CN101300364B - 转底炉及其运转方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于使在转底炉内产生的废气中残留的可燃性成分完全燃烧，使得不会给还原铁的制造等带来故障，而且将所述可燃性成分有效利用于所述转底炉的加热、还原，从而提高燃烧消耗率。作为其机构，转底炉(1)具备废气排出装置(8)。该废气排出装置(8)包括隔室形成部(12a)和排气管道(13)。该隔室形成部(12a)形成于转底炉(1)的顶部(12)中的排气排出区域(11)的部分，该隔室形成部(12a)与排气管道(13)连接。隔室形成部(12a)的下表面比其他顶部(12)的下表面高，在该隔室形成部(12a)的内侧形成有用于使废气滞留的隔室(9)。优选在排气管道(13设有冷却介质吹入嘴(16)。

Description

转底炉及其运转方法
技术领域
本发明涉及转底炉及其运转方法，更具体来说，涉及用于使在所述转底炉内产生的可燃性废气完全燃烧的技术。
背景技术
以往，知道的有，具备外周壁、内周壁及在这些壁间配置的圆环状回转炉的转底炉。所述回转炉通常由圆环状炉体框、配置于所述炉体框上的炉床绝热材料、及配置于该炉床绝热材料上的耐火材料构成。作为旋转驱动这样的回转炉床的机构，例如，知道的有，具备设置于炉床下部的回转轴、固定于该回转轴，且与该回转轴一同被旋转驱动的小齿轮、和以圆周状固定于所述炉体框底部，且与所述小齿轮啮合的齿轨的齿轮机构、或组合了以圆周状敷设的轨道、和设置于所述炉体框的底部且在所述轨道上行进的多个驱动车轮的装置等。
具有所述结构的转底炉使用于钢坯等金属的加热处理或可燃性废弃物的燃烧处理等中。而且，近年来，使用所述转底炉，由铁氧化物制造还原铁的方法引人注目。参照表示所述转底炉的设备结构的概略的图6，对利用这样的转底炉的还原铁制造工序进行说明。
(1)混合粉末的铁氧化物(铁矿石、电炉灰等)及粉末的碳质还原剂(煤、焦炭等)，进行造粒。由此制造原料颗粒。
(2)将该原料颗粒加热至从该颗粒内产生的可燃性挥发成分不引火的程度的温度范围。该加热中，除去所述原料颗粒上附着的水分，生成图6所示的干燥颗粒24。
(3)利用图6所示的适当的装入装置23向转底炉26中供给所述干燥颗粒，在回转炉床21上形成具有颗粒1～2个程度的厚度的颗粒层。
(4)用设置于炉内上方的燃烧器27进行燃烧，将所述颗粒层辐射加热，并还原。由此，进行该颗粒层的金属化。
(5)利用冷却器28冷却金属化的颗粒。作为该冷却，例示有向颗粒直接鼓送气体来进行的冷却、或利用水冷套进行的间接冷却等。该冷却使所述颗粒具有经得住排出时及排出后的处理的机械强度。利用排出装置22向炉外排出冷却后的颗粒(例如，还原铁)25。
(6)排出所述颗粒25后，所述装入装置23立即将接下来的干燥颗粒装入。通过重复以上的工序来制造还原铁。
在使用于这样的还原铁的转底炉中，从设置于转底炉的圆周上的废气排出区域将在炉内产生的可燃性废气引导至与该废气排出区域的顶部连接的排气管道，经由设置于所述排气管道的下游的废气处理设备将其排出到体系外。但是，从该转底炉引导至排气管道的废气中残留有一部分可燃成分。这是因为所述转底炉内的废气和氧没有充分混合搅拌，所以所述可燃成分没能完全燃烧导致的。
因此，以往，通过向所述炉内供给二次燃烧空气，利用该二次燃烧空气将所述可燃性气体燃烧来减少燃料消耗量。但是，该二次燃烧空气的供给导致炉内空气量过剩。该过剩的空气量导致炉内温度的降低，或引起还原反应的停滞或再氧化。
因此，作为控制这样的二次燃烧的方法，知道的有，使用了图7所示的装置的金属还原处理方法。图7是表示所述装置的水平剖面的图。该装置具备：具备加热带30及还原带40的转底炉、气体分析装置31、和空气导入机构34。所述气体分析装置31从所述加热带30中的炉内气体中取样，测定其O2浓度或CO浓度。所述空气导入机构34根据利用所述气体分析装置31测定的浓度来向所述加热带3导入空气，由此使在所述还原带40中产生的未燃气体燃烧。
然而，在该装置中，即使向所述加热带30投入二次燃烧所需的充分的空气，也不能确保该二次燃烧空气和可燃性气体的充分的混合、搅拌、及所述可燃性气体的燃烧所需的滞留时间，因此，存在不能够在可有效利用其放热的区域内，使所述未燃气体完全燃烧之患。换而言之，在上述以往的装置中，未燃气体和二次燃烧空气在炉内没有充分混合、搅拌，其结果，所述未燃气体不完全燃烧，可能导致在一部分未燃的状态下被引导至排气导管的现象。这样的现象除了成为导致所述转底炉的燃烧消耗率(燃費)变差的原因，还成为所述未燃气体在排气管道中的燃烧、高温化导致的该排气管道等的设备损伤的原因。另外，由于在高温化的状态下含于废气中的灰等成分熔融，附着在所述管道，因此，还存在该管道被堵塞之患。
发明内容
本发明的目的在于使在转底炉内产生的废气中残留的可燃性成分完全燃烧，使得不会给还原铁的制造等带来故障，而且将所述可燃性成分有效利用于所述转底炉的加热、还原，由此提高燃烧消耗率。
作为实现其目的的机构，本发明的转底炉，具备：外周壁；内周壁；回转炉床及顶部，其设置这些外周壁、和内周壁之间，该转底炉还具备隔室形成部及排气管道。所述隔室形成部形成于所述顶部中的所述回转炉床的旋转方向上的一部分，具有比其他顶部的下表面高的下表面，且在内侧形成隔室。所述排气管道以与所述隔室连通的方式与所述隔室形成部连接。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式中的转底炉整体的外观的立体图。
图2是所述转底炉整体的俯视图。
图3是图2的向视III-III的立体剖面图。
图4是图3的向视IV-IV立体剖面图。
图5是图3的向视V-V的剖面图。
图6是以往例中的转底炉的炉床的局部俯视图。
图7是另一以往例中的转底炉的剖面俯视图。
具体实施方式
以下，参照图1～图5，对本发明的优选的实施方式进行说明。
图1～图5中示出转底炉1。该转底炉1具备：外周壁2；设置于其内侧的内周壁3；从上方覆盖这些外周壁2和内周壁3之间的空间的顶部12；配置于所述外周壁2和内周壁3之间的圆环状回转炉床10。所述外周壁2、所述内周壁3、及所述顶部12主要由绝热材料构成。
利用未图示的驱动装置驱动所述回转炉床10，使其经过外周壁2和内周壁3之间并旋转。该回转炉床10包括：圆环状炉体框4；配设于该炉体框4上的炉床绝热部件5；配设于该炉床据热材料5上的耐火物6。从未图示的装入口向所述绝热部件5上装入由铁氧化物及碳质还原剂构成的造粒颗粒7。该造粒颗粒7伴随所述回转炉床10的旋转的同时，在炉内进行加热处理及还原处理。利用该处理制造还原铁。
该转底炉1具备废气排出装置8。该废气排出装置8具备：在所述转底炉1中形成隔室9的隔室形成部12a、和与该隔室形成部12a连接的排气管道13。
所述隔室形成部12a形成于所述顶部12，构成顶部12的周向(即，所述回转炉床10的旋转方向)的一部分。该隔室形成部12a与所述顶部12的其他部分相比，朝向上方突出，并具有比所述其他的顶部12的下表面高一级的下表面。即，在该隔室形成部12a的内侧形成有从其他的炉内空间朝向上方伸入的隔室9。
所述隔室形成部12a形成在所述顶部12中的所述回转炉床10的旋转方向上的一部分、更具体来说，相当于应连接所述排气管道13的废气排出区域11的部分。所述排气管道13在水平方向上与所述隔室形成部12a连接，以与所述隔室9内连通。
所述隔室9作为炉内产生的废气在导入所述排气管道13为止的期间滞留的滞留空间发挥作用。具体来说，该隔室9具有：在所述废气滞留在该隔室9内的时间(导入排气管道13为止的时间)内，可以使在废气中残留的可燃成分燃烧所需的充分的容积。
为了获得所述滞留时间，如图3及图4所示，优选悬壁12b从所述隔室形成部12a的圆周方向端部向下方突出，将所述隔室9与其他的炉内空间区分。另外，所述隔室9的容积优选以使所述废气在该隔室9内滞留的时间为0.5秒以上的方式设定。
该实施方式中的废气排出装置8还具备如图3及图4所示的收缩部15。该收缩部设在所述隔室9的入口。这样设在隔室9的入口部的收缩部15使进入所述隔室9的废气发生湍流。该湍流促进所述废气中残留的可燃成分和所述废气中含有的残留氧的搅拌。该搅拌的促进使所述可燃成分和所述残留氧有效地接触，从而能够实现该可燃成分的完全燃烧。
还有，所述收缩部15是指废气进入所述隔室9的入口部分的经过剖面积缩小的部分，具有搅拌流入所述隔室9的废气的功能。
而且，在该实施方式中，在所述隔室形成部12a(图中为收缩部15)设有用于吹入含氧气体的多个含氧气体吹入嘴14。这些含氧气体吹入嘴14用于向所述隔室9内投入使从所述转底炉1排出的废气中残留的可燃成分完全燃烧所需且充分的量的含氧气体。该含氧气体的吹入促进所述废气的搅拌、混合，从而能够使该废气中的可燃成分更有效地燃烧。这些含氧气体吹入嘴14可以配置在图示的收缩部15，也可以配置在上下方向上与该收缩部15错开的附近位置。另外，也可以配置在不具有收缩部15的隔室形成部。
该含氧气体吹入嘴14优选以使该含氧气体的喷出方向形成相对于隔室9所形成的空间斜向倾斜的方向的方式配置在所述收缩部15。该配置使隔室9空间内产生回旋流，促进所述可燃气体和含氧气体的搅拌，延长废气滞留在隔室9空间内的时间。
该含氧气体的投入量需要控制成如下，即：所述隔室9内的温度成为构成该隔室9的耐火物的容许温度以下。作为最容易得到的所述含氧气体，可以利用空气。另外，也可以利用从别的工厂产生的含氧废气等。
而且，优选在所述废气排出装置8的排气管道13设置如图3及图5所示的多个冷却介质吹入嘴16。这些冷却介质吹入嘴16用于向所述废气中投入冷却介质。该冷却介质的投入降低所述废气的温度，减少灰等向管道等设备的附着或高热量引起的损伤。从而，所述冷却介质吹入嘴16的设置部位尽量设置在排气管道13的废气排出口11上，优选越近越好。该冷却介质吹入嘴16也可以为单个。
作为最容易获得的所述冷却介质，可以使用空气。另外，还可以将从别的工厂产生的室温程度以下的温度的废气等作为冷却气体利用。除了这样的冷却气体以外，也可以从所述冷却介质吹入嘴16向排气管道13内投入喷淋冷却水。冷却介质的投入量优选控制为使废气温度成为灰等成分的软化点或熔点以下的量。
如上所述，提供一种转底炉，其具备：外周壁及内周壁、设置在所述外周壁及内周壁之间的转底炉及顶部，还具备隔室形成部和排气管道。所述隔室形成部形成在所述顶部中的所述回转炉床的旋转方向上的一部分，并具有比其他的顶部的下表面高的下表面，在内侧形成隔室。所述排气管道以与所述隔室连通的方式与所述隔室形成部连接。还有，废气中残留的可燃性成分在所述隔室内滞留的期间被完全燃烧。该完全燃烧不对还原铁的制造带来故障，有效利用于所述转底炉的加热、还原，提高燃烧消耗率。
在所述转底炉中，更优选在所述隔室的入口部设置收缩部。该收缩部使所述废气发生湍流，促进该废气中残留的可燃成分和残留氧的搅拌，有效使两者接触。由此，实现所述可燃成分的进一步可靠的完全燃烧。
在所述转底炉中，更在所述隔室形成部设置含氧气体吹入嘴，从该含氧吹入嘴向隔室内投入含氧气体。该含氧气体的量优选使从所述转底炉排出的废气中残留的可燃成分完全燃烧所需且充分的量。在这样的转底炉的运转中，在该转底炉包括加热带及还原带的情况下，防止所述加热带由于氧不足而成为还原性气氛，或相反在所述还原带由于氧过剩而成为氧化性气氛的情况，且在完全燃烧后能够将可燃成分从所述排气管道排出。
所述炉内的未燃气体的完全燃烧使从该炉内排出的废气高温化，由于含在废气中的灰等成分软化或熔融而附着于排气管道，导致堵塞该管道的现象可能发生。但是，通过将刚从所述炉内隔室排出的废气迅速冷却至灰等的软化点或熔点以下来防止这种现象。作为其具体机构，优选在所述排气管道上设置冷却介质吹入嘴。从所述冷却介质吹入嘴投入的废气中的冷却介质降低废气温度，减少灰等向管道等设备的附着或高热量引起的损伤。

Claims (7)

1.一种转底炉，其特征在于，具备：
外周壁；
内周壁，其设置于该外周壁的内侧；
顶部，其从上方覆盖这些外周壁和内周壁之间的空间；
回转炉床，其配置于所述外周壁和内周壁之间；
隔室形成部，其形成于所述顶部中的所述回转炉床的旋转方向上的一部分；及
排气管道，其与该隔室形成部连接，
所述隔室形成部具有比其他顶部的下表面高的下表面，并在内侧形成隔室，该隔室用于使所述转底炉内产生的废气在导入所述排气管道为止的期间滞留，
所述排气管道以与所述隔室内连通的方式与所述隔室形成部连接。
2.根据权利要求1所述的转底炉，其特征在于，
在所述隔室形成部设有：用于将含氧气体投入所述隔室内的含氧气体吹入嘴。
3.根据权利要求1所述的转底炉，其特征在于，
在所述隔室形成部的入口部分具有：在所述废气流入所述隔室内的流入方向上的流路剖面积比其他部分小的收缩部。
4.根据权利要求3所述的转底炉，其特征在于，
在所述收缩部或所述收缩部的附近，设有用于将含氧气体向所述隔室内投入的含氧气体吹入嘴。
5.根据权利要求2或4所述的转底炉，其特征在于，
在从侧面包围所述隔室的多个位置处分别设有所述含氧气体吹入嘴，且对各含氧气体吹入嘴进行配置，使得其含氧气体的喷出方向相对于朝向所述隔室的中心的方向朝与所述废气的导入方向正交的方向倾斜。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的转底炉，其特征在于，
在所述排气管道设有用于将冷却介质向所述排气管道内投入的冷却介质吹入嘴。
7.一种转底炉的运转方法，其特征在于，是使权利要求2、4、5中任一项所述的转底炉运转的方法，
从所述含氧气体吹入嘴向所述隔室内投入：使残留在从所述转底炉排出的废气中的可燃成分完全燃烧所需要且充分的量的含氧气体。
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