直接熔炼设备及方法

专利名称：：直接熔炼设备及方法
技术领域：
：本发明涉及用于如矿石、部分还原矿石和含金属的废液之类的金属进料生产熔融金属的直接熔炼设备和直接熔炼方法。此处，词语“熔炼”理解为表示热处理，其中发生还原金属进料的化学反应以生产熔融金属。
背景技术：
：在同一申请人的国际申请PCT/AU96/00197(WO96/31627)和如最近提交的国际申请PCT/AU2004/000473(WO2004/090174)和PCT/AU2004/000472(WO2004/090173)(它主要涉及用铁矿石颗粒生产铁水)之类的其他专利申请中，描述了已知的直接熔炼方法，它在原理上依赖作为反应媒介的熔池，并总体上称为HI熔炼方法。该HI熔炼方法包括如下步骤(a)在直接熔炼容器中形成熔融金属和熔渣的熔池；(b)注射到熔池中(I)金属进料，通常是金属氧化物；及(II)固体含碳材料，通常是煤，它起到金属进料的还原剂和能量源的作用；及(c)将金属进料熔炼成金属层中的金属。在该HI熔炼方法中，金属进料和固体含碳材料通过处于喷枪形式的固体输送装置喷射到熔池中，该喷枪与垂直方向相倾斜，从而通过直接熔炼容器的侧壁向下和向内延伸，并延伸到直接熔炼容器的下部区域中，从而将至少一部分固体材料输送到直接熔炼容器底部中的金属层中。该HI熔炼方法还包括后燃烧反应气体，如随着热空气从熔池中释放的CO和H2，该热空气可以是富氧的，该后燃烧反应气体通过至少一个向下延伸的热空气喷射枪喷射到直接熔炼容器的上部区域中，并将后燃烧产生的热量传递给熔池，以增加熔炼金属进料所需的热量。热空气在熔炉中生产，并经过耐火砖衬里的热风总管供给到一个或多个喷枪。该熔炉包括在加热阶段和热量交换阶段这两个阶段之间循环的至少两个单独熔炉。在热量交换阶段中，熔炉向热空气喷射枪提供高于1000℃的热空气(下文中称为“预热空气”)，并且在加热阶段中，熔炉经过燃料的燃烧和使燃烧产物通过熔炉在其内部结构中再生产热量。各熔炉的工作是互相协同的，从而总是有至少一个熔炉处于其热量交换阶段，并在任意点处及时提供预热空气。直接熔炼容器中反应气体的后燃烧所产生的废气通过废气导管从直接熔炼容器的上部排出。该直接熔炼容器包括在直接熔炼容器的侧壁和顶部中的耐火砖衬里的水冷板，并且水通过连续循环中的板连续地循环。该HI熔炼方法通过在单个紧凑直接熔炼容器中直接熔炼能够生产大量如铁水之类的熔融金属。然而，为了实现这一点，需要向直接熔炼容器供给大量(a)固体进料，如含铁进料、含碳材料和助熔剂，(b)经过一个或多个热空气喷射枪向固体喷射枪供给预热空气。向直接熔炼容器供给固体进料和预热空气在预期至少为12个月的熔炼过程中必须连续，并且在熔炼过程期间稳定提供这些材料的供给是非常重要的。在熔炼过程的末期，直接熔炼容器停机，以允许进行维护工作，维护工作通常包括直接熔炼容器的内耐火衬里的部分重新衬砌和完全重新衬砌。该停机周期可能根据环境明显不同，从短到1个月到明显更长的周期。通常，停机周期将是8周。优选的，该停机周期为尽可能短的时间。HI熔炼方法的操作人员面对的一个问题是，不希望选择将在只有12至18个月的熔炼过程的末期用于生产该方法的预热空气的熔炉完全停机。这与和高炉一起使用的热风炉是完全不同的情况。高炉通常在需要重新衬砌之前工作20年，并且在使用年限之后完全将高炉停机是可变的选择。在直接熔炼容器停机期间使熔炉与熔炼过程期间同样地连续工作，即生产非常高流量的预热空气，也不是实际可行的选择。特别地，使熔炉以这种方法工作，同时在直接熔炼容器中不生产金属，是完全不经济的计划。而且，在熔炉正常工作期间用作燃料的气体通常是来自直接熔炼容器的废气，在停机期间通常无法得到该废气。已知在直接熔炼容器的临时停机中，在这种停机期间，继续在熔炉的燃烧室中燃烧气体，并通过熔炉的圆顶排出燃烧过的气体不需要来自熔炉的预热空气。然而，这无法保持耐火砖衬里的热风总管处于受热状态，这能够导致热风总管中的炉墙和膨胀结合处出现问题。在这些环境中，需要节省成本的方法，该方法在停机过程中以对设备损失最小的方式维持熔炉和热风总管。本发明提供一种在直接熔炼容器停机期间用于维持熔炉和热风总管的节省成本并可靠的方法和设备。
发明内容本发明提供在直接熔炼容器的停机期间维持熔炉和热风总管的方法和设备，该热风总管将熔炉连接到直接熔炼容器的一个或多个热空气(或热富氧空气)喷射枪上。尤其是，该方法将熔炉和热风总管的温度维持在对熔炉和热风总管损伤最小的温度范围内。根据本发明，提供用于在直接熔炼容器的停机期间维持熔炉和热风总管的方法，该热风总管将熔炉连接到直接熔炼容器的一个或多个热空气(或热富氧空气)喷射枪上，该方法包括(a)将热风总管与热空气(或热富氧空气)喷射枪或多个喷射枪隔离；(b)操作每个熔炉的燃烧器，该燃烧器使用燃料气体和空气流并产生燃烧产物流，该燃烧产物沿着熔炉的气体通路从一端朝其相对端流动，从而在熔炉的加热阶段中加热熔炉的耐火砖格；及(c)在熔炉的热量交换阶段，通过将空气流供给气体通路的所述相对端，然后使空气流相继通过熔炉和热风总管的气体通路，将热量从每个熔炉传递到热风总管，从而空气流通过与熔炉的耐火砖格的热量交换受热，并且熔炉通过这种热量交换得到冷却，所得热空气流将热风总管加热。在停机期间，主要目的是确保熔炉和热风总管保持在工作温度范围内，这避免了对熔炉和热风总管的损伤。申请人已经认识到，通过在停机期间使熔炉工作，以产生与熔炉将热风供给直接熔炼容器的正常工作期间所需要的传递状况明显不同的热量传递状况可以实现该目的。申请人还已经认识到，通过熔炉的燃烧产物和热空气的体积流量在停机期间产生所需热量传递状况中是非常重要的因素。另外，申请人已经认识到，利用助燃鼓风机可以输送通过熔炉的燃烧产物和热空气的体积流量，该助燃鼓风机通常用于在熔炉的加热阶段将助燃空气供给到熔炉的燃烧器。于是，助燃鼓风机可以有利地用作双功能鼓风机，以在停机期间对加热阶段和热量交换阶段供给助燃空气。另外，申请人已经认识到，热风总管的经改变的结构对在停机期间优化地维持熔炉和热风总管是有利的。优选地，该方法包括在停机期间，每个熔炉的加热阶段和热量交换阶段的协同工作，使得熔炉在停机期间将连续热空气流供给热风总管。优选地，与熔炉在热风总管连接到热空气喷射枪或多个喷射枪上的正常工作状况下工作时，熔炉的加热阶段期间所产生的燃烧产物的体积流量相比，停机期间，在步骤(b)中产生的燃烧产物的体积流量较小。优选地，停机期间，在步骤(b)中产生的燃烧产物的体积流量为熔炉的正常加热阶段期间所产生的燃烧产物的体积流量的50％或小于50％。更为优选地，停机期间，在步骤(b)中产生的燃烧产物的体积流量为熔炉的正常加热阶段期间所产生的燃烧产物的体积流量的40％或小于40％。优选地，与熔炉在热风总管连接到热空气喷射枪或多个喷射枪上的正常工作状况下工作时，熔炉的热量交换阶段期间所产生的热空气的体积流量相比，停机期间，在步骤(c)中产生的热空气的体积流量较小。优选地，停机期间，在步骤(c)中产生的热空气的体积流量为熔炉的正常热量交换阶段期间所产生的热空气的体积流量的50％或小于50％。更为优选地，停机期间，在步骤(c)中产生的热空气的体积流量为熔炉的正常热量交换阶段期间所产生的热空气的体积流量的40％或小于40％。优选地，该方法包括在停机期间，在熔炉的加热阶段和热量交换阶段期间使用相同的一个或多个鼓风机，将空气流供给到每个熔炉。优选地，步骤(c)中产生的热空气通过连接到热风总管上的排气装置排出。优选地，该排气装置位于接近热风总管的前端，即与一个或多个热空气喷射枪相连接的端部。优选地，燃料气体为天然气。该方法可以包括停机期间上述步骤的附加步骤。例如，该方法可以包括通过将空气流供给到一个或多个熔炉的气体通路的相对端，然后相继使空气流通过气体通路，随后在不使空气流通过热风总管的情况下将空气流排出，从一个或多个熔炉传递热量的另一步骤，从而空气流通过与一个或多个熔炉的耐火砖格的热量交换受热，并且通过这种热量交换冷却该一个或多个熔炉。该步骤在热风总管的温度处于适当温度范围中，并且不需要将热量进一步传递给热风总管，以及所述一个或多个熔炉高于最低停机温度并能够容纳传递给空气流的更多热量的情况下是合适的。更为优选地，该步骤包括通过使气流通过该一个或多个熔炉的废气供给主管将热空气流从一个或多个熔炉排出。作为另一个例子，该方法可以包括在停机期间，将一个或多个熔炉“装入外壳中”一段时间的另一步骤，在此情况下，热风总管的温度保持在合适的温度范围中，并且此时不需要热量进一步传递给热风总管，所述一个或多个熔炉处于高于最小停机温度。在任何情况下，将参照包括在下述自然段中讨论的因素在内的因素范围决定停机期间上述步骤的持续时间。典型地，每个熔炉都具有主热量交换室，该热量交换室用耐火砖格包裹，并且气体通路的所述相对末端区域处于该热量交换室的下部区域中，并在曲折路径中向上延伸通过砖格。通常，该砖格在热量交换室的下部区域中支承在金属格栅上。非常重要的是，在停机期间，加热阶段不将砖格支承格栅加热到该格栅失去明显机械强度，即机械强度失去到损伤耐火砖格的内部结构整体的程度的温度。在这种情况下，该方法优选地包括在停机期间操作每个熔炉的加热阶段，直到主腔的下部区域，最好是砖格支承格栅中的温度接近但未达到砖格支承格栅失去明显机械强度的温度为止。典型地，该砖格支承格栅由铸铁制成。高于350℃，铸铁开始失去机械强度。在这种情况下，该过程最好包括在停机期间操作每个熔炉的加热阶段，直到熔炉的主腔的下部区域中的温度接近但未达到350℃为止。作为另一个例子，通常每个熔炉都包括用硅砖作内衬的圆顶区域。硅砖在875℃下进行相位变化，这导致体积变化，并且在此基础上，不希望在停机期间将圆顶区域冷却到相位变化温度或以下。在一个或一个以上熔炉在圆顶区域中包括硅砖的情况下，该方法最好包括在停机期间控制该过程，从而一个或多个熔炉的圆顶区域的温度保持在硅砖的相位改变温度之上。作为另一个例子，通常热风总管包括数个耐火砖衬里区域和将砖衬里区域互连的数个膨胀结合处。在这种情况下，热循环能够导致对砖砌和结合处的损伤，并且在此基础上是不希望的。因此，该方法最好包括在停机期间控制该过程，从而在热风总管中具有最小温度周期变化。根据本发明，还提供用于对使用金属进料生产熔融金属的直接熔炼设备的空气进行预热的装置，该装置包括(a)用于生产直接熔炼设备的预热空气流的数个熔炉；(b)用于将预热空气从熔炉供给到气体喷射装置的热风总管，当设备在正常工作状况下工作且设备工作并用金属进料在直接熔炼容器中生产熔融金属时，该气体喷射装置延伸到直接熔炼容器中；(c)在设备的正常工作状况期间和直接熔炼容器停机期间，用于将燃料气体供给到每个熔炉的燃烧器的燃料气体供给装置；(d)第一空气供给装置，用于将空气(I)在设备的正常工作状况期间在熔炉的加热阶段中供给到每个熔炉的燃烧器，及(II)在直接熔炼容器的停机期间在熔炉的加热阶段中供给到每个熔炉的燃烧器；(e)第二空气供给装置，用于在设备的正常工作状况期间在熔炉的热量交换阶段将空气供给到每个熔炉；及(f)热风总管中的排气口，用于允许在每个熔炉的热量交换阶段中产生的热空气流在流过并加热热风总管之后从热风总管流出。优选地，该排气口包括一端塞，当进行直接熔炼过程时，该端塞封闭排气口的出口端，当直接熔炼容器停机时，该端塞从排气口去除。优选地，该排气口在热风总管和排气口的出口端之间限定螺旋形通路，以避免当端塞到位和封闭出口端时在进行直接熔炼过程期间端塞的直线暴露，以从热风总管散发热量。优选地，排气口从热风总管水平向外延伸，然后向上和向内延伸到热风总管上方的位置处，然后向上延伸到出口端。此处，词语“水平地”理解为包括在水平设置之上或之下15°内的设置。优选地，该排气口定位在接近热风总管的前端，即与一个或多个热空气喷射枪相连接的端部。优选地，在直接熔炼容器停机期间，在熔炉的热量交换阶段，当第二空气供给装置不工作时，第一空气供给装置适合于将空气供给到每个熔炉的单独入口。优选地，该装置还包括阀装置，它在直接熔炼容器的停机期间能够根据需要使第一空气供给装置从将空气供给到每个熔炉的燃烧器转换成供给到每个熔炉的单独入口。根据本发明，还提供用于用金属进料生产熔融金属的直接熔炼设备，包括(a)直接熔炼容器，将金属的熔体和熔渣及气体空间保持在熔池上方；(b)将固体进料材料供给到直接熔炼容器中的固体进料装置；(c)气体喷射装置，它向下延伸到直接熔炼容器中，以将预热空气喷射到熔池上方的气体空间中；(d)废气导管装置，用于帮助来自直接熔炼容器的废气远离直接熔炼容器流动；(e)金属和熔渣排渣装置，用于将熔融金属和熔渣从熔池排出，并输送熔融金属远离直接熔炼容器；及(f)用于对直接熔炼容器的空气进行预热的上述装置。下文中参照附图对本发明的实施例进行更加详细的描述，其中附图1是一图表，说明了与实施例的描述相关的本发明所述直接熔炼设备的一个实施例的主体部件；附图2是上述设备的直接熔炼容器(directsmeltingvessel)的侧视图；附图3是通过上述设备的主体的排气口(vent)和热风总管(hotblastmain)的垂直剖视图，其中该排气口设置用于直接熔炼方法的操作；附图4是通过上述设备的主体的排气口和热风总管的垂直剖视图，其中该排气口设置用于设备的停机；及附图5是通过上述设备的熔炉的垂直剖视图；及附图6是一图表，说明了与实施例的描述相关的本发明所述直接熔炼设备的另一实施例的主体部件。具体实施例方式下面的描述涉及根据上述国际专利申请PCT/AU96/00197中所述HI熔炼方法熔炼铁矿石颗粒，以生产铁水(molteniron)。该国际申请的专利说明书中的公开在此通过交叉引用合并进来。附图中所示直接熔炼设备包括直接熔炼容器11，用于产生热空气流的两个熔炉27，用于将热空气流从熔炉27供给到直接熔炼容器11的热风总管29，冷风鼓风机31，用于在熔炉27的正常工作期间将空气在压力下供给熔炉27的冷风供给总管(coldblastsupplymain)38和冷风输送管线(coldblasttransferline)37，用于在直接熔炼容器的正常工作期间和直接熔炼容器11的停机期间将环境温度和压力下的空气供给熔炉27的两个助燃鼓风机35与助燃空气输送管线39a和39b。输送管线37、39a和39b包括对通过管线的空气流量进行控制的控制阀。直接熔炼容器11属于上述国际申请PCT/AU2004/000473(WO2004/090174)和PCT/AU2004/000472(WO2004/090173)中详细描述的类型，并且这些申请的专利说明书中的公开在此通过交叉引用合并进来。先参照附图2，直接熔炼容器11具有炉膛(hearth)13，从炉膛向上延伸的基本圆柱形的燃烧室(barrel)15，环状顶板17，废气腔19，用于排放废气的废气导管21，用于连续排放熔化金属的前炉(forehearth)23，和用于在熔炼期间排放熔渣(moltenslag)的出渣口(tap-hole)(未示出)。直接熔炼容器11还包括用于将热风传送到直接熔炼容器11的上部区域中的热风喷射枪(hotairinjectionlance)41。该喷射枪在中心定位，以通过废气腔19向下延伸到燃烧室15的上部区域中。在附图2中只有热风喷射枪41的上部可见。该喷射枪连接到热风总管29上。整体参照附图，直接熔炼容器11还包括数个固体喷射枪(未示出)，该固体喷射枪向下和向内延伸通过下燃烧室15的侧壁中的开口(未示出)，用于将铁矿石颗粒、固体含碳材料和夹带在缺氧载气中的助熔剂喷射到直接熔炼容器中。直接熔炼容器11的废气导管21将废气从直接熔炼容器11中输出。废气分离成两种气流，其中一种气流到达熔炉27，另一种气流到达用于对进给到直接熔炼容器11的铁矿石进行预热的处理工作站(未示出)。废气导管21包括从直接熔炼容器11的上燃烧室19延伸的略微倾斜的第一区域21a，和从该第一区域21a延伸的垂直延伸的第二区域21b。热风总管29为耐火砖衬里的主体，它通常至少为75米长，具有圆形横截面，如附图2至4中所示。热风总管29包括排气口61，该排气口在其下游末端附近，靠近热风喷射枪41。附图3说明了设置用于HI熔炼方法的操作的排气口61，并且附图4说明了在HI熔炼方法的停机期间设置的排气口61。这两种设置的主要区别在于，附图3的设置包括在HI熔炼方法的操作期间密封排气口61的端塞91，并且附图4的设置包括在停机期间替代端塞91的弯管部分(elbowsection)93。该弯管部分93的目的是对来自排气口61的热风进行导向，使热风远离排气口附近的设备，和防止水流入到排气口61中。另一区别在于，在附图4的设置中，在HI熔炼方法的停机期间封板(blankingplate)(未示出)通常安装到靠近热风喷射枪41的热风总管29中。该封板起到将热风总管29与热风喷射枪41隔离，从而如下文中所述，在直接熔炼容器的停机期间确保供给热风总管的整个热空气流流过排气口61的作用。参照附图3和4，排气口61限定热风的螺旋形通道，以使热风在直接熔炼容器的非操作期间从热风总管29流到大气中。螺旋形通道的目的是在HI熔炼方法的操作期间当端塞91入位时避免端塞91的直接管线暴露而从热风总管91散发热量。排气口61包括U形区域，该区域具有从热风总管27水平向外延伸的一个臂68，垂直向上延伸的基座65，和水平向内延伸到热风总管27上方位置的另一臂67。排气口61还包括垂直区域69，它从U形区域的臂67向上延伸。在附图3和4所示的设置中，排气口61的U形区域的臂68以及基座65的一半都以耐火砖作内衬。排气口61的其余部分包括耐火混凝土材料(castablematerial)的内衬。在HI熔炼方法所述的熔炼操作中，直接熔炼容器11盛有铁和熔渣的熔池，该熔池包括一层熔化金属和金属层上的一层熔渣。合适的载气将铁矿石颗粒、碳和助熔剂通过固体喷射枪输送到熔池中。固体材料和载气的冲力使得固体材料穿透直接熔炼容器11中的金属层。碳受到液化，从而在金属层中产生气体。碳在金属中部分熔化，部分保持为固体碳。矿石颗粒熔炼成金属，并且熔炼反应产生一氧化碳。输送到金属层中并通过液化和熔炼反应产生的气体产生熔化金属、固体碳和熔渣(作为固体/气体喷射的结果而吸入到金属层中)的明显浮力上升，该浮力上升产生熔化金属、固体碳和熔渣的溅沫、液滴和气流的向上移动。由于这些溅沫、液滴和气流移动通过熔渣层，所以它们夹带有熔渣。熔化金属、固体碳和熔渣的浮力上升导致直接熔炼容器中的熔渣层的严重搅动，使得熔渣层体积膨胀。另外，熔化金属、固体碳和熔渣的溅沫、液滴和气流的向上移动延伸到熔池上方的空间中，并形成过渡带(transitionzone)。经过热风喷射枪41的热风喷射在直接熔炼容器的上部中后燃烧反应气，如一氧化碳和氢气(在碳液化和熔炼反应期间释放)。反应气在直接熔炼容器中的后燃烧产生的废气通过废气导管21从直接熔炼容器的上部离开。熔炼操作期间产生的热金属通过包括前炉23在内的金属出渣系统从直接熔炼容器11排放。反应气的后燃烧产生主要热量，一部分热量传递给熔化金属、固体碳和熔渣的溅沫、液滴和气流，并且当溅沫、液滴和气流返回熔池时，热量传递给熔池。传递给熔池的热量有助于熔池中的吸热熔炼反应。参照附图5，每个熔炉27都属于常规形式，并包括燃烧器(未示出)和竖直圆柱形结构(具有圆顶81)，该竖直圆柱形结构由外金属壳83、耐火砖内衬85和内部垂直隔板87组成，该隔板将该结构分成隔板的一侧上的燃烧腔51和隔板另一侧上的主热量交换腔57。热量交换腔57和燃烧腔51通过圆顶区域55相互连接。热量交换腔57、圆顶区域55和燃烧腔51共同限定通过熔炉的气体通路。在直接熔炼容器11熔炼时每个熔炉27的加热阶段期间，燃烧器产生燃烧产物流，该燃烧产物流通到燃烧腔51，并通过燃烧腔51向上流入到熔炉27的圆顶区域55中。然后，燃烧产物向下流过熔炉27的主热量交换腔57中的耐火砌砖格格栅并加热该砖格(checker)。然后，目前略冷的燃烧产物经过热量交换腔57的下部区域中的开口59从熔炉27流出。热量交换腔57的下部区域形成为增压腔64，以有利于气体流动。在本文中，熔炉27包括水平设置的格栅63，该格栅由支承砖格的柱状物65支承。该格栅63和柱状物65用铸铁制成。在直接熔炼容器11熔炼时每个熔炉27的加热阶段期间，处于从直接熔炼容器11排放的废气形式的燃料气体供给燃烧器(未示出)，环境温度燃烧空气经熔炉27的助燃鼓风机35和输送管线39b供给到燃烧器，并且燃烧器产生的燃烧产物加热熔炉27。在直接熔炼容器11熔炼时每个熔炉27的热量交换阶段中，燃烧器不工作，并且将气流在与燃烧产物流相对的方向上导向通过熔炉27。特别地，空气供给到熔炉27中的开口59，并从增压腔64通过热量交换腔57向上流动。随着气流流过热量交换腔57，该气流通过与砖格的热量交换受热。热空气在圆顶区域55周围流动，并向下通过燃烧腔51，经过燃烧腔51的下部区域中的热风开口71离开燃烧腔。该热风开口71连接到热风总管29上。在直接熔炼容器11熔炼时每个熔炉27的热量交换阶段期间，负压空气(称之为“冷风”)从冷风鼓风机31供给到熔炉27的输送管线37(附图1)，该冷风鼓风机为高压鼓风机，它能够输送高流量的压力空气。通过热风开口71排出熔炉27的受热空气的气流称之为“热风”或“热空气射流”。该热风沿着热风总管29流到直接熔炼容器11中的热风喷射枪41。典型地，在直接熔炼容器11熔炼时，HI熔炼方法需要1200℃下的热风的恒定流。为了实现这一点，在每个熔炉27的加热阶段期间，每个熔炉27的圆顶区域55中的耐火砖加热到高于1200℃的温度，从而来自熔炉27的初始热风具有高于所需1200℃的温度。冷风供给到熔炉27，直到气温度跌落至1200℃为止，而熔炉重新进入加热阶段，从其他熔炉27获得热风。为了获得1200℃的恒定热风温度，某些冷风经过混合阀43(参见附图6的实施例)与热风混合，从而热风的平均温度为所需的1200℃。在熔炼操作期间，HI熔炼方法需要大量热风。因此，冷风鼓风机31必须能够产生大流量的空气，然后通过熔炉27沿着热风总管29到达热风喷射枪41。另外，为了容纳大流量的空气，熔炉27和热风总管29必须尺寸足够大。典型地，冷风鼓风机31输送大约170kPa(表压)下的大约110,000Nm3/h的空气。冷风可以补充大约30,000Nm3/h的氧，从而熔炉产生大约140,000Nm3/h的热空气，该热空气在正常工作期间供给到热风总管和熔炼还原容器(smeltreductionvessel)。助燃鼓风机输送大约13kPa(表压)下的大约74,000Nm3/h的空气。为了保持熔炉27和热风总管29中的温度，熔炉27在直接熔炼容器11停机期间也工作。特别地，每个熔炉27在直接熔炼容器停机期间在加热和热量交换阶段工作。这些阶段将熔炉27的温度保持在所需温度范围内，并将热量传递给热风总管29，以将热风总管29的温度保持在所需温度范围内。当直接熔炼容器11停机时(没有作为能量源的废气存在)，在每个熔炉27的加热阶段期间，天然气经过天然气总管91和输送管线93从气源(未示出)供给燃烧器，并且环境温度燃烧空气经燃烧器鼓风机35和输送管线39b(附图1)供给燃烧器，由燃烧器产生的燃烧产物加热熔炉27。典型地，燃烧产物将熔炉27的圆顶区域55加热到1250℃的温度等级。加热阶段持续到水平设置的铸铁砖格支承格栅63和柱状物65的温度接近但未达到350℃。温度350℃的选择基础在于，铸铁在此温度之上开始失去明显机械强度。在直接熔炼容器11停机期间，每个熔炉27的热量交换阶段中，直接熔炼容器11熔炼时，经冷风鼓风机31供给熔炉27的开口59的冷风由环境温度和压力下的空气代替。该空气经输送管线39a(附图1)从熔炉27的助燃鼓风机35供给输送管线37。所得热风经热风开口71退出熔炉27，并沿着热风总管29流到排气口61，从该排气口排出。热空气流加热总管29，使得总管29中的温度高于预定最小温度。助燃鼓风机35输送足够流量的空气，以满足停机期间热量交换的需要。热量交换阶段持续到熔炉的圆顶区域55冷却至900℃为止。在低于此温度的温度下，圆顶区域55中的硅砖进行相位变化，该相位变化导致砖的不期望的体积变化。优选地，在停机期间两个熔炉27的加热和热量交换阶段的持续时间受到控制，使得这些阶段不重叠，并且一个熔炉27在加热阶段工作，而另一熔炉在热量交换阶段工作，反之亦然。该方法还包括将在熔炉27的热量交换阶段中产生的受热空气流输送远离热风总管29的可选步骤，在此情况下，总管处于所需温度范围内并且不需要进一步加热。该方法还包括将熔炉27完全装入外壳中的可选步骤，在此情况下，熔炉和热风总管29处于所需温度范围中并且不需要进一步加热。附图6说明了附图1中所示实施例的备选方案，尽管不是唯一可能的备选实施例。两个实施例都包括助燃鼓风机。然而，在附图1中，鼓风机独立工作，并供给单独的助燃空气输送管线39a和39b。在附图6中，鼓风机工作，供给单个助燃总管42，然后进给到助燃空气输送管线39a和39b。这在助燃空气系统中产生了一定的重复，并用于在熔炼活动期间鼓风机的维护。也允许鼓风机串联工作，从而可以提供组合空气流。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对上述本发明的实施例作出多种修改。例如，尽管本发明已经描述了直接熔炼方法，但是很容易认识到，用于维护熔炉和热风总管的上述过程不受限制，并可以扩展到在其他应用中使用的熔炉和热风总管。权利要求1.一种用于维护熔炉和热风总管的方法，该热风总管在直接熔炼容器停机期间将熔炉连接到处于加热状态的直接熔炼容器的热空气(或热富氧空气)喷射枪或多个喷射枪上，该方法包括(a)将热风总管与热空气(或热富氧空气)喷射枪或多个喷射枪隔离；(b)操作每个熔炉的燃烧器，该燃烧器使用燃料气体和空气流并产生燃烧产物流，该燃烧产物沿着熔炉的气体通路从一端朝其相对端流动，从而在熔炉的加热阶段中加热熔炉的耐火砖格；及(c)在熔炉的热量交换阶段，通过将空气流供给到气体通路的所述相对端，然后使空气流相继通过熔炉和热风总管的气体通路，将热量从每个熔炉传递到热风总管，从而该空气流通过与熔炉的耐火砖格的热量交换受热，并且熔炉通过这种热量交换得到冷却，所得热空气流将热风总管加热。2.如权利要求1所述的方法，包括在停机期间，每个熔炉的加热阶段和热量交换阶段的协同工作，使得熔炉在停机期间将连续热空气流供给所述热风总管。3.如权利要求1或2中所述方法，其中，与熔炉在热风总管连接到热空气喷射枪或多个喷射枪上的正常工作状况下工作时，熔炉的加热阶段期间所产生的燃烧产物的体积流量相比，停机期间在步骤(b)中产生的燃烧产物的体积流量较小。4.如前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中，停机期间，在步骤(b)中产生的燃烧产物的体积流量为熔炉的正常加热阶段期间所产生的燃烧产物的体积流量的50％或小于50％。5.如前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中，与熔炉在热风总管连接到热空气喷射枪或多个喷射枪上的正常工作状况下工作时，熔炉的热量交换阶段期间所产生的热空气的体积流量相比，停机期间在步骤(c)中产生的热空气的体积流量较小。6.如前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中，停机期间，在步骤(c)中产生的热空气的体积流量为熔炉的正常热量交换阶段期间所产生的热空气的体积流量的50％或小于50％。7.如前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中，该方法包括在停机期间，在熔炉的加热阶段和热量交换阶段期间使用相同的一个或多个鼓风机，将空气流供给到每个熔炉。8.如前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中，步骤(c)中产生的热空气通过连接到热风总管上的排气装置排出。9.如权利要求8所述的方法，其中，所述排气装置位于接近热风总管的前端，即与一个或多个热空气喷射枪相连接的端部。10.如前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中，所述燃料气体为天然气。11.如前述权利要求中的任意一项所述的方法，还包括通过将空气流供给到一个或多个熔炉的气体通路的相对端，然后使空气流相继通过气体通路，然后在不使空气流通过热风总管的情况下排出空气流，而从一个或多个熔炉传递热量的步骤，从而通过与一个或多个熔炉的耐火砖格的热量交换加热空气流，并通过这种热量交换冷却该一个或多个熔炉。12.如前述权利要求中的任意一项所述的方法，还包括在停机期间，将一个或多个熔炉“装入外壳中”一段时间的步骤，在此情况下，热风总管的温度保持在合适的温度范围内，并且此时不需要热量进一步传递给热风总管，且所述一个或多个熔炉处于高于最小停机温度。13.如前述权利要求中的任意一项所述的方法，包括在停机期间操作每个熔炉的加热阶段，直到主腔的下部区域中，且更优选的是砖格支承格栅中的温度接近但未达到砖格支承格栅失去明显机械强度的温度为止。14.如前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中，所述砖格支承格栅由铸铁形成，并且该方法包括在停机期间操作每个熔炉的加热阶段，直到熔炉的主腔的下部区域中的温度接近但未达到350℃为止。15.如前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中，每个熔炉都包括用硅砖作内衬的圆顶区域，并且该方法包括在停机期间控制该过程，使得一个或多个熔炉的圆顶区域的温度保持在硅砖的相位改变温度之上。16.如前述权利要求中的任意一项所述的方法，其中，所述热风总管包括数个耐火砖衬里区域和将该砖衬里区域互连的数个膨胀结合处，并且该方法包括在停机期间控制该过程，使得在该热风总管中具有最小温度周期变化。17.用于对使用金属进料生产熔融金属的直接熔炼设备的空气进行预热的装置，该装置包括(a)用于生产直接熔炼设备的预热空气气流的数个熔炉；(b)用于将预热空气从熔炉供给到气体喷射装置的热风总管，当设备在正常工作状况下工作且设备工作并用金属进料在直接熔炼容器中生产熔融金属时，该气体喷射装置延伸到直接熔炼容器中；(c)在设备的正常工作状况期间和直接熔炼容器停机期间，用于将燃料气体供给到每个熔炉的燃烧器的燃料气体供给装置；(d)第一空气供给装置，用于将空气(I)在设备的正常工作状况期间在熔炉的加热阶段中供给到每个熔炉的燃烧器，及(II)在直接熔炼容器的停机期间在熔炉的加热阶段中供给到每个熔炉的燃烧器；(e)第二空气供给装置，用于在设备的正常工作状况期间在熔炉的热量交换阶段将空气供给到每个熔炉；及(f)热风总管中的排气口，用于允许在每个熔炉的热量交换阶段中产生的热空气流在流过并加热热风总管之后从热风总管流出。18.如权利要求17所述的装置，其中，所述排气口包括一端塞，当进行直接熔炼过程时，该端塞封闭排气口的出口端，当直接熔炼容器停机时，该端塞从排气口移除。19.如权利要求17或18所述的装置，其中，所述排气口在热风总管和排气口的出口端之间限定螺旋形通路，以避免当端塞到位和封闭出口端时在进行直接熔炼过程期间端塞的直线暴露而从热风总管散发热量。20.如权利要求17至19中任意一项所述的装置，其中，所述排气口从热风总管水平向外延伸，然后向上和向内延伸到热风总管上方的位置处，然后向上延伸到出口端。21.如权利要求17至20中任意一项所述的装置，其中，所述排气口定位在接近热风总管的前端，即与一个或多个热空气喷射枪相连接的端部。22.如权利要求17至21中任意一项所述的装置，其中，在直接熔炼容器停机期间，在熔炉的热量交换阶段，当第二空气供给装置不工作时，第一空气供给装置适合于将空气供给到每个熔炉的单独入口。23.如权利要求22所述的装置，其中还包括阀装置，该阀装置在直接熔炼容器的停机期间能够根据需要使第一空气供给装置从将空气供给到每个熔炉的燃烧器转换成供给到每个熔炉的单独入口。24.用于用金属进料生产熔融金属的直接熔炼设备，包括(a)直接熔炼容器，其将金属的熔体和熔渣及气体空间保持在熔池上方；(b)固体进料装置，其将固体进料材料供给到直接熔炼容器中；(c)气体喷射装置，其向下延伸到直接熔炼容器中，以将预热空气喷射到熔池上方的气体空间中；(d)废气导管装置，用于帮助来自直接熔炼容器的废气的流动远离该直接熔炼容器；(e)金属和熔渣排渣装置，用于将熔融金属和熔渣从熔池排出，并输送该熔融金属远离直接熔炼容器；及(f)用于对权利要求16至20中任意一项所述的直接熔炼容器的空气进行预热的装置。全文摘要公开了用于在直接熔炼容器的停机期间维持熔炉(27)和热风总管(29)的方法和设备，该热风总管将熔炉连接到处于受热状态的直接熔炼容器的一个或多个热空气喷射枪上。该方法将熔炉和热风总管的温度保持在对熔炉和热风总管的损伤最小的温度范围内。该设备包括热风总管中的排气口，该排气口允许熔炉中产生的热空气流在执行该方法期间从热风总管排放。文档编号F23D14/46GK1922333SQ200580005699公开日2007年2月28日申请日期2005年2月23日优先权日2004年2月23日发明者菲利普·詹姆士·艾翁申请人:技术资源有限公司