[發明專利]熔融鐵制造設備

有效

• 申請號: 200680049223.0
• 申請日: 2006-12-26
• 公開（公告）號: CN101365809A
• 公開（公告）日: 2009-02-11
• 發明（設計）人: 趙敏永;金幸久;申明均;崔洛晙;南宮源;鄭善光;李晙赫
• 申請（專利權）人: POSCO公司;西門子奧鋼聯金屬技術股份有限公司
• 主分類號: C21B13/00
• 分類號: C21B13/00
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司
• 代理人: 郭鴻禧;羅延紅

技術領域

本發明涉及一種在熔融還原過程中使用粉礦制造熔融鐵的設備。該設備防止出現粉礦堆積在流化床還原反應器的下部和內壁之間從而形成滯留層，擾亂氣流并使反應效率下降的現象。

背景技術

鋼鐵工業是提供建筑和制造汽車、船只、家用電器以及我們使用的許多其它產品所需要的基本材料的核心工業。鋼鐵工業也是與人類一起進步的歷史最悠久的工業之一。在在鋼鐵工業中起樞紐作用的鑄鐵廠中，在利用鐵礦和煤作為原料生產出熔融鐵(熔融狀態的生鐵)之后，從熔融鐵煉成鋼，然后將其供應給消費者。

目前，世界上約60％的鐵產品通過使用在14世紀開發的高爐法制造。在高爐法中，經過燒結處理的鐵礦和利用煙煤生產出的焦炭被充入熔爐，并將熱氣提供給熔爐，以將鐵礦還原成鐵，從而制造熔融鐵。

考慮到反應特性，在制造熔融鐵的工廠中最流行的高爐法需要其強度至少為預定水平并且其顆粒尺寸可確保熔爐中的透氣性的原材料。為此，需要將通過對特定的原煤進行處理而得到的焦炭作為碳源，而碳源將被用作燃料和還原劑。此外，需要將經過一系列燒結處理的燒結礦作為鐵源。

因此，現代高爐法需要原料預處理設備(例如，焦炭制造設備和燒結設備)。即，除熔爐外，不僅還需要配置輔助設備，而且還需要防止和最小化由輔助設備產生的污染的設備。因此，在輔助設施和裝備上的巨大投資導致制造成本增加。

為了解決高爐法的這些問題，在許多國家已經開發并研究了熔融還原法。在熔融還原法中，通過直接利用原煤作為燃料和還原劑并利用占世界礦產達80％或者更高的粉礦作為鐵源在熔融氣化爐(melter-gasifier)中制造熔融鐵。

在熔融還原法中，包括初步還原和最終還原的兩步還原法被認為是主流方法。制造熔融鐵的傳統的設備包括：流化床還原反應器，在其中形成泡沫流化床；熔融氣化爐，連接到流化床還原反應器，并在其中形成煤填料床(coalpacked-bed)。室溫下的粉礦和添加劑被充入流化床還原反應器中，并被預還原。

由于熱的還原氣體被供應給流化床還原反應器，所以鐵礦和添加劑的溫度由于與熱還原氣體接觸而升高。同時，90％或更高比率的鐵礦和添加劑被還原，并且30％或更高比率的鐵礦和添加劑被塑化，然后被充入熔融氣化爐中。

同時，在流化還原反應過程中，被充入流化床還原反應器中的粉礦通過從熔融氣化爐供應的氣體經歷升高和在高處被還原的處理。根據粉礦的性質，例如顆粒尺寸、密度等，粉礦上升到一定高度。然后，粉礦通常沿著流化床還原反應器的內壁(在此處，基本不存在氣流)再次下落。

然而，當反應器的氣流由于各種原因(例如，在操作過程中氣流的突然改變)而沒有平穩地形成時，下落的粉礦可能不會再次上升，而是堆積在流化床還原反應器的內壁和下部之間，形成一層。

如上所述，形成在流化床還原反應器的內壁和下部之間的層被稱為滯留層。具體地講，當操作不穩定性持續或由于氣流的波動造成的影響太大時，形成滯留層的粉礦將不會再次上升。因此，滯留層干擾流化床還原反應器中的氣體和粉礦的流動。

如上所述，由滯留層引起的粉礦和氣體的異常流動使得滯留層逐漸增長。還導致粉礦和氣體的流動進一步被干擾的惡性循環。因此，流化床還原反應器的正常功能嚴重降低。

發明內容

技術問題

本發明提供一種能夠在熔融還原過程中抑制異常地形成粉礦的滯留層的熔融鐵制造設備。

技術方案

一種根據本發明的示例性實施例的熔融鐵制造設備，該設備包括：i)至少一個流化床還原反應器，通過還原和塑化鐵礦將鐵礦轉換成已還原材料；ii)熔融氣化爐，已還原材料被充入所述熔融氣化爐中，并且氧氣被注入到所述熔融氣化爐中，從而所述熔融氣化爐制造熔融鐵；iii)還原氣體供應線路，將從熔融氣化爐排放的還原氣體供應到流化床還原反應器內。流化床還原反應器包括將氣體噴射到流化床還原反應器中以去除滯留層的氣體噴射器。

所述氣體噴射器可沿著彼此不同的兩個或多個方向噴射氣體。

所述氣體噴射器可包括：i)供氣線路，將氣體供應到流化床還原反應器中；ii)多個分配噴嘴，連接到供氣線路，并沿著彼此不同的方向噴射氣體。

此外，所述氣體噴射器可包括：i)第一分配噴嘴，形成為與供氣線路垂直；ii)第二分配噴嘴，形成為與供氣線路和第一分配噴嘴垂直；iii)第三分配噴嘴，形成為與供氣線路和第二分配噴嘴垂直。

所述氣體噴射器可包括向下分配噴嘴，該向下分配噴嘴沿著從供氣線路向流化床還原反應器的下部延伸的方向傾斜。