[发明专利]熔融还原设备和用于运行熔融还原设备的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种熔融还原设备，该熔融还原设备具有：装料装置，用于固态的碳载体、如块状煤、和含铁的原料、如部分还原的和/或完全还原的铁海绵；熔融气化区，该熔融气化区包含由固态的碳载体和含铁的原料形成的固定床；用于接纳液态的生铁或钢预加工材料和液态的炉渣的下部部段；用于液态的炉渣和液态的生铁的出料处；布置在熔融还原设备的外壳中的多个氧气喷嘴；用于将氧气输送至多个氧气喷嘴的供给管道、特别是环形管道，该环形管道环形地围绕熔融还原设备的外壳，并且从其中能通过气体管道为氧气喷嘴输送含氧的气体。

本发明还涉及一种用于运行熔融还原设备的方法。

背景技术

由现有技术、例如WO 01/14599 A1已知了，将多个氧气喷嘴布置在熔融还原设备的外周上。因此成功地在由固态的碳载体和含铁的原料形成的固定床中，在熔融还原设备中形成含有CO和H₂的还原气体。然而在这种氧气喷嘴布置中限制了氧气喷嘴的数量和进而限制了最大可达到的熔融功率或者说生铁产量。

在熔融还原方法、例如COREX和FINEX中——其中使用了熔融还原设备、特别是熔融气化器，氧气喷嘴被安装在熔炉和炭床（Kohlebett）之间，以将用于使碳气化的氧气尽可能均匀地吹到外周上来产生还原气体和提供所需能量。此外也已知通过氧气喷嘴吹入煤颗粒（Feinkohle），以降低煤消耗——特别是块状煤消耗或煤饼消耗。

运行结果已经显示出，每个氧气喷嘴的熔融功率有极限，这是因为不论是过多的气体还是过多产生的液态生铁和液态炉渣都可能引起在氧气喷嘴面前方和/或下方和/或上方的不充分的渗透性。由此出现对于所使用原料的更高要求，以便仍能达到或者说确保相应的固定床稳定性。另一个结果是对于煤颗粒喷射的限制，这是因为该措施同样可能引起渗透性下降，因此可能导致过程故障、例如对效率的限制或质量波动。此外在缺少液态阶段的排水（例如生铁、炉渣）时也会导致喷嘴损坏。

这种设备的迄今为止的运行结果表明，每个喷嘴的喷嘴损坏的频率很有可能与熔融功率有关联。此外还表明，每个喷嘴的可吹入的煤颗粒量是受到限制的。

不同的解决方案涉及喷嘴几何结构的变化。然而结果迄今为止不是令人满意的，特别是在具有更高的生铁产量的设备中。

此外存在这样的研发计划，其目标是更高的生铁产量。迄今为止已知的、氧气喷嘴在喷嘴面中和熔融还原设备的外周上的布置基于喷嘴支架的大小和喷嘴支架之间气化器板外壳的必要的板厚度而导致了较少数量的氧气喷嘴和进而导致了具有效率受限的设备，或者导致了过程故障和由于喷嘴故障引起的较少的可用性。

此外在熔融还原设备中通过提高熔炉面积、即熔融还原设备的内横截面能实现效率提高，其中外周不均匀地增大，因此在这种情况下产生限制。

发明内容

因此本发明的目的是：提出一种熔融还原设备和一种用于运行熔融还原设备的方法，其在安全运行的同时能实现更高的生铁产量。

所述目的根据本发明通过权利要求1的特征部分来实现：其特征在于多个氧气喷嘴，所述多个氧气喷嘴在至少两个彼此、特别是沿垂直方向间隔开且彼此平行布置的喷嘴面中且在熔融还原设备的外壳的外周上水平分布地布置。此外，不同的喷嘴面的喷嘴分别彼此错开地布置。氧气喷嘴可以用于输入技术上的纯氧或者输入富含氧的气体、例如富含氧的空气。

熔融还原设备用于制造液态的生铁或者液态的钢预加工材料。由含铁的原料和煤、焦炭，将含铁的原料还原和熔融为生铁。这在由煤或焦炭和含铁的原料形成的固定床中实现。为此，作为熔融还原设备已知了熔融气化器。同样也可以使用高炉，特别是用高含氧量的气体运行的高炉，其中同样从固定床中形成液态的生铁和炉渣。

通过将氧气喷嘴布置在两个或多个喷嘴面中能够使得可能的布置在熔融还原设备中的喷嘴的数量增多或最大化。

为了能够提高每个熔融还原设备的生铁产量，必须首先解决过程故障和经常性的喷嘴损坏的问题，这是因为更高的生铁产量也要求每个喷嘴的更高的熔融功率。喷嘴损坏频率的提高因此与下述情况相关：通过每个喷嘴的更高的熔融功率增加了生铁流和炉渣流，其又可能导致喷嘴的损坏或故障。

氧气喷嘴可以均匀地分布在熔融还原设备的外壳的外周上，其中分布在外周上的氧气喷嘴的布置分别可以成组地实现。一组氧气喷嘴可以随后例如被共同操控。