专利名称：在一个熔炼气化炉中装入气化剂和海绵铁的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的设备和利用该设备的一种方法。
这种设备通过德国专利文献DE3034539A1和DE3723137C1已为人所知。DE3034539A1表示了一种熔炼气化炉和一种还原炉，该还原炉与熔炼气化炉隔离开并在一条直线上对准熔炼气化炉布置。在还原炉的下部，所提供的布置成星形的许多输出装置以螺旋输送器形式垂直穿过外周壁呈水平布置，该输出装置从还原炉的所述下部输出海绵铁，因此该海绵铁通过各下流管瞬间排出并进入熔炼气化炉。为此目的，下流管以绕其中心线定心的方式相互间隔布置并终接于熔炼气化炉的顶部。在极靠近气化炉顶部入口内的这些下流管的入口连接区附近，还设置了气化剂、最好是煤的进口，同时还设置了在气化炉内分别产生的还原气体和原煤气的出口。
熔炼气化炉通过下流管直接与还原炉连接。因此，大量的粉尘与这种未经除尘的气化气体通过这种下流管进入还原炉。为了减少进入还原炉内的粉尘总量并限制由此产生的样品，在位于输出装置的螺旋输送器之上至少2米处的一个热气型旋风除尘器内部除尘之后，主要数量的气化气体作为还原气体引导进入还原炉。在螺旋输送器出口和还原气体入口之间的还原炉内的输出装置用作气体阻碍装置，因此，未经除尘通过下流管进入还原炉内的气化气体量受到限制。然而，炉身直径越大，该距离必须越大。还原炉的直径为5米时，该距离已超过4米。因此，还原炉变得更高和更重。
由于呈径向布置的螺旋输送器伸至还原炉下部内的垂直延伸壁部，在还原炉内侧由此限定的平面和布置在其上的还原气体入口之间产生了一个间隙容积，其中没有还原这种海绵铁，该海绵铁没有参与到以不经济的方式装料的工艺周期中。这种间隙容积当然还增加了还原炉和布置在其下的熔炼气化炉之间的距离并增加还原炉的重量以及整套设备的总重。这种布置的另一个显著的缺点是聚积了很低的气体阻力，这种聚积的很低的气体阻力由在该部分内还原炉的一个大横截面所预先决定，因此承载许多粉尘的一个基本量的气体从熔炼气化炉通过下流管流进还原炉。另外，在这种流动的气化气体中，在下流管内输出的海绵铁和煅烧粒料的大部分细颗粒按尺寸输送回到还原炉，因此粉尘装入还原炉的总量也增加了。从靠近气化剂入口进入下流管、并且由于在气化炉内停留时间短而包含部分挥发性组分和焦油的、以及在还原炉的下部分作为粘接料的特别不利的煤颗粒可导致搭棚(bridging)和团料(nodulizing)并且使螺旋输送器的输出不受控制。
在填充熔炼气化炉的这种布置时可以发现，至少不能担保或者不能够令人满意的保证在气化床区域内在气化剂及海绵铁之间的均匀的分布和混合。特别是在气化炉的中心内并且在熔炼气化炉不稳定操作期间、即当气体量和设备压力明显变化，以及在单独的氧气喷嘴之前，如果其中一个这种海绵铁输送器装置出现故障，而且没有海绵铁和粒料而只有煤灰中的酸性炉渣熔化，这种不均匀的充填显然是不利的。这种布置的另一个缺点是下流管内的内衬磨损很厉害并且在输送装置大修期间必须使还原炉排空。因此产品制造出现长时期的损失以及较高的启动费用。由于输送装置只有一侧受支撑，因此普通设备的尺寸和效率进一步受到限制。
德国专利文献DE3723137C1的装置解决或缓解了许多上述问题。这种装置仍没有满意的解决通过管连接件向还原炉仍装入较多粉尘的这个问题和下面的所有还原熔炼方法必须面对的有关问题。在正常操作期间，在输出装置和还原炉之间的连接炉身内侧聚积部分，大部分粉尘真正分离，因此较少的粉尘进入还原炉，然而，在连接炉身内，聚积粉尘的覆盖进一步增加，因此在该区域这种聚积容易引起悬垂。在还原气体入口区域内，即还原炉的所谓环行区域，炉内粉尘高度聚积，这样在熔炼气化炉和还原炉下部区域之间的压差增加，因此分别经过连接炉身和根据德国专利DE3034539A1的修改例通过下流管流向还原炉的未经除尘的气化气体流量增加。由于气化气体包括分别通过下流管和连接炉身以及输出装置指向位于还原炉中心内的相对未除尘聚积区的通道，这种效应仍增加。因此，分另在气化炉的圆顶盖内和下流管内进行的风选效果变得越来越强，流回的气体的粉尘含量变得越来越高，而且在连接炉身内侧以及在还原炉下部内的聚积由于循环粉尘而集中，因此由于在聚积区内的高摩擦力，很低的压差就足以产生连接炉身和还原炉下部内的聚积物的悬挂，这样从熔炼气化炉到还原炉出现公知的沟流(chanelling)现象和具有高粉尘含量的不受干扰的气体流。通过利用煤混合物内的大量煤，当装入太多细粉尘与煤时，这种情况发生，如果在气化炉内出现极高温度，该煤混合物在高温下高度分解，这导致煤深度分解以及在还原炉内的矿石深度分解和粉尘再循环的失败和部分失败。在这种情况下，因为通过一个共用圆顶盖分别供送气化剂和煤以及海绵铁，对于根据德国专利DE3723137C1的
图1的实施例要比根据德国专利DE3034539A1的装置来说，再循环粉尘出现更多的问题，其中在共用圆顶盖内的温度比熔炼气化炉的圆顶内侧显著要低，这种气化炉粉尘主要包括未经除尘且含焦油的煤颗粒，从而导致团矿和搭棚。在此清除这些搭棚比在具有大横截面的还原炉下部内更困难。
对于根据德国专利DE3723137C1的图2的实施例，粉尘包含较少煤颗粒，然而其中的问题是类似的。
因此，本发明的目的是改进公知的设备，该改进设备包括一个熔炼气化炉和在熔炼气化炉上方布置的用以将铁矿还原成海绵铁的一个还原炉，该海绵铁通过还原炉下部内的水平输出装置并通过一个管连接件引入到熔炼气化炉顶部，并且在熔炼气化炉的顶部内借助于也引入到熔炼气化炉顶部的气化剂和含氧气体熔化，然后还原成液态生铁，其中在同时产生从熔炼气化炉输出的还原气体，因此利用风选使得从熔炼气化炉经过输出装置和连接炉身的粉尘以及再循环粉尘停止装入还原炉。
根据本发明该目的由权利要求1的特征部分指出的特征所解决。根据本发明该设备的有利改进以及利用该设备的一个优选方法由从属权利要求解决。
下面根据附图所示的一个实施例更详细的解释本发明。该附图表示本发明的一个设备的一个垂直截面。
一个还原炉1只绘出其下底部的轮廓，而一个熔炼气化炉2只限于说明其上部分。最好是漏斗形的连接炉身4基本上垂直布置在还原炉1和一个粉尘阻断容器5之间，该粉尘阻断容器5直接导入还原炉1的水平或略呈弯曲的底部。在截面视图上只再现了两个连接炉身4。然而，许多这种连接炉身以公知方式布置在一个圆的圆周上，其中心构成还原炉1的纵轴。输出装置7的螺旋输送器分别相对于粉尘阻断容器5和还原炉1的纵轴在径向上水平布置成星形，并且从具有粉尘阻断容器5之入口9的还原炉1延伸至与连接炉身4连接，输出的海绵铁从粉尘阻断容器5通过下流管11立即输送到一个混合容器12。通过至少一个入口10和/或通过单独一个输出装置7的一个相应入口19，在粉尘阻断容器5的上部内装入一种密封气体，以便使粉尘阻断容器内相对于熔炼气化炉2内的压力保持一定超压，这样停止了通过下流管11向还原炉1内充填粉尘。清洗过和冷却的气化气体通常用作一种密封气体。对于大多数铁矿还原熔炼方法，这种气体用来调节还原气体的温度。由于缺乏这种冷却气体，氮气可用作一种密封气体。通过一种压差测量仪器15可进行超压测量并利用一种控制器14来控制添加一种密封气体。
利用一个呈陡角布置在混合容器12上的入口3可对气化剂进行装填。这个入口3通过利用一个控制器16供送一种冷却气体来冷却，控制器16由温度测量装置17和18中的其中一个来控制，这样可避免焦油沉积和在入口3内形成一种沉积物。通过这样供送冷却气体，冷却气体经过混合容器12输送到熔炼气化炉2的圆顶盖内，而且如果由于装入的煤缺乏，因而熔炼操作的氧含量比例不适当，或由于其它原因，导致其中产生超高温。在熔炼气化炉2圆顶盖部分内的温度增加会增加对熔炼气化炉2和还原炉1的操作具有高度有害作用的煤的分解，因为从中产生大量更小的粒化和细化的粉尘，对气化气体除尘的热气型旋风除尘器的分离能力明显降低，这样，除了大量粉尘经过下流管11外，基本上更多粉尘通过环行通道进入还原炉1并快速聚积粉尘。在这种情况下通过温度测量仪器18控制冷却气体量。
混合容器12直接布置在熔炼气化炉2的上方。从混合容器12通过入口6可立即向熔炼气化炉2的中心处提供热海绵铁和冷气化剂的混合物。
在连接炉身4或安装在其上方的桥式断路(bridgebreaker)13的入口区域内可防止较大团矿引入连接炉身4。因此，在连接炉身4内的聚积物与上述材料塔分离并松脱开，这样避免了炉内搭棚。如果需要，还可在连接炉身4的下部安装一个补充的桥式断路器13。每个单桥式断路器13通过一个液压缸摆动约30度。
利用粉尘阻断容器5代替共用的下流管11，可使每个输出装置7直接与熔炼气化炉2连接。因此，连接件的个数从约六至八个减少至一个管连接件。与设备的尺寸无关，它还能利用更短且因此更稳定便宜且较少需要保养的输出装置7，这种输出装置7还可在毫无问题且花费不多的情况下从还原炉1中取出进行更换。在更换期间螺旋输送器可转动，然后推入一小堆材料。在粉尘阻断容器5的上部区域内，通常设置一个检查孔盖，因此可以对这些重要的设备进行检修和快速更换，相对于普通设备的操作，可省去非常不便的连续操作。
借助在至少一个入口10上方的控制器14和压差测量设备15将密封气体供送到粉尘阻断容器5的上部区域和/或借助入口19供送到单独输出装置7的上部区域内，这样在供送区域内相对于熔炼气化炉2内的压力保持一定超压，因此，粉尘停止从熔炼气化炉2向还原炉1内填充。而且，随海绵铁输出的细颗粒不再由流动的气化气体分离并且输送回到还原炉1内，但通过部分所述密封气体的向下流动从而移向熔炼气化炉2。因此，在普通操作时，与公知的还原炉相比，添加到还原炉1内的粉尘减少了四分之一至三分之一，在某些情况下减少得基本上更多，因此，确保还原炉和一般设备的更坚固和更稳定的操作方式。在还原炉内并没有煤粒和气化粉尘起粘接料的作用，在还原炉1的下部内不再生成坚固的团矿，在还原炉1的下部区域内聚积的粉尘连续减少的情况下，不需要它们也可达到具有恒定输送速度的输送器装置的稳定操作。
安装在粉尘阻断容器5和熔炼气化炉2之间的混合容器12用来混合海绵铁和气化剂，由此带来若干优点。经过共用入口6填充海绵铁和气化剂，可省略分隔开的用于海绵铁的六至八个入口和一个大圆顶盖，因此，熔炼气化炉2的大圆顶盖区域的内衬能够更稳定和更容易建造。由于均设有耐磨套的粉尘阻断容器5和混合容器12的有利布置，海绵铁以及部分气化剂落在一个材料垫上，因此减少了内衬的磨损。倾斜布置的入口3把气化剂的材料流的一部分引至一个材料垫上，一部分对准向下滑动的混合物材料流。因此，这两种材料流混合并向熔炼气化炉2的中心输送，而且，由于分别受向下流动的海绵铁层和混合物的保护，因而材料流所对准的入口6的壁不受磨损。这样，由于气化剂实际上不与其上可形成焦油和粉尘沉积的热内衬壁接触，基于这种有利的改进，人们可以放弃入口6处的水冷内衬，在单独供送气化剂时这种水冷内衬常常是必不可少的。因此，可省略从熔炼气化炉2排放热且由于焊缝的磨损和破坏在长时期内必须替换的一个装置。分别将煤装进气化炉的中心，将海绵铁装进外环，在公知设备中就是这样，更多的粗煤粒滑到外侧而细颗粒留在中心内，该中心仍由更差的气体来操作并且较冷。如果具有较小颗粒的大量煤从气化床的较冷的中心滑离并进入由较多气体操作的且较热的外环，在该外环中通过气化床的这种较高的可利用的热和上升的气体，煤可快速脱气，这样产生的气体量和压力分别迅速增加，因此，影响了一般设备的不稳定的操作。这种煤越小，它就越快地脱气且越能加强上述操作。通过将海绵铁和气化剂在混合容器12内混合并且将该混合物共同装进熔炼气化炉2的中心，在该混合物从气化床的较冷的中心滑离进入由较多气体操作的和较热的外环之前，可达到使残留湿气和在气化炉的由较差气体操作的中心内的煤的大部分挥发性组分脱气。通常添加热和较重的海绵铁颗粒，这样海绵铁颗粒与较小的煤在中心长时间停留会影响脱气，这种添加导致更多的运动和较少的分离，因此气化床的空隙体积和中心区域内的气流增加，该区域变得更热。如果大部分较小的煤也从气化床的中心滑离进入较热的外环，将会产生较少的气体，因为与经过一个单独入口装填煤相比，混合物包括更少的先前经过脱气到较大程度的煤。另一个优点在于在单独氧气喷嘴的熔化区域内更均匀的工作条件。即使其中一个输出装置7只限制输送或整体下落或输出较差的还原海绵铁和较少的煅烧粒料，通过气化炉的中心通常添加海绵铁和气化剂，一种脱气的煤、海绵铁和煅烧颗粒的几乎均匀的混合物流向每个单独的氧气喷嘴的熔化区域。因此，海绵铁和气化剂在混合容器12内的预先混合和共同装入熔炼气化炉的中心对熔炼气化炉和一般设备的稳固和稳定操作来说非常重要。
经过控制器16和温度计装置17进行温度控制来供送除尘后的冷却气体，即使在气化剂的入口3内存在的话，也可避免发生焦油沉积和吸附。如上所述，这种经控制的冷却气体供送也以超温状态用于其中控制冷却的熔炼气化炉圆顶盖内。在这种情况下通过入口3提供比冷却所需更多的冷却气体，通过安装在熔炼气化炉2圆顶盖内的温度计装置18可对冷却气体量进行控制。
通过供送来自上面的密封和冷却气体，并通过位于下降斜坡上的管道，可以避免这些管道可能出现的吸附。
仅通过包括粉尘阻断容器5、下流管11、混合容器12和气化炉入口6的一个共用的连接件来将海绵铁的输出装置7与熔炼气化炉2连接，结果在熔炼气化炉和还原炉之间的连接件的整个横截面显著减小。连接件的数量从6至8个减至只有一个下流管，该一个下流管比单独连接件具有并非必不可少的大横截面，因为横截面不由海绵铁和粒料的输出量来决定，而是由可使下流管阻塞的物体的尺寸来决定。通过这个较小横截面输出的很大总量的海绵铁和粒料通过自由降落产生了这种高的泵吸效应，因此指向粉尘阻断容器5之入口10的一个很少量的密封气体足以阻止气化气体流向还原炉1。一方面，分别位于每个输出装置7之上和在每个最好呈漏斗形的连接炉身4之上和/或内侧的桥式断路器13，它使各个连接炉身4内的聚积物与上述材料塔分离且从而疏通，这使得在下面不致形成搭棚，而另一方面，在静止期间在其上形成这种桥式断路器13的情况下摧毁团矿。选择位于桥式断路器13和相关连接炉身之入口8之间的距离，使得可穿过该区域的最大团矿的尺寸比连接炉身4最窄区域的直径小。
权利要求
1．一种设备，它包括一个熔炼气化炉(2)和在熔炼气化炉上方布置以便将铁矿还原成海绵铁的一个还原炉(1)，该海绵铁通过还原炉(1)下部内的水平输出装置(7)并通过一个管连接件(11)引入到熔炼气化炉(2)的顶部，并且利用一种也输入到熔炼气化炉(2)顶部的气化剂和含氧气体而熔化，然后还原成液态生铁，其中在同时产生从熔炼气化炉(2)顶部输出的还原气体，其特征在于所述输出装置(7)导入布置在还原炉(1)下部内的粉尘阻断容器(5)内，通向熔炼气化炉(2)的管连接件(11)与该粉尘阻断容器(5)连接，且所述粉尘阻断容器(5)与一种密封气体的供送装置(10)连接，该密封气体的压力比熔炼气化炉(2)顶部内的气体压力要高。
2．如权利要求1所述的设备，其特征在于一个混合容器(12)设在管连接件(11)的气化炉侧端部，该混合容器包括气化剂的一个附加入口(3)。
3．如权利要求2所述的设备，其特征在于所述混合容器(12)包括一个出口，该出口与熔炼气化炉顶部中心的一个入口(6)连接。
4．如权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于在所述还原炉(1)和所述熔炼气化炉(2)之间的所述管连接件是一个下流管(11)。
5．如权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于所述还原炉(1)的下部导入环向布置在所述还原炉(1)外壁内侧上的垂直连接炉身(4)内，在该连接炉身的下端布置一个相应的输出装置(7)。
6．如权利要求5所述的设备，其特征在于一个桥式断路器(13)布置在所述每个连接炉身(4)的上端。
7．如权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于所述输出装置(7)在其外侧包括一个用于供送一种密封气体的入口(19)。
8．如权利要求2至7中任一项所述的设备，其特征在于在混合容器(12)内用于一种密封气体的所述附加入口(3)与一个冷却气体源连接。
9．如权利要求8所述的设备，其特征在于在位于所述冷却气体源和所述气化剂附加入口(3)之间的所述管连接件内，提供由一个温度计装置(17,18)控制的一个控制器(16)。
10．如权利要求1至9中任一项所述的设备，其特征在于所述用于一种密封气体的供送装置包括压差测量装置(15)和一个控制器(14)。
11．一种利用一种设备使来自一个还原炉(1)的海绵铁以及气化剂装入一个熔炼气化炉(2)中的方法，所述设备包括所述熔炼气化炉(2)和布置在所述熔炼气化炉上方以便将铁矿还原成海绵铁的所述还原炉(1)，该海绵铁通过所述还原炉(1)下部内的水平输出装置(7)并通过一个管连接件(11)引入到所述熔炼气化炉(2)的顶部，并且利用一种也输入到所述熔炼气化炉(2)顶部的气化剂和含氧气体而熔化，然后还原成液态生铁，其中在同时产生从所述熔炼气化炉(2)顶部输出的还原气体，其中所述输出装置(7)导入布置在还原炉(1)下部内的粉尘阻断容器(5)内，通向熔炼气化炉(2)的管连接件(11)与该粉尘阻断容器(5)连接，且所述粉尘阻断容器(5)与一种密封气体的供送装置(10)连接，该密封气体的压力比熔炼气化炉(2)顶部内的气体压力高，其特征在于，在还原炉(1)的下部内的海绵铁在导入所述熔炼气化炉(2)之前被输入一个空间(5)内，由一种密封气体在所述空间(5)内产生的压力比所述熔炼气化炉(2)顶部内的压力要高。
12．一种如权利要求11所述的方法，其特征在于海绵铁和气化剂在导入所述熔炼气化炉(2)中之前相互混合并导入熔炼气化炉(2)顶部的中心内。
13．一种如权利要求12所述的方法，其特征在于一种冷却气体在气化剂与海绵铁混合之前添加到所述气化剂内。
14．一种如权利要求13所述的方法，其特征在于从上方并通过具有下降斜度的管子实现供送一种密封气体和冷却气体。
全文摘要
本发明涉及一种设备,它包括一个熔炼气化炉(2)和在熔炼气化炉上方布置以便将铁矿还原成海绵铁的一个还原炉(1),该海绵铁通过还原炉(1)下部内的水平输出装置(7)并通过一个管连接件(11)引入到熔炼气化炉(2)的顶部,并且利用也输入到熔炼气化炉(2)顶部内的气化剂和含氧气体而熔化,然后还原成液态生铁,同时产生从熔炼气化炉(2)顶部输出的还原气体。输出装置导入布置在还原炉(1)下部的粉尘阻断容器(5)内,通向熔炼气化炉(2)的管连接件(11)与该粉尘阻断容器(5)连接。粉尘阻断容器与一种密封气体的供送装置(10)连接,该密封气体的压力比熔炼气化炉(2)顶部内的气体压力高,从而防止气化气体通过管连接件进入还原炉内。潮气和挥发性组分在导入熔炼气化炉内之前已经从气化剂中去除,结果在将热海绵铁与气化剂导入气化炉顶部中心内之前使这二者混合。
文档编号C21B13/14GK1219976SQ97195073
公开日1999年6月16日 申请日期1997年5月16日 优先权日1996年5月30日
发明者B·武莱蒂奇 申请人:沃斯特－阿尔派因工业设备制造有限公司