还原气体喷射系统技术方案

一种用于包括高炉壁(30)的高炉的还原气体喷射系统(10)，其中，还原气体喷射系统包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】还原气体喷射系统


[0001]本专利技术通常涉及冶金领域，并且更具体地，涉及高炉的运行，其中热还原气体被送入高炉竖井中。

技术介绍

[0002]随着《巴黎协定》的签署和几乎全球对减排行动的必要性达成共识，每个工业领域都必须研究制定提高能源效率并减少CO2排放的解决方案。
[0003]在此背景下，铁冶金领域中的参与者已经开发了新的方法，以便减少高炉炼铁路线的环境足迹。事实上，尽管有替代的方法，例如废钢熔化或电弧炉内的直接还原，但是高炉(BF)在今天仍然代表着最广泛使用的钢铁生产工艺。
[0004]在已开发的减少高炉CO2排放的方法中，有人提出将热还原气体(通常为合成气，主要由CO和H2组成)直接引入高炉的竖井中。这也被称为“竖井进料”，并且这意味着热还原气体(合成气)穿过炉外壁，在热风(风口)水平高度上方，即在炉腹上方，并且优选地引入/喷射在内聚区上方的氧化亚铁的气固还原区内。
[0005]技术问题
[0006]本专利技术的目的是提出一种用于将热还原气体送入高炉竖井中的切实可行的还原气体喷射系统，该还原气体喷射系统可以在现有的高炉上实现。本专利技术的另一个目标是优选地提供一种紧凑且具成本效益的系统，该系统将热合成气管道与高炉竖井中的喷射点气密连接，从而允许这两个系统的相对移动。

技术实现思路

[0007]为了克服上述问题，在第一方面中，本专利技术提出一种用于包括高炉壁的高炉的还原气体喷射系统，其中，还原气体喷射系统包括：
[0008]‑
还原气体分配管道，
[0009]‑
一个或多个喷射器，在竖井水平高度处安装到高炉壁(外侧)，
[0010]其中，还原气体分配管道(构造成)附接到高炉壁或该高炉壁的支撑结构；
[0011]其中，所述一个或多个喷射器包括喷嘴本体，该喷嘴本体具有一外围壁，该外围壁沿着纵向轴线从具有至少一个喷射孔的前部部分延伸到相对的具有进口端口的后部部分，其中，喷嘴本体包括构造成将还原气体从所述进口端口引导到所述喷射孔的内部气体通道；
[0012]其中，所述喷嘴本体穿过所述高炉壁中的孔口安装，使得具有喷射孔的前部部分位于所述高炉的内侧，而具有进口端口的所述后部部分位于所述高炉壁外部，优选地所述安装是法兰安装；
[0013]其中，所述喷嘴本体包括外围安装部分，该外围安装部分构造成以气密方式将所述喷射器连接到所述高炉壁中的所述孔口；
[0014]其中，进口端口通过喷射器底座与还原气体分配管道流体连接，所述喷射器底座
包括：进料管道，连接到还原气体分配管道；弯管，连接到所述进料管道；以及喷射器管道，连接到所述弯管，所述喷射器管道以气密方式法兰安装到喷射器的进口端口，并且所述喷射器管道和/或弯管的出口包括至少一个补偿系统，该补偿系统可以包括万向节接头。
[0015]在多个公开中出现了在高炉竖井中喷射热还原气体，但是尚未在商业高炉上实现工业应用。
[0016]与已知的风口水平高度处的热风喷射相比，整合竖井喷射的一个挑战是还原气体的特性。然而，在风口处，气体仅是热空气，在竖井喷射的情况下，气体是还原气体，通常是含有大量高度易燃的氢气和CO的合成气(syngas)，CO甚至对人类是有毒的。
[0017]因此，维持主气体分配管道与高炉处的喷射点的气密连接是至关重要的。更存在以下事实：由于还原气体的高温(高达约1100℃)以及存在于竖井水平高度处的高炉内部的高温，高炉壁、还原气体分配管道、喷射器和喷射器底座处于热膨胀和变形的影响下，这会对整个还原气体喷射系统产生不可忽视的相对位移和应力。因此，有必要使喷射器底座补偿这些相对位移，而不会使得还原气体泄漏而逸出。
[0018]在风口的情况下，借助于弹簧拉杆系统将吹管前部部件压到结合在高炉的壁中的风口。虽然这提供了侧向移动的一些补偿，然而当使用还原气体(例如合成气)时，这一解决方案的气密性不够。因此，与附接到风口的风口底座不同，本还原气体喷射系统的喷射器管道通过法兰安装以气密方式附接到喷射器。虽然这解决了气密性的问题，但是它丧失了弯管和喷射器管道补偿如上所述的相对位移的能力。
[0019]万向节补偿接头在风口底座的领域中是已知的并且在美国专利第3,662,696、3,766,868、4,023,832、4,027,605、4,987,838和5,462,433号中具体描述，它们通过引证结合于本文中。DE 202012011622.3中描述了另一种有利的万向节补偿接头，其也通过引证结合于本文中。参考专利的风口底座提供了允许补偿使用期间的差异变形和风口底座的管状段之间的制造误差的优点，这通过将万向节补偿接头总体上与具有非常少量的波纹的波纹管型补偿器结合使用来实现。
[0020]然而，在传统的风口底座中，这种万向节型补偿接头用于风口底座的下降管部件，即弯管上游的部件，而不是其下游的部件。
[0021]专利技术人发现，在风口系统中，通过在弯管的弯曲部下游，例如在弯管的出口处(靠近弯管与喷射器管道的附接处)和/或在喷射器管道内引入万向节型补偿接头可以有利地平衡由弹簧拉杆系统的传统附接所提供的柔性损失，而不会对气密性造成任何损害。
[0022]为了进一步尽可能多地补偿还原气体分配管道和一个或多个喷射器之间的任何进一步的相对移动，进料管道优选地还包括至少一个另外的万向节补偿接头。在有利的实施方式中，可以设想两个万向节补偿接头，一个在进料管道的进口附近，并且另一个在进料管道的出口附近。
[0023]易于维护和在维护期间节省时间是非常重要的，尤其是在具有大量喷射点并从而具有大量连接的情况下。为此目的，可以设想喷射器管道上的两个相应的法兰以及喷射器管道上的钩的快速联接。在这些实施方式中，喷射器管道利用螺栓或钩以气密方式法兰安装到喷射器的进口端口，钩的使用允许更快的组装和拆卸。有利地，通过在所述喷嘴本体上的所述后部部分上的第一安装法兰与所述喷射器管道上的第二安装法兰之间使用金属的和/或软质的密封件来进一步提高气密性。更有利的是，喷射器底座的全部法兰设置有金属
的和/或软质的密封件。密封件可以是不同的材料和形式，例如扁平式、O形环或其他类型。
[0024]此外，在维修期间，还可以打开这一法兰安装，以连接用于打开后部法兰上堵塞的喷射器的钻头，因此，在这种情况下，该钻头将构造成承受所涉及的力。
[0025]替代地，至少对于喷射器堵塞的较轻情况或者仅对于检查来说，弯管优选地包括以喷射器的纵向轴线为中心的维护检查端口，优选地，覆盖件、观察镜和/或相机可拆卸地附接到该维护检查端口。例如通过使用适当放置的分束器可以同时使用相机和观察镜。由于与风口水平高度不同，在竖井水平高度处高炉内部是黑暗的，因此相机更优选地是热成像相机和/或红外相机和/或可以提供额外光源的相机。
[0026]在特别有利的实施方式中，通过在喷射器底座的任何位置中集成流量检测器或者优选地集肤流或热电偶(或者突出在气流中、或者集成在耐火衬里中)也可以检测喷射器的局部或随时间加重本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于包括高炉壁(30)的高炉的还原气体喷射系统(10)，其中，所述还原气体喷射系统包括：
‑
还原气体分配管道(20)，
‑
一个或多个喷射器(40)，在竖井水平高度处安装到所述高炉壁，其中，所述还原气体分配管道(20)附接至所述高炉壁(30)或所述高炉壁的支撑结构，其中，所述喷射器(40)包括喷嘴本体(42)，所述喷嘴本体具有一外围壁，所述外围壁沿着纵向轴线从具有至少一个喷射孔(41)的前部部分延伸到相对的具有进口端口(43)的后部部分，其中，所述喷嘴本体包括用于将还原气体从所述进口端口(43)引导到所述喷射孔(41)的内部气体通道；其中，所述喷嘴本体(42)穿过所述高炉壁(30)中的孔口安装，使得具有所述喷射孔(41)的所述前部部分位于所述高炉的内侧(31)，而具有所述进口端口(43)的所述后部部分位于所述高炉壁外侧，其中，所述喷嘴本体(42)包括外围安装部分，所述外围安装部分构造成以气密方式将所述喷射器连接到所述高炉壁中的所述孔口，其中，所述进口端口(43)通过喷射器底座与所述还原气体分配管道(20)流体连接，所述喷射器底座包括：进料管道(51)，连接到所述还原气体分配管道(20)；弯管(52)，连接到所述进料管道(51)；以及喷射器管道(53)，连接到所述弯管(52)，所述喷射器管道(53)以气密方式法兰安装到所述喷射器(40)的所述进口端口(43)，并且所述喷射器管道(53)和/或所述弯管的出口包括至少一个万向节补偿接头(531)。2.根据权利要求1所述的还原气体喷射系统(10)，其中，所述喷射器管道(53)的至少一个万向节补偿接头(531)连接到所述弯管(52)。3.根据权利要求1或2所述的还原气体喷射系统(10)，其中，所述喷射孔(41)的前部区域突出到所述高炉的内侧(31)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的还原气体喷射系统(10)，其中，所述进料管道(51)包括一个或多个另外的万向节补偿接头(511，512)。5.根据权利要求1至4中任一项所述的还原气体喷射系统(10)，其中，所述喷射器(40)利用螺栓或钩以气密方式用法兰(46)安装到所述高炉壁(30)中的孔口。6.根据权利要求1至5中任一项所述的还原气体喷射系统(10)，其中，所述喷射器管道(53)利用螺栓或钩以气密方式法兰安装到所述喷射器(40)的进口端口(43)，优选地利用金属的和/或软质的密封件来提供...

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