管横跨进入塔内界而分布。相类似的，固体喷枪的水流管也横跨进入塔内界而分布。从而，邻近原料输送区的进入塔外界基本上没有水流管。这提供了进入原料传输装置和固体喷枪的相对无障碍的入口。
用于特定水冷装置的供应和返回管一般彼此相邻。这允许控制阀71、72和每个水冷装置的其它控制或监视设备彼此靠近，从而便于操作。在供应和返回管沿所述塔外界向下延伸之处，控制阀71、72和其它控制或监视设备一般位于邻近走道65之一的管路垂直部分上。这能够使控制阀和其它监视装置位于进入塔61的外界上，以为相关走道上的操作人员提供入口。在供应和返回管与固体喷枪和附助装置的主供应和返回管87、88相交之处，控制阀和其它控制或监视装置位于喷枪控制和监视走道65c上且邻近进入塔61的内界。
这种布置允许容器特定区域(诸如废气室26、圆筒18)内或是成组布置或是分离的冷却水线路(诸如固体喷枪)的水冷装置的控制阀和其它监视装置彼此成组靠近，以便于操作。例如，废气室26的控制阀和其它监视装置邻近废气控制和监视平台65a，且可从废气控制和监视平台65a进入。这些水流管从主供应和返回管66、67直接沿进入塔的内界延伸，而废气控制和监视平台上的控制阀和其它监视装置位于进入塔61的内界附近。圆筒18上水冷板块的控制阀和其它监视装置位于圆筒控制和监视平台65b附近，且可从圆筒控制和监视平台65b进入。这些水流管在圆筒控制和监视平台65b(或是进入塔上的较低平台)下方延伸之前，其沿着进入塔的外界延伸，控制阀和其它监视装置位于进入塔61的外界附近。固体喷枪和其它辅助装置的控制阀和其它监视装置位于喷枪控制和监视平台65c附近，且可从喷枪控制和监视平台65c进入。固体喷枪和其它辅助装置的水流管横跨进入塔的内界而分布。从而，固体喷枪和其它辅助装置的控制阀和其它监视装置位于进入塔的内界附近。
当上述实施例在不同走道上为容器的不同区域提供控制阀和其它监视装置时，就有可能使不同区域的控制阀位于同一走道上。例如，由于废气室26和圆筒18的控制阀可分别位于内界和外界上，从而废气室26和圆筒18的控制阀和监视装置可能位于同一走道附近。
所述实施例仅以实例方式提出。所述容器和冷却板块的具体结构可随冷却剂供应系统的具体结构和其对容器的支持方式不同而发生变化。应理解的是，可在不偏离所附权利要求范围的情况下进行这样的变化。
权利要求
1.一种冶金处理装置，包括(a)中空冶金容器；(b)多个冷却板块，其形成用于该容器至少一上部的内衬，每个板块具有供冷却剂流从中穿过的内部通道；(c)位于围绕容器外部分布的位置处的板块冷却剂入口和出口连接件；以及(d)供冷却剂流进出于板块入口和出口连接件的冷却剂流系统，该冷却剂流系统包括大体水平延伸且至少部分围绕容器的供应管和返回管；连接至主供应管和板块入口连接件的第一系列垂直小管；以及连接至返回管和板块出口连接件的第二系列垂直管。
2.如权利要求1所述的装置，其中每个供应管和返回管大体呈U形结构，并大体围绕容器的上端设置。
3.如权利要求1或2所述的装置，其中第一和第二系列垂直管通过相应的各个入口和出口阀连接至板块入口和出口连接件，所述入口和出口阀允许调节冷却剂流单独进出于板块。
4.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中通过挠性连接件形成对板块入口和出口连接件的连接。
5.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中冷却剂流系统支承于至少部分围绕容器的塔结构上。
6.如权利要求5所述的装置，其中所述塔结构包括互连立柱和横梁的结构框架，且具有进入容器和/或冷却剂流系统的走道。
7.如权利要求5或6所述的装置，其中主冷却剂供应管和返回管均支承于所述塔结构的上部，且第一和第二系列小横截面管由此向下延伸。
8.如权利要求5至7中任一项所述的装置，其中第一和第二系列垂直管通过相应的各个入口和出口液流控制阀连接至板块入口和出口连接件，该入口和出口液流控制阀允许单独调节冷却剂流进出于板块，且该液流控制阀在塔上的水平走道附近以成组阵列方式围绕塔大体水平延伸，从而通过步行围绕该走道便可接近它们。
9.如权利要求8所述的装置，其中该液流控制阀以与其相关的各个冷却板块相同的顺序围绕容器连续布置。
10.如权利要求8或9所述的装置，其中第一和第二系列垂直管以相邻配对方式围绕该塔结构呈片状阵列布置。
11.如权利要求8至10中任一项所述的装置，其中该冶金容器安装有用于将热气向下喷入容器上部的热气喷枪，该喷枪具有冷却剂流通道，且该塔结构也对用于使冷却剂流进出于热气喷枪的冷却剂流通道的气体喷枪冷却剂流系统进行支承。
12.如权利要求11所述的装置，其中该气体喷枪冷却剂流系统包括主供应和返回管，其安装在塔结构上部，且由较小的支管连接至热气喷枪的冷却剂流通道。
13.如权利要求5至12中任一项所述的装置，其中该冶金容器安装有一系列用于将固体喷入容器下部的固体喷枪，该喷枪具有冷却剂流通道，且该塔结构对用于使冷却剂流进出于固体喷枪的冷却剂流通道的固体喷枪冷却剂流系统进行支承。
14.如权利要求13所述的装置，其中该固体喷枪冷却剂流系统包括安装在塔结构上的主供应和返回管，以及连接至固体喷枪的冷却剂流通道的支管。
15.如权利要求5至7中任一项所述的装置，其中该塔包括邻近容器的内界和相对于内界横向移开的外界，其中，包括一部分所述第一系列和第二系列垂直管的第一套垂直管沿所述内界分布，包括另一部分所述第一系列和第二系列垂直管的第二套垂直管围绕该塔的至少一部分外界分布。
16.如权利要求15所述的装置，还包括在所述内界和所述外界之间延伸的至少一个平台，所述平台位于容器下部区域和容器上部区域之间，且所述平台为操作人员提供接近该第一和第二套垂直管的入口，其中所述第二套垂直管从至少一个平台下方的所述外界延伸，且连接至板块入口连接件和板块出口连接件。
17.如权利要求15或16所述的装置，还包括多个位于所述容器下部区域和上部区域之间的多个高度处的多个平台；所述第二套垂直管的各个管道可在所述平台下方从外界延伸，从而与所述下部区域和上部区域之间的所述外壳上不同高度处的所述板块的入口和出口连接件相连接。
18.如权利要求15至17中任一项所述的装置，其中该第一套垂直管沿所述内界延伸，且连接至大体位于所述容器上部区域内的所述板块的入口和出口连接件；所述第二套可沿至少部分所述外界延伸，且连接至大体位于所述容器下部区域内的所述板块的入口和出口连接件。
19.如权利要求17或从属于权利要求17的权利要求18所述的装置，其中所述第二套垂直管的管道从一个或多个所述平台下方的所述外界延伸。
20.如权利要求15至19中任一项所述的装置，其中来自于第二套垂直管的管道从外界延伸至邻近第一平台下表面的进入塔的内界，且在内界处向下延伸至入口和出口连接件，所述入口和出口连接件在所述第一平台下的一些点处位于容器上。
21.如权利要求20所述的装置，其中来自第二套垂直管的管道从外界延伸至邻近位于第一平台下的第二平台下表面的进入塔内界；且在内界处向下延伸至入口和出口连接件，所述入口和出口连接件在所述第二平台下的一些点处位于容器上。
22.如权利要求8至10中任一项所述的装置，其中包括部分所述第一和第二系列垂直管的第一套垂直管连接至所述容器第一区域内的板块入口和出口连接件，从而位于所述第一区域内的板块控制阀位于第一组控制阀内；以及包括另一部分所述第一和第二系列垂直管的第二套垂直管连接至所述容器第二区域内的板块入口和出口连接件，从而位于所述第二区域内的板块控制阀位于第二组控制阀内。
23.如权利要求22所述的装置，其中该塔具有邻近所述容器的内界和通过至少一条供操作人员进入所述塔的走道相对于所述内界横向移开的外界，所述第一组控制阀和第二组控制阀位于所述至少一条走道附近，从而操作人员从所述平台可到达所述第一组控制阀和第二组控制阀。
24.如权利要求23所述的装置，其中所述第一或第二组控制阀中的一个位于所述内界附近，所述第一或第二组控制阀中的另一个位于所述外界附近。
25.如权利要求23或24所述的装置，还包括彼此上下布置的至少两条走道，所述第一或第二组控制阀中的一个位于所述第一走道附近，所述第一或第二组控制阀中的另一个位于第二走道附近。
26.如权利要求13或14中任一项所述的装置，其中所述塔包括邻近所述容器的内界和相对于所述容器横向移开的外界，且该固体喷枪冷却剂流系统邻近所述内界，连接至所述冷却剂流系统的支管横跨所述塔的所述内界而分布。
27.如权利要求13或14所述的装置，其中所述塔包括邻近所述塔内界的原料输送区域，原料传输设备位于所述原料传输区域内，且连接至所述喷枪，并朝所述塔的外界远离所述容器横向延伸，所述第一和第二系列所述垂直管围绕所述塔的所述内界分布，邻近所述原料输送区域。
全文摘要
冶金处理装置，包括内部衬有水冷板块的冶金容器。容器进入塔(61)围绕容器(11)安装，且对冷却剂流系统(62)进行支承，以提供穿过分布于容器外部的进水和出水连接件(42，43)而进出于容器内水冷板块的冷却水流。冷却剂流系统(62)包括大直径供水和返回管(66，67)，其安装于塔(61)上部以围绕容器(11)上端延伸；具有较小直径的第一系列垂直下垂管(68)，其连接至主供水管(66)，且向下延伸以与容器各个冷却板块的进水连接件相连接；以及具有较小直径的第二系列垂直管(69)，其于上端处连接至主返回管(67)，且于其下端处连接至容器内水冷板块的未分隔出口连接件。
文档编号C21B13/00GK1977055SQ200580021401
公开日2007年6月6日 申请日期2005年4月22日 优先权日2004年4月26日
发明者尼尔·约翰·古德曼, 菲利普·詹姆士·艾翁斯, 伊恩·威廉·博蒙, 斯蒂芬·普伦德加斯特 申请人:技术资源有限公司