[发明专利]操作竖炉的方法及可由该方法操作的竖炉

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种操作竖炉的方法，由竖炉的上部填充入原材料，在重力的 作用下，由于竖炉中的优势气体条件使部分原材料熔化和/或减少，而使得原材 料在竖炉中下沉，在竖炉的下部注入工艺气体(process gas)，以至少部分控制 所述竖炉中的优势气体；本发明还涉及一种竖炉，它被适当设计以应用上述方 法，如鼓风炉、冲天炉或者垃圾焚化炉。

【背景技术】

相关的方法，如这种类型的竖炉，已经为大家所熟知。它主要用作生产铁 的初熔物的主系统，其他方法在该过程仅占5％的比例。竖炉可以按照逆流原 理工作。原材料，如炉料和焦炭，经由炉顶的炉口装入，并从炉顶下降到所述 竖炉内。在竖炉的下部(在鼓风口处)，通过鼓风口向炉内强制注入工艺气体(根 据炉体的尺寸，注入的强制气体为800-10,000m³/tRE)。该强制气体通常是在考 伯式蓄热炉(cowper)中预热到大约1000至1300℃的空气，与焦炭发生反应， 生成一氧化碳和其他的物质。所述一氧化碳在炉内上升，降低了炉料中铁矿石 的含量。

同时，通常也通过向炉内以100-170kg/tRE的量补充注入还原剂(例如煤 尘、油类或天然气)，以促进一氧化碳的生成。

除了降低铁矿石之外，竖炉内发生化学反应生成的热量的结果而使得原材 料熔化。然而，竖炉内的温度分布是不均匀的。在竖炉的中央，会出现被称为“死 铁(dead man)”的现象，而重要的过程例如气化(氧与焦炭或者补充还原剂 反应，生成一氧化碳和二氧化碳)基本上仅发生在所谓的漩涡区，也就是鼓风 口前方的区域，而该漩涡区仅仅位于竖炉的横截面的周边区域。该漩涡区朝向 炉体中心方向的深度大约为1m，体积大约为1.5m³。在鼓风口处，通常绕着竖 炉的圆周设有几个鼓风口，这种设置方式使得在每个鼓风口前方生成的漩涡区 的左右侧与相邻的漩涡区重叠，因此形成基本为圆型的活性区。在竖炉的操作 过程中，该区域构成所谓的鸟巢。

通常，也可以向热的强制气体内添加氧气，以加强上述过程(漩涡区的气 化、铁矿石的降低)，从而增强竖炉的性能。在注入之前，热的强制气体中可能 富含氧气，或选择性地，可单独注入纯氧气，这样的单独注入是通过被称为喷 枪的装置来实现的，如在鼓风口内延伸的管，其本身是一种管件，并位于鼓风 口通向炉内的进出口区域。特别地，在现代化的鼓风炉中使用少量焦炭的情况 下，热的强制气体容易受到相应的高浓度富氧物的影响。另一方面，添加氧气 增加了生产成本，因此并不能简单地通过注入更高浓度的氧气来提高现代化鼓 风炉的效率。

作为另一个已知的事实，在现代化鼓风炉的效率或效率水平与所谓的通析 气(through gassing)--即流经竖炉的气体--之间存在着关联性。一般来说这取 决于漩涡区的气化作用在多大程度上降低铁矿石含量，以及竖炉中存在的气体 相在多大程度上从鼓风口处上升到排出所谓废气的炉顶处。改善通析气的一个 指标是，如炉内的最低可能的压力下降。

然而，已经发现，尽管有富氧的热的强制气体，现代化鼓风炉内的通析气 仍然不能完全令人满意。因此本发明的目的是引入一种可确保改善通析气的操 作竖炉的方法。

【发明内容】

根据本发明，通过采用具有权利要求1所述功能特征的方法以及具有权利 要求11所述特征的竖炉，来实现这个目的。

在过程方面，通过采用上述方法动态地调节工艺气体的注入来实现此目的。 工艺气体的调节方式使得工艺参数中压力p和/或体积流量V在小于等于40s的 时间间隔内变化。更具体地，压力和/或体积流量的变量在小于等于20s的时间 间隔内变化，较佳地，小于等于5s，最好是小于等于1s。这是基于以下发现： 当工艺气体没有突然引入炉内，而是在较短的时间间隔内以变化的增量引入时， 通析气明显改善，从而增强了相应的性能和效率。