去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置及方法
去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置及方法
【专利摘要】本发明提供一种去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置及方法，该装置包括对形成在高炉的回旋区后端的未燃烧沉积层施加冲击能量以破坏所述未燃烧沉积层的冲击装置，从而能够更加有效而切实地去除在作业中形成于高炉内部的回旋区中的未燃烧沉积层。
【专利说明】去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置及方法，该去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置及方法用于更加有效而切实地去除在高炉内部的回旋区中形成的未燃烧沉积层。
【背景技术】
[0002]一般来讲，高炉作业是在高炉内装入作为主原料的铁矿石和作为主燃料的焦炭，并且通过高炉下部的风口吹入高温热风和氧气，从而生产铁水的工序。焦炭在高炉内通过高温热风和氧气而燃烧。通过在焦炭燃烧时产生的高热和还原气，高炉内的铁矿石被还原及熔融。固体、液体、气体和粉体等多种相(Phase)共存于高炉内，并产生铁矿石还原反应等20多种以上的化学反应。铁矿石和焦炭从高炉的上方经4~5小时落到下方，在这过程中，通过各种相变化和化学反应成为铁水和矿渣，并通过高炉下部的出铁口排出。
[0003]在高炉下部，通过风口吹入空气或氧气，粉煤作为辅助燃料与热风一起吹入高炉内。通过吹入高炉内部的热风和氧气，焦炭和粉煤燃烧。这种燃烧反应主要在向高炉内部吹入热风的风口前面的回旋区进行。
[0004]在所述回旋区中，因焦炭的激烈的回旋现象和氧气不足等原因，会产生粉末化的焦炭和粉煤中的一部分未燃烧的现象。未燃烧的焦炭和粉煤在回旋区后面堆积形成沉积层。此外，由未燃烧的焦炭粉、粉煤和灰分构成的沉积层形成坚固的壁，从而妨碍回旋区气体向高炉中心的流入，而且阻碍在上部生成的熔融物的流动。尤其是，在大量吹入粉煤的高炉作业中，因为粉煤的燃烧性能优于焦炭，焦炭在炉内的滞留时间延长，从而增加粉末的生成量，同时也增加未燃烧粉煤的生成量，进而在回旋区的后面堆积更多的沉积层。由此，热传递及还原气的流动性变差而导致铁水生产量的下降，而且降低还原气的利用率，在整体上导致高炉作业效率的下降。高炉的内容积越大，沉积物就越多，这种问题更加严重。
[0005]为了及时消除这种回旋区的沉积层，以往尝试了调节粉煤吹入量或者通过提高送风温度、增加氧气吹入量、提高高炉的内部温度或改善粉煤吹入用喷枪结构来提高粉煤的燃烧性等多种方法。
[0006]然而，对于去除微粉、炉渣和煤灰分等如混凝土般固化而成的沉积层，所述以往的结构都不是完美的技术，不能带来令人满意的结果。因此，需要开发一种能够及时消除所述沉积层的技术。
【发明内容】
[0007]技术问题
[0008]于是，本发明提供一种去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置及方法，以便能够更加有效而切实地去除在作业中形成于高炉回旋区的未燃烧沉积层。
[0009]技术方案
[0010] 为此，本去除装置可包括:冲击装置，用于对形成在高炉的回旋区后端的未燃烧沉积层施加冲击能量，以破坏所述未燃烧沉积层。
[0011]所述冲击装置可包括:密封容器，用于通过爆炸而对所述沉积层施加冲击；和气体发生材料，存储在所述密封容器内，用于生成气体以引爆密封容器。
[0012]所述气体发生材料可包含通过化学反应而生成膨胀气体的物质。
[0013]所述气体发生材料可包含通过气化而膨胀的物质。
[0014]所述气体发生材料可为在硝酸钾或硝酸钠中混合有砂糖的混合物。
[0015]所述气体发生材料可进一步包含灯油。
[0016]所述气体发生材料可包含70~80重量％的硝酸钾或硝酸钠和20~30重量％的砂糖。
[0017]所述气体发生材料可包含60~80重量％的硝酸钾或硝酸钠、20~30重量％的砂糖和O~10重量％的灯油。
[0018]所述气体发生材料可为液体氧气。
[0019]所述密封容器可由被高炉内热熔解的材质构成。
[0020]所述密封容器可由铝、铁或不锈钢材质构成。
[0021]所述密封容器可以是内部为空心，在一侧形成有用于向内部注入气体发生材料的注入口，并且在所述注入口上能够拆装地结合有用于密封密封容器的盖的结构。
[0022]所述密封容器可以是一侧前端部为尖锐的结构。
[0023]本装置可进一步包括:输送装置，用于使所述冲击装置位于未燃烧沉积层中。
[0024]所述输送装置可包括:发射管，通过高炉的风口与内部的回旋区连接，并在内部搭载密封容器；和能量供给部，连接在所述发射管，供给用于发射所述密封容器的能量。
[0025]所述发射管可以是与设置在高炉风口的回旋区的观察窗连接的结构。
[0026]所述发射管可以是安装在设置于高炉风口的粉煤吹入喷枪的结构。
[0027]所述能量供给部可包括:推杆，用于推射出所述密封容器；和驱动部，用于使所述推杆向前移动，所述能量供给部可以是利用推杆推射出密封容器的结构。
[0028]所述能量供给部可以是向所述发射管供给气体，并通过气体压力发射密封容器的结构。
[0029]所述气体可为氮气或空气。
[0030]所述输送装置可进一步包括:气密环，沿着所述发射管的内周面设置，紧贴在所述密封容器而保持气密。
[0031]所述能量供给部可包括:供给管，与所述发射管连接；高压罐，与所述供给管连接，内部填充有气体，向发射管供给高压气体；第一阀，设置在所述供给管，用于开闭供给管；和升压泵，设置在与所述高压罐连接的气体供给线上，用于向高压罐填充气体。
[0032]所述能量供给部可进一步包括:均压部，用于在发射密封容器前使所述发射管的压力与高炉内部压力一致。
[0033]所述均压部可包括:填充罐，与所述气体供给线连接，气体填充到所述填充罐;支管，设置在所述填充罐和所述发射管之间；支管阀，设置在所述支管上，用于开闭支管；和发射管阀，设置在所述发射管上，用于开闭发射管。
[0034]另一方面，本去除方法可包括:对形成在高炉的回旋区后端的未燃烧沉积层施加冲击能量，以破坏所述未燃烧沉积层的步骤。
[0035]本去除方法可包括:准备步骤，准备在内部注入有用于生成气体的气体发生材料的密封容器；输送步骤，向高炉回旋区的未燃烧沉积层输送所述密封容器；和爆炸步骤，通过高炉内热使密封容器发生爆炸。
[0036]所述气体发生材料可包含通过化学反应而生成膨胀气体的物质。
[0037]所述气体发生材料可包含通过气化而膨胀的物质。
[0038]所述气体发生材料可为在硝酸钾或硝酸钠中混合有砂糖的混合物。
[0039]所述气体发生材料可进一步包含灯油。
[0040]所述气体发生材料可包含70~80重量％的硝酸钾或硝酸钠和20~30重量％的砂糖。
[0041]所述气体发生材料可包含60~80重量％的硝酸钾或硝酸钠、20~30重量％的砂糖和O~10重量％的灯油。
[0042]所述气体发生材料可为液体氧气。
[0043]所述密封容器可由被高炉内热熔解的材质构成。
[0044]所述密封容器可由铝、铁或不锈钢材质构成。
[0045]所述输送步骤可包括:搭载步骤，在通过高炉的风口与内部的回旋区连接的发射管上搭载密封容器；和发射步骤，向所述发射管供给高压气体，以推射出密封容器。
[0046]所述气体可为氮气或空气。
[0047]所述输送步骤可进一步包括:均压步骤，用于在所述发射步骤之前，将所述发射管的压力调节为与高炉内部的压力一致。
[0048]有益效果
[0049]如上所述，根据本实施例，通过去除形成在回旋区后端的沉积层，改善气体及熔融物的流动变得更为畅通，从而能够降低炉体压力，而且提高还原气的利用率。
[0050]此外，通过去除沉积层，能够向炉芯供给充分的热，从而提高高炉的作业效率。
[0051]此外，能够在作业状态下去除沉积层，因此无需为了去除沉积层或设备保养而额外地中断作业，故能够最大限度地提高生产效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0052]图1为显示本实施例的高炉回旋区未燃烧沉积层去除结构的示意图。
[0053]图2为显示本实施例的高炉回旋区未燃烧沉积层去除装置中发射管的示意图。
[0054]图3为显示本实施例的高炉回旋区未燃烧沉积层去除装置中密封容器的剖视图。
[0055]图4为显示本实施例的高炉回旋区未燃烧沉积层去除装置的部分结构的示意图。
【具体实施方式】
[0056]下面，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施例，使得本发明所属【技术领域】的技术人员能够容易实施。本发明所属【技术领域】的技术人员理应理解，将在后面描述的实施例在不脱离本发明的概念和范围的基础上可变形为多种形式。在附图中尽量采用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。
[0057]下面使用的包括技术用语及科学用语的所有用语的含义与本发明所属【技术领域】的技术人员一般理解的含义相同。在词典中所定义的用语进一步解释为具有与相关技术文献和当前公开的内容相符的含义，在没有定义的情况下，不能被解释为具有理想的或者非常正式的含义。
[0058]需要说明的是，附图为示意图，并没有按照尺度绘制。为了清楚和方便地显示，附图中各部分的相对尺寸及比例有些夸张或缩小，任意尺寸只是示例性的，而不是限定性的尺寸。
[0059]图1为显示本实施例的高炉回旋区未燃烧沉积层去除结构的示意图。
[0060]如图1所示，高炉100通过形成在下部的风口 110吹入高温热风、氧气及粉煤，使装入高炉内部的铁矿石和焦炭熔融而生产铁水。
[0061]在所述高炉100的风口 110设置有用于吹入热风的送风管120。所述送风管120为具有内部通道的管结构，在外侧前端以水平方向设置有用于确认高炉100内部的燃烧状态的观察窗122。此外，在所述送风管120的前端侧面形成有插口 124，粉煤喷枪130通过所述插口 124插设于所述送风管120的内部。因此，粉煤通过所述粉煤喷枪130投入吹管内部，并与投入吹管内部的热风一起通过高炉100的风口 110吹入高炉100的内部。
[0062]焦炭和粉煤通过吹入高炉100内部的热风和氧气而燃烧。这种燃烧反应主要发生在向高炉100吹入热风的风口 110前面的回旋区200。回旋区200为由以250~290m/sec的流速吹送的热风所形成的大瞳孔形状的区域，焦炭和粉煤在此与氧气相遇并燃烧。在这过程中，粉末化的焦炭和粉煤中的一部分并没有燃烧，而在回旋区200的后面堆积形成未燃烧沉积层210。
[0063]本去除装置用于去除所述沉积层210，包括对形成在高炉100的回旋区200后端的沉积层210施加冲击能量而破坏所述沉积层210的冲击装置。
[0064]在本实施例中，如图2所示,所述冲击装置包括通过爆炸对所述沉积层210施加冲击的密封容器10和存储在所述密封容器10中并生成气体而引爆密封容器10的气体发生材料20。
[0065]所述密封容器10形成为圆筒形状，其内部为中空结构，从而能够填充气体发生材料20。所述密封容器10的一侧前端形成有用于注入气体发生材料20的注入口 12。在所述注入口 12能够拆装地结合有盖14，用于密封密封容器10。
[0066]如图所示，所述密封容器10形成为一侧前端部越到末端越尖锐的结构。这种结构，当密封容器10向回旋区200发射时，能够使密封容器10更加易于射入回旋区200。因此，密封容器10能够以较低的发射能量充分到达回旋区200后侧的沉积层210。
[0067]所述注入口 12形成在所述密封容器10的尖锐的前端侧。结合于所述注入口 12的盖14形成为锥形状，构成密封容器10的尖锐的前端。在本实施例中，在所述注入口 12和所述盖14的接合面加工有螺纹，因此彼此间能够以螺纹结合方式结合。
[0068]在此，所述密封容器10可由被高炉100的内热熔解的材质构成，更为准确地由具有高炉100内部回旋区200的气氛温度以下的熔点的材质构成。在本实施例中，所述密封容器10可由铝、铁或不锈钢材质构成。因此，所述密封容器10射入高炉100的内部并去除沉积层210后，被高炉100的内热熔融而去除。
[0069]在本实施例中，所述气体发生材料20填充于所述密封容器10的内部，且包含通过化学反应而生成膨胀气体的物质。在此，所述物质可为通过高炉100的内热进行反应而生成气体的物质。施加于所述物质的高炉100的内热，可通过密封容器10间接传递到所述物质，或者在密封容器10熔解时直接传递到所述物质。
[0070]在本实施例中，所述气体发生材料20可为在硝酸钾(KNO3)中混合有砂糖(C12H22O11)的混合物。或者，所述气体发生材料20取代硝酸钾可包含硝酸钠(NaNO3)。此外，所述气体发生材料20可进一步包含灯油(C16H34)。灯油增加密封容器10的爆炸力。
[0071]所述硝酸钾或硝酸钠及砂糖可以以固体状态装入密封容器10内。
[0072]所述气体发生材料20的化学反应式为，48KN03⑶+5C12H220n⑶=24K2C03⑶+36CO3 (g) +24N2 (g) +55H20 (g)。通过所述反应，气体发生材料20生成69mole的气体，并产生数千倍的体积膨胀。
[0073]构成所述气体发生材料20的各物质的含量会影响气体生成量，因此可通过改变所述各物质的含量来控制密封容器10的破坏力。
[0074]以多种形式改变所述各物质的含量，并对各含量下的破坏力反复进行试验的结果，获得如下的气体发生材料20的各物质的最佳含量。
[0075]在本实施例中，所述气体发生材料20可由70~80重量％的硝酸钾或硝酸钠和20~30重量％的砂糖混合而成。此外，当进一步包含灯油时,所述气体发生材料20可由60~80重量％的硝酸钾或硝酸钠、20~30重量％的砂糖和O~10重量％的灯油混合而成。
[0076]当所述硝酸钾或硝酸钠的混合量脱离所述范围时，通过与砂糖的反应而产生的气体的生成量过多或过少。因此，密封容器的爆炸力对破坏回旋区的沉积层来讲过大或过小，从而很难达到所希望的效果。
[0077]如此，所述气体发生材料20通过硝酸钾或硝酸钠与砂糖的反应而生成数千倍体积的气体，从而产生能够破坏沉积层210的冲击能量。
[0078]装有所述混合物的密封容器10通过在内部产生的气体的膨胀压力而爆炸。因此，在回旋区200的沉积层210受到在混合物中产生的气体的膨胀能量和密封容器10的爆炸力的冲击而破坏。
[0079]此外，在另一实施例中，所述气体发生材料20可包含通过气化而膨胀的物质。在此，所述气体发生材料20可为液体氧气。
[0080] 液体氧气在密封容器10内以液体状态存在。所述液体氧气受到在高炉100的内部通过密封容器10传递的热而气化，并膨胀为数千倍的体积。因此，装有所述液体氧气的密封容器10通过在内部产生的氧气的膨胀压力而爆炸。于是，回旋区200的沉积层210受到液体氧气气化而产生的膨胀能量和密封容器10的爆炸力的冲击而破坏。
[0081]此外，当液体氧气作为气体发生材料20使用时，液体氧气气化而向沉积层210供给氧气。因此，能够附加地获得堆积在沉积层210的未燃烧状态的粉煤或粉焦炭等通过所供给的氧气而燃烧的效果。
[0082]在此，装在所述密封容器10中的气体发生材料20的总量，可根据需要破坏的沉积层210的状态设定为不同的量。当气体发生材料20的量较多时，能够提高密封容器10的破坏力，但当所述量过多时，由于破坏力过大，有可能影响到高炉100设备。当气体发生材料20的量过少时，由于破坏力太弱,有可能破坏不到沉积层210。
[0083]本去除装置进一步包括用于将所述密封容器10向回旋区200发射，并使之位于沉积层210的输送装置。图3和图4显示出所述输送装置。
[0084]如图所示，所述输送装置包括:发射管30，通过高炉100的风口 110与内部的回旋区200连接，并在内部搭载所述密封容器；能量供给部40，与所述发射管30连接，供给用于发射所述密封容器10的能量。
[0085]由此，通过能量供给部40施加于发射管30的能量，搭载于发射管30的密封容器10被高速发射，并射入回旋区200的沉积层210中。
[0086]所述发射管30为长长地延伸的管结构。所述发射管30的内径大致与密封容器10的外径对应。在所述发射管30的内周面设置有用于堵塞密封容器10和所述内周面之间的缝隙的气密环32。
[0087]在此，所述发射管30与设置于高炉100的风口 110的送风管120连接，通过送风管120向回旋区200的沉积层210发射密封容器10。
[0088]在本实施例中，所述发射管30可与设置在送风管120的水平方向前端的观察窗122连接。除上述结构之外，所述发射管30还可以与设置在所述送风管120的粉煤吹入喷枪130的末端连接。
[0089]所述能量供给部40为了发射密封容器10可应用多种结构。作为一实施例，所述能量供给部40可包括:推杆，插入所述发射管30的内部，用于推射出密封容器；驱动缸等驱动部，用于使所述推杆高速向前移动。在所述结构下，通过驱动部的运行，推杆以高速向前移动的同时推射出密封容器。于是，密封容器通过推杆的推力从发射管被高速发射。
[0090]作为另一实施例，所述能量供给部40可为向所述发射管30供给高压气体，并通过气体压力来发射密封容器10的结构。用于发射所述密封容器10的气体可利用氮气或空气。
[0091]图4示出密封容器10的发射采用高压气体的能量供给部40的结构。在以下说明中，将密封容器10的发射用气体为氮气的结构为例进行说明。
[0092]如图所示，所述能量供给部可包括:供给管42，与所述发射管30连接；高压罐44，与所述供给管42连接，内部填充有气体，向发射管30供给高压氮气；第一阀46，设置在所述供给管42，用于开闭供给管42 ;和升压泵48，设置在与所述高压罐44连接的气体供给线41上，用于向高压罐填充氮气。
[0093]由此，填充在高压罐44中的氮气通过供给管42向发射管30供给，并起到从发射管30发射密封容器10的推动力作用。
[0094]所述高压罐44为填充有用于发射密封容器10的高压氮气的罐，通过供给管42将高压氮气瞬间供给到发射管30。
[0095]在所述氮气供给线41上设置有第四阀53，用于控制通过供给线41供给的氮气。所述高压罐44的一侧设置有用于检测高压罐44的内部压力的压力计54。
[0096]所述升压泵48将通过氮气供给线41供给的氮气，以设定的压力填充在高压罐44中。
[0097]在所述升压泵48和所述高压罐44之间的氮气供给线41上设置有供给阀50，该供给阀50用于开闭氮气供给线，以向高压罐供给氮气。
[0098]当发射密封容器后，设置在高压罐的压力计54的压力下降时，所述供给阀50被打开，使得通过升压泵供给的氮气以规定的压力填充于高压罐44中。
[0099]在此，在所述高压罐44的前后设置有分别开闭与高压罐44连接的供给管42和供给线41的第二阀51和第三阀52。所述第二阀51和第三阀52用于辅助第一阀46和供给阀50，需要时通过手动或自动开闭，从而使氮气向高压罐44流入或从高压罐44流出。
[0100]此外，所述能量供给部40进一步包括均压部，所述均压部用于在发射密封容器10前使所述发射管30的压力与高炉100的内部压力一致。高炉100的内部压力为4气压以上的高压。因此，当发射管30连接在高炉100时，高炉100内部的气体可通过发射管30倒流。为了防止这种气体的倒流，有必要在发射密封容器10之前，将所述发射管30的内部压力调节为与高炉100的内部压力一致。
[0101]所述均压部包括:填充罐61，与所述气体供给线连接，气体填充到所述填充罐；支管62，设置在所述填充罐61和所述发射管30之间；支管阀63，设置在所述支管62上，用于开闭支管62 ;和发射管阀64，设置在所述发射管30上，用于开闭发射管30。
[0102]在本实施例中，所述填充罐61与设置在氮气供给线41上的升压泵48连接。通过升压泵48的驱动，向填充罐61或/及高压罐44中填充氮气。
[0103]在所述填充罐61的前后设置有分别开闭与填充罐61连接的支管62和供给线41的第五阀65和第六阀66。所述第五阀65和第六阀66用于辅助支管阀63，需要时通过手动或自动开闭，从而使氮气向填充罐61流入或从填充罐61流出。
[0104]所述支管62连接填充罐61和发射管30，向发射管30供给氮气。所述支管62在设置于发射管30的发射管阀64和发射管30的搭载密封容器10的位置之间与发射管30连接。所述发射管30进一步设置有用于检测发射管30的内部压力的压力计67。
[0105]由此，在发射密封容器10之前能够控制设置在支管62的支管阀63和设置在发射管30的发射管阀64的开闭，从而向发射管30的内部供给氮气，使发射管30内部的压力与高炉100的内部压力保持一致。
[0106]下面，对去除沉积层210的过程说明如下。
[0107]本实施例的沉积层210的去除是通过对沉积层210施加冲击能量使沉积层210破坏的方法来实现的。
[0108]为了破坏沉积层210，首先准备密封容器10，所述密封容器10的内部注入有生成气体的气体发生材料20。在密封容器10的准备过程中，作业人员将用于引爆密封容器10的气体发生材料20装入密封容器10内并密封密封容器10。
[0109]用于产生冲击能量的密封容器10准备就绪后，作为下一步过程，将密封容器10向高炉100的内部发射，使密封容器10射入高炉100的回旋区200的沉积层210中。
[0110]在本实施例中，为了发射密封容器10，在发射管30的内部搭载密封容器10，并将搭载密封容器10的发射管30与设置在高炉100的风口 110上的送风管120连接。所述发射管30可以与设置在送风管120前端的观察窗122连接，或者与设置在送风管120的粉煤吹入喷枪130连接。
[0111]当发射管30设置在观察窗122时，使延伸到送风管120内部的粉煤吹入喷枪130向外侧后退，以免发射的密封容器10和粉煤吹入喷枪130之间产生干涉。
[0112]当需要利用粉煤吹入喷枪130发射密封容器10时，将发射管30设置在粉煤吹入喷枪130的外侧前端。
[0113]在发射管30与送风管120连接后，在发射管30的后端连接喷射高压氮气的供给管42。所述高压氮气产生用于推射密封容器10的推动力。
[0114]如此，完成用于发射密封容器10的设备的安装后，通过供给管42将高压氮气瞬间供给到发射管30，使得能够发射搭载于发射管30的密封容器10。从发射管30发射的密封容器10经过送风管120射入回旋区200，并位于回旋区200后侧的沉积层210中。
[0115]此外，密封容器10在沉积层210中被高炉100的内热引爆，从而去除沉积层210。
[0116]在此，本去除方法在发射所述密封容器10之前，在将所述发射管30与高炉100连接的状态下，进行将发射管30的内部压力调节为与高炉100的内部压力一致的过程。
[0117]如图4所示，当打开设置在氮气供给线41上的第四阀53并驱动升压泵48时，氮气被输送并填充到沿供给线41连接的填充罐61和高压罐44。在这一填充过程中，设置在供给线41上的供给阀50被打开。第二阀51、第三阀52、第五阀65及第六阀66起到辅助作用，在装置正常运行的状态下保持打开状态。由此，氮气流入填充罐61和高压罐44。此外，设置在供给管42的第一阀46关闭，从而阻断氮气的流出。而且，设置在所述发射管30的发射管阀64和设置在支管62的支管阀63同样关闭。
[0118]在此状态下，当设置在支管62的支管阀63被打开时，填充罐61内的氮气通过支管62流入发射管30的内部。由于流入发射管30内部的氮气，发射管30的内部压力增加。发射管30的内部压力通过设置在发射管30的压力计67检测。当发射管30的内部压力逐渐增加并与高炉100内部的回旋区200的压力相同时，打开设置在发射管30的发射管阀64。即使所述发射管阀64被打开，高炉100的回旋区200与发射管30连通，但由于处在相同压力下，高炉100的内部气体也不会向发射管30倒流。当完成发射管30的内部压力调节后，支管阀63关闭以阻断通过支管62的氮气移动。
[0119]在如此调节完发射管30的内部压力的状态下，确认填充于高压罐44的氮气是否达到用于发射密封容器10的充分的压力。高压罐44的压力可通过设置在高压罐44的压力计54进行检测。
[0120]当在高压罐44中以充分的压力填充氮气后，打开设置在供给管42的第一阀46，以发射密封容器10。当第一阀46被打开时，填充于高压罐44内的高压氮气通过供给管42瞬间供给到发射管30。通过供给到发射管30的高压氮气，搭载于发射管30的密封容器10被高速推出，并通过发射管30的前端向高炉100的内部发射。
[0121]从发射管30发射出的密封容器10与高炉100的回旋区200发生冲突并射入回旋区200的内部，且位于回旋区200后端的沉积层210中。
[0122]在发射密封容器10后，第一阀46随即关闭，以阻断高炉100的内部气体通过发射管30倒流。
[0123]射入高炉100内部的沉积层210中的密封容器10，由于填充在密封容器10内部的气体发生材料20在高炉100的内热作用下进行反应，在内部生成数千倍体积的气体。
[0124]于是，所述密封容器10在内部产生的气体的膨胀压力作用下爆炸。通过气体的膨胀能量和密封容器10的爆炸力，在沉积层210中产生冲击能量。因此，回旋区200的沉积层210因这些冲击能量而破坏并被去除。
[0125]如以上说明，图示说明了本发明的示例性实施例，但本领域的技术人员可以实现多种变形和其他实施例。这种变形和其他实施例均被考虑和包括在所附的权利要求书中，不脱离本发明的真正的要旨和范围。
【权利要求】
1.一种去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，包括: 冲击装置，用于对形成在高炉的回旋区后端的未燃烧沉积层施加冲击能量，以破坏所述未燃烧沉积层。
2.根据权利要求1所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述冲击装置包括: 密封容器，用于通过爆炸而对所述沉积层施加冲击 '及 气体发生材料，存储在所述密封容器内，用于生成气体以引爆密封容器。
3.根据权利要求2所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述气体发生材料包含通过化学反应而生成膨胀气体的物质。
4.根据权利要求2所述的去除高 炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述气体发生材料包含通过气化而膨胀的物质。
5.根据权利要求3所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述气体发生材料为在硝酸钾或硝酸钠中混合有砂糖的结构。
6.根据权利要求5所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述气体发生材料进一步包含灯油。
7.根据权利要求5所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述气体发生材料包含70~80重量％的硝酸钾或硝酸钠和20~30重量％的砂糖。
8.根据权利要求6所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述气体发生材料包含60~80重量％的硝酸钾或硝酸钠、20~30重量％的砂糖和O~10重量％的灯油。
9.根据权利要求4所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述气体发生材料为液体氧气。
10.根据权利要求2所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述密封容器由被高炉内热熔解的材质构成。
11.根据权利要求10所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述密封容器由铝、铁或不锈钢材质构成。
12.根据权利要求2所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述密封容器是内部为空心，在一侧形成有用于向内部注入气体发生材料的注入口，并且在所述注入口上能够拆装地结合有用于密封密封容器的盖的结构。
13.根据权利要求2所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中，所述密封容器是一侧前端部为尖锐的结构。
14.根据权利要求1~13中的任一项所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中，进一步包括: 输送装置，用于使所述冲击装置位于未燃烧沉积层中。
15.根据权利要求14所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述输送装置包括: 发射管，通过高炉的风口与内部的回旋区连接，并在内部搭载所述密封容器；和 能量供给部，与所述发射管连接，供给用于发射所述密封容器的能量。
16.根据权利要求15所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中，所述发射管是与设置在高炉风口的回旋区的观察窗连接的结构。
17.根据权利要求15所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述发射管是安装在设置于高炉风口的粉煤吹入喷枪的结构。
18.根据权利要求15所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述能量供给部包括: 推杆，用于推射出所述密封容器；和 驱动部，用于使所述推杆向前移动， 所述能量供给部是利用推杆推射出密封容器的结构。
19.根据权利要求15所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述能量供给部是向所述发射管供给气体，并通过气体压力发射密封容器的结构。
20.根据权利要求19所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中，所述气体为氮气或空气。
21.根据权利要求15所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述输送装置进一步包括: 气密环，沿着所述发射管的内周面设置，紧贴在所述密封容器以保持气密。
22.根据权利要求19所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述能量供给部包括: 供给管，与所述发射管连接； 高压罐，与所述供给管连接，内部填充有气体，向发射管供给高压气体； 第一阀，设置在所述供给管，用于开闭供给管；和 升压泵，设置在与所述高压罐连接的气体供给线上，用于向高压罐填充气体。
23.根据权利要求22所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述能量供给部进一步包括: 均压部，用于在发射密封容器前使所述发射管的压力与高炉内部压力一致。
24.根据权利要求23所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述均压部包括: 填充罐，与所述气体供给线连接，气体填充到所述填充罐； 支管，设置在所述填充罐和所述发射管之间； 支管阀，设置在所述支管上，用于开闭支管；和 发射管阀，设置在所述发射管上，用于开闭发射管。
25.—种去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的方法，包括: 对形成在高炉的回旋区后端的未燃烧沉积层施加冲击能量，以破坏所述未燃烧沉积层的步骤。
26.根据权利要求25所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的方法，其中， 破坏所述沉积层的步骤包括: 准备步骤，准备在内部注入有用于生成气体的气体发生材料的密封容器； 输送步骤，向高炉回旋区的未燃烧沉积层输送所述密封容器；和 爆炸步骤，通过高炉内热使密封容器发生爆炸。
27.根据权利要求26所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的方法，其中，所述气体发生材料包含通过化学反应而生成膨胀气体的物质。
28.根据权利要求26所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的方法，其中， 所述气体发生材料包含通过气化而膨胀的物质。
29.根据权利要求27所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的方法，其中， 所述气体发生材料在硝酸钾或硝酸钠中混合有砂糖。
30.根据权利要求29所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的方法，其中， 所述气体发生材料进一步包含灯油。
31.根据权利要求29所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的方法，其中， 所述气体发生材料包含70~80重量％的硝酸钾或硝酸钠和20~30重量％的砂糖。
32.根据权利要求30所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的方法，其中， 所述气体发生材料包含60~80重量％的硝酸钾或硝酸钠、20~30重量％的砂糖和O~10重量％的灯油。
33.根据权利要求28所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的方法，其中， 所述气体发生材料为 液体氧气。
34.根据权利要求26~33中的任一项所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的方法，其中， 所述输送步骤包括: 搭载步骤，在通过高炉的风口与内部的回旋区连接的发射管上搭载密封容器；和 发射步骤，向所述发射管供给高压气体，以推射出密封容器。
35.根据权利要求34所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的方法，其中， 所述气体为氮气或空气。
36.根据权利要求34所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的方法，其中， 所述输送步骤进一步包括: 均压步骤，用于在所述发射步骤之前，将所述发射管的压力调节为与高炉的内部压力一致。
【文档编号】C21B7/22GK104053793SQ201280056785
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2012年10月11日 优先权日:2011年11月17日
【发明者】崔太和, 李东祚 申请人:Posco公司
【专利摘要】本发明提供一种去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置及方法，该装置包括对形成在高炉的回旋区后端的未燃烧沉积层施加冲击能量以破坏所述未燃烧沉积层的冲击装置，从而能够更加有效而切实地去除在作业中形成于高炉内部的回旋区中的未燃烧沉积层。
【专利说明】去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置及方法，该去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置及方法用于更加有效而切实地去除在高炉内部的回旋区中形成的未燃烧沉积层。
【背景技术】
[0002]一般来讲，高炉作业是在高炉内装入作为主原料的铁矿石和作为主燃料的焦炭，并且通过高炉下部的风口吹入高温热风和氧气，从而生产铁水的工序。焦炭在高炉内通过高温热风和氧气而燃烧。通过在焦炭燃烧时产生的高热和还原气，高炉内的铁矿石被还原及熔融。固体、液体、气体和粉体等多种相(Phase)共存于高炉内，并产生铁矿石还原反应等20多种以上的化学反应。铁矿石和焦炭从高炉的上方经4~5小时落到下方，在这过程中，通过各种相变化和化学反应成为铁水和矿渣，并通过高炉下部的出铁口排出。
[0003]在高炉下部，通过风口吹入空气或氧气，粉煤作为辅助燃料与热风一起吹入高炉内。通过吹入高炉内部的热风和氧气，焦炭和粉煤燃烧。这种燃烧反应主要在向高炉内部吹入热风的风口前面的回旋区进行。
[0004]在所述回旋区中，因焦炭的激烈的回旋现象和氧气不足等原因，会产生粉末化的焦炭和粉煤中的一部分未燃烧的现象。未燃烧的焦炭和粉煤在回旋区后面堆积形成沉积层。此外，由未燃烧的焦炭粉、粉煤和灰分构成的沉积层形成坚固的壁，从而妨碍回旋区气体向高炉中心的流入，而且阻碍在上部生成的熔融物的流动。尤其是，在大量吹入粉煤的高炉作业中，因为粉煤的燃烧性能优于焦炭，焦炭在炉内的滞留时间延长，从而增加粉末的生成量，同时也增加未燃烧粉煤的生成量，进而在回旋区的后面堆积更多的沉积层。由此，热传递及还原气的流动性变差而导致铁水生产量的下降，而且降低还原气的利用率，在整体上导致高炉作业效率的下降。高炉的内容积越大，沉积物就越多，这种问题更加严重。
[0005]为了及时消除这种回旋区的沉积层，以往尝试了调节粉煤吹入量或者通过提高送风温度、增加氧气吹入量、提高高炉的内部温度或改善粉煤吹入用喷枪结构来提高粉煤的燃烧性等多种方法。
[0006]然而，对于去除微粉、炉渣和煤灰分等如混凝土般固化而成的沉积层，所述以往的结构都不是完美的技术，不能带来令人满意的结果。因此，需要开发一种能够及时消除所述沉积层的技术。
【发明内容】
[0007]技术问题
[0008]于是，本发明提供一种去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置及方法，以便能够更加有效而切实地去除在作业中形成于高炉回旋区的未燃烧沉积层。
[0009]技术方案
[0010] 为此，本去除装置可包括:冲击装置，用于对形成在高炉的回旋区后端的未燃烧沉积层施加冲击能量，以破坏所述未燃烧沉积层。
[0011]所述冲击装置可包括:密封容器，用于通过爆炸而对所述沉积层施加冲击；和气体发生材料，存储在所述密封容器内，用于生成气体以引爆密封容器。
[0012]所述气体发生材料可包含通过化学反应而生成膨胀气体的物质。
[0013]所述气体发生材料可包含通过气化而膨胀的物质。
[0014]所述气体发生材料可为在硝酸钾或硝酸钠中混合有砂糖的混合物。
[0015]所述气体发生材料可进一步包含灯油。
[0016]所述气体发生材料可包含70~80重量％的硝酸钾或硝酸钠和20~30重量％的砂糖。
[0017]所述气体发生材料可包含60~80重量％的硝酸钾或硝酸钠、20~30重量％的砂糖和O~10重量％的灯油。
[0018]所述气体发生材料可为液体氧气。
[0019]所述密封容器可由被高炉内热熔解的材质构成。
[0020]所述密封容器可由铝、铁或不锈钢材质构成。
[0021]所述密封容器可以是内部为空心，在一侧形成有用于向内部注入气体发生材料的注入口，并且在所述注入口上能够拆装地结合有用于密封密封容器的盖的结构。
[0022]所述密封容器可以是一侧前端部为尖锐的结构。
[0023]本装置可进一步包括:输送装置，用于使所述冲击装置位于未燃烧沉积层中。
[0024]所述输送装置可包括:发射管，通过高炉的风口与内部的回旋区连接，并在内部搭载密封容器；和能量供给部，连接在所述发射管，供给用于发射所述密封容器的能量。
[0025]所述发射管可以是与设置在高炉风口的回旋区的观察窗连接的结构。
[0026]所述发射管可以是安装在设置于高炉风口的粉煤吹入喷枪的结构。
[0027]所述能量供给部可包括:推杆，用于推射出所述密封容器；和驱动部，用于使所述推杆向前移动，所述能量供给部可以是利用推杆推射出密封容器的结构。
[0028]所述能量供给部可以是向所述发射管供给气体，并通过气体压力发射密封容器的结构。
[0029]所述气体可为氮气或空气。
[0030]所述输送装置可进一步包括:气密环，沿着所述发射管的内周面设置，紧贴在所述密封容器而保持气密。
[0031]所述能量供给部可包括:供给管，与所述发射管连接；高压罐，与所述供给管连接，内部填充有气体，向发射管供给高压气体；第一阀，设置在所述供给管，用于开闭供给管；和升压泵，设置在与所述高压罐连接的气体供给线上，用于向高压罐填充气体。
[0032]所述能量供给部可进一步包括:均压部，用于在发射密封容器前使所述发射管的压力与高炉内部压力一致。
[0033]所述均压部可包括:填充罐，与所述气体供给线连接，气体填充到所述填充罐;支管，设置在所述填充罐和所述发射管之间；支管阀，设置在所述支管上，用于开闭支管；和发射管阀，设置在所述发射管上，用于开闭发射管。
[0034]另一方面，本去除方法可包括:对形成在高炉的回旋区后端的未燃烧沉积层施加冲击能量，以破坏所述未燃烧沉积层的步骤。
[0035]本去除方法可包括:准备步骤，准备在内部注入有用于生成气体的气体发生材料的密封容器；输送步骤，向高炉回旋区的未燃烧沉积层输送所述密封容器；和爆炸步骤，通过高炉内热使密封容器发生爆炸。
[0036]所述气体发生材料可包含通过化学反应而生成膨胀气体的物质。
[0037]所述气体发生材料可包含通过气化而膨胀的物质。
[0038]所述气体发生材料可为在硝酸钾或硝酸钠中混合有砂糖的混合物。
[0039]所述气体发生材料可进一步包含灯油。
[0040]所述气体发生材料可包含70~80重量％的硝酸钾或硝酸钠和20~30重量％的砂糖。
[0041]所述气体发生材料可包含60~80重量％的硝酸钾或硝酸钠、20~30重量％的砂糖和O~10重量％的灯油。
[0042]所述气体发生材料可为液体氧气。
[0043]所述密封容器可由被高炉内热熔解的材质构成。
[0044]所述密封容器可由铝、铁或不锈钢材质构成。
[0045]所述输送步骤可包括:搭载步骤，在通过高炉的风口与内部的回旋区连接的发射管上搭载密封容器；和发射步骤，向所述发射管供给高压气体，以推射出密封容器。
[0046]所述气体可为氮气或空气。
[0047]所述输送步骤可进一步包括:均压步骤，用于在所述发射步骤之前，将所述发射管的压力调节为与高炉内部的压力一致。
[0048]有益效果
[0049]如上所述，根据本实施例，通过去除形成在回旋区后端的沉积层，改善气体及熔融物的流动变得更为畅通，从而能够降低炉体压力，而且提高还原气的利用率。
[0050]此外，通过去除沉积层，能够向炉芯供给充分的热，从而提高高炉的作业效率。
[0051]此外，能够在作业状态下去除沉积层，因此无需为了去除沉积层或设备保养而额外地中断作业，故能够最大限度地提高生产效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0052]图1为显示本实施例的高炉回旋区未燃烧沉积层去除结构的示意图。
[0053]图2为显示本实施例的高炉回旋区未燃烧沉积层去除装置中发射管的示意图。
[0054]图3为显示本实施例的高炉回旋区未燃烧沉积层去除装置中密封容器的剖视图。
[0055]图4为显示本实施例的高炉回旋区未燃烧沉积层去除装置的部分结构的示意图。
【具体实施方式】
[0056]下面，参照【专利附图】
【附图说明】本发明的实施例，使得本发明所属【技术领域】的技术人员能够容易实施。本发明所属【技术领域】的技术人员理应理解，将在后面描述的实施例在不脱离本发明的概念和范围的基础上可变形为多种形式。在附图中尽量采用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。
[0057]下面使用的包括技术用语及科学用语的所有用语的含义与本发明所属【技术领域】的技术人员一般理解的含义相同。在词典中所定义的用语进一步解释为具有与相关技术文献和当前公开的内容相符的含义，在没有定义的情况下，不能被解释为具有理想的或者非常正式的含义。
[0058]需要说明的是，附图为示意图，并没有按照尺度绘制。为了清楚和方便地显示，附图中各部分的相对尺寸及比例有些夸张或缩小，任意尺寸只是示例性的，而不是限定性的尺寸。
[0059]图1为显示本实施例的高炉回旋区未燃烧沉积层去除结构的示意图。
[0060]如图1所示，高炉100通过形成在下部的风口 110吹入高温热风、氧气及粉煤，使装入高炉内部的铁矿石和焦炭熔融而生产铁水。
[0061]在所述高炉100的风口 110设置有用于吹入热风的送风管120。所述送风管120为具有内部通道的管结构，在外侧前端以水平方向设置有用于确认高炉100内部的燃烧状态的观察窗122。此外，在所述送风管120的前端侧面形成有插口 124，粉煤喷枪130通过所述插口 124插设于所述送风管120的内部。因此，粉煤通过所述粉煤喷枪130投入吹管内部，并与投入吹管内部的热风一起通过高炉100的风口 110吹入高炉100的内部。
[0062]焦炭和粉煤通过吹入高炉100内部的热风和氧气而燃烧。这种燃烧反应主要发生在向高炉100吹入热风的风口 110前面的回旋区200。回旋区200为由以250~290m/sec的流速吹送的热风所形成的大瞳孔形状的区域，焦炭和粉煤在此与氧气相遇并燃烧。在这过程中，粉末化的焦炭和粉煤中的一部分并没有燃烧，而在回旋区200的后面堆积形成未燃烧沉积层210。
[0063]本去除装置用于去除所述沉积层210，包括对形成在高炉100的回旋区200后端的沉积层210施加冲击能量而破坏所述沉积层210的冲击装置。
[0064]在本实施例中，如图2所示,所述冲击装置包括通过爆炸对所述沉积层210施加冲击的密封容器10和存储在所述密封容器10中并生成气体而引爆密封容器10的气体发生材料20。
[0065]所述密封容器10形成为圆筒形状，其内部为中空结构，从而能够填充气体发生材料20。所述密封容器10的一侧前端形成有用于注入气体发生材料20的注入口 12。在所述注入口 12能够拆装地结合有盖14，用于密封密封容器10。
[0066]如图所示，所述密封容器10形成为一侧前端部越到末端越尖锐的结构。这种结构，当密封容器10向回旋区200发射时，能够使密封容器10更加易于射入回旋区200。因此，密封容器10能够以较低的发射能量充分到达回旋区200后侧的沉积层210。
[0067]所述注入口 12形成在所述密封容器10的尖锐的前端侧。结合于所述注入口 12的盖14形成为锥形状，构成密封容器10的尖锐的前端。在本实施例中，在所述注入口 12和所述盖14的接合面加工有螺纹，因此彼此间能够以螺纹结合方式结合。
[0068]在此，所述密封容器10可由被高炉100的内热熔解的材质构成，更为准确地由具有高炉100内部回旋区200的气氛温度以下的熔点的材质构成。在本实施例中，所述密封容器10可由铝、铁或不锈钢材质构成。因此，所述密封容器10射入高炉100的内部并去除沉积层210后，被高炉100的内热熔融而去除。
[0069]在本实施例中，所述气体发生材料20填充于所述密封容器10的内部，且包含通过化学反应而生成膨胀气体的物质。在此，所述物质可为通过高炉100的内热进行反应而生成气体的物质。施加于所述物质的高炉100的内热，可通过密封容器10间接传递到所述物质，或者在密封容器10熔解时直接传递到所述物质。
[0070]在本实施例中，所述气体发生材料20可为在硝酸钾(KNO3)中混合有砂糖(C12H22O11)的混合物。或者，所述气体发生材料20取代硝酸钾可包含硝酸钠(NaNO3)。此外，所述气体发生材料20可进一步包含灯油(C16H34)。灯油增加密封容器10的爆炸力。
[0071]所述硝酸钾或硝酸钠及砂糖可以以固体状态装入密封容器10内。
[0072]所述气体发生材料20的化学反应式为，48KN03⑶+5C12H220n⑶=24K2C03⑶+36CO3 (g) +24N2 (g) +55H20 (g)。通过所述反应，气体发生材料20生成69mole的气体，并产生数千倍的体积膨胀。
[0073]构成所述气体发生材料20的各物质的含量会影响气体生成量，因此可通过改变所述各物质的含量来控制密封容器10的破坏力。
[0074]以多种形式改变所述各物质的含量，并对各含量下的破坏力反复进行试验的结果，获得如下的气体发生材料20的各物质的最佳含量。
[0075]在本实施例中，所述气体发生材料20可由70~80重量％的硝酸钾或硝酸钠和20~30重量％的砂糖混合而成。此外，当进一步包含灯油时,所述气体发生材料20可由60~80重量％的硝酸钾或硝酸钠、20~30重量％的砂糖和O~10重量％的灯油混合而成。
[0076]当所述硝酸钾或硝酸钠的混合量脱离所述范围时，通过与砂糖的反应而产生的气体的生成量过多或过少。因此，密封容器的爆炸力对破坏回旋区的沉积层来讲过大或过小，从而很难达到所希望的效果。
[0077]如此，所述气体发生材料20通过硝酸钾或硝酸钠与砂糖的反应而生成数千倍体积的气体，从而产生能够破坏沉积层210的冲击能量。
[0078]装有所述混合物的密封容器10通过在内部产生的气体的膨胀压力而爆炸。因此，在回旋区200的沉积层210受到在混合物中产生的气体的膨胀能量和密封容器10的爆炸力的冲击而破坏。
[0079]此外，在另一实施例中，所述气体发生材料20可包含通过气化而膨胀的物质。在此，所述气体发生材料20可为液体氧气。
[0080] 液体氧气在密封容器10内以液体状态存在。所述液体氧气受到在高炉100的内部通过密封容器10传递的热而气化，并膨胀为数千倍的体积。因此，装有所述液体氧气的密封容器10通过在内部产生的氧气的膨胀压力而爆炸。于是，回旋区200的沉积层210受到液体氧气气化而产生的膨胀能量和密封容器10的爆炸力的冲击而破坏。
[0081]此外，当液体氧气作为气体发生材料20使用时，液体氧气气化而向沉积层210供给氧气。因此，能够附加地获得堆积在沉积层210的未燃烧状态的粉煤或粉焦炭等通过所供给的氧气而燃烧的效果。
[0082]在此，装在所述密封容器10中的气体发生材料20的总量，可根据需要破坏的沉积层210的状态设定为不同的量。当气体发生材料20的量较多时，能够提高密封容器10的破坏力，但当所述量过多时，由于破坏力过大，有可能影响到高炉100设备。当气体发生材料20的量过少时，由于破坏力太弱,有可能破坏不到沉积层210。
[0083]本去除装置进一步包括用于将所述密封容器10向回旋区200发射，并使之位于沉积层210的输送装置。图3和图4显示出所述输送装置。
[0084]如图所示，所述输送装置包括:发射管30，通过高炉100的风口 110与内部的回旋区200连接，并在内部搭载所述密封容器；能量供给部40，与所述发射管30连接，供给用于发射所述密封容器10的能量。
[0085]由此，通过能量供给部40施加于发射管30的能量，搭载于发射管30的密封容器10被高速发射，并射入回旋区200的沉积层210中。
[0086]所述发射管30为长长地延伸的管结构。所述发射管30的内径大致与密封容器10的外径对应。在所述发射管30的内周面设置有用于堵塞密封容器10和所述内周面之间的缝隙的气密环32。
[0087]在此，所述发射管30与设置于高炉100的风口 110的送风管120连接，通过送风管120向回旋区200的沉积层210发射密封容器10。
[0088]在本实施例中，所述发射管30可与设置在送风管120的水平方向前端的观察窗122连接。除上述结构之外，所述发射管30还可以与设置在所述送风管120的粉煤吹入喷枪130的末端连接。
[0089]所述能量供给部40为了发射密封容器10可应用多种结构。作为一实施例，所述能量供给部40可包括:推杆，插入所述发射管30的内部，用于推射出密封容器；驱动缸等驱动部，用于使所述推杆高速向前移动。在所述结构下，通过驱动部的运行，推杆以高速向前移动的同时推射出密封容器。于是，密封容器通过推杆的推力从发射管被高速发射。
[0090]作为另一实施例，所述能量供给部40可为向所述发射管30供给高压气体，并通过气体压力来发射密封容器10的结构。用于发射所述密封容器10的气体可利用氮气或空气。
[0091]图4示出密封容器10的发射采用高压气体的能量供给部40的结构。在以下说明中，将密封容器10的发射用气体为氮气的结构为例进行说明。
[0092]如图所示，所述能量供给部可包括:供给管42，与所述发射管30连接；高压罐44，与所述供给管42连接，内部填充有气体，向发射管30供给高压氮气；第一阀46，设置在所述供给管42，用于开闭供给管42 ;和升压泵48，设置在与所述高压罐44连接的气体供给线41上，用于向高压罐填充氮气。
[0093]由此，填充在高压罐44中的氮气通过供给管42向发射管30供给，并起到从发射管30发射密封容器10的推动力作用。
[0094]所述高压罐44为填充有用于发射密封容器10的高压氮气的罐，通过供给管42将高压氮气瞬间供给到发射管30。
[0095]在所述氮气供给线41上设置有第四阀53，用于控制通过供给线41供给的氮气。所述高压罐44的一侧设置有用于检测高压罐44的内部压力的压力计54。
[0096]所述升压泵48将通过氮气供给线41供给的氮气，以设定的压力填充在高压罐44中。
[0097]在所述升压泵48和所述高压罐44之间的氮气供给线41上设置有供给阀50，该供给阀50用于开闭氮气供给线，以向高压罐供给氮气。
[0098]当发射密封容器后，设置在高压罐的压力计54的压力下降时，所述供给阀50被打开，使得通过升压泵供给的氮气以规定的压力填充于高压罐44中。
[0099]在此，在所述高压罐44的前后设置有分别开闭与高压罐44连接的供给管42和供给线41的第二阀51和第三阀52。所述第二阀51和第三阀52用于辅助第一阀46和供给阀50，需要时通过手动或自动开闭，从而使氮气向高压罐44流入或从高压罐44流出。
[0100]此外，所述能量供给部40进一步包括均压部，所述均压部用于在发射密封容器10前使所述发射管30的压力与高炉100的内部压力一致。高炉100的内部压力为4气压以上的高压。因此，当发射管30连接在高炉100时，高炉100内部的气体可通过发射管30倒流。为了防止这种气体的倒流，有必要在发射密封容器10之前，将所述发射管30的内部压力调节为与高炉100的内部压力一致。
[0101]所述均压部包括:填充罐61，与所述气体供给线连接，气体填充到所述填充罐；支管62，设置在所述填充罐61和所述发射管30之间；支管阀63，设置在所述支管62上，用于开闭支管62 ;和发射管阀64，设置在所述发射管30上，用于开闭发射管30。
[0102]在本实施例中，所述填充罐61与设置在氮气供给线41上的升压泵48连接。通过升压泵48的驱动，向填充罐61或/及高压罐44中填充氮气。
[0103]在所述填充罐61的前后设置有分别开闭与填充罐61连接的支管62和供给线41的第五阀65和第六阀66。所述第五阀65和第六阀66用于辅助支管阀63，需要时通过手动或自动开闭，从而使氮气向填充罐61流入或从填充罐61流出。
[0104]所述支管62连接填充罐61和发射管30，向发射管30供给氮气。所述支管62在设置于发射管30的发射管阀64和发射管30的搭载密封容器10的位置之间与发射管30连接。所述发射管30进一步设置有用于检测发射管30的内部压力的压力计67。
[0105]由此，在发射密封容器10之前能够控制设置在支管62的支管阀63和设置在发射管30的发射管阀64的开闭，从而向发射管30的内部供给氮气，使发射管30内部的压力与高炉100的内部压力保持一致。
[0106]下面，对去除沉积层210的过程说明如下。
[0107]本实施例的沉积层210的去除是通过对沉积层210施加冲击能量使沉积层210破坏的方法来实现的。
[0108]为了破坏沉积层210，首先准备密封容器10，所述密封容器10的内部注入有生成气体的气体发生材料20。在密封容器10的准备过程中，作业人员将用于引爆密封容器10的气体发生材料20装入密封容器10内并密封密封容器10。
[0109]用于产生冲击能量的密封容器10准备就绪后，作为下一步过程，将密封容器10向高炉100的内部发射，使密封容器10射入高炉100的回旋区200的沉积层210中。
[0110]在本实施例中，为了发射密封容器10，在发射管30的内部搭载密封容器10，并将搭载密封容器10的发射管30与设置在高炉100的风口 110上的送风管120连接。所述发射管30可以与设置在送风管120前端的观察窗122连接，或者与设置在送风管120的粉煤吹入喷枪130连接。
[0111]当发射管30设置在观察窗122时，使延伸到送风管120内部的粉煤吹入喷枪130向外侧后退，以免发射的密封容器10和粉煤吹入喷枪130之间产生干涉。
[0112]当需要利用粉煤吹入喷枪130发射密封容器10时，将发射管30设置在粉煤吹入喷枪130的外侧前端。
[0113]在发射管30与送风管120连接后，在发射管30的后端连接喷射高压氮气的供给管42。所述高压氮气产生用于推射密封容器10的推动力。
[0114]如此，完成用于发射密封容器10的设备的安装后，通过供给管42将高压氮气瞬间供给到发射管30，使得能够发射搭载于发射管30的密封容器10。从发射管30发射的密封容器10经过送风管120射入回旋区200，并位于回旋区200后侧的沉积层210中。
[0115]此外，密封容器10在沉积层210中被高炉100的内热引爆，从而去除沉积层210。
[0116]在此，本去除方法在发射所述密封容器10之前，在将所述发射管30与高炉100连接的状态下，进行将发射管30的内部压力调节为与高炉100的内部压力一致的过程。
[0117]如图4所示，当打开设置在氮气供给线41上的第四阀53并驱动升压泵48时，氮气被输送并填充到沿供给线41连接的填充罐61和高压罐44。在这一填充过程中，设置在供给线41上的供给阀50被打开。第二阀51、第三阀52、第五阀65及第六阀66起到辅助作用，在装置正常运行的状态下保持打开状态。由此，氮气流入填充罐61和高压罐44。此外，设置在供给管42的第一阀46关闭，从而阻断氮气的流出。而且，设置在所述发射管30的发射管阀64和设置在支管62的支管阀63同样关闭。
[0118]在此状态下，当设置在支管62的支管阀63被打开时，填充罐61内的氮气通过支管62流入发射管30的内部。由于流入发射管30内部的氮气，发射管30的内部压力增加。发射管30的内部压力通过设置在发射管30的压力计67检测。当发射管30的内部压力逐渐增加并与高炉100内部的回旋区200的压力相同时，打开设置在发射管30的发射管阀64。即使所述发射管阀64被打开，高炉100的回旋区200与发射管30连通，但由于处在相同压力下，高炉100的内部气体也不会向发射管30倒流。当完成发射管30的内部压力调节后，支管阀63关闭以阻断通过支管62的氮气移动。
[0119]在如此调节完发射管30的内部压力的状态下，确认填充于高压罐44的氮气是否达到用于发射密封容器10的充分的压力。高压罐44的压力可通过设置在高压罐44的压力计54进行检测。
[0120]当在高压罐44中以充分的压力填充氮气后，打开设置在供给管42的第一阀46，以发射密封容器10。当第一阀46被打开时，填充于高压罐44内的高压氮气通过供给管42瞬间供给到发射管30。通过供给到发射管30的高压氮气，搭载于发射管30的密封容器10被高速推出，并通过发射管30的前端向高炉100的内部发射。
[0121]从发射管30发射出的密封容器10与高炉100的回旋区200发生冲突并射入回旋区200的内部，且位于回旋区200后端的沉积层210中。
[0122]在发射密封容器10后，第一阀46随即关闭，以阻断高炉100的内部气体通过发射管30倒流。
[0123]射入高炉100内部的沉积层210中的密封容器10，由于填充在密封容器10内部的气体发生材料20在高炉100的内热作用下进行反应，在内部生成数千倍体积的气体。
[0124]于是，所述密封容器10在内部产生的气体的膨胀压力作用下爆炸。通过气体的膨胀能量和密封容器10的爆炸力，在沉积层210中产生冲击能量。因此，回旋区200的沉积层210因这些冲击能量而破坏并被去除。
[0125]如以上说明，图示说明了本发明的示例性实施例，但本领域的技术人员可以实现多种变形和其他实施例。这种变形和其他实施例均被考虑和包括在所附的权利要求书中，不脱离本发明的真正的要旨和范围。
【权利要求】
1.一种去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，包括: 冲击装置，用于对形成在高炉的回旋区后端的未燃烧沉积层施加冲击能量，以破坏所述未燃烧沉积层。
2.根据权利要求1所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述冲击装置包括: 密封容器，用于通过爆炸而对所述沉积层施加冲击 '及 气体发生材料，存储在所述密封容器内，用于生成气体以引爆密封容器。
3.根据权利要求2所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述气体发生材料包含通过化学反应而生成膨胀气体的物质。
4.根据权利要求2所述的去除高 炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述气体发生材料包含通过气化而膨胀的物质。
5.根据权利要求3所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述气体发生材料为在硝酸钾或硝酸钠中混合有砂糖的结构。
6.根据权利要求5所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述气体发生材料进一步包含灯油。
7.根据权利要求5所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述气体发生材料包含70~80重量％的硝酸钾或硝酸钠和20~30重量％的砂糖。
8.根据权利要求6所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述气体发生材料包含60~80重量％的硝酸钾或硝酸钠、20~30重量％的砂糖和O~10重量％的灯油。
9.根据权利要求4所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述气体发生材料为液体氧气。
10.根据权利要求2所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述密封容器由被高炉内热熔解的材质构成。
11.根据权利要求10所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述密封容器由铝、铁或不锈钢材质构成。
12.根据权利要求2所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述密封容器是内部为空心，在一侧形成有用于向内部注入气体发生材料的注入口，并且在所述注入口上能够拆装地结合有用于密封密封容器的盖的结构。
13.根据权利要求2所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中，所述密封容器是一侧前端部为尖锐的结构。
14.根据权利要求1~13中的任一项所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中，进一步包括: 输送装置，用于使所述冲击装置位于未燃烧沉积层中。
15.根据权利要求14所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述输送装置包括: 发射管，通过高炉的风口与内部的回旋区连接，并在内部搭载所述密封容器；和 能量供给部，与所述发射管连接，供给用于发射所述密封容器的能量。
16.根据权利要求15所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中，所述发射管是与设置在高炉风口的回旋区的观察窗连接的结构。
17.根据权利要求15所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述发射管是安装在设置于高炉风口的粉煤吹入喷枪的结构。
18.根据权利要求15所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述能量供给部包括: 推杆，用于推射出所述密封容器；和 驱动部，用于使所述推杆向前移动， 所述能量供给部是利用推杆推射出密封容器的结构。
19.根据权利要求15所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述能量供给部是向所述发射管供给气体，并通过气体压力发射密封容器的结构。
20.根据权利要求19所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中，所述气体为氮气或空气。
21.根据权利要求15所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述输送装置进一步包括: 气密环，沿着所述发射管的内周面设置，紧贴在所述密封容器以保持气密。
22.根据权利要求19所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述能量供给部包括: 供给管，与所述发射管连接； 高压罐，与所述供给管连接，内部填充有气体，向发射管供给高压气体； 第一阀，设置在所述供给管，用于开闭供给管；和 升压泵，设置在与所述高压罐连接的气体供给线上，用于向高压罐填充气体。
23.根据权利要求22所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述能量供给部进一步包括: 均压部，用于在发射密封容器前使所述发射管的压力与高炉内部压力一致。
24.根据权利要求23所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的装置，其中， 所述均压部包括: 填充罐，与所述气体供给线连接，气体填充到所述填充罐； 支管，设置在所述填充罐和所述发射管之间； 支管阀，设置在所述支管上，用于开闭支管；和 发射管阀，设置在所述发射管上，用于开闭发射管。
25.—种去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的方法，包括: 对形成在高炉的回旋区后端的未燃烧沉积层施加冲击能量，以破坏所述未燃烧沉积层的步骤。
26.根据权利要求25所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的方法，其中， 破坏所述沉积层的步骤包括: 准备步骤，准备在内部注入有用于生成气体的气体发生材料的密封容器； 输送步骤，向高炉回旋区的未燃烧沉积层输送所述密封容器；和 爆炸步骤，通过高炉内热使密封容器发生爆炸。
27.根据权利要求26所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的方法，其中，所述气体发生材料包含通过化学反应而生成膨胀气体的物质。
28.根据权利要求26所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的方法，其中， 所述气体发生材料包含通过气化而膨胀的物质。
29.根据权利要求27所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的方法，其中， 所述气体发生材料在硝酸钾或硝酸钠中混合有砂糖。
30.根据权利要求29所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的方法，其中， 所述气体发生材料进一步包含灯油。
31.根据权利要求29所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的方法，其中， 所述气体发生材料包含70~80重量％的硝酸钾或硝酸钠和20~30重量％的砂糖。
32.根据权利要求30所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的方法，其中， 所述气体发生材料包含60~80重量％的硝酸钾或硝酸钠、20~30重量％的砂糖和O~10重量％的灯油。
33.根据权利要求28所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的方法，其中， 所述气体发生材料为 液体氧气。
34.根据权利要求26~33中的任一项所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的方法，其中， 所述输送步骤包括: 搭载步骤，在通过高炉的风口与内部的回旋区连接的发射管上搭载密封容器；和 发射步骤，向所述发射管供给高压气体，以推射出密封容器。
35.根据权利要求34所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的方法，其中， 所述气体为氮气或空气。
36.根据权利要求34所述的去除高炉回旋区的未燃烧沉积层的方法，其中， 所述输送步骤进一步包括: 均压步骤，用于在所述发射步骤之前，将所述发射管的压力调节为与高炉的内部压力一致。
【文档编号】C21B7/22GK104053793SQ201280056785
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2012年10月11日 优先权日:2011年11月17日
【发明者】崔太和, 李东祚 申请人:Posco公司
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