通过竖井进给热工艺气体的高炉制造技术

一种竖井炉、特别是高炉包括：外部金属壳体(14)；设置成向竖井炉内喷射热风的多个风口(16)；以及用于在竖井炉身区域中喷射工艺气体的装置。喷射器包括具有周缘壁(52)的喷嘴本体(51)，周缘壁沿纵向轴线从具有至少一个喷射孔(56)的前部部分(54)延伸到与基部构件(60)连接的相反的后部部分(58)，其中喷嘴本体包括用于将工艺气体从基部构件中的入口端口(64)引导至一个或更多个所述喷射孔的内部气体通道(62)。喷嘴本体(56)通过金属壳体(14)中的孔口(66)安装，使得具有一个或更多个喷射孔的前部区域(54)位于所述金属壳体的内侧，而后部部分(58)位于金属壳体的外部。基部构件(60)包括，构造成以气密方式将所述喷射器连接至围绕金属壳体中的孔口(66)的安装单元(68)的周缘安装部分(70)。装部分(70)。装部分(70)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过竖井进给热工艺气体的高炉


[0001]本专利技术总体上涉及冶金领域，并且更具体地涉及竖井炉、即高炉的操作，其中将热还原气体供给到炉竖井中，特别地，将热还原气体供给到炉身区域中。

技术介绍

[0002]随着《巴黎协定》和近乎全球对采取减排行动必要性的共识，每个工业部门都必须研究开发提高能源效率和减少二氧化碳排放的解决方案。
[0003]在此背景下，钢铁冶金领域的参与者开发了新方法，以减少高炉炼铁路线的环境足迹。事实上，尽管有替代方法，如废钢熔化或在电弧炉内直接还原，但高炉(BF)今天仍然是钢铁生产中使用最广泛的工艺。
[0004]在为减少高炉CO2排放而开发的方法中，有人提议将热还原气体、通常是合成气(主要包括CO和H2)直接引入到高炉的竖井。这也称为“竖井进给”，并且意味着通过炉外壁在热风(风口)高度上方、即炉腹上方，并且优选地在内聚区上方的氧化亚铁区的气固还原区域内引入/供应热还原气体(合成气)。

技术实现思路

[0005]专利技术目的
[0006]本专利技术的目的是改进热还原气体进入高炉竖井的供给。
技术实现思路

[0007][0008]目前的喷射源于以下观察：尽管许多出版物或专利引用了竖井进给的概念(即在高炉竖井中引入热工艺/还原气体)，但尚未在商业高炉上实施工业应用。在一些出版物中，描述了高炉竖井中气体喷射的理论或实验研究。通常，CFD模拟或小比例模型实验测试用于研究不同参数对高炉上部部分中存在的焦炭和烧结矿/球团多孔层状结构中气体渗透和分布的影响。总的来说，这些研究的结论是穿透深度相当有限，并且气体仍然靠近高炉壁。
[0009]本专利技术提出了一种如权利要求1所提出的竖井炉。
[0010]根据本专利技术的一种竖井炉，所述竖井炉特别是高炉，所述竖井炉包括：
[0011]金属壳体，所述金属壳体限定有炉外壁，优选地，所述金属壳体设置有冷却元件和/或耐火材料；
[0012]多个风口，多个风口设置成在风口高度处围绕外壁，以向所述竖井炉内喷射热风；
[0013]用于在高于所述风口高度的喷射高度处将工艺气体特别是热还原气体喷射到所述竖井炉的装置；
[0014]其中，用于喷射工艺气体的所述装置包括至少一个喷射器，所述喷射器包括：
[0015]喷嘴本体，所述喷嘴本体具有周缘壁，该周缘壁沿纵向轴线从具有至少一个喷射孔的前部部分延伸到与基部构件连接的相反的后部部分，其中喷嘴本体包括内部气体通道，以用于将气体从所述基部构件中的入口端口引导至一个或更多个所述喷射孔；
[0016]所述喷嘴本体被安装成穿过所述金属壳体中的孔口，使得具有一个或更多个所述喷射孔的前部区域位于所述金属壳体的内侧，而所述后部部分位于所述金属壳体的外侧；以及
[0017]所述基部构件包括周缘安装部分，所述周缘安装部分构造成以密封(气密)方式将所述喷射器连接到围绕所述金属壳体中的所述孔口的安装单元(安装单元基板定位在壳体外侧)。
[0018]本专利技术允许通过提供在炉内突出的喷射器来增加和调整喷射工艺气体的渗透深度。工艺气体通常是热还原气体，例如主要包含CO和H2的合成气。喷射器优选布置成在高炉的炉身区域中喷射热还原气体。在实践中，如此连接的喷射器在高炉外部通过适当的管道连接到热还原气体源(例如合成气(CO；H2)。
[0019]喷射器在喷嘴本体前部部分例如横向地和/或在喷射器的梢部设置有一个或若干个喷射孔(或喷嘴)，以用于排出热气体。在单个喷射器上提供喷射孔提供了关于气体喷射方向的重要灵活性。由于喷射器装置不限于单个喷射点，因此可以增加气体分布。
[0020]此外，这样的喷射器可以朝向炉的中央或切线方向(朝向内壳体周向部)定向。切线方向的定向有助于在高炉中产生涡流，这可以增加气体的分布并与从风口高度上升的气体混合。
[0021]喷射器的数量、角度以及每个喷射器中喷射孔的数量、尺寸、位置和角度的不同组合提供了巨大的灵活性，使喷射器的设计适应给定的工艺条件或给定的高炉(小/大型高炉)。
[0022]本专利技术的另一优点是喷射器能够在现有高炉上轻松改装来实现。通过在两个相邻冷却元件的外冷却通道之间进行芯钻，喷射器的尺寸有利地选择成使得喷射器可以放置在两个冷却元件(板式冷却器
‑
铸铁或铜，或其他)之间。替代性地，喷射器可以放置在带有合适冷却通道的一个冷却壁内。利用当今可用的快速冷却壁更换技术，这种干预也可以在高炉短时间停工时实现。
[0023]在实施方式中，金属壳体中的孔口被密封的安装单元围绕，该安装单元适于与基部构件的安装部分配合。
[0024]在实施方式中，基部构件构造成对喷射器本体进行支撑，即喷嘴本体在喷嘴本体的后部部分处固定到基部构件。安装部分围绕喷嘴本体并以密封方式联接到安装单元。这允许将喷射器气密地安装到金属壳体上。适当的气密安装和喷射器设计是特别需要的，因为预想应用中的工艺气体含有CO和H2，而CO和H2在泄漏到外部时会自发燃烧，或者在与空气混合时可能形成爆炸性气氛。
[0025]安装单元可以包括套筒，套筒围绕孔口并以密封方式固定到金属壳体。套筒设置有第一环形凸缘，该第一环形凸缘与基部构件安装部分上的第二环形凸缘配合。
[0026]在实施方式中，基部构件包括：具有被侧壁包围的底部壁的杯形外部元件，该外部元件包括所述第二环形凸缘；以及被接纳在外部元件内的内部元件。内部元件具有与所述外部构件的第二环形密封表面配合的第一环形密封表面。
[0027]在实施方式中，内部元件是环形的并且限定有沿所述纵向轴线延伸的中央通道，该中央通道形成用于工艺气体的入口端口。
[0028]在实施方式中，内部元件具有包括第一密封表面的外周缘表面；并且侧壁具有包
括第二密封表面的内周缘表面。第二密封表面可以是朝向外部元件的底部壁渐缩的截头锥形表面；并且第一密封面是配合的截头锥形表面。优选地，第一环形表面和第二环形表面具有匹配/相同的锥角。
[0029]内锥形部和外锥形部的使用提供了一种安全功能，该安全功能允许可以轻松拆卸的内部构件和外部构件的气密连接，即使探头由于机械或热变形或由于堆积件或脚手架而在炉内被卡住的情况下也是如此。不与炉内气氛接触的外部构件可以移除，并且与喷嘴本体一体的内部部件可以单独移除到外部，或者，如果喷射器完全变形或粘附有不允许其移除到外部的粘附物，可以用力将喷射器推入炉内。随后将用备用部件来更换带有喷射器喷嘴的内部构件。因此，这种设计提供了一种安全可靠的方式来拆卸、维护和更换喷射器。为此，喷嘴本体和内部构件的外部尺寸在设计上小于金属壳体中的孔口的横截面，使得喷嘴本体和内部构件可以被压入炉中。
[0030]便于拆卸的装置也有利于在高炉检修停机时对炉内喷射区域进行例行检查。喷射器的移除提供了方便的检查和可能的清洁/去除喷射口周围的脚手架。
[0031]在高炉中，喷射器通常布置成使得喷射器的前部部分接合在金属壳体中的孔口中，但也在一个或更多个冷却元件和/或覆盖金属壳体的内表面(或有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种竖井炉，特别地，所述竖井炉是高炉，所述竖井炉包括：金属壳体(14)，所述金属壳体(14)限定有炉外壁，优选地，所述金属壳体(14)设置有冷却元件和/或耐火材料；多个风口(16)，多个风口(16)设置成在风口高度处围绕所述金属壳体(14)，以向所述竖井炉内喷射热风；用于在高于所述风口高度的喷射高度(14.3)处将工艺气体喷射到所述竖井炉中的装置，特别地，所述工艺气体是热还原气体；所述竖井炉的特征在于，用于喷射热工艺气体的所述装置包括至少一个喷射器(50)，所述喷射器包括：喷嘴本体(51)，所述喷嘴本体(51)具有周缘壁(52)，所述周缘壁(52)沿纵向轴线从具有至少一个喷射孔(56)的前部部分(54)延伸到与基部构件(60)连接的相反的后部部分(58)，其中所述喷嘴本体包括内部气体通道(62)，以用于将工艺气体从所述基部构件中的入口端口(64)引导至一个或更多个所述喷射孔；所述喷嘴本体(56)被安装成穿过所述金属壳体(14)中的孔口(66)，使得具有一个或更多个所述喷射孔的前部区域(54)位于所述金属壳体的内侧，而所述后部部分(58)位于所述金属壳体的外侧；以及其中，所述基部构件(60)包括周缘安装部分(70)，所述周缘安装部分(70)构造成以气密方式将所述喷射器连接至围绕所述金属壳体中的所述孔口(66)的安装单元(68)。2.根据权利要求1所述的竖井炉，其中所述基部构件(60)构造成对所述喷射器本体(51)进行支撑；以及所述周缘安装部分(70)在所述喷嘴本体(51)的后部部分(58)的一部分上围绕所述喷嘴本体(51)。3.根据权利要求2所述的竖井炉，其中，所述安装单元(68)包括套筒(68.1)，所述套筒(68.1)围绕所述孔口(66)并且以密封方式固定至所述金属壳体；所述套筒(68.1)设置有第一环形凸缘(68.2)，所述第一环形凸缘(68.2)与在所述基部构件(60)的所述周缘安装部分(70)上的第二环形凸缘(70.1)配合。4.根据权利要求3所述的竖井炉，其中，所述基部构件(60)包括：杯形外部元件(72)，所述杯形外部元件(72)具有由侧壁(72.2)包围的底部壁(72.1)，所述外部元件(72)包括所述第二环形凸缘(70.1)；以及内部元件(74)，所述内部元件(74)被接纳在所述外部元件(72)内；所述内部元件(74)具有与所述外部构件(72)的第二环形密封表面(72.3)配合的第一环形密封(74.5)表面。5.根据权利要求4所述的竖井炉，其中，所述内部元件(74)是环形的并且限定有沿所述纵向轴线延伸的中央通道(74.1)，所述中央通道形成所述工艺气体的入口端口(64)。6.根据权利要求4或5所述的竖井炉，其中，所述内部元件(74)具有包括所述第一密封表面(74.5)的外周缘表面(72.1)；以及所述侧壁(72.2)具有包括所述第二密封表面(72.3)的内周缘表面。7.根据权利要求6所述的竖井炉，其中，所述第二密封表面(72.3)是朝向所述外部元件的所述底部壁(72.1)渐缩的截头锥形表面；并且
所述第一密封表面(74.5)是配合的截头锥形表面。8.根据前述权利要求中的任一项所述的竖井炉，其中，所述喷嘴本体(51)包括内管(80)，所述内管(80)以与所述中央通道(74.1)在轴向上连续的方式从所述基部构件朝向梢部轴向延伸，所述内管被构造成将工艺气体从所述入口端口(64)引导至所述喷射孔(56)。9.根据权利要求8所述的竖井炉，其中，在所述内管(80)与周缘壁(52)之间形成有封闭的环形间隙(82)；以及优选地，所述基部构件(60)包括冷却剂入口通道和冷却剂出口通道，所述冷却剂入口通道和所述冷却剂出口通道布置成将冷却剂流体供应到环形间隙，以及相应地从所述环形间隙抽取冷却剂流体。10.根据权利要求9所述的竖井炉，其中，所述冷却剂入口通道包括在所述外部元件的所述侧壁中的入口引导通道(88)以及从所述第一密封表面通向所述内部元件的前侧中的开口并且与所述环形间隙(82)连通的弯曲通道(90)；以及所述冷却剂出口通道包括在所述外部元件的所述侧壁中的出口引导通道(92)和从所述第一密封表面通向所述内部元件的所述前侧中的开口并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉斯，
申请(专利权)人：保尔伍斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：