[發明專利]用于將氣體注射到容器中的設備

有效

• 申請號: 201310717260.6
• 申請日: 2009-12-11
• 公開（公告）號: CN103757177B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 巴里·艾倫·卡迪
• 申請（專利權）人: 技術資源有限公司
• 主分類號: C21C5/46
• 分類號: C21C5/46;C21C5/52;C21B13/00;F27B3/22
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司11219
• 代理人: 蔡石蒙,車文

本申請是申請號為200980156179.7、申請日為2009年12月11日的同名中國專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種用于將氣體噴射到容器（vessel）中的設備。所述設備特別但是并非僅僅地應用于用于在高溫條件下將氣流噴射到冶金容器中的設備。這種冶金容器可以例如是在其中通過直接熔煉工藝生產熔融金屬的熔煉容器。

背景技術

在美國專利6,440,356和6,673,305中描述了已知的直接熔煉工藝，該直接熔煉工藝依賴于作為反應媒介的熔融金屬層，并且通常被稱作HIsmelt工藝。

HIsmelt工藝包括：

（a）在容器中形成形式為鐵的熔融金屬和熔渣的熔池；

（b）向該熔池中注入：

（i）典型為金屬氧化物的含金屬供給材料；和

（ii）用作金屬氧化物的還原劑和能量源的、典型為焦碳的固體含碳材料；和

（c）將含金屬供給材料熔煉成金屬層中的金屬。

術語“熔煉”在這里被理解為表示其中發生還原金屬氧化物的化學反應以生產液態金屬的熱處理。

HIsmelt工藝還包括后燃燒反應氣體，例如CO和H₂，該后燃燒反應氣體被從熔池釋放在熔池上方的帶有含氧氣體的空間中，并且向熔池傳遞由后燃燒產生的熱量，從而有助于熔煉含金屬供給材料所要求的熱能。

HIsmelt工藝還包括在熔池的標稱靜止表面上方形成過渡區，在過渡區中存在適量的上升的并且此后下降的熔融金屬和/或熔渣的液滴或濺液或者液流，所述液滴或濺液或者液流提供用于將由熔池上方的后燃燒反應氣體所產生的熱能傳遞到熔池的有效媒介。

在HIsmelt工藝中，通過多個噴槍/鼓風口將含金屬供給材料和固體含碳材料注入到金屬層中，所述多個噴槍/鼓風口相對于豎直方向傾斜，從而向下并且向內延伸通過熔煉容器的側壁并進入容器的下部區域中，以便將固體材料輸送到位于容器的底部中的金屬層中。為了促進在容器的上部中的反應氣體的后燃燒，通過向下延伸的熱空氣噴射噴槍將可以是富氧的熱空氣的氣浪噴射到容器的上部區域中。為了促進在容器的上部中的氣體的、有效的后燃燒，理想的是，流入的熱空氣氣浪利用渦旋運動離開噴槍。為了實現這點，噴槍的出口端可以裝配有內部流引導件，用以產生適當的渦旋運動。容器的上部區域可以達到2000℃的溫度水平并且熱空氣可以在1100-1400℃的溫度水平被輸送到噴槍中。噴槍因此必須在內部和在外壁上均能夠經受極高的溫度，特別地是在噴槍的突出到容器的燃燒區域中的輸送端處。

本發明提供一種噴槍構造，該噴槍構造使得相關構件能夠在內部進行水冷卻并且在非常高的溫度環境下操作。

發明內容

根據本發明，提供一種用于將氣體噴射到容器中的設備，包括：

氣流管道，所述氣流管道從后端延伸到前端，從所述前端從所述管道排出氣體；

伸長中央結構，所述伸長中央結構在所述氣流管道內從所述氣流管道的后端延伸到所述氣流管道的前端；

多個流引導葉片，所述多個流引導葉片在所述管道的前端附近圍繞所述中央結構設置，以使通過所述管道的前端的氣流產生渦旋，所述中央結構的前端和所述管道的前端一起共同作用，形成用于來自所述管道的、具有由所述葉片產生的渦旋的氣流的環形噴嘴；

第一冷卻水流通道裝置，所述第一冷卻水流通道裝置位于所述中央結構的前端內，用于冷卻水水流，以在內部水冷卻所述中央結構的前端的外表面；

第二冷卻水流通道裝置，所述第二冷卻水流通道裝置位于所述葉片內，用于冷卻水水流，以在內部水冷卻所述葉片；

第一冷卻水供應通道，所述第一冷卻水供應通道位于所述中央結構內，用于使第一冷卻水流從所述中央結構的后端向前通過所述中央結構供應到位于所述中央結構的前端中的所述第一冷卻水流通道裝置中；

第二冷卻水供應通道，所述第二冷卻水供應通道位于所述中央結構內，用于使單獨的第二冷卻水流從所述中央結構的后端向前通過所述中央結構供應到位于所述葉片內的所述第二冷卻水流通道裝置中；和

水流返回通道裝置，所述水流返回通道裝置位于所述中央結構內，用于來自所述第一冷卻水流通道裝置和所述第二冷卻水流通道裝置的返回水流。

所述水流返回通道裝置可以包括用于來自所述第一冷卻水通道裝置和所述第二冷卻水通道裝置兩者的返回水流的單個流通道。

所述第一冷卻水供應通道可以作為中央通道延伸通過所述中央結構，用于使水直接流至所述中央結構的前端。