專利名稱：用于制造液態(tài)生鐵或液態(tài)鋼半成品的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由鐵礦石和添加劑構(gòu)成的爐料制造液態(tài)生鐵或液態(tài)鋼半成品的 方法和裝置，其中爐料在還原區(qū)中經(jīng)受盡可能的還原，然后輸入到熔化區(qū)或熔化設(shè)備、尤其 是熔化氣化器中，以在添加碳載體和含氧氣體的情況下在形成固定床的情況下發(fā)生熔化， 其中形成含CO及含壓的還原氣體，此還原氣體導(dǎo)入還原區(qū)并在該處轉(zhuǎn)化并作為爐頂氣體 導(dǎo)出，其中在至少部分地將固體物質(zhì)從爐頂氣體中分離出來(lái)的情況下，熱的、載有固體物質(zhì) 的爐頂氣體經(jīng)歷至少一個(gè)干式除塵，尤其是粗分離，并且至少一部分分離出來(lái)的熱的固體 物質(zhì)回輸?shù)饺刍瘏^(qū)或熔化設(shè)備或還原區(qū)中。
背景技術(shù)：
從現(xiàn)有技術(shù)已知，一方面在不同的工藝階段中或在組合的工藝中使用過程氣體， 另一方面必須處理導(dǎo)出的過程氣體，使它們能輸入到另一應(yīng)用過程中。已知的方法為此通 常使用清潔方法，用于導(dǎo)出的過程氣體，其中必須冷卻此氣體，因此必須導(dǎo)出許多能量，并 且喪失熱含量。JP 05-078722A描述了一種熔化還原法，其中爐頂氣體被熱除塵，并且粉塵與預(yù)還 原的材料一起加入到熔化設(shè)備中。此處的缺點(diǎn)尤其是，熱氣旋流器不能達(dá)到充分的除塵。由AT 406964B已知，利用于來(lái)自還原設(shè)備的爐頂氣體的廢熱，其中提前過濾熱氣 體。但不能解決粉塵的再次使用問題。同樣從WO 2005/054520已知，爐頂氣體借助洗滌機(jī)進(jìn)行清潔，并把此爐頂氣體輸 入到新的應(yīng)用過程中。其缺點(diǎn)是，落下來(lái)的漿料太多。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，提供一種方法和一種裝置，其中可更有效地利用導(dǎo)出的過 程氣體，并因此提高總過程效率。按本發(fā)明的目的按權(quán)利要求1的特征部分所述的方法得以實(shí)現(xiàn)，并按權(quán)利要求12 的特征部分所述的方法得以實(shí)現(xiàn)。按本發(fā)明的方法規(guī)定，處理從還原區(qū)中導(dǎo)出的、載有固體物的爐頂氣體，其中通過 干式的粗分離來(lái)分離出固體物質(zhì)，并再次送回輸?shù)竭^程中。分離出來(lái)的固體物質(zhì)回輸?shù)饺?化區(qū)(例如熔化設(shè)備)或還原區(qū)中。在附加的精細(xì)分離階段中進(jìn)一步清潔爐頂氣體，其中 在此精細(xì)分離階段中分離出來(lái)的固體物質(zhì)可回輸?shù)饺刍瘹饣骱?或熔化區(qū)中，或從此方 法中排除。此熔化區(qū)和還原區(qū)也可構(gòu)成為高爐的一部分。由于干式分離不會(huì)產(chǎn)生漿料，因此也根本不需要用于這種漿料的制備裝置。此外， 載有固體物質(zhì)的爐頂氣體的熱能也只會(huì)略微地降低，因此可進(jìn)一步利用此爐頂氣體或它的 熱能。通過粗分離，可在很大程度上將固體物質(zhì)從爐頂氣體中分離開來(lái)，因此只有少量的 固體物質(zhì)留在爐頂氣體中。通過回輸?shù)饺刍O(shè)備中，可利用包括在固體物質(zhì)中的有用物質(zhì)(例如鐵和/或碳化合物)。在經(jīng)過干式分離之后，在至少部分地將留在爐頂氣體中的固體物質(zhì)分離出來(lái)的情 況下，爐頂氣體經(jīng)歷至少一個(gè)附加的精細(xì)分離階段，其中在此分離階段中分離出來(lái)的固體 物質(zhì)回輸?shù)饺刍瘹饣骱?或熔化區(qū)中，或從此方法中排除。通過另一分離階段，一方面可 進(jìn)一步清潔爐頂氣體并因此在很大程度上清除固體物質(zhì)，另一方面獨(dú)立于在第一步驟中分 離出來(lái)的固體物質(zhì)，獨(dú)立地處理或使用在此處分離出來(lái)的固體物質(zhì)。這可實(shí)現(xiàn)固體物質(zhì)的 分餾，并因此可單獨(dú)地使用所述分離出來(lái)的固體物質(zhì)。按本發(fā)明，在分離出來(lái)的固體物質(zhì)進(jìn)入熔化氣化器或熔化區(qū)之前，尤其當(dāng)它具有 高比例的爐渣形成物時(shí)，在分離出來(lái)的固體物質(zhì)中添入鐵載體和/或碳載體、尤其是含 有鐵或碳的粉塵、干燥的漿料或細(xì)礦石，即使固體物質(zhì)與添加物一起具有> 30%、尤其> 50%的鐵和碳。爐頂氣體中的固體物質(zhì)可具有不同比例的有用物質(zhì)(例如鐵載體和/或碳 載體)以及爐渣形成物(例如氧化物)。當(dāng)固體物質(zhì)具有非常高的爐渣形成物含量時(shí)，它們 回輸?shù)饺刍O(shè)備中可能會(huì)使熔化情況更壞，尤其可能會(huì)不期望地加濃爐渣形成物元素。為 了避免這種情況，只添加具有鐵和碳的最小含量的固體物質(zhì)。為了達(dá)到最小含量，對(duì)特定方 法來(lái)說(shuō)必要的是，將鐵載體和/或碳載體添加到分離出來(lái)的固體物質(zhì)中，并一起加入到熔 化設(shè)備中。在此按本發(fā)明可使用附加的冶金余料，例如粉塵或漿料亦或細(xì)礦石。按本發(fā)明的方法的另一優(yōu)選實(shí)施例，首先制備排除的固體物質(zhì)，用于加濃鐵和碳 含量，尤其借助粉塵篩分、旋液分離器、浮選和/或沖走水溶性或容易懸浮的成份，然后加 入到熔化設(shè)備或熔化區(qū)中。這種加濃方式可按當(dāng)前的資源以及設(shè)備進(jìn)行匹配，其中制備方 式可相應(yīng)地從已知的技術(shù)方法中選擇。按本發(fā)明的方法的可能的構(gòu)造方案規(guī)定，優(yōu)選借助燒結(jié)燃燒器在熔化設(shè)備的上部 部分、尤其直接在固定床的上方將分離出來(lái)的固體物質(zhì)加入。這可使固體物質(zhì)在熔化設(shè)備 中在固定床上方的區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速的轉(zhuǎn)化，其中實(shí)現(xiàn)快速的氣化和燃燒，并且熱氣體與固 定床表面達(dá)成接觸，其中它把一部分熱含量傳遞到固定床上。由于大量熱，粉塵射束對(duì)熱量 的傳遞做出了非常明顯的貢獻(xiàn)。此外，在燃燒器射束中燒結(jié)的粉塵(其沉積在固定床表面 上)的熱含量進(jìn)入到固定床中，連同它的實(shí)質(zhì)物質(zhì)。專業(yè)人員將燒結(jié)燃燒器理解為這樣的 裝置，即在此裝置中通過燃燒例如碳載體來(lái)生成熱。借助燃料氣體(例如氮?dú)?，粉塵在燃 料氣體流中傳輸，并導(dǎo)入到熱的區(qū)域內(nèi)，其中軟化不可燃燒的粉塵成份，從而燒結(jié)粉塵的顆 粒并把燒結(jié)塊加入到熔化設(shè)備中。按本發(fā)明，在把還原氣體導(dǎo)入還原區(qū)之前，將固體物質(zhì)顆粒從還原氣體中分離出 來(lái)，并把它與從爐頂氣體中分離出來(lái)的固體物質(zhì)一起加入到熔化設(shè)備中。過程氣體中的固 體物質(zhì)大多是有害的，因此首先要把固體物質(zhì)從此氣體中清除。在熔化設(shè)備中生成的還原 氣體輸入到還原區(qū)中，其中此還原氣體在從熔化設(shè)備中排出時(shí)大多載有固體物質(zhì)。為此大 多設(shè)置有分離裝置，它可使固體物質(zhì)在導(dǎo)入還原區(qū)之前分離出來(lái)，因此還原區(qū)不載有固體 物質(zhì)，此固體物質(zhì)主要由粉塵和小顆粒構(gòu)成。在此分離裝置中分離出來(lái)的固體物質(zhì)被回輸 到熔化設(shè)備中。從爐頂氣體分離出來(lái)的固體物質(zhì)現(xiàn)在與從還原氣體分離出來(lái)的固體物質(zhì)一 起回輸?shù)饺刍O(shè)備中。在用于還原氣體的分離裝置之前和之后，可把固體物質(zhì)聚集在一起。按本發(fā)明的方法的另一特別的構(gòu)造方案規(guī)定，必要時(shí)在混入細(xì)礦石和/或鐵載體 和/或碳載體的情況下，分離出來(lái)的固體物質(zhì)輸入到燒結(jié)裝置中，并作為燒結(jié)塊(必要時(shí)與碳載體和/或鐵載體一起)加入到熔化設(shè)備中。通過燒結(jié)分離出來(lái)的固體物質(zhì)，不僅簡(jiǎn)化 了操作，而且還可通過所述的混合來(lái)有針對(duì)性地影響其組成成份，并因此改善熔化過程的 能量平衡或過程效率，亦或通過混合來(lái)影響熔化過程。在此也可使用所述的鐵載體和碳載 體。按本發(fā)明的方法的有利構(gòu)造方案，附加的精細(xì)分離階段具有一個(gè)或多個(gè)干式除塵 階段、尤其是粉塵過濾器、旋流器或集塵袋。通過這個(gè)附加的精細(xì)分離階段，在粗分離之后 仍留在爐頂氣體中的固體物質(zhì)可幾乎完全分離出來(lái)，從而可達(dá)到一種固體物質(zhì)含量非常少 的爐頂氣體。通過多個(gè)分離過程，可相應(yīng)地改善分離結(jié)果。為此，可應(yīng)用已知的裝置(例如 粉塵過濾器、旋流器或集塵袋)，來(lái)達(dá)到預(yù)期的分離。所述裝置按爐頂氣體的純度要求來(lái)布 置，并相應(yīng)地確定裝置的數(shù)量。按本發(fā)明，附加的精細(xì)分離階段具有一個(gè)或多個(gè)濕式除塵階段、尤其是洗滌機(jī)。還 表明，在有些情況下還有利的是，通過濕式除塵來(lái)進(jìn)行清潔，因?yàn)檫@會(huì)冷卻處理的氣體，并 且清潔的爐頂氣體能以更低溫度用于進(jìn)一步應(yīng)用。按照所需的純度和必須清潔的爐頂氣體 量來(lái)確定洗滌機(jī)的數(shù)量。依賴于清潔的爐頂氣體的進(jìn)一步應(yīng)用，還由于必須去除穿透過濾 器的物質(zhì)，可使用濕式除塵。按本發(fā)明的方法的有利構(gòu)造方案規(guī)定，把清潔的爐頂氣體輸入到膨脹渦輪機(jī)中， 以便利用它的壓力能量。因此可提高此方法的總能量平衡，因?yàn)檫€可以利用爐頂氣體的熱 量和壓力能量。按本發(fā)明的方法的另一有利構(gòu)造方案，爐頂氣體在干式分離之前和/或之后借助 噴射水、蒸氣或冷卻氣體來(lái)冷卻，其中在水被至少部分蒸發(fā)的情況下提高氣體體積。如果爐 頂氣體非常熱，則冷卻爐頂氣體一方面是必要的，因?yàn)榉蛛x裝置可能不能長(zhǎng)時(shí)間地經(jīng)受非 常高的熱負(fù)荷，或者這意味著所述裝置必須構(gòu)造得非常昂貴。通過蒸發(fā)，在爐頂氣體中生成 附加的壓力能量，此壓力能量在下一步中可用在單獨(dú)的過程步驟中。通過冷卻爐頂氣體，還 可擴(kuò)展用于分離固體物質(zhì)的裝置，因?yàn)榇幚淼臍怏w的溫度經(jīng)常限定了分離裝置的應(yīng)用。按本發(fā)明的方法的有利構(gòu)造方案，熱的、清潔的爐預(yù)氣體的熱含量通過熱交換器 導(dǎo)出，并利用此熱量來(lái)加熱過程氣體或惰性氣體、用于干燥和/或加熱過程使用物質(zhì)或循 環(huán)物質(zhì)，或用于產(chǎn)生蒸氣。因此，可提高熔化或還原過程的效率，并降低生產(chǎn)成本。按本發(fā)明的、用于制造液態(tài)生鐵或液態(tài)鋼半成品的裝置包括還原設(shè)備，用于還原 由鐵礦石和添加劑構(gòu)成的爐料；熔化設(shè)備、尤其是熔化氣化器，用于在添加碳載體和含氧氣 體的情況下熔化還原的爐料，其中構(gòu)成了固定床并產(chǎn)生了含CO及含H2的還原氣體。此熔 化設(shè)備通過還原氣體管路與還原設(shè)備相連，用于把在熔化設(shè)備中形成的還原氣體導(dǎo)入還原 設(shè)備中，并與排出管路相連，用于把在還原設(shè)備中轉(zhuǎn)化的還原氣體作為載有固體物質(zhì)的熱 爐頂氣體排出。還原設(shè)備可構(gòu)成為還原井筒或構(gòu)成為多個(gè)還原反應(yīng)器亦或構(gòu)成為高爐的一 部分。此熔化設(shè)備也可以是高爐的一部分。此外，設(shè)置有至少一個(gè)裝置，用于干式除塵、尤其是粗分離爐頂氣體的固體物質(zhì)， 此裝置具有氣體排出管路和輸入管路，此氣體排出管路用于輸出已粗清潔的爐頂氣體，此 輸入管路用于把除塵裝置與熔化設(shè)備連接起來(lái)，因此還是熱的、分離出來(lái)的固體物質(zhì)可直 接加入到熔化設(shè)備中。通過干式分離，可以取消在濕式分離時(shí)通常存在的大量漿料，此漿料 無(wú)論如何都會(huì)輸入到制備裝置中，并因此必須費(fèi)力地處理。干式除塵可在很大程度上保持爐頂氣體的溫度，因而此熱含量可輸入到隨后的應(yīng)用中。干式粗分離裝置通過第一氣體排出管路或第二氣體排出管路與至少一個(gè)用于精 細(xì)分離固體物質(zhì)的裝置相連，其中用于精細(xì)分離固體物質(zhì)的裝置具有另一輸入管路，它將 精細(xì)分離裝置與熔化設(shè)備連接。按本發(fā)明，用于粗分離固體物質(zhì)的裝置是旋流器、集塵袋或熱氣過濾器，尤其是陶 瓷過濾器，或是所述裝置的并聯(lián)或串聯(lián)的單元組。所述裝置的優(yōu)點(diǎn)是，在最大程度上避免爐 頂氣體的冷卻，不需為清潔氣體而管理水/漿料，或可在后置的濕式除塵階段方面設(shè)定更 小的尺寸。所述裝置可串聯(lián)或并聯(lián)地構(gòu)成。在考慮所需的除塵度、給定的氣體流通量和期 望的粉塵分餾時(shí)，實(shí)施這一點(diǎn)。按本發(fā)明的裝置的有利構(gòu)造方案，在熔化設(shè)備上設(shè)置燒結(jié)燃燒器，用于把分離出 來(lái)的固體物質(zhì)加入到熔化設(shè)備中，其中輸入管路與燒結(jié)燃燒器相連。通過燒結(jié)燃燒器，包括 在粉塵中的碳借助氧氣進(jìn)行燃燒。通過此反應(yīng)，使碳?xì)饣?。反?yīng)氣體和留下來(lái)的粉塵的至 少一部分熱量在此傳遞到固定床上。按本發(fā)明的裝置的另一有利構(gòu)造方案，還原氣體管路在它通入還原設(shè)備的匯入口 之前具有分離裝置，用于把固體物質(zhì)從還原氣體中分離出來(lái)，并具有將此固體物質(zhì)回輸?shù)?熔化設(shè)備中的裝置，其中輸入管路在分離裝置的上游通到還原氣體管路或回輸裝置中。通 過分離裝置，還原氣體可在它導(dǎo)入還原設(shè)備之前先清潔，在此分離出來(lái)的固體物質(zhì)可回輸 到熔化設(shè)備中。所述回輸與從爐頂氣體中分離的固體物質(zhì)一起進(jìn)行，其中通過還原氣體管 路中的分離裝置的輸入管路或回輸裝置，把來(lái)自爐頂氣體中的固體物質(zhì)加入到熔化設(shè)備 中。因此，分離出來(lái)的固體物質(zhì)可通過共同的裝置回輸?shù)饺刍O(shè)備中。按本發(fā)明的裝置的可能的構(gòu)造方案，用于粗分離固體物質(zhì)的裝置通過輸入管路與 用于燒結(jié)固體物質(zhì)的燒結(jié)裝置相連。這制備了分離出來(lái)的固體物質(zhì)，其中此固體物質(zhì)可更 簡(jiǎn)單地傳輸并送回輸?shù)饺刍O(shè)備中。此外，此燒結(jié)塊也可暫時(shí)存放，并輸入到其它或同一過 過程中，用于以后的應(yīng)用。按本發(fā)明，熔化設(shè)備具有加料裝置，用于加入碳載體，此加料裝置也適合用于加入 燒結(jié)塊。通過此加料裝置，可使用不同顆粒形狀和大小的固體物質(zhì)，因此在使用加料裝置時(shí) 具有更高的靈活性。因此除了用于碳載體的加料裝置以外，不需要其它的加料裝置。此外 還可考慮的是，分離出來(lái)的固體物質(zhì)作為顆?；蚍蹓m與碳載體一起被加入到。干式的粗分離裝置的氣體排出管路可借助第二個(gè)氣體排出管路直接地或通過第 一氣體排出管路間接地與至少一個(gè)用于精細(xì)分離固體物質(zhì)的裝置相連。通過此連接，可進(jìn) 一步清潔已預(yù)清潔的爐頂氣體，即通過精細(xì)分離減少還可能存在的粉塵負(fù)荷。按本發(fā)明的裝置的特別的構(gòu)造方案，精細(xì)分離裝置具有另一氣體排出管路和出料 裝置，此氣體排出管路用于輸出精細(xì)清潔的爐頂氣體，此出料裝置用于排除分離出來(lái)的固 體物質(zhì)。因此在固體物質(zhì)被非常精細(xì)分離時(shí)，或當(dāng)不存在可直接使用的固體物質(zhì)時(shí)，也可進(jìn) 行排料，從而制備固體物質(zhì)，隨后加入到熔化設(shè)備中或輸入到其它的應(yīng)用過程中。按本發(fā)明的裝置的優(yōu)選構(gòu)造方案，精細(xì)分離裝置具有旋流器或一組并聯(lián)或串聯(lián)的 旋流器，尤其是2至5個(gè)旋流器。旋流器的優(yōu)點(diǎn)是，它們?cè)跉怏w溫度很高時(shí)也能運(yùn)轉(zhuǎn)。通過 匹配旋流器中的氣體速度，可有針對(duì)性地分離固體物體，因?yàn)榭梢岳么蛛x顆粒的密度 和大小的區(qū)別。因此，通過使用一個(gè)或多個(gè)旋流器，可使分離出來(lái)的固體物質(zhì)實(shí)現(xiàn)分級(jí)。通過并聯(lián)設(shè)置，還可匹配待處理的氣體量。不同的固體物質(zhì)具有不同的密度和顆粒大小或形 狀，由于這一特性可有針對(duì)性通過分餾以較高的比例分離固體物質(zhì)(例如不期望的爐渣形 成物)成份，并將其從過程中排除或得到特別的應(yīng)用。按本發(fā)明的裝置的另一特殊的構(gòu)造方案，精細(xì)分離裝置具有過濾器或一組串聯(lián)的 過濾器，尤其是織物過濾器、陶瓷過濾器或靜電過濾器。這種過濾器的優(yōu)點(diǎn)是，它們無(wú)需水 或其它輔助物質(zhì)就能工作，因此運(yùn)行成本很低廉。此外，爐頂氣體在處理時(shí)只會(huì)稍微地冷卻。按本發(fā)明的裝置的備選的構(gòu)造方案規(guī)定，設(shè)置有另一精細(xì)分離裝置，它設(shè)置得與 前述的精細(xì)分離裝置是并聯(lián)的。這種方案實(shí)現(xiàn)了，在需要時(shí)接通另一精細(xì)分離裝置，或代替 前述的精細(xì)分離裝置進(jìn)行運(yùn)行。因此，該組件可在需要時(shí)關(guān)閉，作為精細(xì)分離裝置的補(bǔ)充， 或只是用于清潔從粗分離裝置中排出的預(yù)清潔的爐頂氣體。按本發(fā)明的裝置的另一可能的構(gòu)造方案規(guī)定，所述另一精細(xì)分離裝置與第一氣體 排出管路或第二氣體排出管路相連，并通過回輸裝置(必要時(shí)通過附加的冷卻氣體壓縮 機(jī))根據(jù)功率與排出管路相連。通過此回輸裝置，在精細(xì)分離裝置中清潔的爐頂氣體在必 要時(shí)可在壓縮后回輸?shù)脚懦龉苈分校虼司?xì)清潔的爐頂氣體作為冷卻氣體來(lái)調(diào)節(jié)還原氣 體溫度。按本發(fā)明的裝置的備選的構(gòu)造方案規(guī)定，精細(xì)分離裝置具有洗滌機(jī)或一組串聯(lián)的 洗滌機(jī)。在特別的應(yīng)用情況下，有利的是，借助此洗滌機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)精細(xì)分離。其優(yōu)點(diǎn)是，很高 比例地將固體物質(zhì)分離出來(lái)。此外還冷卻爐頂氣體，這對(duì)其它的某種應(yīng)用是有利的。按本發(fā)明的裝置的特別的構(gòu)造方案規(guī)定，第二氣體排出管路(其用于輸出清潔的 爐頂氣體)與精細(xì)分離裝置和/或所述另外的精細(xì)分離裝置相連，并與膨脹渦輪機(jī)(其用 于利用爐頂氣體的壓力能量)相連。因此可直接利用爐頂氣體的壓力能量。按本發(fā)明的裝置的特別的構(gòu)造方案規(guī)定，在排出管路或氣體排出管路中設(shè)有用于 噴入水、蒸氣或冷卻氣體的機(jī)構(gòu)，從而冷卻爐頂氣體，其中在水至少被部分地蒸發(fā)的情況下 提高氣體體積。爐頂氣體的冷卻使得，既使?fàn)t頂氣體溫度受運(yùn)行影響而波動(dòng)時(shí)，也可為分離 裝置設(shè)定盡可能恒定的運(yùn)行溫度。因此，所述裝置可避免高熱的負(fù)荷。通過蒸發(fā)，在爐頂氣 體中生成附加的氣體體積流，它隨后可用在單獨(dú)的過程步驟中。通過冷卻爐頂氣體還可擴(kuò) 展了其它可能的可以考慮用于分離固體物質(zhì)的裝置，因?yàn)榇幚淼臍怏w的溫度經(jīng)常限定了 某個(gè)分離裝置的應(yīng)用。按本發(fā)明，在第一氣體排出管路(其用于輸出粗清潔的爐頂氣體)中設(shè)置熱交換 器，和/或在其它氣體排出管路(其用于輸出精細(xì)清潔的爐頂氣體)中設(shè)置熱交換器，用于 利用爐頂氣體的熱含量，用于加熱過程氣體或惰性氣體、用于干燥和/或加熱過程使用物 質(zhì)或循環(huán)物質(zhì)，或用于產(chǎn)生蒸氣。在實(shí)施了粗清潔之后，或按照后置于粗除塵的精細(xì)除塵的 方式甚至也在精細(xì)除塵之后，以這種方式來(lái)利用爐頂氣體的熱含量，以便相應(yīng)地加熱過程 氣體。在對(duì)溫度敏感的精細(xì)除塵裝置中，由于爐頂氣體事先經(jīng)過了熱交換器，所以它的構(gòu)件 只經(jīng)受更小的熱負(fù)荷。因此，可使用許多可能的精細(xì)分離裝置，而不會(huì)有熱超載的危險(xiǎn)。按本發(fā)明的裝置的有利構(gòu)造方案規(guī)定，熱交換器與精細(xì)分離裝置和/或所述另外 的精細(xì)分離裝置根據(jù)功率相連，并與膨脹渦輪機(jī)根據(jù)功率相連，用于利用爐頂氣體的壓力 能量。從現(xiàn)在起在熱交換器中冷卻的爐頂氣體可一方面輸入到另一精細(xì)分離裝置中，或直接輸入到膨脹渦輪機(jī)中。從在粗分離之后仍留在爐頂氣體中的固體物質(zhì)得出精細(xì)分離的必 要性。在經(jīng)過粗分離之后固體物質(zhì)含量較少的情況下，還可考慮的是，清潔的爐頂氣體直接 添加到膨脹渦輪機(jī)中。但還可考慮的是，在精細(xì)分離之后才實(shí)施這一步。按本發(fā)明的裝置的備選的構(gòu)造方案規(guī)定，所述另一精細(xì)分離裝置具有另外的輸入 管路，它把精細(xì)分離裝置必要時(shí)通過制備裝置與熔化設(shè)備相連。因此，分離出來(lái)的固體物質(zhì) 在熔化設(shè)備中使用。為了避免熔化設(shè)備中的不良效果，固體物質(zhì)可進(jìn)行制備，例如分級(jí)階 段、歸類階段、破碎階段、混合階段、脫水階段和干燥階段。


從未限制的實(shí)施例的以下描述中得出了本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征，其中參照了下 面示出的附圖。其中圖1示出了按本發(fā)明的裝置的可能的構(gòu)造方案
具體實(shí)施例方式在還原設(shè)備1中預(yù)還原或還原的材料輸入到熔化設(shè)備2 (例如熔化氣化器)中，并 在固定床中熔化成生鐵。在此形成的過程氣體作為還原氣體通過還原氣體管路3排出。在 分離裝置9中清潔載有固體物質(zhì)的還原氣體，其中固體物質(zhì)借助分離裝置9分開。已清潔 的還原氣體通過還原氣體管路3A輸入到還原井筒1中。在還原井筒中，爐料借助含CO及 含H2的還原氣體進(jìn)行還原，并且轉(zhuǎn)化的還原氣體作為爐頂氣體通過排出管路4排出，并輸 入到粗分離裝置5中。通過分離固體物質(zhì)，在粗分離裝置5中盡可能地清潔所述熱的、載有 固體物質(zhì)的爐頂氣體。除了還原氣體管路3A以后，還可設(shè)置管路:3B，它根據(jù)功率(LeistungsmaBig )將 還原氣體管路3A與濕式除塵器20連接起來(lái)。此濕式除塵器可通過管路21與冷卻氣體壓 縮機(jī)觀相連，其中冷卻氣體壓縮機(jī)的排出管路23與還原氣體管路3相連。分離的固體物 質(zhì)要么通過輸入管路7和燒結(jié)燃燒器8在固定床上輸入到熔化設(shè)備2中，要么直接在固定 床中輸入到熔化設(shè)備2中。燒結(jié)燃燒器8可連接到氧氣供應(yīng)站四上，用于導(dǎo)入含氧氣體或 氣體混合物，此氧氣供應(yīng)站四也可給熔化設(shè)備提供此氣體或混合氣體。備選的是，分離的固體物質(zhì)也可借助輸入管路7A在分離裝置9上游加入到還原氣 體管路3中，或借助輸入管路7B在分離裝置9下游加入到回輸裝置10中。此回輸裝置10 可借助燒結(jié)燃燒器8連接起來(lái)，此燒結(jié)燃燒器8在固定床上通入熔化設(shè)備2。輸入管路7可通過管路7C與燒結(jié)裝置11相連，因此固體物質(zhì)可從粗分離裝置5 中輸入到燒結(jié)裝置11。此外，在燒結(jié)裝置11中形成的燒結(jié)塊可加入到熔化設(shè)備2中。此燒 結(jié)裝置11可構(gòu)成為碳制團(tuán)設(shè)備、氧化物制團(tuán)設(shè)備或構(gòu)成為海綿鐵壓縮設(shè)備或制團(tuán)設(shè)備。形 成的燒結(jié)塊可作為碳?jí)K通過管路33和裝料設(shè)備12直接在熔化設(shè)備2中進(jìn)行預(yù)處理，或作 為氧化物塊通過管路30直接加入到還原井筒1中，或作為海綿鐵塊首先在預(yù)加熱和還原階 段27中進(jìn)行預(yù)處理，然后通過管路34加入到熔化設(shè)備2中。在未特別示出的方案中，在多個(gè)還原反應(yīng)器中預(yù)還原或還原的材料通過管路35 輸入到燒結(jié)裝置11中，用于實(shí)現(xiàn)熱制團(tuán)或熱壓縮。此還原反應(yīng)器以相似的方式承擔(dān)了還原 設(shè)備的功能。然后，把燒結(jié)塊加入到熔化設(shè)備2中。
粗分離裝置5的第一氣體排出管路6A和第二氣體排出管路6B可直接或間接地與 精細(xì)分離裝置13A相連，和/或與另一精細(xì)分離裝置1 相連。備選的是，熱交換器17可 安裝此裝置5和13之間的連接管路中。此熱交換器17可實(shí)現(xiàn)爐頂氣體的溫度匹配。此 外，在排出管路4或氣體排出管路6A、6B中，可安裝一個(gè)用于噴入水、蒸氣或冷卻氣體的機(jī) 構(gòu)22，其中水至少被部分地蒸發(fā)并且可冷卻爐頂氣體。通過第一氣體排出管路6B，粗分離裝置5與精細(xì)分離裝置13A相連。在此第一排 出管路6A中可裝有熱交換器7，它可在利用熱能的情況下用于冷卻爐頂氣體，例如用于加 熱過程氣體。與干式精細(xì)分離裝置13A并聯(lián)的是，可設(shè)置一個(gè)或多個(gè)并聯(lián)設(shè)置的濕式除塵 器13B。它們可與精細(xì)分離裝置13A—起被驅(qū)動(dòng)，或被單獨(dú)地驅(qū)動(dòng)。還可考慮的是，此濕式 除塵器13B設(shè)置成備用裝置，它只有在需要時(shí)才接通。精細(xì)分離裝置13具有另外的輸入管路15A、15B、15C，用于回輸在此精細(xì)分離裝置 中分離的固體物質(zhì)。此外還可設(shè)置出料裝置16，用于將分離出來(lái)的固體物質(zhì)排出，此固體物 質(zhì)沒有直接回輸?shù)饺刍O(shè)備中。在輸入管路15A、15B之間還可設(shè)置制備裝置對(duì)，用于制備 在濕式除塵器13B中分離出來(lái)的固體物質(zhì)，此制備裝置對(duì)可包括分級(jí)階段、歸類階段、破碎 階段、混合階段、脫水階段和干燥階段。此制備裝置M還可通過輸入管路25與干式除塵器 5相連，因此在干式除塵器5中分離出來(lái)的固體物質(zhì)可輸入到制備裝置M中。為了實(shí)現(xiàn)進(jìn) 一步的燒結(jié)，制備裝置M通過管路31與燒結(jié)裝置11相連。通過進(jìn)料裝置32，可加入到更 多的粉塵或添加料。預(yù)清潔或清潔的爐頂氣體可輸入到膨脹渦輪機(jī)19中，以便利用爐頂氣體的壓力 能量。備選的是，在爐頂氣體進(jìn)入膨脹渦輪機(jī)19之前，此爐頂氣體可在熱交換器18中冷卻。 如果對(duì)于熱交換器的持久運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)說(shuō)，氣體的粉塵負(fù)荷在干式精細(xì)分離裝置13A的上游太高 的話，此熱交換器18代替熱交換器17在干式精細(xì)分離裝置13A的下游設(shè)置在另外的氣體 排出管路14中。備選的是，可設(shè)置回輸裝置26，因此在濕式除塵器13B中清潔的爐頂氣體在需要 時(shí)可通過附加的冷卻氣體壓縮機(jī)^A回輸?shù)脚懦龉苈?3中。1權(quán)利要求
1.一種由鐵礦石和添加劑構(gòu)成的爐料制造液態(tài)生鐵或液態(tài)鋼半成品的方法，其中爐料 在還原區(qū)中經(jīng)受盡可能的還原，然后輸入到熔化區(qū)或熔化設(shè)備、尤其是熔化氣化器中，以在 添加碳載體和含氧氣體的情況下在形成固定床的情況下發(fā)生熔化，其中形成含CO及含H2 的還原氣體，此還原氣體導(dǎo)入還原區(qū)并在該處轉(zhuǎn)化并作為爐頂氣體導(dǎo)出，其中在至少部分 地將固體物質(zhì)從爐頂氣體中分離出來(lái)的情況下，熱的、載有固體物質(zhì)的爐頂氣體經(jīng)歷至少 一個(gè)干式除塵，尤其是粗分離，并且至少一部分分離出來(lái)的熱的固體物質(zhì)回輸?shù)饺刍瘏^(qū)或 熔化設(shè)備或還原區(qū)中，其特征在于，在至少部分地將留在爐頂氣體中的固體物質(zhì)分離出來(lái) 的情況下，爐頂氣體在經(jīng)過干式粗分離之后經(jīng)歷至少一個(gè)附加的精細(xì)分離階段，其中在此 分離階段中分離出來(lái)的固體物質(zhì)回輸?shù)饺刍瘹饣骱?或熔化區(qū)中，或從此方法中排除。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，尤其當(dāng)分離出來(lái)的固體物質(zhì)具有高比例的 爐渣形成物時(shí)，在進(jìn)入熔化氣化器或熔化區(qū)之前，在分離出來(lái)的固體物質(zhì)中添加鐵載體和/ 或碳載體、尤其是含有鐵或碳的粉塵、干燥的漿料或細(xì)礦石，使得固體物質(zhì)與添加物一起具 有> 30%、尤其> 50%的鐵和碳含量。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，首先制備排除的固體物質(zhì)以加濃鐵和碳 含量，尤其借助粉塵篩分、旋液分離器、浮選和/或沖走水溶性或容易懸浮的成份，然后加 入到熔化設(shè)備或熔化區(qū)中。
4.按權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，優(yōu)選借助燒結(jié)燃燒器在熔化設(shè) 備的上部部分、尤其直接在固定床的上方，將分離出來(lái)的固體物質(zhì)加入到熔化設(shè)備中。
5.按權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在把還原氣體導(dǎo)入還原區(qū)之 前，將固體物質(zhì)顆粒從還原氣體中分離出來(lái)，并把它與從爐頂氣體中分離出來(lái)的固體物質(zhì) 一起加入到熔化設(shè)備中。
6.按權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將分離出來(lái)的固體物質(zhì)，必要 時(shí)在混入細(xì)礦石和/或鐵載體和/或碳載體的情況下，輸入到燒結(jié)裝置中，并作為燒結(jié)塊， 必要時(shí)與碳載體和/或鐵載體一起，加入到熔化設(shè)備或熔化區(qū)中。
7.按權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述附加的精細(xì)分離階段具有 一個(gè)或多個(gè)干式除塵階段，尤其是粉塵過濾器、旋流器或集塵袋。
8.按權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述附加的精細(xì)分離階段具有 一個(gè)或多個(gè)濕式除塵階段，尤其是洗滌機(jī)。
9.按權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，把清潔的爐頂氣體輸入到膨脹 渦輪機(jī)中，以便利用它的壓力能量。
10.按權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，爐頂氣體在干式分離之前和 /或之后，借助噴射水、蒸氣或冷卻氣體來(lái)冷卻，其中在水被至少部分蒸發(fā)的情況下提高氣 體體積。
11.按權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，清潔的爐頂氣體的熱含量通 過熱交換器導(dǎo)出，并利用此熱量來(lái)加熱過程氣體或惰性氣體，用于干燥和/或加熱過程使 用物質(zhì)或循環(huán)物質(zhì)，或用于產(chǎn)生蒸氣。
12.用于制造液態(tài)生鐵或液態(tài)鋼半成品的裝置，其包括還原設(shè)備(1)，用于還原由鐵 礦石和添加劑構(gòu)成的爐料；熔化設(shè)備O)、尤其是熔化氣化器，用于在添加碳載體和含氧氣 體的情況下熔化還原的爐料，其中構(gòu)成了固定床并產(chǎn)生了含CO及含H2的還原氣體，其中此熔化設(shè)備通過還原氣體管路(3)與還原設(shè)備相連，用于把在熔化設(shè)備中形成的還原氣體導(dǎo) 入還原設(shè)備中；排出管路G)，用于把在還原設(shè)備中轉(zhuǎn)化的還原氣體作為載有固體物質(zhì)的 熱的爐頂氣體排出；至少一個(gè)用于爐頂氣體中的固體物質(zhì)的干式除塵、尤其是粗分離的裝 置(5)，它具有氣體排出管路(6)和輸入管路(7)，此氣體排出管路(6)用于輸出粗清潔的 爐頂氣體，而所述輸入管路(7)把除塵裝置( 與熔化設(shè)備( 相連，從而仍然熱的分離出 來(lái)的固體物質(zhì)可直接加入到熔化設(shè)備( 中，其特征在于，所述干式粗分離裝置( 通過第 一氣體排出管路(6A)或第二氣體排出管路(6B)與至少一個(gè)用于精細(xì)分離固體物質(zhì)的裝置 (13A)相連，其中所述用于精細(xì)分離固體物質(zhì)的裝置具有另一輸入管路(15C)，它將精細(xì)分 離裝置(13A)與熔化設(shè)備(2)連接。
13.按權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，用于粗分離固體物質(zhì)的裝置(5)是旋流 器、集塵袋或熱氣過濾器，尤其是陶瓷過濾器，或是所述裝置的并聯(lián)或串聯(lián)的單元組。
14.按權(quán)利要求12或13所述的裝置，其特征在于，在熔化設(shè)備上設(shè)置燒結(jié)燃燒器(8)， 用于把分離出來(lái)的固體物質(zhì)加入到熔化設(shè)備中，其中輸入管路(7B)與燒結(jié)燃燒器(8)相 連。
15.按權(quán)利要求12至13中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，還原氣體管路(3)在它通 入還原設(shè)備的匯入口之前具有分離裝置(9)，用于把固體物質(zhì)從還原氣體中分離出來(lái)，并具 有用于將此固體物質(zhì)回輸?shù)饺刍O(shè)備O)中裝置(10)，其中輸入管路(7A)在分離裝置(9) 的上游通到還原氣體管路(3)中。
16.按權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，用于粗分離固體物質(zhì)的裝 置(5)通過輸入管路(7C)與用于燒結(jié)固體物質(zhì)的燒結(jié)裝置(11)相連。
17.按權(quán)利要求12至16中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，熔化設(shè)備( 具有加料裝 置(12)，用于加入碳載體，此加料裝置也適合用于加入燒結(jié)塊。
18.按權(quán)利要求12至17中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，精細(xì)分離裝置(13A)具有 另一氣體排出管路(14)和出料裝置(16)，此氣體排出管路用于輸出精細(xì)清潔的爐頂氣體， 此出料裝置用于排除分離出來(lái)的固體物質(zhì)。
19.按權(quán)利要求12至18中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，精細(xì)分離裝置(13A)具有 一個(gè)旋流器或一組并聯(lián)或串聯(lián)的旋流器，尤其是2至5個(gè)旋流器。
20.按權(quán)利要求12至18中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，精細(xì)分離裝置(13A)具有 一個(gè)過濾器或一組串聯(lián)的過濾器，尤其是織物過濾器、陶瓷過濾器或靜電過濾器。
21.按權(quán)利要求12至20中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，設(shè)置有另一精細(xì)分離裝置 (13B)，它設(shè)置得與前述的精細(xì)分離裝置(13A)是并聯(lián)的。
22.按權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，所述另一精細(xì)分離裝置(13B)與第一氣體 排出管路(6A)或第二氣體排出管路(6B)相連，并通過回輸裝置(沈)、必要時(shí)通過附加的冷 卻氣體壓縮機(jī)28A根據(jù)功率與排出管路相連。
23.按權(quán)利要求21或22所述的裝置，其特征在于，精細(xì)分離裝置(13B)具有洗滌機(jī)或 一組串聯(lián)的洗滌機(jī)。
24.按權(quán)利要求12或23中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，用于輸出清潔的爐頂氣體 的第二氣體排出管路(6B)與精細(xì)分離裝置(13A)和/或所述另一精細(xì)分離裝置(13B)相 連，并與膨脹渦輪機(jī)(19)相連，用于利用爐頂氣體的壓力能量。
25.按權(quán)利要求12至23中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，在排出管路(4)或氣體排 出管路(6)中設(shè)有用于噴入水、蒸氣或冷卻氣體的機(jī)構(gòu)(22)，從而使氣體冷卻，其中在水至 少被部分地蒸發(fā)的情況下提高氣體體積。
26.按權(quán)利要求18至23中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，在用于輸出粗清潔的爐頂 氣體的第一氣體排出管路(6A)中設(shè)置熱交換器(17)，和/或在所述另外的用于輸出精細(xì)清 潔的爐頂氣體的氣體排出管路(14)中設(shè)置熱交換器(18)，用于利用爐頂氣體的熱含量，用 于加熱過程氣體或惰性氣體、干燥和/或加熱過程使用物質(zhì)或循環(huán)物質(zhì)或用于產(chǎn)生蒸氣。
27.按權(quán)利要求21至沈中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，熱交換器(17)與精細(xì)分 離裝置(13A)和/或所述另外的精細(xì)分離裝置(13B)根據(jù)功率相連，并與膨脹渦輪機(jī)(19) 根據(jù)功率相連，用于利用爐頂氣體的壓力能量。
28.按權(quán)利要求12至沈中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述另一精細(xì)分離裝置 (13B)具有另外的輸入管路(15A)和(15B)，其把精細(xì)分離裝置(1 )，必要時(shí)通過制備裝置 (M)，與熔化設(shè)備(2)相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由鐵礦石和添加劑構(gòu)成的爐料制造液態(tài)生鐵或液態(tài)鋼半成品的方法和裝置，其中爐料在還原區(qū)(1)中經(jīng)受盡可能的還原，然后輸入到熔化區(qū)或熔化設(shè)備(2)、尤其是熔化氣化器中，以在添加碳載體和含氧氣體的情況下在形成固定床的情況下發(fā)生熔化，其中形成含CO及含H2的還原氣體，此還原氣體導(dǎo)入還原區(qū)(1)中并在該處轉(zhuǎn)化并作為爐頂氣體導(dǎo)出。本方法和裝置提出，熱的、載有固體物質(zhì)的爐頂氣體在分離出固體物質(zhì)之后經(jīng)歷至少一個(gè)干式粗除塵(5)，并且至少一部分分離出來(lái)的熱的固體物質(zhì)回輸?shù)饺刍瘏^(qū)或熔化設(shè)備(2)或還原區(qū)(1)中。此外，在另一精細(xì)分離階段(13A)中處理爐頂氣體。
文檔編號(hào)F27D17/00GK102057059SQ200980117946
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月17日
發(fā)明者G·艾興格爾, H·赫克曼, J·L·申克, J·武爾姆, K·韋德, M·施密特, R·米爾納, T·埃德 申請(qǐng)人:西門子Vai金屬科技有限責(zé)任公司