[发明专利]用于在高炉中制造生铁的方法

说明书

技术领域

背景技术

在钢铁制造厂中，广泛使用高炉(BF)来制造生铁。

高炉用于通过在连续操作中冶炼铁矿石来制造铁。高炉是具有很大的竖直炉身(通常高度为20-32米或更高，炉腹或炉腰直径为7-10米或更大)的长轴型熔炉。

在制造过程中，大块的铁矿石和尺寸为几厘米的焦炭从高炉顶部以交替的层的形式被添加从而形成缓慢下降的填充床。焦炭在制造过程中用作产生热的燃料和还原剂。另外，焦炭还给矿石提供机械支承以确保填充床具有合适的渗透性，这在操作中至关重要。通过送风管和风口将高温鼓风注入高炉的底部部分中，形成回旋区。上升的热风与焦炭反应，为制造过程产生热和还原剂。

由于煤的成本低于焦炭，所以广泛使用喷煤(PCI)来降低工艺成本。除经济优势外，与其它燃料例如天然气或燃油相比，喷煤还使得回旋区中温度的降低最小，由此具有用于焦炭的最大代替的潜力。

在制造过程中，煤粉颗粒通过喷枪被注入风口中，然后被导入回旋区中作为代用燃料。由于煤粉颗粒在风口和回旋区中的停留时间很短，大部分煤粉颗粒到它们到达回旋区末端和进入填充床时没有完全燃烧。

随着喷煤率的增大，更多的残余微粒堆积在填充床内，填充床中心部分的渗透性降低。此外，当过多的微粒(煤和焦炭)积聚在填充床中时，会阻碍填充床中合适的气体流动并干扰制造过程。减少填充床中的未燃烧微粒是对更高的喷煤率的可能要求之一。

喷煤在高炉中已经实践了二十多年，但是仍未找到最佳方案以解决由于未燃烧的残炭和微粒的产生所引起的与高PCI水平(通常高于180kg/thm(千克每吨高熔金属))有关的问题。

已经作了各种尝试以增大PCI率。为此目的，在文献US3758090、EP0567513、JP5112806、EP576869、EP0554673、JP11343511、JP11229010和JP11209809中公开了用于增进煤和各种氧化剂之间的混合的各种方法。在JP2002121609中公开了另一种尝试性的方案，该方案脉冲地加入煤或氧化剂的注入流。

虽然现有技术解决了改进氧化剂气体和煤粉的混合的问题，从而提供与热风一起的早期燃烧，但是现有技术没有解决煤微粒在回旋区壁上和在焦炭填充床中积聚的问题。

发明内容

因此，本发明的目的是提供煤粉颗粒的附加的燃尽，以及，根据优选实施例，积聚在回旋区壁上和焦炭填充床中的煤和焦炭微粒的燃尽，由此允许高炉在更高的(喷煤)率下的顺利运行。

因此，提供了一种用于在高炉中制造生铁的方法，该方法包括以下步骤：

-在高炉顶部优选以交替的层的方式提供铁矿石和焦炭；

-通过靠近高炉底部设置的或者设置在高炉底部附近的至少一个鼓风风口注入热风；

-通过靠近高炉底部设置的或者设置在高炉底部附近的至少一个PCI风口注入煤粉；

-使煤粉和焦炭与热风一起燃烧以便提供热以熔化矿石和产生熔融的生铁；

-在高炉底部回收熔融的生铁；

所述方法还包括以下步骤：

-通过靠近高炉底部设置的或者设置在高炉底部附近的超音速喷嘴注入在超音速下的附加的含氧气体，由此使得所述附加的氧气能够以足够高的、即足以基本上避免煤微粒在高炉的死料带(deadman zone)中沉积的速度到达所述死料带。

根据本发明的方法通过在高炉的死料带导入在超音速下的附加的含氧气体，使得可以增大喷煤率。(增大喷煤通常意味着根据本发明的喷煤率R′可以大于根据现有技术工艺的喷煤率的最大值R，在该现有技术工艺中没有提供在超音速下的附加的含氧气体的注入。)

含氧气体优选是一富氧气体，该富氧气体包括体积百分比大于21％的O₂，优选包括体积百分比大于85％的O₂，最为优选包括体积百分比大于95％的O₂。

根据本发明的一个优选方面，含氧气体通过多个超音速风口注入，优选一个超音速风口用于一个热风风口。

超音速风口优选以彼此之间相距大约相同的距离的方式布置。

根据一个实施例，含氧气体的注入是在该气体的整个注入时期上的连续的或者不间断的氧注入。