专利名称：竖炉的环管装置的制作方法
技术领域：
本实用新型大体上涉及一种竖炉的环管装置，具体地用于将加压热气供应给竖炉。
背景技术：
在竖炉中，特别是在鼓风炉中，将加压热气(通常是加压热空气)吹到炉子中，以 有助于竖炉中矿石的还原。 按照惯例，周向环管布置在围绕竖炉的外壳、且与之距离一定距离处的风口带中。 气体从环管经气体于此被吹到竖炉中的风口弯头排(tuyere stock row)而供给。风口弯 头通常设置有补偿器，以补偿环管与竖炉之间的相对移动。例如，这种传统的环管装置可从 WO 86/05520中获知。 有人已经提议不仅在上炉膛高度处，而且在熔融区上方的区域(也被称为"下炉 身(lower shaft)")中，将气体注入到竖炉中。下炉身注入需要另一个的环管装置，以便将 气体供给至下炉身中的各个注入点。 已经考虑过如上所述的传统环管装置。虽然这种解决方案具有是一种公知且已测 试的解决方案的显著优点，但其也有很多缺点。实际上，该装置的巨大重量使得难于安装在 下炉身的高度处。而且，传统环管装置的笨重设计还限制了注入点的数量。 用于在下炉身高度处注入的环管装置的另一个竞争者是所谓的"Midrex"型气体 注入，其包括构建在炉壁中的周向分配通道，如US 6， 146，442所阐明的。这允许增加注入 点的数量。然而，该解决方案难于适用于现有的竖炉，并引发了某些关于耐火材料(特别是 将分配通道与炉腔隔开的壁内的耐火材料)的磨损的额外风险。另一个不可忽视的关注点 是炉子的静态(statics)。实际上，由于"Midrex"型构造，炉子的结构被削弱了。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种竖炉的环管装置，其中，避免了上述缺点。该目的通 过根据本实用新型的装置来实现。 本实用新型提出了一种竖炉的环管装置，具体地是用于将加压热气供给到竖炉中 的环管装置，其中，该环管装置包括沿竖炉的外壳、且与之距离一定距离布置的周向环管。 该装置还包括将环管连接到竖炉的外壳的多个第一支撑臂；以及将环管连接到竖炉的外 壳的多个第二支撑臂。将第一支撑臂和第二支撑臂构造成支撑周向环管。第一支撑臂中布 置有第一鼓风通道，以便将环管流体地(fluidly)连接至竖炉的内部。 由于多个第一支撑臂和第二支撑臂，环管装置是自支撑的；实际上，环管装置被直 接支撑在竖炉的壁上，故不需要框架结构来支撑该环管装置。而且，由于环管直接连接到 竖炉壁，因此不需要补偿器。这降低了环管与竖炉间出现泄漏的风险。与传统的环管装置 相比，环管装置的更紧凑设计还允许显著增加注入点的数量。增加的注入点数量允许将气 体更均一地注入到竖炉中。本环管装置的又一重要优点是其可以容易地结合到现有的竖炉上，只需对竖炉进行最小的改变。 根据本实用新型的优选实施例，环管装置还包括用于将气体从环管吹到竖炉中的 多个第二鼓风通道，其中，这些第二鼓风通道布置在第二支撑臂中，并将环管流体地连接到 竖炉的内部。 布置在第二支撑臂中的第二鼓风通道允许在两个不同的高度上将气体、空气或还 原气体注入到竖炉中。这导致更高数量的注入点和注入气体的更均一再分配。 有利地，环管包括在其内壁上的耐火衬里，并且第一鼓风通道和/或第二鼓风通 道穿过环管的耐火衬里延伸，因而允许来自环管气体通道的气体经支撑臂流到竖炉中。 优选地，环管在与第一鼓风管道和/或第二鼓风管道相对的壁部中包括入口，并 且这些入口与相应的第一鼓风通道和/或第二鼓风通道线性对齐。这种入口允许对鼓风通 道进行维修、清洗、堵塞和热气推进调节(hot gas impulse regulation)。鼓风通道的清洗 在长时间工作后可能是必要的，并能通过入口实现。 这些入口还允许堵塞各个鼓风通道，因而使得通过本环管装置的气体注入是尤其 灵活的。实际上，一个入口可结合有一个柱塞，以便至少部分地堵塞相应的鼓风通道。使用 这种柱塞允许堵塞某些鼓风通道，因而增大了剩余鼓风通道中的流速。例如，可能希望在一 个高度上将气体注入到竖炉中。于是，堵塞所有其他高度的鼓风通道。柱塞还可具有圆锥 形头部(conical nose)，从而允许对相应鼓风通道中的气流进行调节。 入口还提供了到达注射喷嘴的途径(access)，这些注射喷嘴可拆除地安装在第一 鼓风通道或第二鼓风通道中，优选地安装在鼓风通道的面向竖炉的端部中。这允许用不同 内径的注射喷嘴来替换磨损的注射喷嘴或调换特定内径的注射喷嘴。作为可替换方案，可 通过入口在注射喷嘴中插入喷嘴插入件。这种喷嘴插入件也会改变注射喷嘴的内径。改变 注射喷嘴的内径的可能性允许鼓风通道中的热气流适于特定的工作条件，因而增大了竖炉 的操作灵活性。 注射喷嘴和/或喷嘴插入件和/或柱塞优选地由陶瓷材料制成，该陶瓷材料优选 地为氧化物陶瓷材料或渗硅碳化硅材料。选择这种材料，以经受载满灰尘的热气所引起的 磨损。而且，本发明人已经发现利用这种材料，就无需冷却注射喷嘴和/或喷嘴插入件和/ 或柱塞。 应注意的是，上述注射喷嘴、喷嘴插入件或柱塞的使用不应限于与上述环管装置 结合使用。
有利地，第二支撑臂这样布置使其垂直投影处于两个相邻第一支撑臂之间的中
间位置(halfiay)，从而通过实现注入气体的更均一再分配来优化气体注入。 第一支撑臂和/或第二支撑臂可以由一个管道段形成，该管道段内部衬有耐火材
料，并且第一鼓风通道和第二鼓风通道穿过其中。该管道段有利地是直的管道段。这种直
的管道段在环管与竖炉的内部之间提供了直接连接，即没有弯头、接头或连接件。因而可减
小穿过该管道段的压力损失。 根据本实用新型的一个实施例，第一支撑臂可以是基本水平的，而第二支撑臂可 以是倾斜的，例如相对于水平方向成10°到60°之间的角度。 根据本实用新型的优选实施例，第二支撑臂以这样的角度来布置选择该角度，以 使与第二鼓风通道相关的入口和与第一鼓风通道相关的入口基本处于同一高度上。例如，第二支撑臂可相对于水平方向以约45°的角度布置，并且第二支撑臂与其相关的入口之间 的假想线可以穿过环管的中心。将所有入口 (即那些与第一鼓风通道以及第二鼓风通道相 关的入口)都布置在同一高度上允许更容易且更快捷地维修鼓风通道。实际上，可以使用 单个平台来达到两个高度的注入点以进行维修。而且，应注意的是，增大的角度为环管装置 提供了改良的支撑。 根据本实用新型的另一个优选实施例，第一支撑臂和第二支撑臂都相对于水平方 向以0到40°之间的角度倾斜，优选地以0到30。之间的角度倾斜。 环管可以具有基本为圆形或椭圆形的横截面。应注意的是，不应排除其他形状的 横截面。 在横截面基本为椭圆形的情形中，优选地，环管的尺寸形成为具有足以允许对环 管的内部进行人为检查(例如由维护人员)的高度间隙。 可以设置至少一种多个辅助臂来将环管连接到竖炉的外壳，其中，辅助臂中布置 有辅助鼓风通道，以便将环管流体地连接至竖炉的内部。这种辅助臂可用来在至少一个辅 助高度上提供注入点。
现在将参照附图以实例的方式描述本实用新型的优选实施例，附图中 图1是穿过根据本实用新型的环管装置的示意性横截面图； 图2是根据本实用新型的环管装置的注入点的示意图；以及 图3是穿过根据本实用新型的又一实施例的环管装置的示意性横截面图。
具体实施方式参照图1说明本实用新型，图1示出了围绕竖炉的外壳布置的环管装置。 环管装置10包括围绕竖炉沿周向布置的环管12，图1中示出了竖炉的外壳14的 一部分。环管12布置在距离外壳14 一定距离处，并由横截面基本为圆形的管子16形成， 该管子内部衬有耐火材料18，并且该耐火材料中形成有气体通道20。 借助于多个第一支撑臂22和第二支撑臂24，将环管12保持在沿着竖炉的外壳14 的适当位置。第一支撑臂22和第二支撑臂24都围绕竖炉的周向布置并支撑环管12。支撑 臂22、24优选地通过焊接连接到环管12以及连接到炉壁14。 第一支撑臂22中布置有第一鼓风通道26，以便通过第一注入点28将环管12的气 体通道20流体地连接到竖炉的内部。类似地，第二支撑臂24中布置有第二鼓风通道30，以 便通过第二注入点32将环管12的气体通道20流体地连接到竖炉的内部。因此，根据本实 用新型的环管装置IO允许在两个高度上将气体注入到竖炉中。这增加了注入点的数量，并 允许更均一地再分配注入的气体。注入点的数量显然取决于竖炉的直径、注入点的直径和 相邻注入点间的距离。例如，对于炉膛直径为约7m的竖炉，注入点的数量可高达100。 第一支撑臂22和第二支撑臂24每个均都包括一管道段34，该管道段内部衬有耐 火材料18，并且第一鼓风通道26和第二鼓风通道30形成在该耐火材料中。在图l所示实 施例中，第一支撑臂22基本水平地布置，而第二支撑臂24相对于水平方向以10°到15° 之间的角度a布置。尽管图中没示出，约45。的角度a可以是优选的。[0035] 环管装置10还包括与每个第一鼓风通道26相关的一个第一入口 (access port) 36以及与每个第二鼓风通道30相关的一个第二入口 38。第一入口 36与第一鼓风通 道26以及第二入口 38与第二鼓风通道30线性对齐地布置。这些入口允许对相应的鼓风 通道26、30进行维修、清洗、堵塞和热气推进调节。堵塞各个鼓风通道26、30为通过本环管 装置10进行的气体注入操作提供了相当大程度的灵活性。面对竖炉的鼓风通道26、30的 端部可设置有注射喷嘴(未示出)。这种注射喷嘴可以通过入口36、38容易地替换或调换。 例如，这些注射喷嘴可以由具有不同出口直径的注射喷嘴替换，因而进一步有助于本环管 装置10的灵活性。 另外应注意的是，如图2所示，第一支撑臂22和第二支撑臂24以这样的方式布 置将第二注入点32定位于相邻第一注入点28之间的中间位置。注入点28、32这种交错 的布置保证了注入到竖炉中的气体的更均一再分配。 图3示出了根据本实用新型的吹管装置的又一实施例。类似于图1中的实施例， 环管装置IO包括围绕竖炉沿周向布置的环管12。然而，环管12由横截面基本为椭圆形的 管子16'形成。环管12的尺寸形成为具有足以允许对环管12的内部进行人为检查的高度 间隙。第一支撑臂22可以相对于水平方向以0到40。之间的角度13布置。类似地，支撑 臂24可以相对于水平方向以0到40。之间的角度Y布置。在图3中，支撑臂22、24都成 约13 = Y = 10°到15°的角度地布置。然而，应注意的是，13禾P Y不必非要相等。 图3还示出了布置在第一鼓风通道26中的注射喷嘴40。这种注射喷嘴40可以通 过与相应的鼓风通道26、30相关的入口 36、38来拆除和替换。 图3此外示出了与第一鼓风通道26相关的柱塞42。这种柱塞42可用来堵塞第一 鼓风通道26或调节流经其中的热气流。 为了加强该连接，此外在管子16与外壳14之间可设置有加强翅片44，如图3所 示。这种加强翅片44可以由焊接至管道段34、管子16和外壳14的厚金属板形成。加强翅 片44在垂直方向上且径向地远离管道段34延伸。参考标号说明10环管装置30第二鼓风通道12环管32第二注入点14竖炉的外壳34管道段16、16'管子36第一入口18耐火材料38第二入口20气体通道40注射喷嘴22第一支撑臂42柱塞24第二支撑臂44加强翅片26第一鼓风通道28第一注入点。
权利要求竖炉的环管装置(10)，具体地用于将加压热气供给到所述竖炉中，更具体地用于将加压热气供给到鼓风炉中，其中，所述环管装置(10)包括周向环管(12)，沿着所述竖炉的外壳(14)、且与之距离一定距离地布置；其特征在于，将所述环管(12)连接至所述竖炉的所述外壳(14)的多个第一支撑臂(22)；将所述环管(12)连接至所述竖炉的所述外壳(14)的多个第二支撑臂(24)；其中，所述第一支撑臂和第二支撑臂(22、24)被构造成支撑所述周向环管(12)；并且其中，所述第一支撑臂(22)中布置有第一鼓风通道(26)，以便将所述环管(12)流体地连接至所述竖炉的内部。
2. 根据权利要求1所述的环管装置(IO)，其特征在于，用于将气体从所述环管(12)吹到所述竖炉中的多个第二鼓风通道(30)，其中，所述第二鼓风通道(30)布置在所述第二支撑臂(24)中并将所述环管(12)流体地连接至所述竖炉的内部。
3. 根据权利要求1所述的环管装置(IO)，其特征在于，所述环管(12)在其内壁上包括耐火衬里(18)，并且其中，所述第一鼓风通道和/或第二鼓风通道(26、30)穿过所述环管(12)的所述耐火衬里(18)延伸。
4. 根据权利要求1所述的环管装置(IO)，其特征在于，所述环管(12)在与所述第一鼓风通道和/或第二鼓风通道(26、30)相对的壁部中包括入口 (36、38)，所述入口与相应的第一鼓风通道和/或第二鼓风通道(26、30)线性对齐。
5. 根据权利要求4所述的环管装置(IO)，其特征在于，与入口 (36、38)相关的柱塞(42)，以便至少部分地堵塞相应的鼓风通道(26、30)。
6. 根据权利要求5所述的环管装置(IO)，其特征在于，所述柱塞(42)具有圆锥形头部，从而允许对流经相应鼓风通道(26、30)的气流进行调节。
7. 根据权利要求5或6所述的环管装置(IO)，其特征在于，所述柱塞(42)包含氧化物陶瓷材料或渗硅碳化硅材料。
8. 根据权利要求2所述的环管装置(10)，其特征在于，可拆除地布置在第一鼓风通道或第二鼓风通道(26、30)中的注射喷嘴(40)和/或注射喷嘴插入件。
9. 根据权利要求l所述的环管装置(IO)，其特征在于，所述第二支撑臂(24)被布置成使其垂直投影位于两个相邻的第一支撑臂(22)之间的中间位置。
10. 根据权利要求1所述的环管装置(10)，其特征在于，所述第一支撑臂和/或第二支撑臂(22、24)由管道段(34)形成，所述管道段内部衬有耐火材料(18)，并且所述第一鼓风通道和第二鼓风通道(26、30)穿过其中。
11. 根据权利要求10所述的环管装置(IO)，其特征在于，所述管道段(34)是直的管道段。
12. 根据权利要求1所述的环管装置(IO)，其特征在于，所述第一支撑臂(22)是水平的，并且其中，所述第二支撑臂(24)是倾斜的。
13. 根据权利要求12所述的环管装置(IO)，其特征在于，所述第二支撑臂(24)相对于水平方向以IO。到60°之间的角度倾斜。
14. 根据权利要求1所述的环管装置(IO)，其特征在于，所述第二支撑臂(24)以某一角度布置，选择所述角度以使与所述第二鼓风通道(30)相关的入口 (38)和与所述第一鼓风通道(26)相关的入口 (36)处于同一高度上。
15. 根据权利要求l所述的环管装置(IO)，其特征在于，所述第一支撑臂和第二支撑臂(22、24)都相对于水平方向以0到40。之间的角度倾斜。
16. 根据权利要求l所述的环管装置(IO)，其特征在于，设置至少一种多个辅助臂来将所述环管(12)连接至所述竖炉的所述外壳(14)，其中，所述辅助臂中布置有辅助鼓风通道，以便将所述环管(12)流体地连接至所述竖炉的内部。
17. 根据权利要求1所述的环管装置(IO)，其特征在于，所述环管(12)具有为圆形或椭圆形的横截面。
专利摘要本实用新型提出了一种竖炉的环管装置(10)，具体地用于将热气供给到竖炉(诸如鼓风炉)中的环管装置，其中，该环管装置(10)包括沿着竖炉的外壳(14)、且与之距离一定距离布置的周向环管(12)。该装置(10)还包括将环管(12)连接至竖炉的外壳(14)的多个第一支撑臂(22)以及将所述环管(12)连接至竖炉的外壳(14)的多个第二支撑臂(24)。第一支撑臂和第二支撑臂(22、24)被构造成支撑周向环管(12)。第一支撑臂(22)中布置有第一鼓风通道(26)，以便将环管(12)流体地连接至竖炉的内部。
文档编号F27B1/16GK201443953SQ20092000673
公开日2010年4月28日 申请日期2009年3月11日 优先权日2009年1月5日
发明者保罗·托克尔特, 利昂内尔·豪斯埃默尔, 曼弗雷德·默勒, 让-保罗·西蒙斯, 鲁道夫·黑贝尔 申请人:保尔伍斯股份有限公司;保尔伍斯耐火材料与工程有限责任公