專利名稱：用于在熔化氣化器中制造和熔化液態(tài)的生鐵或者液態(tài)的鋼半成品的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在熔化氣化器(Einschmelzvergaser)中制造和熔化液態(tài)的生鐵 或者液態(tài)的鋼半成品的一種方法和一種裝置。
背景技術(shù)：
對(duì)于這樣的方法來說，氧化鐵或者預(yù)還原的鐵或其混合物作為含鐵的裝入料添加 到熔化氣化器中并且在那里在輸入含碳的材料作為固體的碳載體以及含氧的氣體的情況 下在由固體的碳載體形成的堅(jiān)硬層中熔化，其中所述碳載體被氣化并且產(chǎn)生含一氧化碳和 氫氣的還原氣體。通過大量在熔化氣化器的圓周上在熔化氣化器爐底區(qū)域中分布的氧氣噴 嘴又名氧氣噴嘴帶將含氧氣的氣體輸入到堅(jiān)硬層中。所述氧氣噴嘴穿過熔化氣化器的金屬 外殼并且從熔化氣化器的外部向所述氧氣噴嘴供應(yīng)含氧的氣體。所述含氧的氣體可以是氧 氣或者含氧的氣體混合物；含氧的氣體和氧氣的概念接下來作為同義詞使用。用于制造液態(tài)的生鐵或者液態(tài)的鋼半成品的熔化氣化器的生產(chǎn)能力或者說其熔 化功率隨其容積而增加。直徑的擴(kuò)大也就是說熔化氣化器的橫截面面積的增加在給定高度 的情況下可以增加容積。在通過橫截面面積擴(kuò)大而提高熔化氣化器的生產(chǎn)能力時(shí)，氧氣噴 嘴帶的有效區(qū)域相對(duì)于熔化氣化器的橫截面面積變得越來越小，因?yàn)槿刍瘹饣鳡t底的周 長(zhǎng)僅僅隨熔化氣化器爐底的直徑線性增加，而橫截面面積隨熔化氣化器爐底的直徑的平方 增加。因?yàn)樗鲅鯕鈬娮煸谘鯕鈬娮鞄е械谋舜碎g的間距出于熔化氣化器的金屬外殼的強(qiáng) 度原因無法構(gòu)造得任意小，所以能夠安裝的氧氣噴嘴的數(shù)目就像周長(zhǎng)一樣僅僅隨熔化氣化 器爐底的直徑線性地增加，而熔化功率則至少隨熔化氣化器爐底的直徑的平方增加。其后果是，所使用的氧氣噴嘴必須將越來越大量的含氧的氣體導(dǎo)入到熔化氣化器 中。因?yàn)檫M(jìn)入到堅(jiān)硬層的焦炭層或者炭層中的氧氣射流的滲入深度、即所謂的溝道在 熔化氣化器中隨氣量的增加沒有顯著地變長(zhǎng)，所以產(chǎn)生局部的氣量非常高這樣的缺點(diǎn)。通 過由于強(qiáng)烈放熱的在溫度超過2500°C時(shí)進(jìn)行的氣化反應(yīng)C+l/202 —CO AH =-110kJ/mol引起的氣體射流的膨脹，熱的氣流在溝道(Raceway)上面的廣闊的范圍內(nèi)引起渦 流層形成或者說流化的狀態(tài)。在這種流體動(dòng)力的流動(dòng)體制(Stromungsregime )中，固體顆粒被置于強(qiáng)化
的運(yùn)動(dòng)之中，使得其表現(xiàn)類似于液體。出于這個(gè)原因，從在井式爐中常見的對(duì)于能量和材料 交換來說有利的逆流中產(chǎn)生對(duì)在熔化氣化器中進(jìn)行的還原和熔化過程來說不利的交叉逆 流。另外還有一個(gè)缺點(diǎn)，也就是在這些區(qū)域中不再出現(xiàn)任何明顯的對(duì)理想的氣體-固體-逆 流來說必需的堅(jiān)硬層。由此具有不同性質(zhì)如還原程度和溫度的材料如鐵礦石和海綿鐵與同 樣處于不同的狀態(tài)中的爐渣、附加料和脫氣的煤(炭)相混合。由此只能很不完全地進(jìn)行 受調(diào)節(jié)的能量及材料交換。
在EP 0114040中說明了一種方法，如何可以通過兩個(gè)噴嘴平面的布置來避免處 于氧氣噴嘴前面的材料的流化。在此向下面的氧氣噴嘴平面輸送較少量的含氧的氣體，從 而形成堅(jiān)硬層，該堅(jiān)硬層能夠如上面所說明的一樣實(shí)現(xiàn)對(duì)能量及材料交換來說有利的方法 技術(shù)上的逆流控制效應(yīng)。但是，借助于該方法只能加入有限量的含氧的氣體。通過上面的 氧氣噴嘴帶加入的氧氣產(chǎn)生了渦流層。按奧地利專利文件AT382390B的設(shè)備僅僅擁有一個(gè)唯一的氧氣噴嘴平面，該氧氣 噴嘴平面匯入到由粗顆粒的裝入料構(gòu)成的堅(jiān)硬層中。但是這種方法僅僅對(duì)于大約7米以下 的爐底直徑來說是成功的，因?yàn)閷?duì)于更高的直徑來說出現(xiàn)開頭所解釋的流化效應(yīng)，因?yàn)橛?待加入的含氧的氣體的量太大，以至于不能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的堅(jiān)硬層。另一個(gè)限制性的標(biāo)準(zhǔn)是，在 使用未經(jīng)處理的煤時(shí)所述煤在熱解作用中分解為較小的顆粒大小，所述較小的顆粒大小同 樣使流化變得容易。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種方法和一種裝置，借助于所述方法和所述裝置對(duì)于具 有大的直徑和容積的熔化氣化器來說也可以在不削弱熔化氣化器的鋼質(zhì)外殼的強(qiáng)度的情 況下并且在避免堅(jiān)硬層流化或者降低堅(jiān)硬層的流化程度的情況下保證足夠的氧氣供給。該任務(wù)通過一種用于在熔化氣化器中在堅(jiān)硬層中在輸入氧化鐵或者預(yù)還原的鐵 或其混合物以及含碳的材料的情況下在借助于通過氧氣噴嘴導(dǎo)入的含氧的氣體使含碳的 材料氣化的情況下來制造和熔化生鐵和鋼半成品的方法得到解決，該方法的特征在于，所 述含氧的氣體在使用至少一個(gè)氧氣噴嘴的情況下以至少兩股氣流導(dǎo)入到熔化氣化器或者 煤氣發(fā)生爐的堅(jiān)硬層中。具體的發(fā)明通過以下方式避免上面所討論的缺點(diǎn)，即在使用至少一個(gè)氧氣噴嘴的 情況下將含氧的氣體以至少兩股氣流導(dǎo)入到堅(jiān)硬層中。利用該措施可以在使用相同數(shù)目的 用于氧氣噴嘴在熔化氣化器的鋼質(zhì)外殼中的穿口的情況下提供更多的滲入到堅(jiān)硬層中的 氣流。如果從所有的氧氣噴嘴中分別導(dǎo)入至少兩股氣流，那么相對(duì)于傳統(tǒng)的每個(gè)氧氣噴嘴 具有一股氣流的解決方案來說提供了雙倍數(shù)目的氣流。由此可以降低為每條溝道所加入的 氣體的體積流量，由此可以避免或者降低大面積的流化。在每個(gè)氧氣噴嘴導(dǎo)入兩股相同強(qiáng) 度的氣流的情況下，與用一股氣流進(jìn)行導(dǎo)入的情況相比將所加入的氣體的體積流量比如降 低到一半。如果從一個(gè)、多個(gè)或者所有的氧氣噴嘴中每個(gè)氧氣噴嘴導(dǎo)入兩股以上的氣流，那 就相應(yīng)地以更大的程度降低所加入的氣體的體積流量。對(duì)于一個(gè)、多個(gè)或者所有氧氣噴嘴 來說，可以以至少兩股氣流來進(jìn)行導(dǎo)入?？梢悦總€(gè)氧氣噴嘴將兩股、三股、四股、五股、六股 或者七股氣流導(dǎo)入到堅(jiān)硬層中。優(yōu)選導(dǎo)入兩股到四股氣流，因?yàn)閷?duì)于這樣的數(shù)目而言溝道 在堅(jiān)硬層中的滲入深度是良好的并且各條溝道不重疊。對(duì)于七股以上的氣流來說，滲入深 度微小并且存在各條溝道重疊的危險(xiǎn)。在從熔化氣化器的外部向氧氣噴嘴供應(yīng)含氧的氣體之后，所述含氧的氣體在其導(dǎo) 入到堅(jiān)硬層中之前作為饋入氣流流過所述氧氣噴嘴。根據(jù)所述方法的一種實(shí)施方式，所述至少兩股導(dǎo)入到堅(jiān)硬層中的氣流來源于用于 含氧的氣體的一股唯一的饋入氣流。通過這種方式，所有從氧氣噴嘴中導(dǎo)入的氣流可以同 時(shí)通過對(duì)饋入氣流的控制得到控制。
根據(jù)所述方法的另一種實(shí)施方式，所述至少兩股導(dǎo)入到堅(jiān)硬層中的氣流分別來源 于自己的饋入氣流。這能夠通過相應(yīng)的饋入氣流的控制在不依賴于其它的從氧氣噴嘴中導(dǎo) 入的氣流的情況下單個(gè)地控制所導(dǎo)入的氣流中的每一股氣流。根據(jù)所述方法的一種實(shí)施方式，從一個(gè)氧氣噴嘴口中流出具有不同的流動(dòng)方向的 氣流。與傳統(tǒng)的導(dǎo)入一股從氧氣噴嘴口中出來時(shí)具有一個(gè)流動(dòng)方向的氣流這種做法相比， 所述含氧的氣體由此在更寬的范圍內(nèi)導(dǎo)入到堅(jiān)硬層中，并且對(duì)于每股具有一個(gè)流動(dòng)方向的 氣流來說，分別構(gòu)成了自己的具有較小的局部的氣體量的溝道，這提高了溝道的數(shù)目并且 降低了流化的危險(xiǎn)。根據(jù)所述方法的另一種實(shí)施方式，每股氣流從自己的氧氣噴嘴口中流出來。因?yàn)?在每個(gè)氧氣噴嘴口之前形成了自己的溝道，由此提高了溝道的數(shù)目，因而可以降低每個(gè)溝 道的體積流量。相應(yīng)地降低了堅(jiān)硬層的流化的危險(xiǎn)。相鄰地從氧氣噴嘴中流出的氣流可以具有相同的或者不同的流動(dòng)方向。為了保證 由各股氣流引起的溝道相互間足夠的間距，在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中氣流的流動(dòng)方向彼此 形成45°以下優(yōu)選5°到15°的角度。由此在氧氣噴嘴之前出現(xiàn)熔化區(qū)和反應(yīng)區(qū)的均勻的 爐氣分布(Durchgasimg)。所述角度越大，在相同的氧氣噴嘴之前存在的各條溝道彼此分 開的效果就越好；但是隨著角度的上升在相鄰的氧氣噴嘴之前存在的溝道重疊的危險(xiǎn)在增 加。因此所述角度不應(yīng)該超過45°。何種角度最佳，依賴于相鄰的氧氣噴嘴彼此間的靠近 程度。對(duì)于常見數(shù)目的設(shè)置在熔化氣化器上的氧氣噴嘴和從中產(chǎn)生的間距來說，5°到15° 尤為有利。所述的角度在此是流動(dòng)方向在水平平面上的投影之間的角度。通過在實(shí)施所述按本發(fā)明的方法時(shí)與已知的每個(gè)氧氣噴嘴具有一股氣流的方法 相比每個(gè)溝道更少的體積流量，在溝道的圓環(huán)形的熔化區(qū)內(nèi)部存在減少的局部的氣流。比 如在以兩股相同大小的氣流而不是以一股氣流來導(dǎo)入相同容積的含氧的氣體時(shí)，局部的氣 流減少到一半；在以兩股以上的氣流導(dǎo)入時(shí)，局部的氣流相應(yīng)地減少得更多。通過局部的氣 流的減少，在直接處于溝道上面的區(qū)中氣體速度相應(yīng)地更小，由此將裝入料的不允許的混 合物的形成減小到最低限度并且可以保證有利的氣體_固體_逆流。導(dǎo)入到堅(jiān)硬層中的氣流可以具有相同的或者不同的直徑。優(yōu)選的是，在使用兩股 以上的氣流時(shí)氣流具有不同的直徑。比如對(duì)于三股相鄰的氣流來說，兩股氣流置于中間的 具有一種直徑的氣流兩側(cè)，所述兩股氣流具有較小的對(duì)這兩股氣流來說相同的直徑。所述 中間的氣流而后進(jìn)一步進(jìn)入到堅(jiān)硬層中并且其溝道與相鄰的較小的氣流的溝道相重疊的 可能性較小。優(yōu)選每股用于含氧的氣體的饋入氣流在壓力方面并且通過流動(dòng)速度在量方面 能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)。由此實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，即導(dǎo)入到堅(jiān)硬層中的氣流能夠在壓力方面并且通過流動(dòng) 速度在量方面能夠調(diào)節(jié)，在此相應(yīng)地通過饋入氣流向所述導(dǎo)入到堅(jiān)硬層中的氣流供給含氧 的氣體。根據(jù)所述按本發(fā)明的方法的一種實(shí)施方式，通過氧氣噴嘴也將煤屑噴入到堅(jiān)硬層 中。由此向堅(jiān)硬層輸送額外的含碳的材料。根據(jù)所述按本發(fā)明的方法的另一種實(shí)施方式，通過觀察裝置對(duì)氧氣噴嘴的運(yùn)行進(jìn) 行監(jiān)控。由此可以對(duì)氧氣噴嘴的狀態(tài)進(jìn)行檢查并且在進(jìn)展不利比如將氧氣噴嘴口移位的情 況下可以及時(shí)地采取應(yīng)對(duì)措施或者關(guān)閉氧氣噴嘴。
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本發(fā)明的另一個(gè)主題是一種用于將含氧的氣體輸入到熔化氣化器或者煤氣發(fā)生 爐的堅(jiān)硬層中的氧氣噴嘴，其特征在于，其具有至少一條氧氣饋入通道以及至少兩條具有 排出孔的氧氣流排出通道，其中每條所述氧氣流排出通道與至少一條氧氣饋入通道相連 接。所述氧氣噴嘴也可以具有三條、四條、五條、六條或者七條氧氣流排出通道。優(yōu)選所述 氧氣噴嘴具有兩條到四條氧氣流排出通道，因?yàn)閷?duì)于這樣的數(shù)目來說，在其之前形成的溝 道進(jìn)入到堅(jiān)硬層中的滲入深度是良好的并且各條溝道沒有重疊。對(duì)于七條以上的氧氣流排 出通道來說，滲入深度微小并且存在各條溝道重疊的危險(xiǎn)。根據(jù)所述按本發(fā)明的氧氣噴嘴的一種實(shí)施方式，至少兩條氧氣流排出通道與相同 的氧氣饋入通道相連接。這就是說，所述氧氣饋入通道分支為至少兩條氧氣流排出通道。根據(jù)另一種實(shí)施方式，所述氧氣流排出通道分別與自己的氧氣饋入通道相連接。根據(jù)所述按本發(fā)明的氧氣噴嘴的一種實(shí)施方式，所述氧氣流排出通道的排出口處 于一個(gè)唯一的氧氣噴嘴口的內(nèi)部。根據(jù)另一種實(shí)施方式，所述氧氣流排出通道的排出口分別形成了自己的氧氣噴嘴根據(jù)一種實(shí)施方式，對(duì)于具有兩條以上的氧氣流排出通道的氧氣噴嘴來說各個(gè)排 出口的直徑是不同的，用于能夠使相應(yīng)的溝道的氣體量和滲入深度與熔化氣化器中的能量 及幾何方面的要求相匹配。如果所述氧氣流排出通道的排出口分別形成了自己的氧氣噴嘴口，那么優(yōu)選的 是，相鄰的排出口的圓周的間距為所述排出口之一的排出口直徑的三倍以下。對(duì)于不同大 小的排出口直徑來說，這適用于較小的排出口直徑。對(duì)于具有3個(gè)排出口的實(shí)例來說，其中 中央的排出口的兩側(cè)是兩個(gè)具有較小的分別相同的直徑的排出口，這兩個(gè)排出口例如具有 較小的直徑。較大的間距在此帶來在氧氣噴嘴中還要安置足夠的壁厚用于安置冷卻通道的 問題。根據(jù)所述按本發(fā)明的氧氣噴嘴的一種實(shí)施方式，所述氧氣流排出通道的以排出口 終結(jié)的分段的中軸線彼此間形成45°以下的、優(yōu)選5°到15°的角度。該角度越大，在相同 的氧氣噴嘴之前存在的各條溝道彼此間分開的效果越好；但是隨著角度上升在相鄰的氧氣 噴嘴之前存在的溝道相互重疊的危險(xiǎn)在增加。因此所述角度不應(yīng)該大于45°。何種角度最 佳依賴于相鄰的氧氣噴嘴彼此的靠近程度。對(duì)于常見數(shù)目的設(shè)在熔化氣化器上的氧氣噴嘴 以及從中產(chǎn)生的間距來說，5°到15°特別有利。所述的角度在此是中軸線在水平的平面上的投影之間的角度。優(yōu)選每條氧氣饋入通道設(shè)有用于調(diào)節(jié)壓力以及通過流動(dòng)速度調(diào)節(jié)所饋入的含氧 的氣體的量的調(diào)節(jié)裝置。優(yōu)選所述氧氣噴嘴包括用于觀察氧氣流排出通道及其排出口的觀察裝置。根據(jù)另一種實(shí)施方式，所述氧氣噴嘴包括用于噴入煤屑的裝置。


下面借助于示范性地示出了實(shí)施方式的示意性的附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。圖1是熔化氣化器在其爐底區(qū)域中的橫截面的一個(gè)分段，圖2是氧氣噴嘴的橫截面，
圖3a是具有兩條氧氣流排出通道的氧氣噴嘴的一種實(shí)施方式的示意性的正視 圖，圖3b是圖3a的氧氣噴嘴的縱剖面，圖4a是氧氣噴嘴的正視圖，圖4b是在圖4a中示出的氧氣噴嘴的沿線條A_A，的剖面的俯視圖。
具體實(shí)施例方式示范性地示出的氧氣噴嘴la、lb、lc與高爐上的吹模相類似以規(guī)定的間距d圓環(huán) 形地在熔化氣化器的圓周U上布置在爐底上面并且從外部通過未示出的輸入管路向所述 氧氣噴嘴la、lb、lc供應(yīng)含氧的氣體。為更為簡(jiǎn)明起見，僅僅示出了三個(gè)氧氣噴嘴la、lb、 lc。所述熔化氣化器具有半徑R。通過高的通常超過100米/秒的氣體速度在氧氣噴嘴前 面構(gòu)成已經(jīng)說明的溝道。這里與含碳的材料進(jìn)行反應(yīng)，該反應(yīng)劇烈放熱并且用于使裝入料 熔化。所述噴嘴必須能夠經(jīng)受住很高的乃至超過2000°C的溫度并且因此要么必須用液體冷 卻要么必須由合適的耐火材料制成。所述含氧的氣體在每個(gè)氧氣噴嘴la、lb、lc上以兩股氣流導(dǎo)入到堅(jiān)硬層中，由此 在每個(gè)氧氣噴嘴la、lb、lc前面形成兩條溝道2a、2b。相鄰流出的氣流的流動(dòng)方向以及由 此相應(yīng)的溝道在水平的平面上、在這種情況下比如在紙平面上的投影中彼此間形成一個(gè)角 度。所述氧氣流排出通道的排出孔分別形成自己的氧氣噴嘴口。圖2示出了氧氣噴嘴1的橫截面。該氧氣噴嘴1擁有用于對(duì)氧氣噴嘴的頂端和主 體進(jìn)行冷卻的冷卻通道3。為進(jìn)行冷卻，這些冷卻通道3被冷卻劑從中流過。在從熔化氣化 器的外部向氧氣噴嘴供應(yīng)含氧的氣體之后，所述含氧的氣體作為饋入氣流在其通過兩條從 氧氣饋入通道4分支出來的氧氣流排出通道5a、5b及其排出口 6a、6b導(dǎo)入到堅(jiān)硬層中之前 流過氧氣噴嘴的氧氣饋入通道4。通過作為觀察裝置的觀察玻璃7，可以對(duì)氧氣流排出通道及其排出口進(jìn)行觀察。這樣的用于對(duì)噴嘴功能進(jìn)行監(jiān)控的觀察裝置可以通過直線的氧氣流排出通道來 實(shí)現(xiàn)。未示出可選存在的用于噴入煤屑的裝置，所述裝置穿過氧氣噴嘴的主體并且在排出 口的緊靠著的附近終止在溝道的一側(cè)。圖3a示意性地示出了具有兩條氧氣流排出通道的氧氣噴嘴的一種實(shí)施方式的正 視圖，所述氧氣流排出通道的排出口 8和9分別形成自己的氧氣噴嘴口。所述兩條氧氣流 排出通道分別與自己的氧氣饋入通道相連接。配套的氧氣流排出通道和氧氣饋入通道具有 相同的方向。在投影到水平的平面上時(shí)，所述氧氣流排出通道的兩個(gè)方向交叉。這種實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)是能夠通過所述排出口 8和9中的每一個(gè)來單個(gè)地調(diào)節(jié)氣 流。圖3b示出了圖3a的具有用于對(duì)氧氣噴嘴的主體和頂端進(jìn)行冷卻的冷卻通道10的氧 氣噴嘴的縱剖面。圖4a示出了氧氣噴嘴的正視圖，對(duì)于該氧氣噴嘴來說氧氣流排出通道的排出11、 12、13、14處于氧氣噴嘴15的內(nèi)部。所述氧氣噴嘴口縫隙狀并且水平地布置。圖4b示出了 在圖4a中示出的氧氣噴嘴的沿線條A-A，的剖面的俯視圖。通過三塊導(dǎo)向板16、17、18來限 定四條氧氣流排出通道19、20、21、22。從這些氧氣流排出通道19、20、21、22中流出的氣流 擁有不同的流動(dòng)方向。
下面將用于具有不同的熔化功率的熔化氣化器的特征值進(jìn)行對(duì)照在此所使用的概念具有以下意義-絕對(duì)熔化功率(噸/天)這個(gè)數(shù)值表明在正常運(yùn)行中每天生產(chǎn)的生鐵量。-比爐底負(fù)載(噸/平方米、天)這是與熔化氣化器的爐底面積的平方米相關(guān)的生鐵絕對(duì)熔化功率。這個(gè)數(shù)值表征 熔化還原設(shè)備的能量強(qiáng)度。-溝道的單個(gè)熔化功率(噸/天)。這個(gè)數(shù)值表征單個(gè)的溝道的生鐵熔化功率。如果用于溝道的單個(gè)熔化功率以及用于比爐底負(fù)載的數(shù)值大致相同的話，就存在 著有利的條件。對(duì)于具有傳統(tǒng)的氧氣噴嘴的熔化氣化器來說每個(gè)氧氣噴嘴將含氧的氣體的氣流 導(dǎo)入到堅(jiān)硬層中，以下是所述具有傳統(tǒng)的氧氣噴嘴的熔化氣化器的實(shí)例實(shí)例1 具有1000噸生鐵//天的絕對(duì)熔化功率的熔化氣化器的特征在于以下參散
溝道的總數(shù)20
氧氣噴嘴的總數(shù)20
絕對(duì)熔化功率1000噸/天
爐底直徑5. 5米
溝道的單個(gè)熔化功率50噸/天
比爐底負(fù)載45噸/平方米、天
實(shí)例2 具有2500噸生鐵,/天的絕對(duì)熔化功率的熔化氣化器的特征在于以下參散
溝道的總數(shù)28
氧氣噴嘴的總數(shù)28
絕對(duì)熔化功率2500噸/天
爐底直徑7. 5米
溝道的單個(gè)熔化功率89噸/天
比爐底負(fù)載57噸/平方米、天
實(shí)例3 具有4000噸生鐵,/天的絕對(duì)熔化功率的熔化氣化器的特征在于以下參散
溝道的總數(shù)30
氧氣噴嘴的總數(shù)30
絕對(duì)熔化功率4000噸/天
爐底直徑8. 9米
溝道的單個(gè)熔化功率133噸/天
比爐底負(fù)載65噸/平方米、天
實(shí)例4 具有5800噸生鐵,/天的絕對(duì)熔化功率的熔化氣化器的特征在于以下參
數(shù)
9
溝道的總數(shù)氧氣噴嘴的總數(shù)
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5800噸/天 10. 2 米 171噸/天 71噸/平方米、天絕對(duì)熔化功率爐底直徑溝道的單個(gè)熔化功率比爐底負(fù)載如可以從實(shí)例中看出的一樣，溝道的單個(gè)熔化功率相對(duì)于比爐底負(fù)載超比例地增 加。更高的熔化功率引起通過碳與氧氣的更高的轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)的更高的能量輸入。所產(chǎn) 生的一氧化碳的氣化氣體量在與所輸入的氧氣量的提高成比例地增加。增加的氣體量引起 在溝道上方越來越嚴(yán)重地形成流化的區(qū)域，這對(duì)熔化氣化器中的材料交換和能量交換的穩(wěn) 定性產(chǎn)生不利的影響。為了對(duì)于更大的單元來說也能夠?qū)崿F(xiàn)如在實(shí)例1和2中示出的有利 的條件，應(yīng)該設(shè)置比出于穩(wěn)定性原因在目前的設(shè)備中可以設(shè)置的更多的氧氣噴嘴。按本發(fā)明，代替從中僅僅流出一股氣流的氧氣噴嘴而安裝這樣的氧氣噴嘴，從這 樣的氧氣噴嘴中將至少兩股氣流導(dǎo)入到堅(jiān)硬層中。由此可以降低每個(gè)導(dǎo)入的氣流的通過含 氧的氣體與含碳的材料的轉(zhuǎn)化釋放的能量。同時(shí)在熔化氣化器的圓周上更為均勻地分布能 量輸入。使用按本發(fā)明的氧氣噴嘴的實(shí)例實(shí)例5 具有2500噸生鐵/天的絕對(duì)熔化功率的熔化氣化器。在爐料分布良好時(shí)，不一定需要按本發(fā)明的氧氣噴嘴用于在堅(jiān)硬層中實(shí)現(xiàn)良好的 條件，對(duì)于不利的原材料來說，將所導(dǎo)入的氣流提高50%、即從28提高到42是有利的。這 可以通過交替地布置傳統(tǒng)的和按本發(fā)明的氧氣噴嘴這種方式來實(shí)現(xiàn)氧氣噴嘴的總數(shù)目 28溝道的總數(shù)目42由此獲得以下的特征值溝道的單個(gè)熔化功率 59噸/天比爐底負(fù)載57噸/平方米、天通過這項(xiàng)措施又調(diào)整了這兩個(gè)數(shù)值。實(shí)例6 具有4000噸生鐵/天的絕對(duì)熔化功率的熔化氣化器。在這種情況下，在使用傳統(tǒng)的氧氣噴嘴時(shí)用于溝道的單個(gè)熔化功率和用于比爐底 負(fù)載的數(shù)值的偏差極為不同，也就是133比65。在這種情況下應(yīng)該致力于溝道的數(shù)目的翻 倍。這能夠通過僅僅使用按本發(fā)明的氧氣噴嘴來實(shí)現(xiàn)，從所述按本發(fā)明的氧氣噴嘴中分別 將2股氣流導(dǎo)入到堅(jiān)硬層中。氧氣噴嘴的總數(shù)目30溝道的總數(shù)目60產(chǎn)生以下特性值單個(gè)噴嘴的比熔化功率 67噸/天比爐底負(fù)載65噸/平方米、天通過該措施又對(duì)所述兩個(gè)數(shù)值進(jìn)行了調(diào)整。
所述按本發(fā)明的氧氣噴嘴的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，它可以加裝到既有的熔化氣化器設(shè) 備中，而不改動(dòng)熔化氣化器。
0111]附圖標(biāo)記譯文0112]l、la、lb、lc氧氣噴嘴0113]2a、2b溝道0114]3冷卻通道0115]4氧氣饋入通道0116]5a、5b氧氣流排出通道0117]6排出口0118]7觀察玻璃0119]8排出口0120]9排出口0121]10冷卻通道0122]11排出口0123]12排出口0124]13排出口0125]14排出口0126]15氧氣噴嘴口0127]16導(dǎo)向板0128]17導(dǎo)向板0129]18導(dǎo)向板0130]19氧氣流排出通道0131]20氧氣流排出通道0132]21氧氣流排出通道0133]22氧氣流排出通道
權(quán)利要求
用于在熔化氣化器中在堅(jiān)硬層中在輸入氧化鐵或者預(yù)還原的鐵或其混合物以及含碳的材料的情況下在借助于通過氧氣噴嘴導(dǎo)入含氧的氣體來使含碳的材料氣化的情況下制造和熔化生鐵和鋼半成品的方法，其特征在于，所述含氧的氣體在使用至少一個(gè)氧氣噴嘴時(shí)以至少兩股氣流導(dǎo)入到熔化氣化器或者煤氣發(fā)生爐的堅(jiān)硬層中。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少兩股氣流來源于用于含氧的氣體 的一股唯一的饋入氣流。
3.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少兩股氣流分別來源于用于含氧的 氣體的自己的饋入氣流。
4.按權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，具有不同的流動(dòng)方向的氣流從 一個(gè)氧氣噴嘴口中流出來。
5.按權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，每股氣流從自己的氧氣噴嘴口 中流出來。
6.按權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，相鄰流出的氣流的流動(dòng)方向彼 此間形成45°以下的、優(yōu)選5°到15°的角度。
7.按權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在使用兩股以上的氣流時(shí)氣流 具有不同的直徑。
8.按權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，每股用于含氧的氣體的饋入氣 流能夠在量和壓力方面進(jìn)行調(diào)節(jié)。
9.按權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過氧氣噴嘴也將煤屑噴入到 堅(jiān)硬層中。
10.按權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過觀察孔來監(jiān)控氧氣噴嘴 的運(yùn)行。
11.用于將含氧的氣體輸入到熔化氣化器或者煤氣發(fā)生爐的堅(jiān)硬層中的氧氣噴嘴，其 特征在于，所述氧氣噴嘴具有至少一條氧氣饋入通道以及至少兩條具有排出口的氧氣流排 出通道，其中每條所述氧氣流排出通道與至少一條氧氣饋入通道相連接。
12.按權(quán)利要求11所述的氧氣噴嘴，其特征在于，至少兩條氧氣流排出通道與相同的 氧氣饋入通道相連接。
13.按權(quán)利要求11所述的氧氣噴嘴，其特征在于，所述氧氣流排出通道分別與自己的 氧氣饋入通道相連接。
14.按權(quán)利要求11到13中任一項(xiàng)所述的氧氣噴嘴，其特征在于，所述氧氣流排出通道 的排出口處于一個(gè)唯一的氧氣噴嘴口的內(nèi)部。
15.按權(quán)利要求11到13中任一項(xiàng)所述的氧氣噴嘴，其特征在于，所述氧氣流排出通道 的排出口分別形成自己的氧氣噴嘴口。
16.按權(quán)利要求11到13中任一項(xiàng)所述的氧氣噴嘴，其特征在于，在使用兩條以上的氧 氣流排出通道時(shí)各個(gè)排出口的直徑是不同的。
17.按權(quán)利要求15或16所述的氧氣噴嘴，其特征在于，相鄰的排出口的圓周的間距為 所述排出口之一的排出口直徑的三倍以下。
18.按權(quán)利要求11到17中任一項(xiàng)所述的氧氣噴嘴，其特征在于，所述氧氣流排出通道 的以排出口終結(jié)的分段的中軸線彼此間形成一個(gè)45°以下的、優(yōu)選5°到15°的角度。
19.按權(quán)利要求11到18中任一項(xiàng)所述的氧氣噴嘴，其特征在于，每條氧氣饋入通道設(shè) 有用于調(diào)節(jié)所饋入的含氧的氣體的壓力和量的調(diào)節(jié)裝置。
20.按權(quán)利要求11到19中任一項(xiàng)所述的氧氣噴嘴，其特征在于，所述氧氣噴嘴包括用 于觀察氧氣流排出通道及其排出口的觀察裝置。
21.按權(quán)利要求11到20中任一項(xiàng)所述的氧氣噴嘴，其特征在于，所述氧氣噴嘴包括用 于噴入煤屑的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在熔化氣化器中在通過氧氣噴嘴將含氧的氣體導(dǎo)入到堅(jiān)硬層中的情況下制造和熔化液態(tài)的生鐵或者液態(tài)的鋼半成品的一種方法和一種裝置。按本發(fā)明，在使用至少一個(gè)氧氣噴嘴的情況下導(dǎo)入至少兩股氣流。由此降低堅(jiān)硬層的流化的危險(xiǎn)并且提高溝道的數(shù)目。
文檔編號(hào)C21B13/00GK101855506SQ200880115978
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2008年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月13日
發(fā)明者L·W·克普林格 申請(qǐng)人:西門子Vai金屬技術(shù)兩合公司;浦項(xiàng)鋼鐵公司