CN1004359B - 熔化生铁和钢预制品自生产过程和设备 - Google Patents

Abstract

一种在熔化燃气发生器中，从颗粒状含铁原料生产出熔化的生铁或钢预制品以及生产出还原性气体的生产过程和设备。用送入煤和吹入含氧气体的方法形成焦炭粒的流化床。为了在既便使用含有很多水分和挥发性物质的劣质煤的情况下，仍能保证熔化燃气发生器的工作情况是令人满意的，可以通过从还原气中分离出来的煤粉的燃烧和（或）气化的方法，向熔化燃气发生器的送氧管以上部位供给补充热量。送氧管用于向发生器送入形成流化床用的含氧气体。

Description

熔化生铁和钢预制品的方法和设备

本发明涉及以颗粒铁材料，特别以预还原的海绵铁作为原料熔化成生铁或钢预制品的方法，以及在一熔化燃气发生器中生产还原性气体的方法。在此燃气发生器中，可以添加煤和吹入含氧气体形成焦炭粒子流化床，本发明还涉及实现上述方法的设备。

欧洲专利No.0010627对上述类别的方法做了说明。将含氧气体或纯氧吹入到熔化燃气发生器中，即可形成焦炭流化床。颗粒铁原料，特别是预还原海绵铁以及块煤，通过熔化燃气发生器顶盖上的加料孔被送进到发生器中。这些降落的颗粒将在流化床处缓慢下降，在通过焦炭流化床的过程中，铁颗粒被还原并熔化。熔化金属被熔渣复盖并位于熔化燃气发生器的底部。金属和熔渣将分别自各自的出液孔流出。

流化床中产生的气体温度越向上越低。这是由于：需要加热和熔化海绵铁颗粒，以及在煤料的加热、去湿、脱气和气化过程中发生了各种吸热反应。如果使用的煤中的碳含量C_flx越低，即其中所含的挥发性物质和水分越多，则由于吸热性反应造成的热损失越大。如果熔化燃气发生器顶部的温度降至1000℃以下，则气体温度将不能完全地使气体中含有的挥发性物质分解，这样就会在气体的低温区有含焦油的成分凝聚出来。从工厂的技术和用于净化气体的水的处理角度来看，将焦油分离出来是相当困难的。

本发明的目的是解决这些困难，以及，既便使用的是劣质煤，也能使熔化燃气发生器的操作情况是令人满意的。所谓劣质煤，也即其中的水分和挥发性物质的含量较高的煤，如褐煤。这种煤价格便宜，含量丰富。

根据本发明提出的方案，即能以开始时说明的方法实现上述目的。当使用含量C_flx低于80%的煤时，则在熔化燃气发生器的供气管道（形成流化床的含氧气体）上方，借助于自还原气中流出来的颗粒煤的燃烧和（或）气化，而使熔化燃气发生器得到补充的热量。

最好，补充的热量是由燃烧器来产生的，这些燃烧器呈日冕状安装在至少两个水平面上，并嵌入熔化燃气发生器的侧壁之中。就是说，有的燃烧器安装于流化床的较低部位的一个平面上，有的燃烧器则安装于仅较流化床高一些的一个平面上。在此两个平面之间，也有可能供给补充的热量。

最好根据测得的还原性原料气的温度控制补充热量的供给。可通过上部供热平面上的燃烧器的加热以适当提高还原性原料气的温度，而下部供热平面上的燃烧器的加热则用于适当降低还原性原料气的温度。

另外，本发明还涉及实现上述方法的设备。该设备为一由耐火材料衬里构成的熔化燃气发生器。该发生器有一煤和铁原料的进料口、一个为输送生产出来的还原性气体用的放气管和一熔渣及溶液的出液口。熔化燃气发生器的底部用于收集熔化金属和液渣，其中部装有用于输送含氧气的送气管道，并可在其中形成焦炭流化床，其上部为一脱氧部位。该设备的特点是：燃烧器安装于送气管道上面。燃烧器嵌入熔化燃气发生器的侧壁中，还安装有粉末燃料和氧气的输送管。

这种燃烧器可以作为气化燃烧器使用，即燃料可以在氧气过量的情况下进行气化，并仅仅产生燃烧产物CO。

最好是将燃烧器呈日冕状，安装在至少两个重迭的水平面上。

根据本发明提出的一较佳实施方案，是将燃烧器的燃料输送管与一煤粉储罐连接起来，还与一送料气管道连接。适于做送料气的气体有：不含细煤粉的还原性气体、炉顶煤气、任意种可燃气体甚至惰性气体。

也可将燃烧器设计成等离子体或其他种电气燃烧器，以使其可产生极高的能量。

根据本发明提出的另一较优实施方案，是将煤粉储罐与一热旋风除尘器如一根管子那样呈一直接连接，后者用于将其中的细粉尘（主要为煤粉）从还原性的原料气中分离出来。

在重迭的燃烧器环圈上的燃烧器最好与一温度测量装置相连接。该装置与一控制电路连接，并安置在还原性原料气中。

下面将结合附图，对根据本发明提出的方法和实现此方法的设备进行更为详细的说明。

图1所示为一熔化燃气发生器及其附属装置的示意图。

图2所示为在这类熔化燃气发生器内部的温度分布曲线，有的曲线所示为以优质煤工作时的情况，有的曲线所示则为以劣质煤工作时的情况。

一个以耐火材料为衬里的熔化燃气发生器1由底部1′，中部1″和展宽的上部1″′构成。底部1′用于盛装熔化的金属和渣，并有一熔液和熔渣的出液口。在中部1″处安装有送氧管2，借此可形成焦炭颗粒的流化床3，流化床位于实体床4的上方。展宽的上部1″′装有块煤送料管5和海绵铁送料管6，此外，上部还装有一还原气的出气管7。

根据本发明，在送氧管2的上方还安装有气化燃烧器，它们安置在两个重迭的水平面上，并沿熔化燃气发生器的四周呈日冕状分布。在图中，每个水平面上仅画出一个燃烧器。较低水平面上的燃烧器8位于流化床的底部。较高水平面则比流化床高出一点，其上的燃烧器以9表示。各气化燃烧器还分别装有粉末燃烧送料管10和11，送氧管12和13。

送料管10和11与内装粉末燃料的储料斗14连通。粉末燃料是由来自管道15的送料气带进设备内的。储料罐14是经由一热旋风除尘器16进料的。还原性原料气通过出气管7射入到此旋风除尘器中，在这里可将主要为煤粉17的固体分离掉。经过净化的还原气，经过管18进入到一直接还原的鼓风炉之中。

为了控制燃烧器8和9的操作情况，可在还原性原料气的出气管7上，连接一温度测量装置19，此装置与一电气控制线路20、21相连接。通过此控制线路，阀门22，23即可根据所测定的温度进行操作：当温度过低时，上水平面上的燃烧器9即操作;当温度过高时，则下水平面上的燃烧器8将操作。

图2所示为温度沿熔化燃气发生器高度的分布曲线，以米计量的高度标在纵坐标上，温度则标在横坐标上。实线表示加煤后和形成气体后的温度分布曲线，此时所用的煤为优质煤（其碳含量C_flx约为80%，挥发性物质的含量为10%，灰分5%，水分5%）。虚线则表示，使用劣质煤（含碳量C_flx50%，含挥发性物质25%，灰分20%，水5%）时的温度分布曲线，原料煤的温度以垂直线24表示，脱水后的温度以垂直线25表示，脱气开始时的温度以垂直线26，终止时的温度则以垂直线27表示。

很明显，由于采用了根据本发明提出的方法，则由劣质碳载体及其生产的气体所形成的温度分布曲线，可以分别地变成为由煤和气体形成的温度分布曲线，如图它们是由优质煤形成的那样。

Claims (8)

1、一种以颗粒状铁材料，特别是以预还原的海绵铁作为原料，熔化生铁或钢预制品的方法，以及在熔化燃气发生器中生产还原性气体的方法，在熔化燃气发生器中可添加煤及吹入含氧气体以形成焦炭颗粒组成的流态床，从还原气体中分离出来的煤颗粒与含氧气体一起吹入为熔化燃气发生器提供了补充热量，其特征为：可以使用含碳量C_flx小于80%的煤，随同含氧气体一起供入的煤颗粒是在形成流态床的含氧气体的输送管的上方部位送入，其炭载体和所产生的还原性气体的温度过程跟使用优质煤时的温度过程相当。

2、根据权利要求1提出的方法，其特征为：补充热量是由燃烧器产生的，该燃烧器呈日冕状安装在至少两个水平面上，并嵌入熔化燃气发生器（1）的侧壁之中，即燃烧器（8）位于流化床底部的一个平面上，而燃烧器（9）则位于稍高于流化床（3）的另一个平面上。

3、根据权利要求2提出的方法，其特征为：补充热量的供给将根据所测得的还原性气体温度进行控制，借助于上供热平面上的燃烧器（9）的加热，可适当地提高还原性原料气的温度，借助于下供热平面上的燃烧器（8）的加热，可适当地减少还原性原料气的温度。

4、根据权利要求1提出的用以实现该方法的设备，是由一个以耐火材料为衬里的熔化燃气发生器（1）组成的，其上部有一块煤送料管（5）和海绵铁送料管（6），还有一还原性气体的出气管（7），发生器还装有一熔渣和熔化金属的出液口，熔化燃气发生器的底部（1′）用于收集熔化金属溶熔渣，中部（1″）装有送氧管（2），用于送入含氧气以形成焦炭流化床，上部（1′″）为一脱氧部位，其特征为，在送氧管（2）的上方安装有燃烧器（8，9），它们嵌入熔化燃气发生器的侧壁中，燃烧管上配置有粉末燃料送料管（10和11），送氧管（12和13）。

5、根据权利要求4提出的设备，其特征为：燃烧器（8、9）呈日冕状装置在至少两个重迭的水平面上。

6、根据权利要求4或5提出的设备，其特征为：安装在燃烧器（8，9）上的粉末燃料送料管（10、11）与粉末燃料储料斗（14）和送料气管（15）连接。

7、根据权利要求6提出的设备，其特征为：粉末燃料储料斗（14）与一热旋风除尘器（16）如同一根管子一样排列成一直线，后者用于将主要为煤的细粉末从还原性的原料气中分离出来。

8、根据权利要求5提出的设备，其特征为：重迭的燃烧器环圈上的燃烧器（8，9）与一温度测量装置（19）和一电气控制线路（20，21）相连接，温度测量装置设置在还原性原料气中。