风口组件及使用该风口组件的铁水制造设备的制作方法

风口组件及使用该风口组件的铁水制造设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种风口组件及使用该风口组件的铁水制造设备。所提供的铁水制造设备的风口组件，包括：气体通道，用于向熔融气化炉内喷射含氧气体；燃料喷射管，与所述气体通道分开设置，向熔融气化炉内喷射辅助燃料，其中所述燃料喷射管包括相互连接的两个管。本发明的风口组件可缩短燃烧焦点距离提高辅助燃料的燃烧效率，而且能够最大限度地减少辅助燃料所造成的喷射管的磨损。
【专利说明】风口组件及使用该风口组件的铁水制造设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铁水制造设备，更具体地涉及一种具有向熔融气化炉喷射辅助燃料的喷射管的风口组件及使用该风口组件的铁水制造设备。
【背景技术】
[0002]最近，已研发出能够取代高炉法的熔融还原法。在熔融还原法中，直接利用普通煤作为燃料及还原剂，并直接利用铁矿石作为铁源。在熔融还原法中，分别提供使铁矿石还原的还原反应器和使铁矿石熔化的熔融气化炉。因此，铁矿石在还原反应器中被还原气体还原后，在熔融气化炉中熔化而制造铁水。
[0003]向熔融气化炉喷射氧气，以使熔融气化炉内的煤填充床燃烧。用于喷射氧气的风口组件安装在熔融气化炉的侧面。喷射到熔融气化炉内的氧气使煤填充床燃烧，通过该燃烧热使装入熔融气化炉内的铁矿石熔化而制造铁水。
[0004]为使熔融气化炉内的燃烧热增加，可通过风口向熔融气化炉内喷射辅助燃料。
[0005]可通过喷射氧气的风口的气体喷射通道或者通过与氧气通道分开的其他管道，将辅助燃料喷射到炉内。 [0006]将辅助燃料和氧气通过气体喷射通道喷射到炉内时，辅助燃料在风口前端剧烈燃烧，从而会导致风口前端损坏。
[0007]将辅助燃料和氧气分别通过不同管道喷射到炉内时，辅助燃料和氧气在离开风口前端的位置相遇而燃烧，从而可以减少风口的损伤。辅助燃料和氧气相遇而燃烧的地点即燃烧焦点离风口前端越远越有利于防止风口的损伤。
[0008]然而，从辅助燃料的燃烧效率方面考虑，为了使喷射到炉内的辅助燃料和氧气尽快相遇，应缩短风口前端到燃烧焦点的距离。为了缩短燃烧焦点的距离，需要加大喷射辅助燃料的管道的角度。如果把管道的角度加大到预定值以上，管道脱离风口而与风口发生干扰现象，成为缩短燃烧焦点距离的主要限制条件。
[0009]如上所述，燃烧焦点距离没有得到充分缩短，而远离风口前端移动至回旋区中心，就会导致未充分燃烧之前离开回旋区的辅助燃料量增加，从而出现未燃烧的辅助燃料沉积在炉内的问题。
[0010]如果未燃烧的辅助燃料量增加，不仅燃料损失量变大，而且熔融气化炉内的透气性、透液性降低，从而引起导致炉内状况恶化的炉况失常。

【发明内容】

[0011]技术问题
[0012]本发明鉴于上述问题而作，其目的在于提供一种与风口不发生干扰的情况下进一步缩短燃烧焦点距离，从而可提高辅助燃料的燃烧效率的风口组件及使用该风口组件的铁水制造设备。
[0013]还提供一种能够最大限度地减少辅助燃料所造成的管道磨损的风口组件及使用该风口组件的铁水制造设备。
[0014]还提供一种更为方便快速地检测辅助燃料所造成的管道损坏状况的风口组件及使用该风口组件的铁水制造设备。
[0015]技术方案
[0016]根据本发明一实施例的设置在制造铁水的熔融气化炉的风口组件，包括:气体喷射通道，用于向所述熔融气化炉内喷射含氧气体；以及燃料喷射管，与所述气体喷射通道分开设置，向所述熔融气化炉内部喷射辅助燃料，其中所述燃料喷射管包括相互连接的两个管。
[0017]所述风口组件可由邻接于所述熔融气化炉内部的小风口和邻接于所述熔融气化炉外部的大风口组成。
[0018]所述燃料喷射管由第一管和第二管组成，所述第一管插入在小风口内部且部分朝所述大风口方向突出，所述第二管插入在所述大风口内部且与所述第一管的突出部连接。
[0019]另外，所述第二管可以是直线形或者弯曲形。
[0020]所述第二管与所述第一管的突出部连接，并且在所述大风口内部空间通过法兰盘或者接套来连接。
[0021]所述第一管和所述气体喷射通道所形成的角度为锐角。
[0022]所述第二管与所述第一管的突出部连接，并且具有从连接部位直线形成的直线区段。
[0023]所述第二管从所述直线部分的结束点起越往所述大风口的外侧前端曲率半径越小。
[0024]所述第二管上形成有保护管，所述保护管有间隔地包覆所述第二管的外周部并与外部隔离封闭。
[0025]所述保护管上可形成用于检测内部压力的压力计或者用于检测内部温度的温度计。
[0026]所述第二管内周面上可形成耐磨衬垫。
[0027]所述辅助燃料是选自粉煤、天然气、合成气、焦炉煤气(C0G)、转炉废气(LDG)、高炉废气(BFG)、FINEX废气(FOG)、COREX废气、废塑料、RDF及RPF中的至少一种燃料。
[0028]根据本发明另一实施例的铁水制造设备，包括:还原反应器，用于将含有铁矿石的混合物还原成被还原材料；煤炭供应装置，用于供应块状含碳材料，以用作使所述被还原材料熔化的热源；熔融气化炉，与所述还原反应器连接而被装入所述被还原材料，与所述煤炭供应装置连接而被装入块状含碳材料，并通过设置在侧面上的风口组件喷入氧气和辅助燃料，以制造铁水；以及还原气体供应管，用于向所述还原反应器供应由包含在所述块状含碳材料和所述辅助燃料中的挥发成分所产生的所述熔融气化炉内的还原气体。
[0029]所述风口组件可以是具有上述结构的风口组件。
[0030]所述煤炭供应装置包括煤压块制造装置，用于将粉煤压制成煤压块。
[0031]另外，所述煤压块制造装置，可包括:粉煤储料仓，用于储存所述粉煤；混合器，连接于所述粉煤储料仓，接收糖浆粘结剂进行混合，以形成混合煤；以及压块机，与所述混合器连接，对所述混合煤进行压制，以制造煤压块。
[0032]所述煤压块制造装置，还包括:粘结剂罐(bin)，用于提供所述糖浆粘结剂；以及固化剂罐(bin)，另行提供选自生石灰、消石灰、石灰石、碳酸钙、水泥、膨润土、粘土(clay)、硅石、硅酸盐、白云石、磷酸、硫酸及氧化物中的至少一种所述固化剂，并且所述粘结剂罐及所述固化剂罐可分别与所述所述混合器连接。
[0033]所述铁水制造设备还包括与所述还原反应器连接并压制所述被还原材料的压制铁制造装置，而且将所述压制铁制造装置中制造的压制铁供应到所述熔融气化炉内。
[0034]所述还原反应器可以是依次连接的多级流化床还原反应器。
[0035]所述还原反应器可以是充填床型还原反应器。
[0036]有益效果
[0037]根据本发明的铁水制造设备的风口组件，使得辅助燃料的燃烧焦点最大限度地靠近风口前端，从而能够提高辅助燃料的燃烧效率。
[0038]而且，能够减少向熔融气化炉内喷射辅助燃料时对喷射管所造成的损伤，且增加风口组件的寿命。
【专利附图】

【附图说明】
[0039]图1是示意性地示出本发明一实施例的铁水制造设备的风口组件的剖视图。
[0040]图2更具体地示出图1之风口组件中的燃料喷射管的结构。
[0041]图3示意性地示出 图1之变更实施例的风口组件中的燃料喷射管的第二管为弯曲形状。
[0042]图4更具体地示出图3之风口组件中的燃料喷射管的结构。
[0043]图5具体地示出图3之风口组件中的燃料喷射管的直线部分。
[0044]图6示出本发明另一实施例的铁水制造设备，其包括多级流化床还原反应器、采用本发明之风口组件的熔融气化炉、煤压块制造装置及压制铁制造装置。
[0045]图7示出本发明另一实施例的铁水制造设备，其包括充填床型还原反应器、采用本发明之风口组件的熔融气化炉、煤压块制造装置。
[0046]图8及图9是将本发明的风口组件的粉煤喷射量和铁水生产量与以往进行比较的图表。
【具体实施方式】
[0047]下面，参照附图详细说明本发明的实施例，以使所属领域的技术人员容易实施。所属领域的技术人员应当容易理解，在不脱离本发明的概念及范围的条件下，可以以不同的方式实施本发明。附图中相同或类似的部分尽量采用了相同的附图标记。
[0048]这里所使用的术语只是出于描述具体实施例的目的，而不意在限制本发明。除非上下文另外清楚地指出，否则这里所使用的单数形式也意在包括复数形式。还应该理解的是，术语“包括”和“包含”不是具体指某些特性、领域、整数、步骤、动作、要素及/或成分，而排除其他特性、领域、整数、步骤、动作、要素、成分及/或组的存在或附加。
[0049]下面使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)的含义与所属领域的技术人员通常理解的意思相同。还应该理解的是，除非这里明确定义，否则术语(诸如那些在在通用辞典里定义的术语)应该被解释为具有与相关技术文献和本说明书中公开的内容一致的意思，而不应该以理想化和/或过于正式的含义来解释它们的意思。[0050]说明书中提到的熔融气化炉的内部，只是用来例示风口组件的应用，风口组件的用途并不局限于此。因此，风口组件是指安装在熔融气化炉之前的风口组件和安装在熔融气化炉上的风口组件。
[0051]如图1所示，本发明一实施例的风口组件100，其安装在用于制造铁水的熔融气化炉上，包括:气体喷射通道12，用于向所述熔融气化炉内部喷射含氧气体；以及燃料喷射管20，与所述气体喷射通道12分开设置，并向所述熔融气化炉内部喷射辅助燃料，所述燃料喷射管20包括相互连接的两个管。
[0052]所述风口组件100由与所述熔融气化炉内部邻接设置的小风口 16和与所述熔融气化炉外部邻接设置的大风口 14组成。从外部喷入的含氧气体和辅助燃料在所述熔融气化炉内部相遇并燃烧。
[0053]所述大风口 14和小风口 16可由单一结构体组成，而且可以拆卸。
[0054]所述风口组件100可在内部形成冷却水通道以供冷却水流动。特别是，小风口 16向熔融气化炉内部突出而暴露于高温环境的情况下，通过冷却水通道流动的冷却水使风口组件100冷却，从而在高温下保护风口组件100。
[0055]所属领域的技术人员容易理解冷却风口的相关内容，在此省略其详细说明。
[0056]所述风口组件100的中心贯穿形成有气体喷射通道12。从所述熔融气化炉的外部喷入的含氧气体，通过所述气体喷射通道12喷射到熔融气化炉内部。
[0057]所述气体喷射通道可具有以下结构:小风口 16部分直接形成作为喷射通道的孔而非小风口 16内插入管子的结构，大风口 14部分是在大风口 14的中心插入吹管(blowpipe)的结构,在连接小风口 16和大风口 14时,大风口 14内的吹管(blowpipe)压接于小风口 16的相对处。
[0058]在这里，含氧气体是指氧气或者包含氧气的所有气体。因此，通过所述气体喷射通道12还可喷射氧气以外的含氧热风。
[0059]所述燃料喷射管20，用于通过风口组件100喷射辅助燃料，与气体喷射通道12分开设置。若燃料喷射管20在风口组件100内与气体喷射通道12相遇，则通过燃料喷射管20供应的辅助燃料在风口组件100内与通过气体喷射通道12供应的含氧气体进行反应，从而会导致风口组件100熔融而损坏。
[0060]因此，优选燃料喷射管20和气体喷射通道12相互分开。
[0061]所述辅助燃料可采用粉煤或含烃气体等。粉煤是指粒径为约3mm以下的含碳颗粒。含烃气体例如可为液化天然气(liquefiednatural gas ;LNG)或者液化石油气(liquefied petroleum gas ；LPG)等天然气或合成气。
[0062]另外，所述辅助燃料可包括焦炭制造炉中排出的焦炉煤气(Coke Oven Gas ；C0G)、高炉中排出的废气(Blast Furnace Gas ;BFG)、转炉工序中排出的废气(LDG)、利用多级流化床还原反应器和熔融气化炉用铁粉矿和粉煤制造铁水的FINEX工艺中排出的废气(FINEX Off Gas ；F0G)、利用竖炉和熔融气化炉用块矿和粉煤或块煤制造铁水的COREX工艺中排出的废气、废塑料、RDF(Refuse Derived Fuel)、RPF(Refuse Plastic Fuel)。
[0063]所述FINEX工艺中排出的废气包括流化床还原反应器中排出的废气、熔融气化炉中排出的废气。
[0064]另外，COREX工艺中排出的废气包括竖炉中排出的废气、熔融气化炉中排出的废气。
[0065]辅助燃料喷射到熔融气化炉内部而增加燃烧热。因此，能够减少从熔融气化炉的上部装入的煤炭量。另外，辅助燃料产生大量还原气体，可顺利地使铁矿石还原。
[0066]此外，从熔融气化炉上部装入的煤炭在到达熔融气化炉下部之前有可能燃尽，因此熔融气化炉下部状况可能不适合制造铁水。
[0067]因此，通过从熔融气化炉下部喷射辅助燃料，可以改善熔融气化炉的下部状况。
[0068]风口组件100内可设置一个以上的所述燃料喷射管20。
[0069]所述燃料喷射管20在风口组件100的外侧与燃料供应管(未图示)连接。由燃料供应管(未图示)供应的辅助燃料通过燃料喷射管20从风口组件100的前端喷射到熔融气化炉的内部。
[0070]参照图1或图3，所述燃料喷射管20由第一管26和第二管28a或第二管28b组成，所述第一管26插入于小风口 16的内部且部分突出到与所述小风口 16邻接的大风口 14内部6，所述第二管28a或第二管28b插入于所述大风口 14的内部且在所述大风口 14的内部与所述第一管26连接。
[0071]组成所述燃料喷射管20的第一管26为直线形，而所述第二管28a或第二管28b为直线形或弯曲形。 [0072]图1示出组成燃料喷射管20的第二管28a为直线形的实施例，而图3示出所述第二管28b为弯曲形的实施例。
[0073]所述第一管26与第二管28a或第二管28b在所述小风口 16的后端(即，从小风口16和大风口 14的邻接面靠近大风口 14的位置)，通过法兰盘40 (flange)或接套(socket)进行连接。
[0074]所述第一管26与所述气体喷射通道12所形成角度为锐角。也就是说，所述第一管26的中心线的虚拟延伸方向和所述气体喷射通道12的中心线的虚拟延伸方向成锐角。
[0075]所述第一管26的中心线的虚拟延长线和所述气体喷射通道12的中心线的虚拟延长线在熔融气化炉400的内部相交，两个虚拟线的相交点为燃烧焦点。
[0076]第一管26以上述角度插入风口组件100内，因此通过所述第一管26的辅助燃料的喷射方向与通过所述气体喷射通道12的含氧气体的喷射方向形成锐角α。
[0077]所述气体喷射通道12的中心线可与所述风口组件100的中心轴线一致。
[0078]如图1所示，由煤炭或焦炭形成的半焦床(char bed)位于风口组件100的前端。通过气体喷射通道12喷射含氧气体，就会在半焦床形成回旋区(raceway)。通过相对于气体喷射通道12的中心线设置成锐角的燃料喷射管20喷射的辅助燃料与含氧气体在回旋区相遇而燃烧。
[0079]所述气体喷射通道12与第一管26所形成的锐角会影响含氧气体和辅助燃料相遇而燃烧的地点，即燃烧焦点P。
[0080]若所述锐角α较小，燃烧焦点就会远离风口组件100前端，导致从燃料喷射管20喷射的辅助燃料不能顺利地与从气体喷射通道12喷射的含氧气体相遇。因此，辅助燃料被点燃的时间延迟，从而会降低辅助燃料的燃烧效率。
[0081]另一方面，若所述锐角α较大，燃烧焦点P就会靠近风口组件100内侧前端。这样的话，辅助燃料在风口组件100的前端与含氧气体相遇而被点燃。因此，辅助燃料的燃烧加快，从而能够提高燃烧效率。
[0082]在本发明中，所述第一管26以最大的锐角α设置在风口组件100内。为此，所述第一管26以沿其中心轴方向延伸时脱离风口组件100的外周面的角度与气体喷射通道12形成锐角。
[0083]如上所述，加大所述锐角使得第一管26沿中心轴延伸时脱离风口组件，因此在熔融气化炉内，燃烧焦点可形成在最大限度地靠近风口组件100的位置上。
[0084]在此，加大所述第一管26的锐角可以使燃烧焦点P靠近风口组件100的前端侧，但是如果加大锐角就会出现燃料喷射管20脱离风口组件100的现象，如图1所示的虚线L。
[0085]在本发明中，燃料喷射管20通过加大第一管26的锐角，第一管26的虚拟延长线倾斜成脱离风口组件100的外周面的角度。尽管如此，通过将与所述第一管26连接的另外的第二管28a或第二管28b形成为直线形或弯曲形，燃料喷射管20仍可位于风口组件100内，而不脱离风口组件100。
[0086]此外，所述燃料喷射管20因沿管道流动的粉体会产生磨损。
[0087]为了防止磨损，所述燃料喷射管20可采用不同的材料及厚度来形成第二管28a或第二管28b和第一管26。对于燃料喷射管20的磨损，尤其是第二管28a形成为直线形(如图1所示)时，集中发 生在第二管28a，因此第二管28a可采用与第一管26不同的耐磨材料。
[0088]例如，第二管28a或第二管28b的整体或者一部分可采用高镍钢、高铬钢或陶瓷(Ceramic)等耐磨材料。
[0089]另外，为了防止磨损，在所述第二管28a或第二管28b的内周面可增设衬垫。所述衬垫可采用具有耐磨性的钢材(steel)或陶瓷(ceramic)材料。
[0090]此外，第二管28a或第二管28b的厚度也可以更厚于第一管26。第二管28a或第二管28b所处的大风口 14大于小风口 16，具有充分的闲置空间，因此通过使第二管28a或第二管28b的厚度不同于第一管26或者在第二管28a或第二管28b内设置衬垫，可以减少第二管28a或第二管28b的磨损。
[0091]所述第一管26与第二管28a或第二管28b之间设置法兰盘40 (flange)或者接套(socket),以便连接两个管。
[0092]所述法兰盘40或者接套连接第一管26和第二管28a或第二管28b，并封住连接处的缝隙以保持密封。法兰盘40是内部贯通器件，其一端分别接合在第一管26及第二管28a或第二管28b之后，对接两个法兰盘并用螺栓等连接。在法兰盘40与法兰盘40之间，可以夹设密封垫(gasket)等。
[0093]为了连接所述第一管26与第二管28a或第二管28b,使用接套(socket)时,在接套的两前端内周面上加工内螺纹，通过螺接方式连接第一管26与第二管28a或第二管28b。
[0094]对所述法兰盘40或者接套的结构没有特别限制，只要密封连接所述第一管26与第二管28a或第二管28b即可。
[0095]此时，所述法兰盘40或者接套在大风口 14内的邻近大风口 14内侧前端的位置(即，在小风口 16与大风口 14的邻接面上靠近大风口 14的位置)上连接所述第一管26与第二管28a或第二管28b。
[0096]换言之，所述法兰盘40或者接套在小风口 16的外侧前端，即在小风口 16与大风口 14的邻接面上朝熔融气化炉的外侧方向靠近大风口 14的位置上连接所述第一管26与第二管28a或第二管28b。
[0097]插入第一管26的小风口 16较小且具有冷却水通道，若设置法兰盘等，就会与冷却水通道发生干扰。因此，第一管26的一端穿过所述小风口 16与大风口 14的连接部，向大风口 14方向延伸预定长度，并在大风口 14的内部通过法兰盘40或者接套与第二管28a或第二管28b的一端连接。
[0098]图2、图4分别更具体地示出图1、图3之风口组件中的燃料喷射管的结构。
[0099]在本发明中，燃料喷射管20可采用在辅助燃料导致磨损造成损坏时，易于检测出损坏的结构。磨损集中发生在第二管28a或第二管28b，因此损坏检测可在燃料喷射管20的第二管28a或第二管28b进行。
[0100]鉴于此，燃料喷射管20包括保护管30，所述保护管30设置在第二管28a或第二管28b的外侧，并包覆第二管28a或第二管28b使其与外部密封隔离。
[0101]所述保护管30中设有检测保护管30的内部压力的压力计32。所述压力计32显露在风口组件100的外侧，使得操作人员易于观测。
[0102]所述保护管30沿着第二管28a或第二管28b延伸并具有对应于第二管28a或第二管28b的长度。所述保护管30的内径大于第二管28a或第二管28b的外径，因此在第二管28a或第二管28b与保护管30之间形成空间。对所述保护管30的内径大小没有特别限制，具有可使保护管30与第二管28a或第二管28b之间形成一定间隙的大小即可。
[0103]所述保护管30的 两前端接合于第二管28a或第二管28b。保护管30的内部空间与外部隔离而形成密封状态。所述保护管30的内部空间可为真空状态或者与大气压相同的压力状态，对此没有特别限制。
[0104]所述压力计32连接于保护管30的内部空间，用于检测内部空间的压力。
[0105]当第二管28a或第二管28b损坏时，用于输送辅助燃料的高压氮气或空气等气体从第二管28a或第二管28b的损坏处流出。从损坏处流出的输送气体流进包覆第二管28a或第二管28b的保护管30的内部空间，从而改变保护管30的内部空间的压力。压力计32检测出保护管30的内部空间的压力。由此，作业人员通过压力计32检测到的保护管30的压力变化值，很容易地确认第二管28a或第二管28b的损坏与否。
[0106]除了所述基于压力的检测结构之外，可利用温度检测出第二管28a或第二管28b的损坏与否。对于这种结构，在保护管30中代替压力计32设置检测温度的温度计。当第二管28a或第二管28b损坏时，所述温度计检测因流进保护管30的内部空间的输送气体而发生变化的温度。由此，作业人员通过温度计检测到的保护管30的温度变化值，很容易地确认第二管28a或第二管28b的损坏与否。
[0107]图4示出组成燃料喷射管20的第二管28b为弯曲形而非直线形的实施例。
[0108]如图4所示，在不脱离风口组件100的范围内，可以以最大的曲率半径形成所述第二管28b。此时，第二管28b —端的曲率半径(R)小于与第一管26连接的另一端的曲率半径(R’)。也就是说，第二管28b的与第一管26连接的部分几乎为直线，第二管28b是以越靠近大风口 14的外侧曲率半径越小的形状位于风口组件100内。
[0109]辅助燃料碰撞所造成的燃料喷射管20的磨损集中发生在曲率最大的部分。因此，所述第二管28b在风口组件100内与第一管26接合时，尽量使接合部分具有最大的曲率半径，以此能够最大限度地减少辅助燃料的碰撞造成的第二管28b的磨损。
[0110]另外，图5更具体地示出燃料喷射管20的连接部。如图5所示，第二管28b在与第一管26连接的一端具有形成为直线的直线区段D。所述第二管28b的弯曲部从直线区段D的过渡处开始形成至大风口 14的外侧前端。
[0111]由于所述直线区段D，在第二管28b和第一管26连接点处第二管28b的延伸方向和第一管26的延伸方向一致。如此，以第二管28b和第一管26的连接点为准，第一管26和直线区段D形成经过相同轴线的直线。因此，辅助燃料在以第一管26和第二管28b的连接点为中心的前后侧不改变行进方向直线通过，从而最大限度地减少连接点处的磨损。
[0112]所述直线区段D从与第一管26的连接点起其长度为IOOmm以上。若所述直线区段D的长度为IOOmm以下，则由于直线区段D过短效果不明显。
[0113]另外，在本实施例中，燃料喷射管20具有易于检测辅助燃料造成的磨损的结构。由于磨损集中发生在弧状弯曲的部分，损坏检测可在燃料喷射管20的第二管28b进行。
[0114]图6及图7示出包括安装有本发明另一实施例的风口组件100的熔融气化炉400的铁水制造设备1000。
[0115]具体地，图6示出本发明另一实施例的铁水制造设备1000，铁水制造设备1000包括多级流化床还原反应器230、使用本发明的风口组件100的熔融气化炉400、煤压块制造装置310及压制铁制造装置500。
[0116]本发明另一实施例的铁水制造设备1000，包括:还原反应器200，用于将含有铁矿石的混合物还原成被还原 材料；煤炭供应装置300，用于供应块状含碳材料，以用作使所述被还原材料熔化的热源；熔融气化炉400，与所述还原反应器200连接而被装入所述被还原材料，与所述煤炭供应装置300连接而被装入块状含碳材料，并通过设置在侧面上的风口组件100喷入氧气和辅助燃料，以制造铁水；以及还原气体供应管，用于向所述还原反应器200供应由包含在所述块状含碳材料和所述辅助燃料中的挥发成分所产生的所述熔融气化炉400内的还原气体。
[0117]如图6所示，还原反应器200是流化床型还原反应器230。
[0118]所述含有铁矿石的混合物包括铁矿石、石灰石及白云石等辅助原料。
[0119]块状含碳材料用作使所述被还原材料熔化的热源，含碳材料中包含碳和氢等挥发成分，在原料煤被分为粉煤及块煤的过程中，使块煤与高温气体接触以进行干燥，使用经过干燥的块煤。
[0120]另外，所述块状含碳材料包括块煤或煤压块，煤压块是将原料煤分级过程中所产生的粉煤与固化剂及粘结剂混合而制造。
[0121]所述风口组件100可使用上述各种形式的风口组件。
[0122]所述熔融气化炉400通过设置在其下部侧壁上的风口组件100来喷入常温纯氧气体和粉煤等辅助燃料，使辅助燃料和块状含碳材料燃烧而产生一氧化碳(CO)、氢(H2)等还原气体，并利用含碳材料燃烧而产生的热使得被还原材料熔化，以制造铁水。
[0123]另外，所述熔融气化炉400中产生的还原气体被喷入到所述还原反应器200内，用于使含有铁矿石的混合物还原。
[0124]通过煤炭供应装置300供应作为所述块状含碳材料的煤压块，所述煤炭供应装置300包括煤压块制造装置310，用于将原料煤被分为块煤和粉煤的过程中产生的粉煤压制成煤压块。
[0125]此外，所述煤压块制造装置310包括:粉煤储料仓330，用于储存所述粉煤；混合器350，连接于所述粉煤储料仓330，接收糖浆粘结剂及固化剂进行混合，以形成混合煤；以及压块机370，与所述混合器350连接，对所述混合煤进行压制，以制造煤压块。
[0126]所述煤压块制造装置310还包括:粘结剂罐(bin) 380，用于提供所述糖浆粘结剂；以及固化剂罐(bin) 390，另行提供选自生石灰、消石灰、石灰石、碳酸钙、水泥、膨润土、粘土(clay)、硅石、硅酸盐、白云石、磷酸、硫酸及氧化物中的至少一种所述固化剂。所述粘结剂罐380及所述固化剂罐390分别与所述所述混合器350连接。
[0127]所述煤压块是粉煤中添加并混合糖浆粘结剂和固化剂而制成的，如果将固化剂之一的生石灰(CaO)与粉煤进行混合，残留在粉煤中的水分就会与生石灰(CaO)进行以下化学式I表示的化学反应而变成消石灰[(Ca(OH)2]，并产生强烈的反应热，从而除去水分。
[0128]由于水分被除去，在后续工序易成型并确保一定强度。
[0129]〈化学式1>
[0130]CaCHH2O — Ca (OH) 2
[0131]如上所述，除去水分，并将糖浆粘结剂用作粘结剂，生石灰和糖浆粘结剂就会进行糖酸钙盐化学反应，从而能够提高煤压块的强度且防止糖浆粘结剂被水分溶化的现象。 [0132]另外，在本发明中，压制煤压块时，可以一起添加糖浆粘结剂和固化剂。
[0133]相对于100重量份的所述粉煤，优选添加I~5重量份的所述固化剂，并且相对于100重量份的所述粉煤，优选添加5~15重量份的所述糖浆粘结剂。
[0134]所述铁水制造设备1000还包括压制铁制造装置500，连接于所述还原反应器200，用于压制所述被还原材料。在所述压制铁制造装置500中制造的压制铁(HotCompactedIron ；HCI)供应到所述熔融气化炉400。
[0135]具体地，所述压制铁制造装置500包括:装料仓510，在通过一对滚筒520压制之前，暂存所述流化床型还原反应器230中被还原后排出的还原铁，之后再送到所述一对滚筒520 对滚筒520，用于高温压制从所述装料仓510排出的还原铁；破碎机530，用于破碎压成块的还原铁；以及还原铁储存槽540，在装入熔融还原反应器400之前，储存破碎的块状还原铁(压制铁)。
[0136]所述还原反应器200为依次连接的多级流化床型还原反应器230。通过多级设置所述还原反应器200，含有铁矿石的混合物中粒度小的如铁粉矿在与石灰石、白云石等辅助原料等一起最先装入的流化床反应器被加热至一定温度，之后在预还原反应器中被预还原，然后在最终还原反应器中被最终还原，从而能够制造出还原率优异的还原铁。
[0137]图7示出本发明另一实施例的铁水制造设备1000，其包括充填床型还原反应器250、使用本发明的风口组件100的熔融气化炉400、煤压块制造装置310。
[0138]所述还原反应器200为充填床型还原反应器250。如果含有铁矿石的混合物的粒度较大(例如，块状铁矿石)，就会与石灰石、白云石等辅助原料一起装入充填床型还原反应器250，之后将熔融气化炉400中产生的还原气体喷入还原反应器下部，铁矿石被还原气体还原，从而可以制造还原铁。
[0139]从熔融气化炉400的上部装入还原铁及块状含碳材料，在熔融气化炉400内制造铁水后向外排出。所述块状含碳材料可以是煤压块。煤压块装入熔融气化炉400后形成半焦床(charbed)，并产生还原气体后向外排出。通过风口组件100喷入的含氧气体使半焦床燃烧而产生燃烧热，通过该燃烧热使还原铁熔化，从而制造铁水。
[0140]从熔融气化炉400中排出的还原气体流入流化床型还原反应器230或者充填床型还原反应器250，使得装入流化床型还原反应器230或者充填床型还原反应器250内的铁矿石还原，从而制造还原铁。
[0141 ] 在本发明中，含氧气体和辅助燃料通过风口组件100喷射，从而增加熔融气化炉400内的燃烧热，能够节省从熔融气化炉400的上部装入的块煤或煤压块的量。在此，辅助燃料通过本实施例的燃料喷射管20喷射，并在最大限度地靠近风口内侧前端的位置上燃烧，因此可大幅提高辅助燃料的燃烧效率。
[0142]下面，通过实验例进一步详细说明本发明。下述实验例只是用于说明本发明，本发明并不局限于此。
[0143]〈实施例1>
[0144]使用如图1所示的由两个管(two-pieced)组成的风口组件，将粉煤作为辅助燃料喷入到熔融气化炉内。粉煤通过风口组件的燃料喷射管喷入熔融气化炉内。另外，纯氧气体通过风口组件的气体喷射通道喷入熔融气化炉内。燃料喷射管分为第一管和第二管，其中第二管形成为直线形，从而在燃料喷射管设置于风口内的情况下，也可以加大位于小风口的第一管相对于气体通道的倾斜度。第一管与气体通道成7.5度锐角，粉煤和氧气相遇的燃烧焦点离风口内侧前端有270_。 [0145]另一方面，由于第二管形成为直线形，在与第一管连接的连接部位经过燃料喷射管的粉煤流路发生急剧变化，随着作业的进行磨损集中发生在连接部位。
[0146]〈实施例2>
[0147]使用如图3所示的由两个管(two-pieced)组成的风口组件，将粉煤作为辅助燃料喷入到熔融气化炉内。将粉煤通过风口组件的燃料喷射管喷入熔融气化炉内。另外，纯氧气体通过风口组件的气体喷射通道喷入熔融气化炉内。燃料喷射管分为第一管和第二管，其中第二管弯曲成弧状，从而在燃料喷射管设置于风口内的情况下，也可以加大位于小风口的第一管相对于气体通道的倾斜度。第一管与气体通道成7.5度锐角，粉煤和氧气相遇的燃烧焦点离风口内侧前端有270mm。燃料喷射管的第二管形成为弯曲形，与第二管形成为直线形状的情形相比，可以延长燃料喷射管的更换周期。
[0148]<比较例>
[0149]与所述实验例不同，使用以往的设置有单一(one-pieced)直线形状的燃料喷射管的风口组件，向熔融气化炉内喷射粉煤。粉煤通过燃料喷射管喷入熔融气化炉内。另外，纯氧气体通过风口组件的气体喷射通道喷入熔融气化炉内。气体喷射通道与气体燃料喷射管成6度锐角，粉煤和氧气相遇的燃烧焦点离风口前端有340_。
[0150]从上述实验例及比较例可知，实验例与比较例相比燃烧焦点从风口前端缩短了20%以上。
[0151]当使用实验例中的燃料喷射管时，相对于比较例提高了粉煤燃烧性，且大幅增加了粉煤喷射量。
[0152]图8及图9是将实验例和比较例的粉煤喷射量和铁水产量进行比较的图表。
[0153]如图所示，在比较例中，每吨铁水的粉煤喷射量仅为160kg/t_p左右，而采用弯曲成弧状的燃料喷射管的实验例中，每吨铁水的粉煤喷射量为190kg/t-p增加了 19%。而且，实验例与比较例相比其铁水产量也增加了。
[0154]因此，使用实验例中的燃料喷射管时，进一步提高了通过风口组件喷射到熔融气化炉内的粉煤的燃烧效率，而且对铁水生产的增产方面具有良好的效果。
[0155]以上，参照附图 说明了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员可以以各种不同的方式实施本发明。不超出本发明的精神及范围的各种不同的方式也属于本发明的权利范围。
【权利要求】
1.一种设置于制造铁水的熔融气化炉的风口组件，包括: 气体喷射通道，用于向所述熔融气化炉内喷射含氧气体；以及 燃料喷射管，与所述气体喷射通道分开设置，向所述熔融气化炉内喷射辅助燃料， 其中，所述燃料喷射管包括相互连接的两个管。
2.根据权利要求1所述的风口组件，其中， 所述风口组件由邻接于所述熔融气化炉内部的小风口和邻接于所述熔融气化炉外部的大风口组成。
3.根据权利要求2所述的风口组件，其中， 所述燃料喷射管由第一管和第二管组成， 所述第一管插入在小风口内部且部分朝所述大风口方向突出， 所述第二管插入在所述大风口内部且与所述第一管的突出部连接。
4.根据权利要求3所述的风口组件，其中， 所述第二管为直线形或弯曲形。
5.根据权利要求4 所述的风口组件，其中， 所述第二管与所述第一管的突出部连接，并且在所述大风口内部空间通过法兰盘或者接套来连接。
6.根据权利要求4或者5所述的风口组件，其中， 所述第一管和所述气体喷射通道所形成的角度为锐角。
7.根据权利要求4所述的风口组件，其中， 所述第二管与所述第一管的突出部连接，并且具有从连接部位直线形成的直线区段。
8.根据权利要求7所述的风口组件，其中， 所述第二管从所述直线部分的结束点起越往所述大风口的外侧前端曲率半径越小。
9.根据权利要求3所述的风口组件，其中， 所述第二管上形成有保护管，所述保护管有间隔地包覆所述第二管的外周部并与外部隔离封闭。
10.根据权利要求9所述的风口组件，其中， 所述保护管形成有用于检测内部压力的压力计或者用于检测内部温度的温度计。
11.根据权利要求3所述的风口组件，其中， 所述第二管的内周面上形成有耐磨衬垫。
12.根据权利要求1所述的风口组件，其中， 所述辅助燃料是选自粉煤、天然气、合成气、焦炉煤气、转炉废气、高炉废气、FINEX废气、COREX废气、废塑料、RDF、RPF中的至少一种燃料。
13.一种铁水制造设备，包括: 还原反应器，用于将含有铁矿石的混合物还原成被还原材料； 煤炭供应装置，用于供应块状含碳材料，以用作使所述被还原材料熔化的热源； 熔融气化炉，与所述还原反应器连接而被装入所述被还原材料，与所述煤炭供应装置连接而被装入块状含碳材料，并通过设置在侧面上的风口组件喷入氧气和辅助燃料，以制造铁水；以及 还原气体供应管，用于向所述还原反应器供应由包含在所述块状含碳材料和所述辅助燃料中的挥发成分所产生的所述熔融气化炉内的还原气体。
14.根据权利要求13所述的铁水制造设备，其中， 所述风口组件为权利要求1至12所述的风口组件。
15.根据权利要求13所述的铁水制造设备，其中， 所述煤炭供应装置包括煤压块制造装置，用于将粉煤压制成煤压块。
16.根据权利要求15所述的铁水制造设备，其中， 所述煤压块制造装置，包括: 粉煤储料仓，用于储存所述粉煤； 混合器，连接于所述粉煤储料仓，接收糖浆粘结剂进行混合，以形成混合煤；以及 压块机，与所述混合器连接，对所述混合煤进行压制，以制造煤压块。
17.根据权利要求16所述的铁水制造设备，其中， 所述煤压块制造装置，还包括: 粘结剂罐，用于提供所述糖浆粘结剂；以及 固化剂罐，另行提供选自 生石灰、消石灰、石灰石、碳酸钙、水泥、膨润土、粘土、硅石、硅酸盐、白云石、磷酸、硫酸及氧化物中的至少一种所述固化剂， 并且，所述粘结剂罐及所述固化剂罐分别与所述混合器连接。
18.根据权利要求13所述的铁水制造设备，还包括与所述还原反应器连接并压制所述被还原材料的压制铁制造装置，而且将所述压制铁制造装置中制造的压制铁供应到所述熔融气化炉内。
19.根据权利要求13所述的铁水制造设备，其中， 所述还原反应器是依次连接的多级流化床还原反应器。
20.根据权利要求13所述的铁水制造设备，其中， 所述还原反应器是充填床型还原反应器。
【文档编号】C21B13/00GK103998627SQ201280061989
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2012年10月11日 优先权日:2011年12月22日
【发明者】崔应洙, 许金植, 裴辰灿 申请人:Posco公司