用于生产铁水的设备的制作方法

1.本发明涉及一种用于生产铁水的设备，该设备包括冶金容器，该冶金容器具有围壁、设置在熔炼还原部分的顶部上的旋风器部分，该旋风器部分与熔炼还原部分开放地连接并且具有围绕围壁的周边的至少一个供应装置，该供应装置被调节以将氧气引入旋风器部分中。本发明还涉及一种在冶金容器中生产铁水的方法。


背景技术：

2.用于生产铁水的设备在本领域中是已知的。ep0726326a1描述了这样的设备，其也被称为tata steel的hlsarna工艺。被调节以引入氧气、围绕围壁的周边的供应装置也是已知的。例如，ep 2794 931 b1描述了被调节以将氧气引入冶金容器的旋风器部分的供应装置。
3.不利的是，具有旋风器部分和熔炼还原部分的这种类型的冶金容器具有两个部分不能以独立的方式控制的缺点。特别是冶金容器内的温度控制是困难的，因为两个部分彼此开放地连接。这意味着熔炼还原部分中的调节影响旋风器部分，反之亦然。
4.熔炼还原部分中的温度控制通常通过在熔渣层中加入含碳材料来控制。然而，这种加入不能产生足够的热量用于从碳经由一氧化碳转化为二氧化碳。氧气在这部分中的注入确实产生足够的能量，并且因此产生足够的热量，因为它将一氧化碳转化为二氧化碳。为了保持在旋风器部分中的处理窗口内的温度，可以在熔炼还原部分中以期望的含量添加含碳材料。然而，这仍然可能导致旋风器部分中低于期望的温度，并且解决此问题的当前方式是通过在熔炼还原容器中添加更多的氧气。这又将导致在熔炼还原部分中可能过高的温度。因此，旋风器部分和熔炼还原部分之间的温度平衡是一个精细的平衡，并且这两个部分都不能足够好地控制。


技术实现要素：

5.发明人在寻找用于生产铁水的更环境友好的解决方案的过程中发现可以以更好的方式控制该过程。
6.本发明的目的是提供对工艺具有更好控制的设备和方法。另一个目的是更好地利用废料并在炼铁过程中产生更少的废料，重点在于降低每吨铁水的co2的排放。
7.因此，提供了一种用于生产铁水的设备和方法，其中至少一个供应装置被进一步调节以引入氧气与可燃气体的混合物。这具有的优点是，旋风器部分中的工艺的温度控制更独立于熔炼还原部分的温度控制，因为将可燃气体与氧气一起引入在燃烧过程期间释放大量能量。供应装置没有特别限制，并且可以是喷枪或喷射器。通过控制引入的可燃气体的量，也可以控制在该过程中释放的能量，并且因此控制在该过程中释放的热量。
8.测试和模拟已经证明，在冶金容器的旋风分离器部分中以预定的混合物引入可燃气体和氧气可以在没有任何进一步调节的情况下进行。当引入可燃气体时，将在旋风器部分正下方引入更多的热量，导致更高的温度，特别是在旋风器部分中，但是至少部分地也在
熔炼还原部分中。以这种方式，将导致对冶金容器的旋风器部分的更好控制，因为两种气体的流动都可以被控制，因此可以引入预定的混合物。此外，流量的控制以及因此温度将更独立于熔炼还原部分。
9.可燃气体可被引入旋风器部分中，或在熔炼还原部分的顶部处被引入，或二者组合。如果可燃气体在熔炼还原部分的顶部处被引入，这将导致气体的部分燃烧，并因此导致较低减低煤的需求量。
10.优选地，可燃气体选自焦炉煤气、转炉炉气、天然气、氢气和液化石油气的组。焦炉煤气含有+/-3％的二氧化碳、+/-6％的一氧化碳、60-65％的氢、+/-3％的氮和25-30％的甲烷。转炉炉气大致包括17-20％二氧化碳、60-65％一氧化碳、+/-1.5％氢和15-20％氮。主要要求是可燃气体的氮含量应该相对低，小于20％(v/v)。这样，可引入具有低氮含量的任何可燃气体。当可燃气体在该过程期间完全燃烧时，温度控制最佳。
11.发明人已经发现天然气的特别好的结果。天然气主要是甲烷(ch4)，并且其含量取决于来源。使用焦炉煤气和转炉炉气的优点在于它们有时被认为是导致不期望的排放的废料。因此，使用这些气体是防止气候变化和减少大气中二氧化碳量的优选选择。发明者感到有责任对于气候改变采取行动，做一些事情，不管改善多小。如果可能的话，他们希望为子孙后代创造一个更加可持续发展的地球，使气候活动者感到欣慰。
12.如果在混合物中使用天然气，该混合物中含有25％天然气和75％氧气，则通过称为irma(炼铁)模型的模拟程序计算co2排放中达2％的减少。irma程序使用流程图设计来分解构建模块中的整个工艺。这些构建模块通过物流模块连接。这样，一个复杂的工艺可以分成许多简单的步骤。计算基于热力学平衡关系和经验关系的混合。热力学计算由chemapp库执行，其还为热力学数据提供库。chemapp是gtttechnologies的产品并且基于simusage包。经验理论基于在tata steel(corus)开发的“旋风转化器热量和质量平衡模型(cyclone-converter heat and mass balance model)”。大多数构建模块使用其他模型结果或文献来验证。
13.使用天然气的另一个优点是甲烷将在工艺条件下转化成二氧化碳和水。众所周知，甲烷也是温室气体并且具有比二氧化碳更大的温室效应。通常，添加可燃气体如天然气导致煤的使用减少。因此在该过程中也将形成较少的二氧化碳，从而带来发明人所追求的环境益处。
14.优选地，供应装置对称地分布在旋风器部分的围壁的周边上或熔炼还原单元的顶部处。这有利于冶金容器的旋风分离器部分内的良好气体分布，从而也有利于温度分布。熔炼还原单元的顶部位于或靠近熔炼还原单元的顶部，在旋风器部分的正下方。
15.优选地，供应装置被调节以在氧气和可燃气体进入旋风器部分之前混合氧气和可燃气体。这是有益的，因为这种预混合增加了对引入冶金容器的旋风器部分的混合物的控制。
16.优选地，一组氧气出口围绕一个或多个可燃气体出口。优选地，一组可燃气体出口围绕一个或多个氧气出口。这些实施方案都具有以下优点：混合物在就要被引入旋风器部分之前预混合，进一步改善控制。另一个优点是混合物将均匀地分配到旋风器部分中。
附图说明
17.下面将参考根据本发明操作的设备的示例性实施例的附图进一步阐明本发明，该示例性实施例不限制所附权利要求。
18.在图中：
19.图1示出了冶金容器的概图；
20.图2示出了旋风器部分的壁中的供应装置的构造的俯视图；
21.在附图中应用相同的附图标记时，这些附图标记指代相同的部件。
具体实施方式
22.图1示出了根据专利申请ep-a-0 726 326中公开的工艺的冶金容器的概图，其中冶金容器1在冶金容器1的顶部上设置旋风器部分10。图1清楚地示出了引入点7，其中氧气或氧气与可燃气体的混合物被注入冶金容器1顶部的熔炼旋风器10中。图1还示出了铁水熔池2、熔渣层3、含碳材料5和含金属进料4的引入点、出铁口8、出渣口9和反应气体出口11。对于本发明，仅氧气7或氧气与可燃气体的混合物7的引入点是重要的。
23.图2以顶视图示出了供应装置12在旋风器部分10的围壁13中的位置的示例。在该示例中，六个供应装置12围绕旋风器部分10的围壁13的周边对称地分布。已经发现这样配置在控制旋风器部分10中的温度方面给出了良好的结果。当然，其它配置也是可能的。
24.尽管前面已经参照本发明的示例性实施例讨论了本发明，但是本发明不限于这些特定的实施例，这些实施例可以在不脱离本发明的情况下以多种方式变化。因此，所讨论的示例性实施例不应被用来严格按照其来解释所附权利要求。相反，实施例仅旨在解释所附权利要求的措辞，而非旨在将权利要求限制于这些示例性实施例。因此，本发明的保护范围应当仅根据所附权利要求来解释，其中权利要求的措辞中可能的模糊性应当使用这些示例性实施例来解决。