風口組件及使用該風口組件的鐵水制造設備的制作方法

風口組件及使用該風口組件的鐵水制造設備的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種風口組件及使用該風口組件的鐵水制造設備。所提供的鐵水制造設備的風口組件，包括：氣體通道，用于向熔融氣化爐內噴射含氧氣體；燃料噴射管，與所述氣體通道分開設置，向熔融氣化爐內噴射輔助燃料，其中所述燃料噴射管包括相互連接的兩個管。本發明的風口組件可縮短燃燒焦點距離提高輔助燃料的燃燒效率，而且能夠最大限度地減少輔助燃料所造成的噴射管的磨損。
【專利說明】風口組件及使用該風口組件的鐵水制造設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鐵水制造設備，更具體地涉及一種具有向熔融氣化爐噴射輔助燃料的噴射管的風口組件及使用該風口組件的鐵水制造設備。
【背景技術】
[0002]最近，已研發出能夠取代高爐法的熔融還原法。在熔融還原法中，直接利用普通煤作為燃料及還原劑，并直接利用鐵礦石作為鐵源。在熔融還原法中，分別提供使鐵礦石還原的還原反應器和使鐵礦石熔化的熔融氣化爐。因此，鐵礦石在還原反應器中被還原氣體還原后，在熔融氣化爐中熔化而制造鐵水。
[0003]向熔融氣化爐噴射氧氣，以使熔融氣化爐內的煤填充床燃燒。用于噴射氧氣的風口組件安裝在熔融氣化爐的側面。噴射到熔融氣化爐內的氧氣使煤填充床燃燒，通過該燃燒熱使裝入熔融氣化爐內的鐵礦石熔化而制造鐵水。
[0004]為使熔融氣化爐內的燃燒熱增加，可通過風口向熔融氣化爐內噴射輔助燃料。
[0005]可通過噴射氧氣的風口的氣體噴射通道或者通過與氧氣通道分開的其他管道，將輔助燃料噴射到爐內。 [0006]將輔助燃料和氧氣通過氣體噴射通道噴射到爐內時，輔助燃料在風口前端劇烈燃燒，從而會導致風口前端損壞。
[0007]將輔助燃料和氧氣分別通過不同管道噴射到爐內時，輔助燃料和氧氣在離開風口前端的位置相遇而燃燒，從而可以減少風口的損傷。輔助燃料和氧氣相遇而燃燒的地點即燃燒焦點離風口前端越遠越有利于防止風口的損傷。
[0008]然而，從輔助燃料的燃燒效率方面考慮，為了使噴射到爐內的輔助燃料和氧氣盡快相遇，應縮短風口前端到燃燒焦點的距離。為了縮短燃燒焦點的距離，需要加大噴射輔助燃料的管道的角度。如果把管道的角度加大到預定值以上，管道脫離風口而與風口發生干擾現象，成為縮短燃燒焦點距離的主要限制條件。
[0009]如上所述，燃燒焦點距離沒有得到充分縮短，而遠離風口前端移動至回旋區中心，就會導致未充分燃燒之前離開回旋區的輔助燃料量增加，從而出現未燃燒的輔助燃料沉積在爐內的問題。
[0010]如果未燃燒的輔助燃料量增加，不僅燃料損失量變大，而且熔融氣化爐內的透氣性、透液性降低，從而引起導致爐內狀況惡化的爐況失常。

【發明內容】

[0011]技術問題
[0012]本發明鑒于上述問題而作，其目的在于提供一種與風口不發生干擾的情況下進一步縮短燃燒焦點距離，從而可提高輔助燃料的燃燒效率的風口組件及使用該風口組件的鐵水制造設備。
[0013]還提供一種能夠最大限度地減少輔助燃料所造成的管道磨損的風口組件及使用該風口組件的鐵水制造設備。
[0014]還提供一種更為方便快速地檢測輔助燃料所造成的管道損壞狀況的風口組件及使用該風口組件的鐵水制造設備。
[0015]技術方案
[0016]根據本發明一實施例的設置在制造鐵水的熔融氣化爐的風口組件，包括:氣體噴射通道，用于向所述熔融氣化爐內噴射含氧氣體；以及燃料噴射管，與所述氣體噴射通道分開設置，向所述熔融氣化爐內部噴射輔助燃料，其中所述燃料噴射管包括相互連接的兩個管。
[0017]所述風口組件可由鄰接于所述熔融氣化爐內部的小風口和鄰接于所述熔融氣化爐外部的大風口組成。
[0018]所述燃料噴射管由第一管和第二管組成，所述第一管插入在小風口內部且部分朝所述大風口方向突出，所述第二管插入在所述大風口內部且與所述第一管的突出部連接。
[0019]另外，所述第二管可以是直線形或者彎曲形。
[0020]所述第二管與所述第一管的突出部連接，并且在所述大風口內部空間通過法蘭盤或者接套來連接。
[0021]所述第一管和所述氣體噴射通道所形成的角度為銳角。
[0022]所述第二管與所述第一管的突出部連接，并且具有從連接部位直線形成的直線區段。
[0023]所述第二管從所述直線部分的結束點起越往所述大風口的外側前端曲率半徑越小。
[0024]所述第二管上形成有保護管，所述保護管有間隔地包覆所述第二管的外周部并與外部隔離封閉。
[0025]所述保護管上可形成用于檢測內部壓力的壓力計或者用于檢測內部溫度的溫度計。
[0026]所述第二管內周面上可形成耐磨襯墊。
[0027]所述輔助燃料是選自粉煤、天然氣、合成氣、焦爐煤氣(C0G)、轉爐廢氣(LDG)、高爐廢氣(BFG)、FINEX廢氣(FOG)、COREX廢氣、廢塑料、RDF及RPF中的至少一種燃料。
[0028]根據本發明另一實施例的鐵水制造設備，包括:還原反應器，用于將含有鐵礦石的混合物還原成被還原材料；煤炭供應裝置，用于供應塊狀含碳材料，以用作使所述被還原材料熔化的熱源；熔融氣化爐，與所述還原反應器連接而被裝入所述被還原材料，與所述煤炭供應裝置連接而被裝入塊狀含碳材料，并通過設置在側面上的風口組件噴入氧氣和輔助燃料，以制造鐵水；以及還原氣體供應管，用于向所述還原反應器供應由包含在所述塊狀含碳材料和所述輔助燃料中的揮發成分所產生的所述熔融氣化爐內的還原氣體。
[0029]所述風口組件可以是具有上述結構的風口組件。
[0030]所述煤炭供應裝置包括煤壓塊制造裝置，用于將粉煤壓制成煤壓塊。
[0031]另外，所述煤壓塊制造裝置，可包括:粉煤儲料倉，用于儲存所述粉煤；混合器，連接于所述粉煤儲料倉，接收糖漿粘結劑進行混合，以形成混合煤；以及壓塊機，與所述混合器連接，對所述混合煤進行壓制，以制造煤壓塊。
[0032]所述煤壓塊制造裝置，還包括:粘結劑罐(bin)，用于提供所述糖漿粘結劑；以及固化劑罐(bin)，另行提供選自生石灰、消石灰、石灰石、碳酸鈣、水泥、膨潤土、粘土(clay)、硅石、硅酸鹽、白云石、磷酸、硫酸及氧化物中的至少一種所述固化劑，并且所述粘結劑罐及所述固化劑罐可分別與所述所述混合器連接。
[0033]所述鐵水制造設備還包括與所述還原反應器連接并壓制所述被還原材料的壓制鐵制造裝置，而且將所述壓制鐵制造裝置中制造的壓制鐵供應到所述熔融氣化爐內。
[0034]所述還原反應器可以是依次連接的多級流化床還原反應器。
[0035]所述還原反應器可以是充填床型還原反應器。
[0036]有益效果
[0037]根據本發明的鐵水制造設備的風口組件，使得輔助燃料的燃燒焦點最大限度地靠近風口前端，從而能夠提高輔助燃料的燃燒效率。
[0038]而且，能夠減少向熔融氣化爐內噴射輔助燃料時對噴射管所造成的損傷，且增加風口組件的壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]圖1是示意性地示出本發明一實施例的鐵水制造設備的風口組件的剖視圖。
[0040]圖2更具體地示出圖1之風口組件中的燃料噴射管的結構。
[0041]圖3示意性地示出 圖1之變更實施例的風口組件中的燃料噴射管的第二管為彎曲形狀。
[0042]圖4更具體地示出圖3之風口組件中的燃料噴射管的結構。
[0043]圖5具體地示出圖3之風口組件中的燃料噴射管的直線部分。
[0044]圖6示出本發明另一實施例的鐵水制造設備，其包括多級流化床還原反應器、采用本發明之風口組件的熔融氣化爐、煤壓塊制造裝置及壓制鐵制造裝置。
[0045]圖7示出本發明另一實施例的鐵水制造設備，其包括充填床型還原反應器、采用本發明之風口組件的熔融氣化爐、煤壓塊制造裝置。
[0046]圖8及圖9是將本發明的風口組件的粉煤噴射量和鐵水生產量與以往進行比較的圖表。
【具體實施方式】
[0047]下面，參照附圖詳細說明本發明的實施例，以使所屬領域的技術人員容易實施。所屬領域的技術人員應當容易理解，在不脫離本發明的概念及范圍的條件下，可以以不同的方式實施本發明。附圖中相同或類似的部分盡量采用了相同的附圖標記。
[0048]這里所使用的術語只是出于描述具體實施例的目的，而不意在限制本發明。除非上下文另外清楚地指出，否則這里所使用的單數形式也意在包括復數形式。還應該理解的是，術語“包括”和“包含”不是具體指某些特性、領域、整數、步驟、動作、要素及/或成分，而排除其他特性、領域、整數、步驟、動作、要素、成分及/或組的存在或附加。
[0049]下面使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)的含義與所屬領域的技術人員通常理解的意思相同。還應該理解的是，除非這里明確定義，否則術語(諸如那些在在通用辭典里定義的術語)應該被解釋為具有與相關技術文獻和本說明書中公開的內容一致的意思，而不應該以理想化和/或過于正式的含義來解釋它們的意思。[0050]說明書中提到的熔融氣化爐的內部，只是用來例示風口組件的應用，風口組件的用途并不局限于此。因此，風口組件是指安裝在熔融氣化爐之前的風口組件和安裝在熔融氣化爐上的風口組件。
[0051]如圖1所示，本發明一實施例的風口組件100，其安裝在用于制造鐵水的熔融氣化爐上，包括:氣體噴射通道12，用于向所述熔融氣化爐內部噴射含氧氣體；以及燃料噴射管20，與所述氣體噴射通道12分開設置，并向所述熔融氣化爐內部噴射輔助燃料，所述燃料噴射管20包括相互連接的兩個管。
[0052]所述風口組件100由與所述熔融氣化爐內部鄰接設置的小風口 16和與所述熔融氣化爐外部鄰接設置的大風口 14組成。從外部噴入的含氧氣體和輔助燃料在所述熔融氣化爐內部相遇并燃燒。
[0053]所述大風口 14和小風口 16可由單一結構體組成，而且可以拆卸。
[0054]所述風口組件100可在內部形成冷卻水通道以供冷卻水流動。特別是，小風口 16向熔融氣化爐內部突出而暴露于高溫環境的情況下，通過冷卻水通道流動的冷卻水使風口組件100冷卻，從而在高溫下保護風口組件100。
[0055]所屬領域的技術人員容易理解冷卻風口的相關內容，在此省略其詳細說明。
[0056]所述風口組件100的中心貫穿形成有氣體噴射通道12。從所述熔融氣化爐的外部噴入的含氧氣體，通過所述氣體噴射通道12噴射到熔融氣化爐內部。
[0057]所述氣體噴射通道可具有以下結構:小風口 16部分直接形成作為噴射通道的孔而非小風口 16內插入管子的結構，大風口 14部分是在大風口 14的中心插入吹管(blowpipe)的結構,在連接小風口 16和大風口 14時,大風口 14內的吹管(blowpipe)壓接于小風口 16的相對處。
[0058]在這里，含氧氣體是指氧氣或者包含氧氣的所有氣體。因此，通過所述氣體噴射通道12還可噴射氧氣以外的含氧熱風。
[0059]所述燃料噴射管20，用于通過風口組件100噴射輔助燃料，與氣體噴射通道12分開設置。若燃料噴射管20在風口組件100內與氣體噴射通道12相遇，則通過燃料噴射管20供應的輔助燃料在風口組件100內與通過氣體噴射通道12供應的含氧氣體進行反應，從而會導致風口組件100熔融而損壞。
[0060]因此，優選燃料噴射管20和氣體噴射通道12相互分開。
[0061]所述輔助燃料可采用粉煤或含烴氣體等。粉煤是指粒徑為約3mm以下的含碳顆粒。含烴氣體例如可為液化天然氣(liquefiednatural gas ;LNG)或者液化石油氣(liquefied petroleum gas ；LPG)等天然氣或合成氣。
[0062]另外，所述輔助燃料可包括焦炭制造爐中排出的焦爐煤氣(Coke Oven Gas ；C0G)、高爐中排出的廢氣(Blast Furnace Gas ;BFG)、轉爐工序中排出的廢氣(LDG)、利用多級流化床還原反應器和熔融氣化爐用鐵粉礦和粉煤制造鐵水的FINEX工藝中排出的廢氣(FINEX Off Gas ；F0G)、利用豎爐和熔融氣化爐用塊礦和粉煤或塊煤制造鐵水的COREX工藝中排出的廢氣、廢塑料、RDF(Refuse Derived Fuel)、RPF(Refuse Plastic Fuel)。
[0063]所述FINEX工藝中排出的廢氣包括流化床還原反應器中排出的廢氣、熔融氣化爐中排出的廢氣。
[0064]另外，COREX工藝中排出的廢氣包括豎爐中排出的廢氣、熔融氣化爐中排出的廢氣。
[0065]輔助燃料噴射到熔融氣化爐內部而增加燃燒熱。因此，能夠減少從熔融氣化爐的上部裝入的煤炭量。另外，輔助燃料產生大量還原氣體，可順利地使鐵礦石還原。
[0066]此外，從熔融氣化爐上部裝入的煤炭在到達熔融氣化爐下部之前有可能燃盡，因此熔融氣化爐下部狀況可能不適合制造鐵水。
[0067]因此，通過從熔融氣化爐下部噴射輔助燃料，可以改善熔融氣化爐的下部狀況。
[0068]風口組件100內可設置一個以上的所述燃料噴射管20。
[0069]所述燃料噴射管20在風口組件100的外側與燃料供應管(未圖示)連接。由燃料供應管(未圖示)供應的輔助燃料通過燃料噴射管20從風口組件100的前端噴射到熔融氣化爐的內部。
[0070]參照圖1或圖3，所述燃料噴射管20由第一管26和第二管28a或第二管28b組成，所述第一管26插入于小風口 16的內部且部分突出到與所述小風口 16鄰接的大風口 14內部6，所述第二管28a或第二管28b插入于所述大風口 14的內部且在所述大風口 14的內部與所述第一管26連接。
[0071]組成所述燃料噴射管20的第一管26為直線形，而所述第二管28a或第二管28b為直線形或彎曲形。 [0072]圖1示出組成燃料噴射管20的第二管28a為直線形的實施例，而圖3示出所述第二管28b為彎曲形的實施例。
[0073]所述第一管26與第二管28a或第二管28b在所述小風口 16的后端(即，從小風口16和大風口 14的鄰接面靠近大風口 14的位置)，通過法蘭盤40 (flange)或接套(socket)進行連接。
[0074]所述第一管26與所述氣體噴射通道12所形成角度為銳角。也就是說，所述第一管26的中心線的虛擬延伸方向和所述氣體噴射通道12的中心線的虛擬延伸方向成銳角。
[0075]所述第一管26的中心線的虛擬延長線和所述氣體噴射通道12的中心線的虛擬延長線在熔融氣化爐400的內部相交，兩個虛擬線的相交點為燃燒焦點。
[0076]第一管26以上述角度插入風口組件100內，因此通過所述第一管26的輔助燃料的噴射方向與通過所述氣體噴射通道12的含氧氣體的噴射方向形成銳角α。
[0077]所述氣體噴射通道12的中心線可與所述風口組件100的中心軸線一致。
[0078]如圖1所示，由煤炭或焦炭形成的半焦床(char bed)位于風口組件100的前端。通過氣體噴射通道12噴射含氧氣體，就會在半焦床形成回旋區(raceway)。通過相對于氣體噴射通道12的中心線設置成銳角的燃料噴射管20噴射的輔助燃料與含氧氣體在回旋區相遇而燃燒。
[0079]所述氣體噴射通道12與第一管26所形成的銳角會影響含氧氣體和輔助燃料相遇而燃燒的地點，即燃燒焦點P。
[0080]若所述銳角α較小，燃燒焦點就會遠離風口組件100前端，導致從燃料噴射管20噴射的輔助燃料不能順利地與從氣體噴射通道12噴射的含氧氣體相遇。因此，輔助燃料被點燃的時間延遲，從而會降低輔助燃料的燃燒效率。
[0081]另一方面，若所述銳角α較大，燃燒焦點P就會靠近風口組件100內側前端。這樣的話，輔助燃料在風口組件100的前端與含氧氣體相遇而被點燃。因此，輔助燃料的燃燒加快，從而能夠提高燃燒效率。
[0082]在本發明中，所述第一管26以最大的銳角α設置在風口組件100內。為此，所述第一管26以沿其中心軸方向延伸時脫離風口組件100的外周面的角度與氣體噴射通道12形成銳角。
[0083]如上所述，加大所述銳角使得第一管26沿中心軸延伸時脫離風口組件，因此在熔融氣化爐內，燃燒焦點可形成在最大限度地靠近風口組件100的位置上。
[0084]在此，加大所述第一管26的銳角可以使燃燒焦點P靠近風口組件100的前端側，但是如果加大銳角就會出現燃料噴射管20脫離風口組件100的現象，如圖1所示的虛線L。
[0085]在本發明中，燃料噴射管20通過加大第一管26的銳角，第一管26的虛擬延長線傾斜成脫離風口組件100的外周面的角度。盡管如此，通過將與所述第一管26連接的另外的第二管28a或第二管28b形成為直線形或彎曲形，燃料噴射管20仍可位于風口組件100內，而不脫離風口組件100。
[0086]此外，所述燃料噴射管20因沿管道流動的粉體會產生磨損。
[0087]為了防止磨損，所述燃料噴射管20可采用不同的材料及厚度來形成第二管28a或第二管28b和第一管26。對于燃料噴射管20的磨損，尤其是第二管28a形成為直線形(如圖1所示)時，集中發 生在第二管28a，因此第二管28a可采用與第一管26不同的耐磨材料。
[0088]例如，第二管28a或第二管28b的整體或者一部分可采用高鎳鋼、高鉻鋼或陶瓷(Ceramic)等耐磨材料。
[0089]另外，為了防止磨損，在所述第二管28a或第二管28b的內周面可增設襯墊。所述襯墊可采用具有耐磨性的鋼材(steel)或陶瓷(ceramic)材料。
[0090]此外，第二管28a或第二管28b的厚度也可以更厚于第一管26。第二管28a或第二管28b所處的大風口 14大于小風口 16，具有充分的閑置空間，因此通過使第二管28a或第二管28b的厚度不同于第一管26或者在第二管28a或第二管28b內設置襯墊，可以減少第二管28a或第二管28b的磨損。
[0091]所述第一管26與第二管28a或第二管28b之間設置法蘭盤40 (flange)或者接套(socket),以便連接兩個管。
[0092]所述法蘭盤40或者接套連接第一管26和第二管28a或第二管28b，并封住連接處的縫隙以保持密封。法蘭盤40是內部貫通器件，其一端分別接合在第一管26及第二管28a或第二管28b之后，對接兩個法蘭盤并用螺栓等連接。在法蘭盤40與法蘭盤40之間，可以夾設密封墊(gasket)等。
[0093]為了連接所述第一管26與第二管28a或第二管28b,使用接套(socket)時,在接套的兩前端內周面上加工內螺紋，通過螺接方式連接第一管26與第二管28a或第二管28b。
[0094]對所述法蘭盤40或者接套的結構沒有特別限制，只要密封連接所述第一管26與第二管28a或第二管28b即可。
[0095]此時，所述法蘭盤40或者接套在大風口 14內的鄰近大風口 14內側前端的位置(即，在小風口 16與大風口 14的鄰接面上靠近大風口 14的位置)上連接所述第一管26與第二管28a或第二管28b。
[0096]換言之，所述法蘭盤40或者接套在小風口 16的外側前端，即在小風口 16與大風口 14的鄰接面上朝熔融氣化爐的外側方向靠近大風口 14的位置上連接所述第一管26與第二管28a或第二管28b。
[0097]插入第一管26的小風口 16較小且具有冷卻水通道，若設置法蘭盤等，就會與冷卻水通道發生干擾。因此，第一管26的一端穿過所述小風口 16與大風口 14的連接部，向大風口 14方向延伸預定長度，并在大風口 14的內部通過法蘭盤40或者接套與第二管28a或第二管28b的一端連接。
[0098]圖2、圖4分別更具體地示出圖1、圖3之風口組件中的燃料噴射管的結構。
[0099]在本發明中，燃料噴射管20可采用在輔助燃料導致磨損造成損壞時，易于檢測出損壞的結構。磨損集中發生在第二管28a或第二管28b，因此損壞檢測可在燃料噴射管20的第二管28a或第二管28b進行。
[0100]鑒于此，燃料噴射管20包括保護管30，所述保護管30設置在第二管28a或第二管28b的外側，并包覆第二管28a或第二管28b使其與外部密封隔離。
[0101]所述保護管30中設有檢測保護管30的內部壓力的壓力計32。所述壓力計32顯露在風口組件100的外側，使得操作人員易于觀測。
[0102]所述保護管30沿著第二管28a或第二管28b延伸并具有對應于第二管28a或第二管28b的長度。所述保護管30的內徑大于第二管28a或第二管28b的外徑，因此在第二管28a或第二管28b與保護管30之間形成空間。對所述保護管30的內徑大小沒有特別限制，具有可使保護管30與第二管28a或第二管28b之間形成一定間隙的大小即可。
[0103]所述保護管30的 兩前端接合于第二管28a或第二管28b。保護管30的內部空間與外部隔離而形成密封狀態。所述保護管30的內部空間可為真空狀態或者與大氣壓相同的壓力狀態，對此沒有特別限制。
[0104]所述壓力計32連接于保護管30的內部空間，用于檢測內部空間的壓力。
[0105]當第二管28a或第二管28b損壞時，用于輸送輔助燃料的高壓氮氣或空氣等氣體從第二管28a或第二管28b的損壞處流出。從損壞處流出的輸送氣體流進包覆第二管28a或第二管28b的保護管30的內部空間，從而改變保護管30的內部空間的壓力。壓力計32檢測出保護管30的內部空間的壓力。由此，作業人員通過壓力計32檢測到的保護管30的壓力變化值，很容易地確認第二管28a或第二管28b的損壞與否。
[0106]除了所述基于壓力的檢測結構之外，可利用溫度檢測出第二管28a或第二管28b的損壞與否。對于這種結構，在保護管30中代替壓力計32設置檢測溫度的溫度計。當第二管28a或第二管28b損壞時，所述溫度計檢測因流進保護管30的內部空間的輸送氣體而發生變化的溫度。由此，作業人員通過溫度計檢測到的保護管30的溫度變化值，很容易地確認第二管28a或第二管28b的損壞與否。
[0107]圖4示出組成燃料噴射管20的第二管28b為彎曲形而非直線形的實施例。
[0108]如圖4所示，在不脫離風口組件100的范圍內，可以以最大的曲率半徑形成所述第二管28b。此時，第二管28b —端的曲率半徑(R)小于與第一管26連接的另一端的曲率半徑(R’)。也就是說，第二管28b的與第一管26連接的部分幾乎為直線，第二管28b是以越靠近大風口 14的外側曲率半徑越小的形狀位于風口組件100內。
[0109]輔助燃料碰撞所造成的燃料噴射管20的磨損集中發生在曲率最大的部分。因此，所述第二管28b在風口組件100內與第一管26接合時，盡量使接合部分具有最大的曲率半徑，以此能夠最大限度地減少輔助燃料的碰撞造成的第二管28b的磨損。
[0110]另外，圖5更具體地示出燃料噴射管20的連接部。如圖5所示，第二管28b在與第一管26連接的一端具有形成為直線的直線區段D。所述第二管28b的彎曲部從直線區段D的過渡處開始形成至大風口 14的外側前端。
[0111]由于所述直線區段D，在第二管28b和第一管26連接點處第二管28b的延伸方向和第一管26的延伸方向一致。如此，以第二管28b和第一管26的連接點為準，第一管26和直線區段D形成經過相同軸線的直線。因此，輔助燃料在以第一管26和第二管28b的連接點為中心的前后側不改變行進方向直線通過，從而最大限度地減少連接點處的磨損。
[0112]所述直線區段D從與第一管26的連接點起其長度為IOOmm以上。若所述直線區段D的長度為IOOmm以下，則由于直線區段D過短效果不明顯。
[0113]另外，在本實施例中，燃料噴射管20具有易于檢測輔助燃料造成的磨損的結構。由于磨損集中發生在弧狀彎曲的部分，損壞檢測可在燃料噴射管20的第二管28b進行。
[0114]圖6及圖7示出包括安裝有本發明另一實施例的風口組件100的熔融氣化爐400的鐵水制造設備1000。
[0115]具體地，圖6示出本發明另一實施例的鐵水制造設備1000，鐵水制造設備1000包括多級流化床還原反應器230、使用本發明的風口組件100的熔融氣化爐400、煤壓塊制造裝置310及壓制鐵制造裝置500。
[0116]本發明另一實施例的鐵水制造設備1000，包括:還原反應器200，用于將含有鐵礦石的混合物還原成被還原 材料；煤炭供應裝置300，用于供應塊狀含碳材料，以用作使所述被還原材料熔化的熱源；熔融氣化爐400，與所述還原反應器200連接而被裝入所述被還原材料，與所述煤炭供應裝置300連接而被裝入塊狀含碳材料，并通過設置在側面上的風口組件100噴入氧氣和輔助燃料，以制造鐵水；以及還原氣體供應管，用于向所述還原反應器200供應由包含在所述塊狀含碳材料和所述輔助燃料中的揮發成分所產生的所述熔融氣化爐400內的還原氣體。
[0117]如圖6所示，還原反應器200是流化床型還原反應器230。
[0118]所述含有鐵礦石的混合物包括鐵礦石、石灰石及白云石等輔助原料。
[0119]塊狀含碳材料用作使所述被還原材料熔化的熱源，含碳材料中包含碳和氫等揮發成分，在原料煤被分為粉煤及塊煤的過程中，使塊煤與高溫氣體接觸以進行干燥，使用經過干燥的塊煤。
[0120]另外，所述塊狀含碳材料包括塊煤或煤壓塊，煤壓塊是將原料煤分級過程中所產生的粉煤與固化劑及粘結劑混合而制造。
[0121]所述風口組件100可使用上述各種形式的風口組件。
[0122]所述熔融氣化爐400通過設置在其下部側壁上的風口組件100來噴入常溫純氧氣體和粉煤等輔助燃料，使輔助燃料和塊狀含碳材料燃燒而產生一氧化碳(CO)、氫(H2)等還原氣體，并利用含碳材料燃燒而產生的熱使得被還原材料熔化，以制造鐵水。
[0123]另外，所述熔融氣化爐400中產生的還原氣體被噴入到所述還原反應器200內，用于使含有鐵礦石的混合物還原。
[0124]通過煤炭供應裝置300供應作為所述塊狀含碳材料的煤壓塊，所述煤炭供應裝置300包括煤壓塊制造裝置310，用于將原料煤被分為塊煤和粉煤的過程中產生的粉煤壓制成煤壓塊。
[0125]此外，所述煤壓塊制造裝置310包括:粉煤儲料倉330，用于儲存所述粉煤；混合器350，連接于所述粉煤儲料倉330，接收糖漿粘結劑及固化劑進行混合，以形成混合煤；以及壓塊機370，與所述混合器350連接，對所述混合煤進行壓制，以制造煤壓塊。
[0126]所述煤壓塊制造裝置310還包括:粘結劑罐(bin) 380，用于提供所述糖漿粘結劑；以及固化劑罐(bin) 390，另行提供選自生石灰、消石灰、石灰石、碳酸鈣、水泥、膨潤土、粘土(clay)、硅石、硅酸鹽、白云石、磷酸、硫酸及氧化物中的至少一種所述固化劑。所述粘結劑罐380及所述固化劑罐390分別與所述所述混合器350連接。
[0127]所述煤壓塊是粉煤中添加并混合糖漿粘結劑和固化劑而制成的，如果將固化劑之一的生石灰(CaO)與粉煤進行混合，殘留在粉煤中的水分就會與生石灰(CaO)進行以下化學式I表示的化學反應而變成消石灰[(Ca(OH)2]，并產生強烈的反應熱，從而除去水分。
[0128]由于水分被除去，在后續工序易成型并確保一定強度。
[0129]〈化學式1>
[0130]CaCHH2O — Ca (OH) 2
[0131]如上所述，除去水分，并將糖漿粘結劑用作粘結劑，生石灰和糖漿粘結劑就會進行糖酸鈣鹽化學反應，從而能夠提高煤壓塊的強度且防止糖漿粘結劑被水分溶化的現象。 [0132]另外，在本發明中，壓制煤壓塊時，可以一起添加糖漿粘結劑和固化劑。
[0133]相對于100重量份的所述粉煤，優選添加I~5重量份的所述固化劑，并且相對于100重量份的所述粉煤，優選添加5~15重量份的所述糖漿粘結劑。
[0134]所述鐵水制造設備1000還包括壓制鐵制造裝置500，連接于所述還原反應器200，用于壓制所述被還原材料。在所述壓制鐵制造裝置500中制造的壓制鐵(HotCompactedIron ；HCI)供應到所述熔融氣化爐400。
[0135]具體地，所述壓制鐵制造裝置500包括:裝料倉510，在通過一對滾筒520壓制之前，暫存所述流化床型還原反應器230中被還原后排出的還原鐵，之后再送到所述一對滾筒520 對滾筒520，用于高溫壓制從所述裝料倉510排出的還原鐵；破碎機530，用于破碎壓成塊的還原鐵；以及還原鐵儲存槽540，在裝入熔融還原反應器400之前，儲存破碎的塊狀還原鐵(壓制鐵)。
[0136]所述還原反應器200為依次連接的多級流化床型還原反應器230。通過多級設置所述還原反應器200，含有鐵礦石的混合物中粒度小的如鐵粉礦在與石灰石、白云石等輔助原料等一起最先裝入的流化床反應器被加熱至一定溫度，之后在預還原反應器中被預還原，然后在最終還原反應器中被最終還原，從而能夠制造出還原率優異的還原鐵。
[0137]圖7示出本發明另一實施例的鐵水制造設備1000，其包括充填床型還原反應器250、使用本發明的風口組件100的熔融氣化爐400、煤壓塊制造裝置310。
[0138]所述還原反應器200為充填床型還原反應器250。如果含有鐵礦石的混合物的粒度較大(例如，塊狀鐵礦石)，就會與石灰石、白云石等輔助原料一起裝入充填床型還原反應器250，之后將熔融氣化爐400中產生的還原氣體噴入還原反應器下部，鐵礦石被還原氣體還原，從而可以制造還原鐵。
[0139]從熔融氣化爐400的上部裝入還原鐵及塊狀含碳材料，在熔融氣化爐400內制造鐵水后向外排出。所述塊狀含碳材料可以是煤壓塊。煤壓塊裝入熔融氣化爐400后形成半焦床(charbed)，并產生還原氣體后向外排出。通過風口組件100噴入的含氧氣體使半焦床燃燒而產生燃燒熱，通過該燃燒熱使還原鐵熔化，從而制造鐵水。
[0140]從熔融氣化爐400中排出的還原氣體流入流化床型還原反應器230或者充填床型還原反應器250，使得裝入流化床型還原反應器230或者充填床型還原反應器250內的鐵礦石還原，從而制造還原鐵。
[0141 ] 在本發明中，含氧氣體和輔助燃料通過風口組件100噴射，從而增加熔融氣化爐400內的燃燒熱，能夠節省從熔融氣化爐400的上部裝入的塊煤或煤壓塊的量。在此，輔助燃料通過本實施例的燃料噴射管20噴射，并在最大限度地靠近風口內側前端的位置上燃燒，因此可大幅提高輔助燃料的燃燒效率。
[0142]下面，通過實驗例進一步詳細說明本發明。下述實驗例只是用于說明本發明，本發明并不局限于此。
[0143]〈實施例1>
[0144]使用如圖1所示的由兩個管(two-pieced)組成的風口組件，將粉煤作為輔助燃料噴入到熔融氣化爐內。粉煤通過風口組件的燃料噴射管噴入熔融氣化爐內。另外，純氧氣體通過風口組件的氣體噴射通道噴入熔融氣化爐內。燃料噴射管分為第一管和第二管，其中第二管形成為直線形，從而在燃料噴射管設置于風口內的情況下，也可以加大位于小風口的第一管相對于氣體通道的傾斜度。第一管與氣體通道成7.5度銳角，粉煤和氧氣相遇的燃燒焦點離風口內側前端有270_。 [0145]另一方面，由于第二管形成為直線形，在與第一管連接的連接部位經過燃料噴射管的粉煤流路發生急劇變化，隨著作業的進行磨損集中發生在連接部位。
[0146]〈實施例2>
[0147]使用如圖3所示的由兩個管(two-pieced)組成的風口組件，將粉煤作為輔助燃料噴入到熔融氣化爐內。將粉煤通過風口組件的燃料噴射管噴入熔融氣化爐內。另外，純氧氣體通過風口組件的氣體噴射通道噴入熔融氣化爐內。燃料噴射管分為第一管和第二管，其中第二管彎曲成弧狀，從而在燃料噴射管設置于風口內的情況下，也可以加大位于小風口的第一管相對于氣體通道的傾斜度。第一管與氣體通道成7.5度銳角，粉煤和氧氣相遇的燃燒焦點離風口內側前端有270mm。燃料噴射管的第二管形成為彎曲形，與第二管形成為直線形狀的情形相比，可以延長燃料噴射管的更換周期。
[0148]<比較例>
[0149]與所述實驗例不同，使用以往的設置有單一(one-pieced)直線形狀的燃料噴射管的風口組件，向熔融氣化爐內噴射粉煤。粉煤通過燃料噴射管噴入熔融氣化爐內。另外，純氧氣體通過風口組件的氣體噴射通道噴入熔融氣化爐內。氣體噴射通道與氣體燃料噴射管成6度銳角，粉煤和氧氣相遇的燃燒焦點離風口前端有340_。
[0150]從上述實驗例及比較例可知，實驗例與比較例相比燃燒焦點從風口前端縮短了20%以上。
[0151]當使用實驗例中的燃料噴射管時，相對于比較例提高了粉煤燃燒性，且大幅增加了粉煤噴射量。
[0152]圖8及圖9是將實驗例和比較例的粉煤噴射量和鐵水產量進行比較的圖表。
[0153]如圖所示，在比較例中，每噸鐵水的粉煤噴射量僅為160kg/t_p左右，而采用彎曲成弧狀的燃料噴射管的實驗例中，每噸鐵水的粉煤噴射量為190kg/t-p增加了 19%。而且，實驗例與比較例相比其鐵水產量也增加了。
[0154]因此，使用實驗例中的燃料噴射管時，進一步提高了通過風口組件噴射到熔融氣化爐內的粉煤的燃燒效率，而且對鐵水生產的增產方面具有良好的效果。
[0155]以上，參照附圖 說明了本發明的優選實施例，但本領域的技術人員可以以各種不同的方式實施本發明。不超出本發明的精神及范圍的各種不同的方式也屬于本發明的權利范圍。
【權利要求】
1.一種設置于制造鐵水的熔融氣化爐的風口組件，包括: 氣體噴射通道，用于向所述熔融氣化爐內噴射含氧氣體；以及 燃料噴射管，與所述氣體噴射通道分開設置，向所述熔融氣化爐內噴射輔助燃料， 其中，所述燃料噴射管包括相互連接的兩個管。
2.根據權利要求1所述的風口組件，其中， 所述風口組件由鄰接于所述熔融氣化爐內部的小風口和鄰接于所述熔融氣化爐外部的大風口組成。
3.根據權利要求2所述的風口組件，其中， 所述燃料噴射管由第一管和第二管組成， 所述第一管插入在小風口內部且部分朝所述大風口方向突出， 所述第二管插入在所述大風口內部且與所述第一管的突出部連接。
4.根據權利要求3所述的風口組件，其中， 所述第二管為直線形或彎曲形。
5.根據權利要求4 所述的風口組件，其中， 所述第二管與所述第一管的突出部連接，并且在所述大風口內部空間通過法蘭盤或者接套來連接。
6.根據權利要求4或者5所述的風口組件，其中， 所述第一管和所述氣體噴射通道所形成的角度為銳角。
7.根據權利要求4所述的風口組件，其中， 所述第二管與所述第一管的突出部連接，并且具有從連接部位直線形成的直線區段。
8.根據權利要求7所述的風口組件，其中， 所述第二管從所述直線部分的結束點起越往所述大風口的外側前端曲率半徑越小。
9.根據權利要求3所述的風口組件，其中， 所述第二管上形成有保護管，所述保護管有間隔地包覆所述第二管的外周部并與外部隔離封閉。
10.根據權利要求9所述的風口組件，其中， 所述保護管形成有用于檢測內部壓力的壓力計或者用于檢測內部溫度的溫度計。
11.根據權利要求3所述的風口組件，其中， 所述第二管的內周面上形成有耐磨襯墊。
12.根據權利要求1所述的風口組件，其中， 所述輔助燃料是選自粉煤、天然氣、合成氣、焦爐煤氣、轉爐廢氣、高爐廢氣、FINEX廢氣、COREX廢氣、廢塑料、RDF、RPF中的至少一種燃料。
13.一種鐵水制造設備，包括: 還原反應器，用于將含有鐵礦石的混合物還原成被還原材料； 煤炭供應裝置，用于供應塊狀含碳材料，以用作使所述被還原材料熔化的熱源； 熔融氣化爐，與所述還原反應器連接而被裝入所述被還原材料，與所述煤炭供應裝置連接而被裝入塊狀含碳材料，并通過設置在側面上的風口組件噴入氧氣和輔助燃料，以制造鐵水；以及 還原氣體供應管，用于向所述還原反應器供應由包含在所述塊狀含碳材料和所述輔助燃料中的揮發成分所產生的所述熔融氣化爐內的還原氣體。
14.根據權利要求13所述的鐵水制造設備，其中， 所述風口組件為權利要求1至12所述的風口組件。
15.根據權利要求13所述的鐵水制造設備，其中， 所述煤炭供應裝置包括煤壓塊制造裝置，用于將粉煤壓制成煤壓塊。
16.根據權利要求15所述的鐵水制造設備，其中， 所述煤壓塊制造裝置，包括: 粉煤儲料倉，用于儲存所述粉煤； 混合器，連接于所述粉煤儲料倉，接收糖漿粘結劑進行混合，以形成混合煤；以及 壓塊機，與所述混合器連接，對所述混合煤進行壓制，以制造煤壓塊。
17.根據權利要求16所述的鐵水制造設備，其中， 所述煤壓塊制造裝置，還包括: 粘結劑罐，用于提供所述糖漿粘結劑；以及 固化劑罐，另行提供選自 生石灰、消石灰、石灰石、碳酸鈣、水泥、膨潤土、粘土、硅石、硅酸鹽、白云石、磷酸、硫酸及氧化物中的至少一種所述固化劑， 并且，所述粘結劑罐及所述固化劑罐分別與所述混合器連接。
18.根據權利要求13所述的鐵水制造設備，還包括與所述還原反應器連接并壓制所述被還原材料的壓制鐵制造裝置，而且將所述壓制鐵制造裝置中制造的壓制鐵供應到所述熔融氣化爐內。
19.根據權利要求13所述的鐵水制造設備，其中， 所述還原反應器是依次連接的多級流化床還原反應器。
20.根據權利要求13所述的鐵水制造設備，其中， 所述還原反應器是充填床型還原反應器。
【文檔編號】C21B13/00GK103998627SQ201280061989
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年10月11日 優先權日:2011年12月22日
【發明者】崔應洙, 許金植, 裴辰燦 申請人:Posco公司