專(zhuān)利名稱(chēng)：用于制造鐵水的裝置和用于制造鐵水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造鐵水的裝置和一種用于制造鐵水的方法，更具體而言涉及一種用于制造鐵水的裝置和一種用于使用原煤和細(xì)鐵礦制造鐵水的方法。
背景技術(shù)：
鋼鐵工業(yè)是提供在建筑業(yè)中和在汽車(chē)、船舶、家用器具以及我們使用的許多其他產(chǎn)品的制造業(yè)中所需的基本材料的核心工業(yè)。鋼鐵工業(yè)也是與人類(lèi)共同進(jìn)步、具有最長(zhǎng)歷史之一的工業(yè)。在鋼鐵工業(yè)中扮演關(guān)鍵角色的煉鐵廠中，在用鐵礦和煤作原料制成鐵水一一即熔融狀態(tài)的生鐵一一之后，由該鐵水制成鋼并隨后供應(yīng)給消費(fèi)者。
目前，世界上大約60。/。的鐵產(chǎn)量是使用自14世紀(jì)發(fā)展起來(lái)的高爐法生產(chǎn)的。根據(jù)高爐法，將經(jīng)歷燒結(jié)過(guò)程的鐵礦和用煙煤作原料制成的焦炭一起裝入高爐，并且向其供給氧氣以將鐵礦還原為鐵，由此制造鐵水。
考慮到反應(yīng)特性，在鐵水制造廠中最普及的高爐法要求原料具有至少預(yù)定等級(jí)的強(qiáng)度且具有在爐中能確保透氣性的粒度。由于上述原因，通過(guò)處理特定原煤而獲得的焦炭用作碳源，該碳源用作燃料和還原劑。同樣地，經(jīng)歷連續(xù)燒結(jié)處理(agglomerating process )的燒結(jié)礦主要用作鐵源。
因此，現(xiàn)代高爐法要求原料初步處理裝備，諸如焦炭制造裝備和燒結(jié)裝備。也即，除高爐外還需要配備附屬設(shè)施，還需要具有用于防止和最小化從附屬設(shè)施產(chǎn)生的污染的裝備。因此，存在一個(gè)問(wèn)題，即對(duì)附加設(shè)施和裝備的大量投資會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加。
為了解決高爐法的這些問(wèn)題，全世界的煉鐵廠都致力于開(kāi)發(fā)一種
熔融還原法，細(xì)礦占世界礦產(chǎn)量的80%以上。
用于根據(jù)熔融還原法制造鐵水的裝置包括其中形成有氣泡流化床的流化床還原反應(yīng)器，和其中形成有煤填充床的熔化-氣化爐。該熔 化-氣化爐連接到該流化床還原反應(yīng)器。在這種情況下，將細(xì)鐵礦和添 加劑在室溫下裝入流化床還原反應(yīng)器，以使其預(yù)還原。流化床還原反 應(yīng)器中用于流化和還原細(xì)鐵礦的還原氣體從熔化-氣化爐中產(chǎn)生并被 供給。
在熔化-氣化爐的上部使用iooox:或更高的高溫作業(yè)。裝入熔化-
氣化爐中的煤的燃燒、熱分化(thermal differentiation)和壓緊產(chǎn) 生了大量粉塵，以及在直接還原4失(direct reduced iron)的熱分化 中產(chǎn)生了大量粉塵。在這種情況下，雖然所產(chǎn)生的粉塵大部分都被吸 收到煤填充床中，但是，當(dāng)流經(jīng)從熔化-氣化爐下部升起的還原氣體的 上升流時(shí)，所產(chǎn)生的粉塵也會(huì)部分地通過(guò)還原氣體供給線進(jìn)入流化床 還原反應(yīng)器。
然而，由于從熔化-氣化爐所產(chǎn)生的粉塵具有粘性，所以如果粉塵 進(jìn)入流化床還原反應(yīng)器，那么它就會(huì)粘在流化床還原反應(yīng)器的分配盤(pán) 或離心式除塵器上。因此，如果大量具有強(qiáng)粘性的粉塵進(jìn)入流化床還 原反應(yīng)器，那么流化床還原反應(yīng)器的分配盤(pán)的噴嘴就會(huì)被阻塞，流化 床還原反應(yīng)器中的離心式除塵器的負(fù)栽就會(huì)增加，以及離心式除塵器 就會(huì)被阻塞。進(jìn)一步，如果粉塵粘在在流化床還原反應(yīng)器中流化的細(xì) 鐵礦上，那么它會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，諸如形成停滯層
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題
提供了一種用于制造鐵水的裝置，以通過(guò)減小粉塵的粘性來(lái)確保 流化床還原反應(yīng)器的運(yùn)行穩(wěn)定性，并在整個(gè)過(guò)程中提高裝置的生產(chǎn)率 和運(yùn)行率。另外，提供了一種使用上述用于制造鐵水的裝置來(lái)制造鐵 水的方法。
技術(shù)方案
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的一種用于制造鐵水的裝置包括至少一 個(gè)流化床還原反應(yīng)器，其還原并塑化細(xì)鐵；用于制造壓緊鐵的裝置， 其使細(xì)鐵成型并制造壓緊鐵；熔化-氣化爐，壓緊鐵被裝入該熔化-氣化爐中且氧氣被注入該熔化-氣化爐中；還原氣體供給線，其將從熔化 -氣化爐中排出的還原氣體供給到流化床還原反應(yīng)器；以及微粒注射設(shè) 備，其將粘性減小材料注入還原氣體，以使包含在還原氣體中的粉塵 的粘性減小。該熔化-氣化爐制造鐵水。
用于制造鐵水的裝置還可以包括還原氣體流動(dòng)線，其連接到熔 化-氣化爐的上部；和離心式除塵器，還原氣體從連接到該離心式除塵 器的還原氣體流動(dòng)線被供給到該離心式除塵器。該離心式除塵器可以 收集還原氣體中的粉塵。另外，用于制造鐵水的裝置還可以包括粉塵 儲(chǔ)存箱，該粉塵儲(chǔ)存箱連接到離心式除塵器的下部，并且儲(chǔ)存被收集 在離心式除塵器中的粉塵以及將該粉塵再次裝入熔化-氣化爐。
微粒注射設(shè)備可以通過(guò)氣體傳輸線連接到還原氣體流動(dòng)線，該氣 體傳輸線通過(guò)氣體將粘性減小材料傳送到還原氣體供給線。該氣體傳 輸線可以在離熔化-氣化爐比離離心式除塵器更近的位置連接到還原 氣體流動(dòng)線。
粘性減小材料可以是干熄焦(CDQ)粉塵。另外，粘性減小材料可 以是MgO粉末、Ca0粉末、或Si02粉末。
同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的一種用于制造鐵水的方法包括i)在流化床 還原反應(yīng)器中還原和塑化細(xì)鐵；ii)將已還原和塑化的細(xì)鐵壓緊；iii) 將已壓緊的細(xì)鐵裝入熔化-氣化爐；iv)將從熔化-氣化爐中產(chǎn)生的還 原氣體供給到流化床還原反應(yīng)器；以及v)通過(guò)將粘性減小材料供給到 還原氣體，減小還原氣體中粉塵的粘性。
該用于制造鐵水的方法還可以包括，使用離心式除塵器來(lái)收集從 流化床還原反應(yīng)器中產(chǎn)生的還原氣體中的粉塵。另外，該用于制造鐵 水的方法還可以包括，儲(chǔ)存所收集的粉塵，并將所收集的粉塵再次裝 入熔化-氣化爐。可以將粘性減小材料注射在熔化-氣化爐和離心式除 塵器之間。在這種情況下，可以將粘性減小材料注射在離熔化-氣化爐 比離離心式除塵器更近的位置。
粘性減小材料可以是干熄焦(CDQ)粉塵?？梢詫⒏上ń?CDQ) 粉塵注入還原氣體，以使該粉塵的含碳量不大于60%。
另外，粘性減小材料可以是MgO粉末、CaO粉末、或Si02粉末。 可以注射粘性減小材料以使其在粉塵的2w"到10wt。/n的范圍內(nèi)。有益效果
由于從熔化-氣化爐中產(chǎn)生的粉塵的粘性被抑制，所以分配盤(pán)的噴 嘴和流化床還原反應(yīng)器的離心式除塵器不會(huì)被阻塞。另外，抑制了在 流化床還原反應(yīng)器的分配盤(pán)上方形成停滯層，該停滯層是由粘性粉塵 形成的。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的用于制造鐵水的裝置的示意 性視圖。
圖2是放大了圖1的局部II的示意性?xún)?nèi)部橫斷面視圖。
具體實(shí)施例方式
下文將參照附圖詳細(xì)闡釋本發(fā)明的示例性實(shí)施方案。本發(fā)明的實(shí) 施方案僅為了說(shuō)明本發(fā)明，本發(fā)明并不局限于此。
圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的用于制造壓緊 鐵的裝置1000。圖1中所示的用于制造鐵水的裝置1000的結(jié)構(gòu)僅為 了說(shuō)明本發(fā)明，本發(fā)明并不局限于此。因此，用于制造鐵水的裝置1000 可以以其他結(jié)構(gòu)構(gòu)成并且可以進(jìn)一步包括其他設(shè)備。
如圖1所示，用于制造鐵水的裝置1000包括作為還原反應(yīng)器的 流化床還原反應(yīng)器IO、用于儲(chǔ)存細(xì)鐵的裝置20、用于制造壓緊鐵的裝 置30、熔化-氣化爐40、還原氣體供給線50、以及微粒供給設(shè)備70。 另外，用于制造鐵水的裝置IOOO還包括連接在用于制造壓緊鐵的裝 置30和熔化-氣化爐40之間的高溫壓力均衡設(shè)備60、通過(guò)還原氣體 流動(dòng)線82連接到熔化-氣化爐40的離心式除塵器80、以及連接到該 離心式除塵器80下部的粉塵儲(chǔ)存箱90。用于制造鐵水的裝置IOOO還 可以包括制造鐵水所必需的其他設(shè)備。
在彼此相連的多個(gè)流化床還原反應(yīng)器10中形成有流化床，以還原 細(xì)鐵礦等。從熔化-氣化爐40中的煤填充床中排出的還原氣體通過(guò)還 原氣體供給線50供給到每個(gè)流化床還原反應(yīng)器10。
還原氣體流動(dòng)在流化床還原反應(yīng)器10中，并還原細(xì)鐵礦。在這種情況下，可以通過(guò)將添加劑與細(xì)鐵礦混合來(lái)使用添加劑。如圖l所示，
流化床還原反應(yīng)器10包括預(yù)熱還原反應(yīng)器10a、第一還原反應(yīng)器10b、 第二還原反應(yīng)器10c、以及最終還原反應(yīng)器10d。
在用于升高氣體溫度的燃燒器12a、 12b和12c將從熔化-氣化爐 40中產(chǎn)生的還原氣體的溫度升高 一一以在該還原氣體被供給到除了預(yù) 熱還原反應(yīng)器10a外的流化床還原反應(yīng)器10b、 10c、和10d之前補(bǔ)償 損失熱一一之后，該還原氣體被供給到流化床還原反應(yīng)器10。已流經(jīng) 每個(gè)流化床還原反應(yīng)器且隨后從預(yù)熱還原反應(yīng)器10a上部排出的還原 氣體流經(jīng)用于通過(guò)水來(lái)收集粉塵的濕式除塵器92，接著被排出。
如圖1所示，用于儲(chǔ)存細(xì)鐵的裝置20連接到最終還原反應(yīng)器10d， 由此儲(chǔ)存已還原的細(xì)鐵，并將已還原的細(xì)鐵——其是已還原的材 料一一供應(yīng)到安裝在裝置20下方的用于制造壓緊鐵的裝置30。用于 制造壓緊鐵的裝置30將已還原的材料壓緊，以確保熔化-氣化爐40的 透氣性并防止粉塵散布。用于制造壓緊鐵的裝置30包括一對(duì)滾筒301 和壓緊鐵儲(chǔ)存箱303。必要時(shí)，用于制造壓緊鐵的裝置30還可以包括 其他設(shè)備。
如圖1所示，儲(chǔ)存箱60位于用于制造壓緊鐵的裝置30和熔化-氣化爐40之間。儲(chǔ)存箱60通過(guò)從熔化-氣化爐40供給的還原氣體再 次將壓緊鐵還原。因此，由于再次被還原的壓緊鐵被供給到熔化-氣化 爐40,所以可以大大減小熔化-氣化爐40中的還原負(fù)荷。
通過(guò)向熔化-氣化爐40供給塊煤(lumped coal)或煤磚(coal briquette),在熔化-氣化爐40中形成了煤填充床。被裝入熔化-氣化 爐40的塊煤或煤磚通過(guò)該煤填充床上部中的熱解反應(yīng)和該煤填充床 下部中與氧氣的燃燒反應(yīng)而被氣化。由于氣化反應(yīng)而從熔化-氣化爐 40中產(chǎn)生的還原氣體通過(guò)連接到最終還原反應(yīng)器10d后端的還原氣體 供給線50供給到流化床還原反應(yīng)器10。該還原氣體用作還原劑和流 化氣體。
離心式除塵器8 0通過(guò)還原氣體流動(dòng)線8 2連接到熔化-氣化爐4 0 ， 由此收集從熔化-氣化爐40中排出的還原氣體中的粉塵。在這種情況 下，離心式除塵器80連接到還原氣體供給線50,由此通過(guò)還原氣體 供給線50將與粉塵分離的還原氣體供給到流化床還原反應(yīng)器10。該還原氣體部分地儲(chǔ)存在儲(chǔ)存箱60中。
被收集在離心式除塵器80中的粉塵由于重力暫時(shí)儲(chǔ)存在位于離 心式除塵器80下方的粉塵儲(chǔ)存箱90中。該粉塵被安裝在粉塵儲(chǔ)存箱 90下方的粉塵噴射設(shè)備(未示出)注射，并繼而被再次裝入熔化-氣 化爐40。在這種情況下，由于再次裝入的粉塵被隨其注入的氧氣燃燒 并熔化，所以該粉塵不會(huì)再次散布到熔化-氣化爐40的外部。
微粒注射設(shè)備70通過(guò)氣體傳輸線72連接到還原氣體流動(dòng)線82。 微粒注射設(shè)備70通過(guò)使用氣體壓力傳送粘性減小材料穿過(guò)氣體傳輸 線72。通過(guò)氣體傳送的粘性減小材料被注射到熔化-氣化爐40的直接 上部。該被注射的粘性減小材料在沿還原氣體流動(dòng)線82的氣流移動(dòng)之 后進(jìn)入離心式除塵器80。該粘性減小材料與隨還原氣體一起進(jìn)入的粉 塵混合。雖然圖1中僅示出了單個(gè)注射位置，但是由于可以安裝多條 還原氣體流動(dòng)線82，所以氣體傳輸線72的數(shù)目可以與還原氣體流動(dòng) 線82的數(shù)目相等。
為了減小從熔化-氣化爐40中產(chǎn)生的粉塵的粘性，提高還原氣體 中的含碳量，或者可以添加粘性減小材料，例如MgO粉末、CaO粉末、 或Si。2粉末。
首先，為了提高含碳量，注射干熄焦(CDQ)粉塵。由于CDQ粉塵 中的含碳量為85%或更多，所以如果每小時(shí)注射2噸或更多的CDQ粉 塵，那么可以得到的粉塵中含碳量約為40%或更多。
如果CDQ粉塵用于提高含碳量，那么隨著含碳量升高，粉塵的粘 性變?nèi)?。然而，如果含碳量變得太高，那么將在熔?氣化爐40中的 氧氣和碳之間出現(xiàn)有害的比差(difference ratio )。另外，當(dāng)CDQ 粉塵進(jìn)入流化床還原反應(yīng)器10時(shí)，在已還原的材料的壓緊過(guò)程中該已 還原的材料的成型能力變差。因此，控制CDQ粉塵的注射量，以使粉 塵中的含碳量不超過(guò)60%。
同時(shí)，當(dāng)使用除CDQ粉塵之外的粘性減小材料時(shí)，抑制粘性的作 用在粘性減小材料的量不少于所產(chǎn)生的粉塵的總量的2%時(shí)出現(xiàn)。然而， 如果粘性減小材料的量超過(guò)所產(chǎn)生的粉塵的總量的10wt%,那么在熔 化-氣化爐40中產(chǎn)生的爐渣可能會(huì)增加，堿度可能會(huì)改變，并且已還 原的材料在其壓緊過(guò)程中的成型能力可能會(huì)變差。因此，粘性減小材生的粉塵的總量的2wt。/。到10wty。的范圍內(nèi)。
圖2是放大了圖1的局部II的示意性?xún)?nèi)部橫斷面視圖。圖2示意 性地示出了粉塵的粘性被粘性減小材料減小的狀態(tài)。如圖2所示，粘 性減小材料100通過(guò)氣體傳輸線72進(jìn)入還原氣體流動(dòng)線82。因此， 由于粘性減小材料100的粘性，粉塵200粘在粘性減小材料100上。
由于進(jìn)入流化床還原反應(yīng)器10 (如圖1所示，下文中同樣)的粉 塵200處于粘在粘性減小材料100上的狀態(tài)，所以該粉塵不會(huì)粘在分 配盤(pán)的噴嘴或離心式除塵器上，而是原樣從那里通過(guò)。如上所述，注 射粘性減小材料100,由此粉塵200粘在流化床還原反應(yīng)器10上的可 能性就降低了。也即，減輕了粉塵200的粘性問(wèn)題。
在這種情況下，當(dāng)粘性粉塵200和粘性減小材料100在還原氣體 中不均勻地混合在一起時(shí)，由于被注射材料的局部隔離，所以不能減 輕總粉塵200的粘性問(wèn)題。因此，將粘性減小材料100注射到一個(gè)盡 可能遠(yuǎn)離離心式除塵器80的位置，以使粘性減小材料100可以在還原 氣體流動(dòng)線82中充分地與粘性粉塵200混合。也即，將粘性減小材料 100注射到盡可能接近熔化-氣化爐40的位置。
雖然已參照本發(fā)明的示例性實(shí)施方案具體示出并說(shuō)明了本發(fā)明， 但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在不背離附帶的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明 的精神和范圍的情況下，可以對(duì)這些實(shí)施方案進(jìn)行形式或細(xì)節(jié)上的多 種改變。
權(quán)利要求
1.一種用于制造鐵水的裝置，該裝置包括至少一個(gè)流化床還原反應(yīng)器，其還原并塑化細(xì)鐵；用于制造壓緊鐵的裝置，其使細(xì)鐵成型并制造壓緊鐵；熔化-氣化爐，壓緊鐵被裝入該熔化-氣化爐中且氧氣被注入該熔化-氣化爐中，該熔化-氣化爐制造鐵水；還原氣體供給線，其將從熔化-氣化爐排出的還原氣體供給到流化床還原反應(yīng)器；以及微粒注射設(shè)備，其將粘性減小材料注入還原氣體，以使包含在還原氣體中的粉塵的粘性減小。
2. 權(quán)利要求1的裝置，還包括還原氣體流動(dòng)線，其連接到熔化-氣化爐的上部；離心式除塵器，還原氣體從連接到該離心式除塵器的還原氣體流動(dòng)線被供給到該離心式除塵器，該離心式除塵器收集還原氣體中的粉塵。
3. 權(quán)利要求2的裝置，還包括粉塵儲(chǔ)存箱，該粉塵儲(chǔ)存箱連接到所述離心式除塵器的下部，并且儲(chǔ)存被收集在離心式除塵器中的粉塵以及將該粉塵再次裝入熔化-氣化爐。
4. 權(quán)利要求2的裝置，其中所述微粒注射設(shè)備通過(guò)氣體傳輸線連接到還原氣體流動(dòng)線，該氣體傳輸線通過(guò)氣體將粘性減小材料傳送到還原氣體供給線。
5. 權(quán)利要求4的裝置，其中所述氣體傳輸線在離熔化-氣化爐比離離心式除塵器更近的位置連接到還原氣體流動(dòng)線。
6. 權(quán)利要求1的裝置，其中所述粘性減小材料為干熄焦(CDQ)粉塵。
7. 權(quán)利要求1的裝置，其中所述粘性減小材料為Mg0粉末、Ca0粉末、或者Si02粉末。
8. —種用于制造鐵水的方法，該方法包括在流化床還原反應(yīng)器中還原并塑化細(xì)鐵；將已還原并塑化的細(xì)鐵壓緊；將已壓緊的細(xì)鐵裝入熔化-氣化爐；將從熔化-氣化爐中產(chǎn)生的還原氣體供給到流化床還原反應(yīng)器；以及通過(guò)將粘性減小材料供給到還原氣體，降低還原氣體中粉塵的粘性。
9. 權(quán)利要求8的方法，還包括使用離心式除塵器收集從流化床還原反應(yīng)器中產(chǎn)生的還原氣體中的粉塵。
10. 權(quán)利要求9的方法，還包括儲(chǔ)存所收集的粉塵，并將所收集的粉塵再次裝入熔化-氣化爐。
11. 權(quán)利要求9的方法，其中將所述粘性減小材料注射在熔化-氣化爐和離心式除塵器之間。
12. 權(quán)利要求11的方法，其中將所述粘性減小材料注射在離熔化-氣化爐比離離心式除塵器更近的位置。
13. 權(quán)利要求8的方法，其中所述粘性減小材料為干熄焦(CDQ)粉塵。
14. 權(quán)利要求13的方法，其中所述干熄焦(CDQ)粉塵被注入還原氣體，以使粉塵的含碳量不大于60%。
15. 權(quán)利要求8的方法，其中所述粘性減小材料為MgO粉末、CaO粉末、或者Si02粉末。
16. 權(quán)利要求15的方法，其中注射所述粘性減小材料以使其在粉塵的2wt。/n到10wt。/。的范圍內(nèi)。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的一種用于制造鐵水的裝置包括i)至少一個(gè)流化床還原反應(yīng)器，其還原并塑化細(xì)鐵；ii)用于制造壓緊鐵的裝置，其使細(xì)鐵成型并制造壓緊鐵；iii)熔化-氣化爐，壓緊鐵被裝入該熔化-氣化爐中且氧氣被注入該熔化-氣化爐中；iv)還原氣體供給線，其將從熔化-氣化爐中排出的還原氣體供給到流化床還原反應(yīng)器；以及v)微粒注射設(shè)備，其將粘性減小材料注入還原氣體，以使包含在還原氣體中的粉塵的粘性減小。所述熔化-氣化爐制造鐵水。
文檔編號(hào)C21B13/06GK101568650SQ200780048231
公開(kāi)日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2007年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月26日
發(fā)明者李晙赫, 申明均, 趙敏永, 金倖久 申請(qǐng)人:Posco公司