[发明专利]熔融还原的设备及其操作方法

说明书

本发明涉及一种通过将含铁材料、碳素材料和熔剂送入熔融还原炉并向其中喷吹纯氧和/或富氧气体，以直接生产铁水或生铁水的熔融还原的设备，和操作该设备的方法。

熔融还原是一种通过将含铁材料、碳素材料和熔剂送入炉体中，向其中喷吹纯氧和/或富氧气体并将炉渣中的含铁材料的氧化铁还原，以直接生产铁水或生铁水的方法。按照这一方法，可在高至1600-1800℃左右的温度下从熔融还原炉中生产出可燃气体。

这类熔融还原的方法通常可分为两段法和一段法。按照两段法，将经过预还原的含铁材料、碳素材料和熔剂送入炉体中，并用从炉体中产生的可燃气体中所含的CO气和H₂气将铁矿石预还原。按照一段法，将未经还原的含铁材料、碳素材料和熔剂送入炉体中，含铁材料中的氧化铁在炉渣中被还原，从炉体中产生的可燃气体中的CO气和H₂气在废热锅炉中被空气燃烧，可燃气体的显热和潜热通过汽化作用回收而发电(参看例如日本未经审查专利公报(kokai)No.1-502276,No.63-65011,No.63-65007，等)。

两段法的优点为比一段法有较高的能量效率，但是需要有象充填床型或流化床型这样的预还原炉，以致使设备更复杂，需要加大对设备的投资，同时，由于预还原炉中的反应不均匀，对含铁材料的形状作了限制(例如，充填床系统只允许用大块的含铁材料，而流化床系统只允许用粉状的含铁材料)。因此，简单的一段法近年来引起人们的注意。

众所周知，在一段法中，通过加大在炉渣中产生的CO气和H₂气在炉渣上方的炉子空间中的燃烧率(以后称为炉子的二次燃烧率，它被定义为(CO₂％+H₂O％)/(CO₂％+CO％+H₂O％+H₂％)，以将燃烧热有效地传至炉渣，即可提高效率，亦即减少碳素材料的单位需要量，另外，可燃气体的热量，即从炉体产生的显热与潜热之和减少一个碳素材料的单位需要量所减少的量。

在一段法中，如图4所示，重要的是，通过用汽化作用回收从炉体中大量产生的可燃气体的显热和潜热而发出电力，以补偿低于二段法的能量效率，该电力可以出售给公用事业或用于厂中的其它设备，从而有助于减少必须购置的用电量。

但是，为了修补熔融还原炉的炉体耐火材料，必须定期暂停运行，例如如图5所示，每3至12个月一次。这就是说，在运行暂停期间不发电，从而从稳定地供应电力的观点，留下一个问题。例如，当将电力出售给公用事业时，必须将价格定成低的，或是当将电力用于工厂中的其它设备时，工厂中的其它设备的运行就必须中断。

本发明的实施就是为了解决上述问题，其目的在于，即使在为了修补熔融还原炉中的炉体耐火材料而定期地暂停运行时，也能稳定地供应电力。

本发明涉及一种通过将含铁材料、碳素材料和熔剂送入炉体并向其中喷吹纯氧和/或富氧气体，以直接生产铁水或生铁水的熔融还原设备，其中，通过可以自由打开或关闭的导管将废热锅炉和发电设备连在多个炉体上，该废热锅炉能通过汽化作用回收从炉体中产生的可燃气体的显热与潜热。本发明进一步涉及操作熔融还原设备的方法，其特征为，例如，当两个炉子工作时，提高炉子中的二次燃烧率，以减少每个炉子的可燃气体的热量，而当一个炉子工作时，要减少炉子中的二次燃烧率，使一个炉子中的可燃气体的热量成为两倍，以致在一个炉子工作时的热量与两个炉子的可燃气体的总热量相同。

这就是说，在本发明的熔融还原炉中，通常有多个炉子，例如两个炉子，炉子A和炉子B工作，当炉子A的运行暂停，以便修补时，则只有炉子B工作。当炉子B的运行暂停，以便修补时，则只有炉子A工作。这样，通过利用废热而产生的电力可以连续供应而不中断。

当炉子A和炉子B都正常工作时，就提高炉子中的二次燃烧率，以减少每个炉子的可燃气体的热量，而当只有炉子A或炉子B工作时，要减少炉子中的二次燃烧率，使炉子中的可燃气体的热量成为两倍，以致热量与两个炉子的可燃气体的总热量相同。这样，就有可能通过利用废热而恒定地供应电力。

图1是一正剖视图，示意地示出了本发明的一个实施例。

图2是一正剖视图，示意地示出了本发明的另一实施例。

图3(A)和3(B)是曲线图，示出了可燃气体的热量与两个炉子按照本发明工作和暂停时的时间之间的关系。

图3(C)是曲线图，示出了本发明的两个炉子的时间与可燃气体的总热量之间的关系。

图4是正剖视图，示意地示出了现有技术；和