[发明专利]熔融铁制造设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种在熔融还原过程中使用粉矿制造熔融铁的设备。该设备防止出现粉矿堆积在流化床还原反应器的下部和内壁之间从而形成滞留层，扰乱气流并使反应效率下降的现象。

背景技术

钢铁工业是提供建筑和制造汽车、船只、家用电器以及我们使用的许多其它产品所需要的基本材料的核心工业。钢铁工业也是与人类一起进步的历史最悠久的工业之一。在在钢铁工业中起枢纽作用的铸铁厂中，在利用铁矿和煤作为原料生产出熔融铁(熔融状态的生铁)之后，从熔融铁炼成钢，然后将其供应给消费者。

目前，世界上约60％的铁产品通过使用在14世纪开发的高炉法制造。在高炉法中，经过烧结处理的铁矿和利用烟煤生产出的焦炭被充入熔炉，并将热气提供给熔炉，以将铁矿还原成铁，从而制造熔融铁。

考虑到反应特性，在制造熔融铁的工厂中最流行的高炉法需要其强度至少为预定水平并且其颗粒尺寸可确保熔炉中的透气性的原材料。为此，需要将通过对特定的原煤进行处理而得到的焦炭作为碳源，而碳源将被用作燃料和还原剂。此外，需要将经过一系列烧结处理的烧结矿作为铁源。

因此，现代高炉法需要原料预处理设备(例如，焦炭制造设备和烧结设备)。即，除熔炉外，不仅还需要配置辅助设备，而且还需要防止和最小化由辅助设备产生的污染的设备。因此，在辅助设施和装备上的巨大投资导致制造成本增加。

为了解决高炉法的这些问题，在许多国家已经开发并研究了熔融还原法。在熔融还原法中，通过直接利用原煤作为燃料和还原剂并利用占世界矿产达80％或者更高的粉矿作为铁源在熔融气化炉(melter-gasifier)中制造熔融铁。

在熔融还原法中，包括初步还原和最终还原的两步还原法被认为是主流方法。制造熔融铁的传统的设备包括：流化床还原反应器，在其中形成泡沫流化床；熔融气化炉，连接到流化床还原反应器，并在其中形成煤填料床(coalpacked-bed)。室温下的粉矿和添加剂被充入流化床还原反应器中，并被预还原。

由于热的还原气体被供应给流化床还原反应器，所以铁矿和添加剂的温度由于与热还原气体接触而升高。同时，90％或更高比率的铁矿和添加剂被还原，并且30％或更高比率的铁矿和添加剂被塑化，然后被充入熔融气化炉中。

同时，在流化还原反应过程中，被充入流化床还原反应器中的粉矿通过从熔融气化炉供应的气体经历升高和在高处被还原的处理。根据粉矿的性质，例如颗粒尺寸、密度等，粉矿上升到一定高度。然后，粉矿通常沿着流化床还原反应器的内壁(在此处，基本不存在气流)再次下落。

然而，当反应器的气流由于各种原因(例如，在操作过程中气流的突然改变)而没有平稳地形成时，下落的粉矿可能不会再次上升，而是堆积在流化床还原反应器的内壁和下部之间，形成一层。

如上所述，形成在流化床还原反应器的内壁和下部之间的层被称为滞留层。具体地讲，当操作不稳定性持续或由于气流的波动造成的影响太大时，形成滞留层的粉矿将不会再次上升。因此，滞留层干扰流化床还原反应器中的气体和粉矿的流动。

如上所述，由滞留层引起的粉矿和气体的异常流动使得滞留层逐渐增长。还导致粉矿和气体的流动进一步被干扰的恶性循环。因此，流化床还原反应器的正常功能严重降低。

发明内容

技术问题

本发明提供一种能够在熔融还原过程中抑制异常地形成粉矿的滞留层的熔融铁制造设备。

技术方案

一种根据本发明的示例性实施例的熔融铁制造设备，该设备包括：i)至少一个流化床还原反应器，通过还原和塑化铁矿将铁矿转换成已还原材料；ii)熔融气化炉，已还原材料被充入所述熔融气化炉中，并且氧气被注入到所述熔融气化炉中，从而所述熔融气化炉制造熔融铁；iii)还原气体供应线路，将从熔融气化炉排放的还原气体供应到流化床还原反应器内。流化床还原反应器包括将气体喷射到流化床还原反应器中以去除滞留层的气体喷射器。

所述气体喷射器可沿着彼此不同的两个或多个方向喷射气体。

所述气体喷射器可包括：i)供气线路，将气体供应到流化床还原反应器中；ii)多个分配喷嘴，连接到供气线路，并沿着彼此不同的方向喷射气体。

此外，所述气体喷射器可包括：i)第一分配喷嘴，形成为与供气线路垂直；ii)第二分配喷嘴，形成为与供气线路和第一分配喷嘴垂直；iii)第三分配喷嘴，形成为与供气线路和第二分配喷嘴垂直。

所述气体喷射器可包括向下分配喷嘴，该向下分配喷嘴沿着从供气线路向流化床还原反应器的下部延伸的方向倾斜。