竖炉及其操作方法技术

本发明专利技术涉及一种竖炉，特别是化铁炉，用于熔化含金属原料，具有至少一个喷嘴装置，其中喷嘴装置包括：用于输出残余鼓风的出口喷嘴，其下游端连接至残余鼓风管路；用于提供含氧的泵送介质的喷射喷嘴，其下游端连接至泵送介质管路；喷射器鼓风管路，其连接到泵送介质管路或喷射喷嘴。根据本发明专利技术，喷嘴装置包括至少一个燃料喷枪，其是喷嘴装置的集成组件，并且其下游端连接至燃料管路，其中喷嘴装置以如下方式设计，即喷射喷嘴流随同其一起携带燃料，从而使喷射喷嘴流与残余鼓风和燃料混合，并将由此产生的喷射喷嘴流通过喷嘴装置注入到竖炉中。

【技术实现步骤摘要】
竖炉及其操作方法
本专利技术涉及一种竖炉，特别是化铁炉，及其操作方法。
技术介绍
化铁炉是竖炉，在其中熔化金属。化铁炉用于生产铸铁。因此，主要由生铁，废料铸铁，废钢及其他铁合金组成的铁装料在炉中融化。通常用于化铁炉中的燃料是铸造焦炭，其在具有氧气的反应中燃烧，由此释放熔化铁装料所必需的能量。竖炉，特别是化铁炉，在DE102007025663A1中公开。这种化铁炉配备至少一个用于泵送介质的进料管路，其下游端通连喷射喷嘴。还提供残余鼓风管路以便为竖炉提供残余空气喷射。喷射器鼓风管路通到泵送介质进料管路或喷嘴。文件DE102009006573A1描述了一种竖炉，特别是化铁炉，用于熔化原料。这种化铁炉包括含氧喷射气体的进料管路，其下游端连接至喷射喷嘴。还提供喷射器鼓风管路并且通到含氧气体的进料管路或通到喷射喷嘴。竖炉还包括燃烧器，其连接气相氧化剂的进料管路和液或气相燃料的进料管路。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种竖炉和用于操作竖炉的方法，减少其中矿物燃料，特别是铸造焦炭的消耗。上述目的通过具有权利要求1所述特征的装置和权利要求9所述特征的方法而来实现。因此有益的改进在相应的从属权利要求中进行描述。根据本专利技术，竖炉，特别是化铁炉，具有至少一个用于熔化含有金属的装料的喷嘴装置。喷嘴装置包括用于放出残余鼓风的出口喷嘴，所述用于放出残余鼓风的出口喷嘴的下游端连接至残余鼓风管路，和用于提供含氧泵送介质的喷射喷嘴，所述用于提供含氧泵送介质的喷射喷嘴的下游端连接至泵送介质管路。还提供连接有泵送介质管路或喷射喷嘴的喷射器鼓风管路。喷射喷嘴的输出端具有喷射器喷枪，并且这种喷射器喷枪设置在喷射喷嘴内部，而且以出口喷嘴同心地环绕喷射喷嘴的方式设置。喷射喷嘴以如下方式构造，即在喷射喷嘴中使泵送介质加速，并且通过在泵送介质加速时产生的降低的压力将喷射器鼓风吸出，并与泵送介质合并以形成喷射喷嘴流，而且喷射喷嘴流和残余鼓风被引入竖炉。根据本专利技术，所述喷嘴装置包括至少一个燃料喷枪，其是喷嘴装置的集成组件，并且其下游端连接至燃油管路。所述喷嘴装置以如下方式构造，即喷射喷嘴流携带燃料，以便喷射喷嘴流与残余鼓风和燃料混合，并且导致喷射喷嘴流通过喷嘴装置注入到竖炉中。术语竖炉可以参考例如化铁炉，特别是用于熔化灰口铸铁或含铁铸造金属的化铁炉。然而，用于熔化例如铜等其它金属装料的其它竖炉系统，乃至用于熔化非金属材料以产生例如矿物油毛织物，也可以根据本专利技术而操作。术语原料意图包括一批含有金属和非金属的生产料，其被送入竖炉用于熔化。如前所述，这特别包括由生铁，废料铸铁，废钢和/或其它含铁添加物组成的“铁装料”或冷装料。但是当填充时亚铜或非金属生产料也是可能的，取决于使用的竖炉的种类。术语鼓风，残余鼓风和喷射鼓风理解为参考被送入竖炉的含氧气体气流，特别是在高温和/或高压下被送入的空气流。术语泵送介质优选地参考具有氧含量大于90％，或大于95％并且优选地大于99％的含氧气体气流。然而，也想得到的使用富氧空气作为泵送介质。在通过合并泵送介质和喷射器鼓风实现的喷射喷嘴流的氧含量特别是优选地按体积在25％与65％之间，或按体积在30％与55％之间，并且特别的按体积在35％与45％之间。在喷射喷嘴流中氧含量可以用来控制矿物燃料的燃烧。例如，通过燃料喷枪引入的铸造焦炭和燃料两者的燃烧可以通过在喷射喷嘴流中增加氧含量而加强，其也反过来升高燃烧气体的温度并且增加每一时间单元燃烧的矿物燃料的数量。根据本专利技术，喷嘴装置包括至少一个燃料喷枪，其是喷嘴装置的集成组件，并且其下游端连接至燃油管路。作为通过喷射喷嘴和喷射器喷枪的喷射喷嘴流，并且作为通过出口喷嘴具有强大动量的残余鼓风，燃烧需要的氧被引入炉。燃料通过燃料喷枪送到喷嘴装置并且随着喷射喷嘴流被运送。所述喷射喷嘴流具有强大的动量。这样，具有强大的动量的所述喷射喷嘴流的混合物(泵送介质和喷射器鼓风)、燃料流和残余鼓风被引入炉中。在下文中，这种混合物称为喷嘴气流。液或气相燃料可以从含烃类燃料，例如天然气、丙烷、丁烷、甲烷、生物气、燃料油或油菜籽油等中提供。例如，可能的固体燃料可以是石油焦炭。由于从喷嘴装置在出口的气态烃和/或石油焦炭的强大的动量和高流速，气流正好被推动到化铁炉里，这使得利用能源的最佳高能的再使用得以实现。将气流引入到炉中央，与现有技术的已知系统相比，使得炉气体更好的混合和分布。借助于根据本专利技术的喷嘴装置，喷嘴气流可以有意地朝炉的设定区域瞄准，优选地是需要最多的能量的中部。这样，控制矿物燃料的转换使其显著地超过先前已知的方法成为可能。需要熔化原料的能量不仅通过铸造焦炭提供，而且通过燃料喷枪引入的燃料提供。这使熔化能量能优化并且铸造焦炭的数量显著地减少。因此，有可能减少30％铸造焦炭的消耗。这反过来帮助降低与熔化有关的成本，因为今后铸造焦炭作为原来的价格预计比那些引用燃料喷枪且使用代用燃料的价格更高。不可能使用例如石油焦炭等代用燃料用于现有技术已知的设备，因为铸造焦炭不能简单地由石油焦炭代替。理由是石油焦炭具有粉剂的形式，并且不同于铸造焦炭，它不呈层状堆积，所以不形成支承柱。上面描述的优点在例如DE102009006573A1等现有技术所描述的装置不能获得，DE102009006573A1中具有燃烧器，因为燃烧器仅仅能够引入能量到炉周围区域。这是因为燃料不能与喷射喷嘴流一起随着强大的动量引入到炉中，仅仅正常的燃烧器被设置在出口喷嘴。通过提供另外的含氧喷射器鼓风，优先使焦炭燃烧并且熔融铁在竖炉中渗碳。在喷射器鼓风中技术上更高比例的氧气确保提高在竖炉中的能量转换，并且因此也确保更高的熔化温度。另外的氧气也提高在竖炉中的二次反应，例如在过剩燃料和炉气氛部件之间的吸热反应。根据本专利技术的化铁炉，可以提供鼓风口增加到本专利技术的喷嘴装置，在这样情况下喷嘴装置大致可以设置在作为鼓风口的相同位置。喷嘴装置，即出口喷嘴和鼓风口，喷射器鼓风喷枪和燃料喷枪，其数量和直径可以根据化铁炉类型和从其中产生的熔化能量而变化。在这底部，计算考虑具有60m/s至90m/s流速的冷空气气流和大约150m/s流速的热空气气流使用喷射器喷枪目的的用代替的能量数量。通常，如果使用的喷射器喷枪和燃料喷枪越长，或其出口端靠近鼓风口的出口端越近，防炉衬烧损或重燃的保护就越好。喷射器喷枪和燃料喷枪的出口端优选地相互齐平设置并且设于鼓风口出口端后面大约100mm。如果使用的一个喷射器喷枪和燃料喷枪越短，或其出口端距离鼓风口的出口端越远，喷射喷嘴流越好，残余鼓风和燃料混合越好。根据本专利技术的第一方面，所述燃料喷枪设计作为用于引入液或气相燃料的燃料喷枪。用于提供液或气相燃料的燃料喷枪优选地靠近喷射器喷枪，并且轴向地对准出口喷嘴以如下方式布置，即燃料喷枪的出口端大概设置在喷射器喷枪的出口端的附近。特别地，两个燃料喷枪，可以用于提供液或气相燃料，并且设置在喷射器喷枪的相对侧。根据第一方面，根据本专利技术的喷嘴布置有下列好处，即在一个或更多喷嘴或鼓风口的出口的燃料喷枪的集成使另外的烃类能喷射到化铁炉炉里。这导致铸造焦炭装料减少20％至30％。用于被喷射气态烃的压力条件必须比化铁炉中现行的炉压力更高。在这方面，气相或液体燃料受到达到大于炉压力500mbar的压力，并且特别是达至1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种竖炉，特别是化铁炉，用于熔化含金属原料，具有至少一个喷嘴装置(2)，其中喷嘴装置(2)包括：用于输出残余鼓风的出口喷嘴(4)，其下游端连接至残余鼓风管路(6)，用于提供含氧的泵送介质的喷射喷嘴(8)，其下游端连接至泵送介质管路(17)，喷射器鼓风管路(7)，其连接到泵送介质管路(17)或喷射喷嘴(8)，其中所述喷射喷嘴(8)的出口端(18)设有喷射器喷枪(19)并且所述喷射器喷枪(19)以如下方式设置在出口喷嘴(4)内，即出口喷嘴(4)以同心方式环绕喷射器喷枪(19)，其中所述喷射喷嘴(8)以如下方式设计，即在喷射喷嘴(8)中使泵送介质加速，并且通过在泵送介质加速时产生的降低的压力将喷射器鼓风吸出，然后将喷射器鼓风与泵送介质合并以形成喷射喷嘴流，以及将喷射喷嘴流和残余鼓风送入竖炉，其特征在于，喷嘴装置(2)包括至少一个燃料喷枪(13，20)，其是喷嘴装置(2)的集成组件，并且其下游端(21)连接至燃料管路(22)，其中喷嘴装置以如下方式设计，即喷射喷嘴流随同其一起携带燃料，从而使喷射喷嘴流与残余鼓风和燃料混合，并将由此产生的喷射喷嘴流通过喷嘴装置(2)注入到竖炉中。

【技术特征摘要】
2011.07.14 DE 102011107326.81.一种竖炉，用于熔化含金属原料，具有至少一个喷嘴装置(2)，其中喷嘴装置(2)包括：用于输出残余鼓风的出口喷嘴(4)，其下游端连接至残余鼓风管路(6)，用于提供含氧的泵送介质的喷射喷嘴(8)，其下游端连接至泵送介质管路(17)，喷射器鼓风管路(7)，其连接到泵送介质管路(17)或喷射喷嘴(8)，其中所述喷射喷嘴(8)的出口端(18)设有喷射器喷枪(19)并且所述喷射器喷枪(19)以如下方式设置在出口喷嘴(4)内，即出口喷嘴(4)以同心方式环绕喷射器喷枪(19)，其中所述喷射喷嘴(8)以如下方式设计，即在喷射喷嘴(8)中使泵送介质加速，并且通过在泵送介质加速时产生的降低的压力将喷射器鼓风吸出，然后将喷射器鼓风与泵送介质合并以形成喷射喷嘴流，以及将喷射喷嘴流和残余鼓风送入竖炉，其特征在于，喷嘴装置(2)包括至少一个燃料喷枪(13，20)，其是喷嘴装置(2)的集成组件，并且其下游端(21)连接至燃料管路(22)，其中喷嘴装置以如下方式设计，即喷射喷嘴流随同其一起携带燃料，从而使喷射喷嘴流与残余鼓风和燃料混合，并将由此产生的喷射喷嘴流通过喷嘴装置(2)注入到竖炉中，通过燃料喷枪的燃料的流量为20Nm3/h至50Nm3/h。2.根据权利要求1的竖炉，其特征在于，所述竖炉是化铁炉。3.根据权利要求1的竖炉，其特征在于，燃料喷枪(13，20)被设计为用于输送液体或气体燃料的燃料喷枪。4.根据权利要求3的竖炉，其特征在于，所述燃料是天然气、丁烷或甲烷。5.根据权利要求1的竖炉，其特征在于，燃料喷枪(13，20)被设计为用于输送固体燃料的燃料喷枪。6.根据权利要求5的竖炉，其特征在于，所述固体燃料是石油焦炭。7.根据权利要求1至6之一的竖炉，其特征在于，燃料喷枪(13，20)以如下方式设置在喷射器喷枪(19)内，即喷射器喷枪...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·吕迪希，G·沃纳，H·卡德尔克，
申请(专利权)人：林德股份公司，
类型：发明
国别省市：