專利名稱：前爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直接熔煉容器，其包括當(dāng)在容器中進(jìn)行加工時用于連續(xù)地從容器中流出熔融金屬的前爐。更具體地說，本發(fā)明涉及直接熔煉容器的前爐的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明雖然不是專門地，但特別涉及用于從含鐵的金屬給料，例如鐵礦石、部分還原鐵礦石和含鐵的廢液(如，來自煉鐵廠)，生產(chǎn)熔融鐵的基于熔池的直接熔煉工藝的操作。已知的基于熔池的直接熔煉工藝是泛指高熔煉工藝(HIsmelt)。在生產(chǎn)熔融鐵的背景中，高熔煉工藝包括步驟(a)在直接熔煉容器中形成熔融鐵和礦渣熔池；(b)注入熔池⑴金屬給料，一般為粉末狀的鐵礦；及(ii)固體含碳材料代表性地煤，一般為煤，其作為金屬給料的還原劑和能源；以及(c)在熔池中熔煉金屬給料為鐵。在這里術(shù)語"熔煉"理解為生產(chǎn)熔融金屬的熱處理，其中的化學(xué)反應(yīng)減少金屬氧化物。在高熔煉工藝中，金屬給料和固體含碳材料通過與垂直面相傾斜的多個水冷噴管 /噴氣口注入到包含在直接熔煉容器的熔池中，以致穿過容器側(cè)壁向下和向上延伸并注入到容器較低的區(qū)域致使在容器的底層供給至少一部分的固體物料形成金屬層。熱含氧氣體的氣浪，一般為空氣或富氧空氣，通過向下延伸的水冷噴槍注入到容器上面的區(qū)域，致使在容器上部區(qū)域的熔池的噴射推進(jìn)氣體的后燃被解除。一般地就生產(chǎn)熔融鐵而言，熱風(fēng)或富氧空氣溫度大約為1200°c并在熱風(fēng)爐中產(chǎn)生。在容器中由噴射推進(jìn)氣體的后燃引起的尾氣通過尾氣管從容器的上部區(qū)域被帶走。容器包括在容器側(cè)壁和爐頂中的耐火材料襯里的水冷嵌板，并且水是在連續(xù)的線路中循環(huán)連續(xù)地穿過嵌板。高熔煉工藝能在單個小型的容器中生產(chǎn)一定量熔融鐵，一般至少為0. 5Mt/a。為了在高熔煉工藝中達(dá)到高溫熔煉鐵的生產(chǎn)速度，必須(a)產(chǎn)生和運(yùn)輸一定量熱風(fēng)或富氧空氣和載氣(用于固體噴射)到直接熔煉容器，(b)運(yùn)輸一定量金屬給料到容器， 比如含鐵的給料物質(zhì)，包括產(chǎn)生和運(yùn)輸一定量載氣到容器，(c)從容器輸送一定量熱的尾氣，(d)將在工藝中產(chǎn)生的一定量熔融鐵和礦渣轉(zhuǎn)移遠(yuǎn)離容器，以及(e)循環(huán)一定量的水通過水冷式嵌板。全部在相對封閉區(qū)的內(nèi)部。由以上所述，高溫熔煉生產(chǎn)率要求高熔煉工藝在壓力條件下操作并且高熔煉設(shè)備包括(a)耐壓直接熔煉容器，和輔助裝置，比如用于給容器供給固體給料的活底料斗，和在容器的尾氣管上的壓力控制設(shè)備；(b)火爐，為容器產(chǎn)生熱風(fēng)或富氧空氣的高流速；及 (c)尾氣處理設(shè)備，其能夠處理一定量尾氣使其遠(yuǎn)離容器。
用于高熔煉的直接熔煉容器的現(xiàn)在設(shè)計包括前爐，用于從容器中連續(xù)地導(dǎo)出熔融金屬；和出渣洞，用于從容器中定期導(dǎo)出熔渣。前爐包括連接口，其貫穿容器的側(cè)壁進(jìn)入容器的內(nèi)部。通過利用帶有通向容器內(nèi)部的連接口的前爐和操作在壓力情況下容器，一般為 0. 8巴標(biāo)準(zhǔn)量度，意味著在容器中壓力變化將直接轉(zhuǎn)化為在容器和前爐中熔融金屬水平的變化。從上述可知帶有開放前爐的高熔煉操作，特別是在壓力條件下，存在需注意的重大的安全問題。如果容器內(nèi)部有意外的增大壓力，這樣潛在重大安全問題將發(fā)生。在低于這樣的外壓力情況下，存在熔融金屬以不受控制和危險的方式從容器洶涌流入前爐并溢出前爐的風(fēng)險。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種前爐結(jié)構(gòu)，其在考慮其他的與前爐操作有關(guān)因素時針對在過壓情況下限制來自前爐高熔金屬的浪涌程度的問題而提出。大體上本發(fā)明提供了一種直接熔煉容器用于基于熔池操作在壓力條件下在容器中的直接熔煉工藝。容器包括前爐，其用于連續(xù)地從容器導(dǎo)出熔融金屬。前爐包括連接口， 其貫穿容器的側(cè)壁進(jìn)入容器的內(nèi)部。形成連接口以緩沖在容器中壓力急劇變化對流入前爐的熔融金屬的沖擊，其可導(dǎo)致來自前爐的熔融金屬的不良浪涌。形成連接口也是為了當(dāng)熔融金屬沒能從容器流入前爐時借助于連接口致使熔融金屬在連接中至少6小時不凝固。按照本發(fā)明，提供一種直接熔煉容器，其用于基于熔池操作在壓力條件下在容器中用來熔煉金屬給料和生產(chǎn)熔融金屬的直接熔煉工藝，容器包括(a)爐膛，適于容納熔池的金屬層，爐膛具有基座和側(cè)壁；(b)側(cè)壁，從爐膛的側(cè)壁向上地延伸；(c)多個水冷固體噴射管，向下并向內(nèi)進(jìn)入到容器中用于向容器注入固體給料，比如，金屬給料和/或含碳材料；(d) 一個或多于一個的水冷含氧氣體噴射管，向下進(jìn)入容器向容器內(nèi)注入含氧氣體；以及(e)前爐，用于連續(xù)地從容器中導(dǎo)出熔融金屬，前爐包括(i)腔室，其可容納一定量熔融金屬并具有一出口用于從腔室中排出熔融金屬，和(ii)連接口，其貫穿爐膛的側(cè)壁進(jìn)入到容器的內(nèi)部并從而與腔室和容器內(nèi)部互連，形成連接口以緩沖在容器中壓力急劇變化對流入前爐的熔融金屬的沖擊，其可導(dǎo)致來自前爐的熔融金屬的不良浪涌，并且形成連接口也是為了當(dāng)熔融金屬沒能從容器流入前爐時借助于連接口使得熔融金屬在連接中至少6小時不凝固。術(shù)語"緩沖"在這里理解為，容器中壓力突然增加并未立即轉(zhuǎn)化為從容器進(jìn)入到前爐的熔融金屬的速度和/或流量(體積或質(zhì)量)的相應(yīng)增多，這導(dǎo)致來自前爐熔融金屬的不良浪涌。在以上段落(e)中描述的對于前爐連接的要求是申請人科研工作的結(jié)果，其具有包括競爭因素的因素識別和考慮意義，對于在壓力條件下在直接熔煉容器中、具有通過前爐來自容器的熔融金屬連續(xù)流的直接熔煉工藝操作來說前爐的設(shè)計是很重要。一個因素是當(dāng)垂直橫剖面面積減小時，耐火材料損蝕的程度提高，所述垂直橫剖面是在前爐連接狹窄的一部分與前爐連接的長度橫向。術(shù)語"最小的橫向截面積"在這理解為，在前爐連接狹窄的一部分與前爐連接長度橫切的垂直橫剖面面積。競爭因素是指從容器進(jìn)入到前爐的熔融金屬的流量(體積或質(zhì)量)的程度可在前爐連接的最小橫向截面積降低的時候有限地增加。因此，較大的截面最小橫截面面積從損蝕角度是更可取，但是從流量限制的角度來看較小的截面最小橫截面面積是更可取的。此外，較窄的截面最小橫截面面積從損蝕角度是更可取，但是從流量限制的角度就不是很可取的。另一個因素是，對于給定的前爐連接的截面最小橫截面面積，當(dāng)前爐連接的長度減小時在前爐連接中的熔融金屬凍結(jié)的風(fēng)險降低。競爭因素是，對于給定的前爐連接的截面最小橫截面面積，當(dāng)前爐連接的長度降低時從容器進(jìn)入到前爐的熔融金屬流量(體積或質(zhì)量)的程度有限地降低。因而，從流量限制的觀點(diǎn)較長的長度是更可取的，但是從熔融金屬凝入前爐連接的觀點(diǎn)來看就不是很可取的。此外，較短的長度從熔融金屬凍結(jié)的角度是更可取，但是從流量限制角度就不是很可取的。另一個因素是，對于給定的前爐連接的截面最小橫截面面積，當(dāng)容器中氣壓變化增加，熔融金屬流過前爐的速度增加并且連接的損蝕增加。有關(guān)因素是，對給定的容器內(nèi)部的壓力增量，當(dāng)前爐連接的截面最小橫截面面積減小，熔融金屬流過前爐速度增加并且連接的損蝕增加。優(yōu)選地，形成連接口以便當(dāng)工藝在容器的壓力下操作及以滿負(fù)荷生產(chǎn)率生產(chǎn)熔融鐵時通過連接口的熔融金屬的最大速度為lm/s。術(shù)語"滿負(fù)荷生產(chǎn)率"在此理解為對于容器所要求的每年計劃生產(chǎn)的生產(chǎn)率。對于不同的容器每年的計劃生產(chǎn)可以相應(yīng)改變。一般地，用于生產(chǎn)熔融鐵的容器，每年的計劃生產(chǎn)最小為800，000噸并可能達(dá)到或大于2百萬噸。更優(yōu)選地是形成連接口以便熔融金屬通過連接口的極限速度為0. 6m/s。一般地，當(dāng)工藝在容器中進(jìn)行時，容器的工作壓力最小為0. 5巴標(biāo)準(zhǔn)量度?！愕兀?dāng)工藝在容器中進(jìn)行時，容器的工作壓力小于1. 5巴標(biāo)準(zhǔn)量度并大于1. 0 巴標(biāo)準(zhǔn)量度。優(yōu)選地，選擇連接口的形狀包括從容器中伸出的第一通路并具有沿其長度的統(tǒng)一的橫截面，和具有截面最小橫截面面積，如此選擇以便其在容器過壓情況下可充當(dāng)節(jié)流或以另外的方式限制熔融金屬流入前爐，且從而緩沖容器壓力急劇變化對流入前爐的熔融金屬的沖擊。優(yōu)選第一通路的主要寬度尺寸為75_200mm。優(yōu)選第一通路的長度小于lm。優(yōu)選第一通路的長度為200-600mm。特別優(yōu)選第一通路的長度為300_500mm。第一個通路的橫截面可以是任何適當(dāng)?shù)男螤?。適當(dāng)?shù)男螤畎ㄍǖ佬?、圓形和正方形。優(yōu)選通路的橫截面為具有平底、與底座垂直延伸的平行側(cè)壁和拱頂?shù)耐ǖ佬?。?yōu)選連接口也包括從第一通路延伸到前爐腔室的第二通路并具有隨距第一通路距離增加而增大的橫向截面積。第二通路的寬度或高度可以隨距第一通路的距離而增加。優(yōu)選第二通路的高度可以隨距第一通路的距離而增加。優(yōu)選第二通路在沿第二通路的長度垂直截面察看時通常為截頭圓錐形。優(yōu)選第二通路具有下壁和上壁。優(yōu)選第二通路的上壁比第二通路下壁相對于水平更加傾斜。優(yōu)選第二通路的上壁具有與第二通路的上壁相對于水平線至少15°的傾角。特別優(yōu)選與水平線的傾角至少為20°。優(yōu)選第二通道截面的寬度最初隨距第一通路的距離而增加并其后沿第二通路到前爐腔室的其余長度保持恒定。優(yōu)選第二通路的量與第一個通路的量的比率最小為3 1。更優(yōu)選第二通路的量與第一個通路的量的比率最小為4 1。一般地，設(shè)計前爐連接是緩沖容器壓力的突然增加，其最多可達(dá)到容器工作壓力 50%。優(yōu)選前爐包括限定連接口在施工現(xiàn)場澆鑄的澆注前磚塊/石塊或磚塊/石塊。優(yōu)選前爐包括限定前爐腔室的壓制磚塊/石塊。優(yōu)選前爐包括出鐵口，用于在從前爐和容器中排出熔融金屬時導(dǎo)出熔融金屬。在容器運(yùn)轉(zhuǎn)和生產(chǎn)金屬時，出鐵口關(guān)閉并可以在必需從容器和前爐排出熔融金屬時有選擇的打開。優(yōu)選容器包括壓力釋放閥，其從容器排氣到大氣以致容器壓力增加到預(yù)定壓力。根據(jù)本發(fā)明所提供的直接熔煉設(shè)備，其包括上述描述直接的熔煉容器，所述容器用于操作在壓力下基于熔池用于熔煉金屬給料和生產(chǎn)熔融金屬的直接熔煉工藝。根據(jù)本發(fā)明還提供一種基于直接熔煉工藝的熔池，用于在如上所述的直接熔煉容器中在壓力下熔煉金屬給料并生產(chǎn)熔融金屬。


本發(fā)明在以下參照附圖進(jìn)行更加詳細(xì)地描述，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明包括直接熔煉容器的直接熔煉設(shè)備的一個實(shí)施例的圖解視圖；圖2為圖1所示直接熔煉容器的放大垂直截面圖，其更詳細(xì)地說明前爐；圖3為更詳細(xì)地說明前爐的放大的垂直截面圖；圖4為更詳細(xì)地說明前爐的放大的水平截面圖；以及圖5為從圖3中的箭頭A的方向看去前爐的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式圖中所示設(shè)備的以下描述在根據(jù)申請人的國際申請PCT/AU96/00197中描述的高溫熔煉(HIsmelt)利用設(shè)備熔煉含鐵給料和生產(chǎn)熔融鐵的范圍內(nèi)。在此申請人的國際申請 PCT/AU96/00197的專利說明書公開內(nèi)容在此引入作為參考。工藝是基于利用直接熔煉容器3進(jìn)行的。 容器3是同一申請人的國際申請PCT/AU2004/000472和PCT/AU2004/000473中詳細(xì)描述的類型。在此這些申請的專利說明書公開內(nèi)容在此引入。參照附圖2，容器3包括爐膛，其具有基座81和由耐火磚形成的側(cè)壁83 ；側(cè)壁85， 其沿爐膛的側(cè)面向上延伸通常為圓柱的圓筒；和爐頂87，其包括中央的尾氣室89 ；從尾氣室89伸出的尾氣管9 ；前爐67，用于連續(xù)地從容器3中排出熔融金屬；以及出鐵口 71，用于定期從容器3排出溶渣。前爐67包括外鐵殼體75和耐火材料的內(nèi)襯77。前爐67包括主燃燒室或井91，其具有出口 93用于在腔室的上端熔融鐵。在使用時，熔融鐵借助于出口 91從前爐67流出并流入流槽(未顯示)。前爐67在主燃燒室91的下部分也包括出鐵口 95。在使用時，出鐵口 95在工藝為正常工作狀態(tài)時關(guān)閉。出鐵口 95可在需要從前爐67和容器3中排出熔融鐵時打開。前爐67也包括通常用附圖標(biāo)記97表示的前爐連接，其與主燃燒室91和容器3的內(nèi)部相互連通。如圖3-5所示，前爐連接97包括(a)第一相對狹窄的和短的水平通路99，其從容器內(nèi)部向外延伸，和(b)第二逐漸地變寬和相對長的通路101從第一通路99向外延伸并通向主燃燒室 91。第一通路99僅延伸短距離(300mm)進(jìn)入到爐膛的側(cè)壁83。如圖5所示，第一個通路99在橫截面為通道形狀，并包括基座103、平行側(cè)壁103和拱頂107。第一個通路99高度和寬度為150mm。形成第一通路99以在容器3中過壓情況下充當(dāng)節(jié)流并從而緩沖來自容器3的熔融鐵任何不受控制的外流對前爐67的主室91熔融鐵流動的沖擊。形成第二通路102以為從第一通路99進(jìn)入到主室91的熔融鐵流動提供過渡段?？紤]到前爐連接97的熱量要求也形成第一通路99和第二通路101。特別地，形成第一通路99和第二通路101以便有充分的熱傳遞從容器內(nèi)部和前爐室91到第一通路 99(借助于第二通路101)，并在不排氣的情況下，S卩，在容器3中沒有熔融鐵且借助于前爐 67排出時，保持第一通路99中熔融鐵的溫度在液線溫度以上至少6小時。具體地說，第二通路101的形狀和尺寸促進(jìn)第一通路99的熱傳遞。就圖3而言， 第二通路101在垂直截面通常為截頭圓錐形，通常具有水平線下壁107和相對水平線以角度20°向上傾斜延伸的上壁109。特別地，第二通路101有(a)大體上為截頭圓錐形的第一部分111，其延伸600mm和并在寬度上從150mm增加到500mm，和(b)恒定寬度的第二部分113，其延伸到前爐67的主室91。第二通路101的尺寸足以容納與第一通路99容納的量相比相對較大的一定量熔融鐵。另外，選擇前爐連接97的整個形狀和尺寸，以及形成前爐連接97的耐火襯層的形狀、材料和布局以達(dá)到(a)承受在工藝期間由于熔融鐵流過前爐連接97而發(fā)生的重大磨損，和(b)相對于容器3延伸，以便若容器3加載，擴(kuò)充位置最小化。對于耐火襯層，前爐連接97的襯里由耐火材料鑄前塊組成。圖5所示為兩個這樣鑄前塊117a和117b的端部。 對于(b)項(xiàng)而言，第一通路99根據(jù)要求的尺寸制作以便當(dāng)以滿負(fù)荷生產(chǎn)率生產(chǎn)熔融鐵時在通道99中的熔融鐵極限速度在0.2-0. 6m/s范圍內(nèi)。一般地，滿負(fù)荷生產(chǎn)率相當(dāng)于在每年 800，000噸-1，600, 000噸范圍內(nèi)的名義金屬生產(chǎn)率，其用于具有爐缸直徑分別在6m_8m范圍內(nèi)并在0.8巴標(biāo)準(zhǔn)量度左右的壓力下操作的容器。這樣的生產(chǎn)率符合主要工藝赤鐵礦礦粉，所述赤鐵礦礦粉已經(jīng)預(yù)熱并在700°C左右溫度以高達(dá)11%的還原率提供給爐膛。形成前爐連接97的預(yù)制塊在連接97提供遠(yuǎn)離熔融鐵的熱梯度，其足夠限制在操作期間在預(yù)制塊中的裂紋擴(kuò)展。容器3配備有向下延伸的水冷熱空氣射流(“HAB")吹管7，所述吹管7延伸至容器3的頂端空間，和八個向下并向內(nèi)延伸穿過側(cè)壁85的水冷固體噴射吹管5。在使用中，容器3容納熔融鐵熔池。在不在容器3進(jìn)行直接熔煉工藝操作的靜止?fàn)顟B(tài)時，熔池包括金屬層91和在金屬層之上的渣層93。在使用中，當(dāng)在容器3進(jìn)行直接熔煉工藝時，含鐵給料(比如，鐵礦粉、含鐵的鐵鐵廠廢料或DRI粉)、煤和助熔劑(石灰和白云石)借助于固體噴射吹管5直接注入到熔池。特別地，一套吹管5用于注入含鐵給料和助熔劑，且另一套吹管5用于噴射煤和助熔劑。吹管5為水冷以保護(hù)其不受在容器3內(nèi)部的高溫，且吹管5排有高抗磨材料以保護(hù)其不受由以高速注入的氣體/固體混合物引起的磨損。吹管在內(nèi)部延伸通過容器的側(cè)壁并朝向容器的爐膛區(qū)域向下延伸。吹管的端部位于在操作期間離開爐膛中的金屬層之上并在容納礦渣的爐膛的一部分中。在使用中，當(dāng)在容器3中進(jìn)行直接熔煉工藝操作時，含鐵給料在提供給容器3之前通過預(yù)熱到600°C -700°C溫度范圍進(jìn)行預(yù)先處理并在注入到熔池之前在流動層預(yù)熱器17 中預(yù)還原。在一種預(yù)處理工藝形式中，鐵礦通過來自工藝的廢氣單獨(dú)或與天然氣同時使用被預(yù)處理的。在這個條件下的預(yù)還原可以大約為并一般小于11%。煤和助熔劑在室溫注入熔池之前保存在多個活底料斗25中。煤借助于煤干燥和粉磨車間71提供給活底料斗25。注入的煤在熔池中分離揮發(fā)，從而釋放H2和CO。這些氣體作為還原劑和能源。煤中的碳迅速溶于熔池。溶解碳和固體碳也作為還原劑，產(chǎn)生CO作為還原產(chǎn)物。注入的含鐵給料熔煉為熔池中熔融鐵并借助于前爐67連續(xù)地流出。工藝中產(chǎn)生的溶渣借助于放渣口 71定期排出。在壓力情況下，工藝操作在容器3中一般為0. 8巴標(biāo)準(zhǔn)量度。在壓力條件下，在具有與容器3的外部連接口(借助于前爐67)的容器3中操作工藝存在著容器3中由于工藝中的意外干擾而引起的負(fù)壓和過壓情況的安全風(fēng)險。在容器3的過壓情況下，安全風(fēng)險發(fā)生源于從容器3流入前爐67和從前爐67流出的熔融鐵浪涌以不受控制方式的可能性。以上描述的前爐連接97的第一通路99作為節(jié)流并從而緩沖熔融鐵任何這樣的不受控制的外流對在前爐67中熔融鐵流動的沖擊。具體地說，第一通路99術(shù)語確保容器3中突然增加的壓力不會立即轉(zhuǎn)化為從容器3進(jìn)入到前爐 67的熔融鐵的速度和/或流量(體積或質(zhì)量)的相應(yīng)增多，這導(dǎo)致來自前爐67熔融鐵的不良浪涌。涉及在熔池中熔煉注入的含鐵給料為熔融鐵的典型還原反應(yīng)是吸熱的。需要支持工藝和特別是這個吸熱反應(yīng)的能量，是由熔池釋放的起反應(yīng)的CO和H2提供，所述熔池具有在高溫下一般為1200°C，借助于HAB吹管7注入到容器3的富氧空氣。由上述在容器空間的后燃燒反應(yīng)釋放的能量借助于"過渡帶"在包含礦渣和鐵小滴的熔池上面形成高度紊流區(qū)域轉(zhuǎn)移到熔融鐵。小滴通過后燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的熱量以連續(xù)方式受熱并回到礦渣/鐵熔池從而將能量傳遞到熔池。借助于HAB吹管7注入到容器3的熱富氧空氣在一對熱風(fēng)火爐11中由傳遞一股富氧空氣(標(biāo)稱包含按體積30-35% O2)通過火爐11并加熱所述空氣而產(chǎn)生，其后將熱富氧空氣借助于熱風(fēng)總管41傳遞到HAB吹管7。借助于在容器3上部的尾氣管9釋放容器3的尾氣并且起初通過輻射冷卻器15 流通，所述輻射冷卻器15以下簡稱為"尾氣管"。一般地尾氣溫度在1450°C左右。當(dāng)尾氣穿過尾氣管15時被冷卻，從而產(chǎn)生積聚在汽包35中的蒸汽。尾氣管可以是專利US 6，585，929中描述的類型，其冷卻并部分地清除尾氣。從尾氣管15中排出的尾氣氣流的溫度在大約1000°C并分成二分流。從尾氣管15排出的一股尾氣分流，其包括在55-65%之間的來自容器3的尾氣，首先通過濕式錐形除塵器21。濕式除塵器21急冷并通過濕式除塵從尾氣氣流中移動顆粒材料、可溶解的氣態(tài)、 金屬汽。在濕式除塵器中尾氣從大約1000°c降溫到低于100°C，一般在65°C -90°C之間。來自濕式除塵器21的尾氣穿過尾氣冷卻器23離開濕式除塵器21，所述尾氣冷卻器23進(jìn)一步冷卻尾氣低于50°C，一般在30°C _45°C之間，并充分去除尾氣的濕氣以使其可用作燃料氣體。一般地離開冷卻器的尾氣具有5%或更少的吐0和含量小于10mg/Nm3，一般為 5. Omg/Nm3 的霧。最終的尾氣適于用作可燃?xì)怏w在(a)火爐11 (如上所述)和(b)WHR系統(tǒng)25。另外，除塵和冷卻過的尾氣適用于干燥和粉磨車間71。用于上述目的，從尾氣冷卻器23排出的尾氣分成三股，其中一股氣流流入火爐 11，另一股氣流流入WHR系統(tǒng)25，第三股氣流進(jìn)入干燥、粉磨車間71。來自尾氣冷卻器23的尾氣為相對富含的尾氣。進(jìn)入到WHR系統(tǒng)25的氣流間雜有已經(jīng)通過以下將描述的預(yù)熱器17的冷卻和清除的尾氣，由于尾氣中CO和H2在預(yù)熱器中亞鐵給料的預(yù)還原，上述尾氣是相對貧乏的尾氣。混合尾氣氣流具有作為可燃?xì)怏w的適合燃燒的生熱值。混合尾氣氣流，可燃?xì)怏w的附加來源以天然氣的形式(在圖1中用附圖標(biāo)記83指代)，和空氣被供給并在WHR系統(tǒng)25中燃燒?；旌衔矚鈿饬髟赪HR系統(tǒng)25內(nèi)部在最少NOx形成時以最大化CO破壞的方式燃燒。WHR系統(tǒng)25釋放的尾氣與火爐11排出的尾氣結(jié)合，然后轉(zhuǎn)到FGD系統(tǒng)13。在FGD 系統(tǒng)23中，SO2被除去并借助于煙囪45將廢氣排放到大氣。另一股分流，其包含大約按體積35-45%的尾氣氣流，通過流化床預(yù)熱器17傳送用于含鐵給料。預(yù)熱器17從含鐵給料去除濕氣并預(yù)熱和預(yù)還原含鐵給料。尾氣在預(yù)熱器 17中是能源和流化氣。預(yù)熱器17釋放的尾氣經(jīng)氣旋61通過并且所攜帶的灰塵從尾氣中分離。然后尾氣穿過濕式錐形除塵器63，其從尾氣中去除顆粒材料、可溶解氣體和金屬汽并冷卻尾氣從500°C _200°C到低于100°C，一般在65°C _90°C之間。來自濕式除塵器63的尾氣然后穿過尾氣冷卻器65，所述尾氣冷卻器65進(jìn)一步冷卻尾氣低于50°C，一般在30°C _45°C之間，并充分去除尾氣的濕氣以使其可用作燃料氣體。一般地離開冷卻器的尾氣具有5%或更少的H2O和含量小于10mg/Nm3按體積，一般為 5. Omg/Nm3 的霧。如上所述，冷卻和清除的尾體然后在廢熱回收(WHR)系統(tǒng)25中用作可燃?xì)怏w。在設(shè)備內(nèi)部利用尾氣作可燃?xì)怏w抵消適量的電力，否則其需要從外部電力供應(yīng)網(wǎng)獲得，這使設(shè)備通常在電力方面自給自足。對如上所述的本發(fā)明的具體實(shí)施例可進(jìn)行許多修改，其并不脫離本發(fā)明的主旨和范圍。舉例來說，雖然圖1所示的容器3的前爐連接97的第一通路99在橫截面為通道形狀，可以容易地意識到本發(fā)明并不僅限制于此并可以提供任何適當(dāng)?shù)男螤?，包括圓形和方形。
權(quán)利要求
1.一種適于在壓力條件下操作的直接熔煉容器，其用于操作熔融的基于熔池的直接熔煉工藝，該直接熔煉工藝用于在壓力條件下在容器中熔煉金屬給料和生產(chǎn)熔融金屬，該直接熔煉容器包括(a)爐膛，適于容納熔池的金屬層，所述爐膛具有基座和側(cè)壁；(b)側(cè)壁，從所述爐膛的側(cè)壁向上延伸；(c)多個水冷固體噴射管，其向下并向內(nèi)進(jìn)入到容器中，用于向容器注入包括金屬給料和/或含碳材料的固體給料；(d)一個或多于一個水冷含氧氣體噴射管，其向下進(jìn)入容器，用于向容器內(nèi)注入含氧氣體；以及(e)前爐，用于從容器中連續(xù)地導(dǎo)出熔融金屬，該前爐包括(i)用于容納一定量熔融金屬的腔室，且具有用于從腔室中排出熔融金屬的出口，及( )連接口，其貫穿所述爐膛的側(cè)壁進(jìn)入到容器的內(nèi)部，并從而與所述腔室和容器內(nèi)部互連，所述連接口包括從容器中伸出的第一通路，其具有沿其長度的統(tǒng)一橫截面和截面最小橫截面面積，該最小的橫截面面積如此選擇，以便減小第一通路的損蝕并在容器過壓情況下限制熔融金屬向前爐中的流動，以緩沖由于在前爐中流動的熔融金屬在容器中壓力急劇變化的沖擊，這種沖擊可導(dǎo)致來自前爐的熔融金屬的不期望的浪涌，并且所述第一通路具有75-200mm的寬度尺寸和200-600mm的長度，使得當(dāng)熔融金屬沒能從容器經(jīng)過連接口流入前爐時，熔融金屬在連接中至少6小時不凝固；從第一通路延伸到前爐腔室的第二通路，該第二通路具有隨距第一通路距離增加而增大的橫截面積，并且所述第二通路的寬度或高度隨著距第一通路的距離增加而增加，其中第二通路的量與第一通路的量的比至少為3 1，且第二通路的形狀和尺寸促進(jìn)向第一通路的熱傳遞；以及位于所述腔室的下部分中的排出口，用于在需要從前爐和容器中排出熔融金屬時導(dǎo)出熔融金屬。
2.如權(quán)利要求1所述的容器，其中，所述連接口形成為使得當(dāng)該工藝在容器中壓力的條件下進(jìn)行并以滿負(fù)荷生產(chǎn)率生產(chǎn)熔融鐵時，通過連接口的熔融金屬的最大速度為lm/s。
3.如權(quán)利要求1所述的容器，其中，所述連接口形成為使得當(dāng)該工藝在容器中壓力的條件下進(jìn)行并以滿負(fù)荷生產(chǎn)率生產(chǎn)熔融鐵時，通過連接口的熔融金屬的最大速度為0. 6m/So
4.如權(quán)利要求1所述的容器，其中，所述第一通路的長度為300-500mm。
5.如權(quán)利要求1所述的容器，其中，所述第一通路在橫截面的形狀為通道形狀、圓形和正方形中的任意一種。
6.如權(quán)利要求1所述的容器，其中，所述第二通路的高度隨著距第一通路的距離增加而增加。
7.如權(quán)利要求6所述的容器，其中，所述第二通路在沿第二通路的長度在垂直截面察看時總體為截頭圓錐形。
8.如權(quán)利要求6或7所述的容器，其中，所述第二通路具有下壁和上壁。
9.如權(quán)利要求8所述的容器，其中，所述第二通路的上壁比第二通路下壁相對于水平線更加傾斜。
10.如權(quán)利要求9所述的容器，其中，所述第二通路的上壁具有相對于水平線至少15° 的傾角。
11.如權(quán)利要求9所述的容器，其中，所述第二通路的上壁具有相對于水平線至少20° 的傾角。
12.如權(quán)利要求1所述的容器，其中，所述第二通路截面的寬度最初隨距第一通路的距離增加而增加，然后沿第二通路到前爐腔室的其余長度保持恒定。
13.如權(quán)利要求1所述的容器，其中，所述前爐連接設(shè)計成用于緩沖最多可達(dá)到容器中工作壓力的50 %的容器壓力的突然增加。
14.如權(quán)利要求1所述的容器，其中，所述前爐包括限定所述連接口的在施工現(xiàn)場澆鑄的磚塊/石塊或預(yù)制的磚塊/石塊。
15.如權(quán)利要求1所述的容器，其中，所述前爐包括限定所述連接口的壓制磚塊/石塊。
16.如權(quán)利要求1所述的容器，其中，所述前爐形成為如果有負(fù)載，使得該擴(kuò)展在容器上的負(fù)載最小。
17.如權(quán)利要求1所述的容器，其包括壓力釋放閥，當(dāng)所述容器壓力達(dá)到一預(yù)定壓力時，使容器連通大氣。
18.—種包括權(quán)利要求1所述容器的直接熔煉設(shè)備，所述容器用于操作在壓力條件下在容器中基于熔池用來熔煉金屬給料和生產(chǎn)熔融金屬的直接熔煉工藝。
19.一種在如權(quán)利要求1-18所述的直接熔煉的容器中在壓力下基于熔池的用于熔煉金屬給料和生產(chǎn)熔融金屬的直接熔煉工藝。
20.如權(quán)利要求19所述的工藝，其中，所述容器中工作壓力最小為0.5巴標(biāo)準(zhǔn)量度。
21.如權(quán)利要求20所述的工藝，其中，所述容器中工作壓力小于1.5巴標(biāo)準(zhǔn)量度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直接熔煉容器(3)，其用于操作在壓力條件下在容器中基于熔池用來熔煉金屬給料和生產(chǎn)熔融金屬的直接熔煉工藝。容器包括前爐(67)，其用于連續(xù)地從容器中導(dǎo)出熔融金屬。前爐包括連接口(97)，其貫穿容器的側(cè)壁進(jìn)入容器的內(nèi)部。在容器中形成連接口以緩沖在壓力下施加在流入前爐的熔融金屬上的急劇變化的沖擊，其可導(dǎo)致來自前爐的熔融金屬的不良浪涌。連接口還形成為使得當(dāng)熔融金屬沒能從容器流入前爐時借助于連接口致使熔融金屬在連接中至少6小時不凝固。
文檔編號C21B11/00GK102200392SQ20111007447
公開日2011年9月28日 申請日期2006年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月26日
發(fā)明者馬修·J·格爾 申請人:技術(shù)資源有限公司