[发明专利]用于在熔化气化器中制造和熔化液态的生铁或者液态的钢半成品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于在熔化气化器(Einschmelzvergaser)中制造和熔化液态的生铁或者液态的钢半成品的一种方法和一种装置。

背景技术

对于这样的方法来说，氧化铁或者预还原的铁或其混合物作为含铁的装入料添加到熔化气化器中并且在那里在输入含碳的材料作为固体的碳载体以及含氧的气体的情况下在由固体的碳载体形成的坚硬层中熔化，其中所述碳载体被气化并且产生含一氧化碳和氢气的还原气体。通过大量在熔化气化器的圆周上在熔化气化器炉底区域中分布的氧气喷嘴又名氧气喷嘴带将含氧气的气体输入到坚硬层中。所述氧气喷嘴穿过熔化气化器的金属外壳并且从熔化气化器的外部向所述氧气喷嘴供应含氧的气体。所述含氧的气体可以是氧气或者含氧的气体混合物；含氧的气体和氧气的概念接下来作为同义词使用。

用于制造液态的生铁或者液态的钢半成品的熔化气化器的生产能力或者说其熔化功率随其容积而增加。直径的扩大也就是说熔化气化器的横截面面积的增加在给定高度的情况下可以增加容积。在通过横截面面积扩大而提高熔化气化器的生产能力时，氧气喷嘴带的有效区域相对于熔化气化器的横截面面积变得越来越小，因为熔化气化器炉底的周长仅仅随熔化气化器炉底的直径线性增加，而横截面面积随熔化气化器炉底的直径的平方增加。因为所述氧气喷嘴在氧气喷嘴带中的彼此间的间距出于熔化气化器的金属外壳的强度原因无法构造得任意小，所以能够安装的氧气喷嘴的数目就像周长一样仅仅随熔化气化器炉底的直径线性地增加，而熔化功率则至少随熔化气化器炉底的直径的平方增加。

其后果是，所使用的氧气喷嘴必须将越来越大量的含氧的气体导入到熔化气化器中。

因为进入到坚硬层的焦炭层或者炭层中的氧气射流的渗入深度、即所谓的沟道在熔化气化器中随气量的增加没有显著地变长，所以产生局部的气量非常高这样的缺点。通过由于强烈放热的在温度超过2500℃时进行的气化反应

C+1/2O₂→CO  ΔH＝-110kJ/mol

引起的气体射流的膨胀，热的气流在沟道(Raceway)上面的广阔的范围内引起涡流层形成或者说流化的状态。

在这种流体动力的流动体制中，固体颗粒被置于强化的运动之中，使得其表现类似于液体。出于这个原因，从在井式炉中常见的对于能量和材料交换来说有利的逆流中产生对在熔化气化器中进行的还原和熔化过程来说不利的交叉逆流。另外还有一个缺点，也就是在这些区域中不再出现任何明显的对理想的气体-固体-逆流来说必需的坚硬层。由此具有不同性质如还原程度和温度的材料如铁矿石和海绵铁与同样处于不同的状态中的炉渣、附加料和脱气的煤(炭)相混合。由此只能很不完全地进行受调节的能量及材料交换。

在EP 0114040中说明了一种方法，如何可以通过两个喷嘴平面的布置来避免处于氧气喷嘴前面的材料的流化。在此向下面的氧气喷嘴平面输送较少量的含氧的气体，从而形成坚硬层，该坚硬层能够如上面所说明的一样实现对能量及材料交换来说有利的方法技术上的逆流控制效应。但是，借助于该方法只能加入有限量的含氧的气体。通过上面的氧气喷嘴带加入的氧气产生了涡流层。

按奥地利专利文件AT382390B的设备仅仅拥有一个唯一的氧气喷嘴平面，该氧气喷嘴平面汇入到由粗颗粒的装入料构成的坚硬层中。但是这种方法仅仅对于大约7米以下的炉底直径来说是成功的，因为对于更高的直径来说出现开头所解释的流化效应，因为有待加入的含氧的气体的量太大，以至于不能实现稳定的坚硬层。另一个限制性的标准是，在使用未经处理的煤时所述煤在热解作用中分解为较小的颗粒大小，所述较小的颗粒大小同样使流化变得容易。

发明内容

本发明的任务是，提供一种方法和一种装置，借助于所述方法和所述装置对于具有大的直径和容积的熔化气化器来说也可以在不削弱熔化气化器的钢质外壳的强度的情况下并且在避免坚硬层流化或者降低坚硬层的流化程度的情况下保证足够的氧气供给。

该任务通过一种用于在熔化气化器中在坚硬层中在输入氧化铁或者预还原的铁或其混合物以及含碳的材料的情况下在借助于通过氧气喷嘴导入的含氧的气体使含碳的材料气化的情况下来制造和熔化生铁和钢半成品的方法得到解决，该方法的特征在于，所述含氧的气体在使用至少一个氧气喷嘴的情况下以至少两股气流导入到熔化气化器或者煤气发生炉的坚硬层中。