CN101305103B - 操作竖炉的方法及可由该方法操作的竖炉 - Google Patents

Abstract

一种操作竖炉的方法，所述竖炉的上部填充有原材料，由于重力的作用，原材料在竖炉中下沉，而竖炉中的优势气体条件使部分原材料熔化和/或减少；在所述竖炉的下部注入工艺气体，以至少部分控制所述竖炉中的优势气体。所述注入的工艺气体的压力和/或体积流量在40s的时间间隔内被动态调节。同样公开了一种由所述方法操作、从而改善通析气的竖炉。

Description

操作竖炉的方法及可由该方法操作的竖炉

【技术领域】

本发明涉及一种操作竖炉的方法，由竖炉的上部填充入原材料，在重力的作用下，由于竖炉中的优势气体条件使部分原材料熔化和/或减少，而使得原材料在竖炉中下沉，在竖炉的下部注入工艺气体(process gas)，以至少部分控制所述竖炉中的优势气体；本发明还涉及一种竖炉，它被适当设计以应用上述方法，如鼓风炉、冲天炉或者垃圾焚化炉。

【背景技术】

相关的方法，如这种类型的竖炉，已经为大家所熟知。它主要用作生产铁的初熔物的主系统，其他方法在该过程仅占5％的比例。竖炉可以按照逆流原理工作。原材料，如炉料和焦炭，经由炉顶的炉口装入，并从炉顶下降到所述竖炉内。在竖炉的下部(在鼓风口处)，通过鼓风口向炉内强制注入工艺气体(根据炉体的尺寸，注入的强制气体为800-10,000m³/tRE)。该强制气体通常是在考伯式蓄热炉(cowper)中预热到大约1000至1300℃的空气，与焦炭发生反应，生成一氧化碳和其他的物质。所述一氧化碳在炉内上升，降低了炉料中铁矿石的含量。

同时，通常也通过向炉内以100-170kg/tRE的量补充注入还原剂(例如煤尘、油类或天然气)，以促进一氧化碳的生成。

除了降低铁矿石之外，竖炉内发生化学反应生成的热量的结果而使得原材料熔化。然而，竖炉内的温度分布是不均匀的。在竖炉的中央，会出现被称为“死铁(dead man)”的现象，而重要的过程例如气化(氧与焦炭或者补充还原剂反应，生成一氧化碳和二氧化碳)基本上仅发生在所谓的漩涡区，也就是鼓风口前方的区域，而该漩涡区仅仅位于竖炉的横截面的周边区域。该漩涡区朝向炉体中心方向的深度大约为1m，体积大约为1.5m³。在鼓风口处，通常绕着竖炉的圆周设有几个鼓风口，这种设置方式使得在每个鼓风口前方生成的漩涡区的左右侧与相邻的漩涡区重叠，因此形成基本为圆型的活性区。在竖炉的操作过程中，该区域构成所谓的鸟巢。

通常，也可以向热的强制气体内添加氧气，以加强上述过程(漩涡区的气化、铁矿石的降低)，从而增强竖炉的性能。在注入之前，热的强制气体中可能富含氧气，或选择性地，可单独注入纯氧气，这样的单独注入是通过被称为喷枪的装置来实现的，如在鼓风口内延伸的管，其本身是一种管件，并位于鼓风口通向炉内的进出口区域。特别地，在现代化的鼓风炉中使用少量焦炭的情况下，热的强制气体容易受到相应的高浓度富氧物的影响。另一方面，添加氧气增加了生产成本，因此并不能简单地通过注入更高浓度的氧气来提高现代化鼓风炉的效率。

作为另一个已知的事实，在现代化鼓风炉的效率或效率水平与所谓的通析气(through gassing)--即流经竖炉的气体--之间存在着关联性。一般来说这取决于漩涡区的气化作用在多大程度上降低铁矿石含量，以及竖炉中存在的气体相在多大程度上从鼓风口处上升到排出所谓废气的炉顶处。改善通析气的一个指标是，如炉内的最低可能的压力下降。

然而，已经发现，尽管有富氧的热的强制气体，现代化鼓风炉内的通析气仍然不能完全令人满意。因此本发明的目的是引入一种可确保改善通析气的操作竖炉的方法。

【发明内容】

根据本发明，通过采用具有权利要求1所述功能特征的方法以及具有权利要求11所述特征的竖炉，来实现这个目的。

在过程方面，通过采用上述方法动态地调节工艺气体的注入来实现此目的。工艺气体的调节方式使得工艺参数中压力p和/或体积流量V在小于等于40s的时间间隔内变化。更具体地，压力和/或体积流量的变量在小于等于20s的时间间隔内变化，较佳地，小于等于5s，最好是小于等于1s。这是基于以下发现：当工艺气体没有突然引入炉内，而是在较短的时间间隔内以变化的增量引入时，通析气明显改善，从而增强了相应的性能和效率。

当然，即使是在常规方法的情况下，工艺气体的注入也会有变化，也就是，每次在启动或关闭炉的时候，只要在新填充原材料时设置不同的工艺参数，或者仅仅是为了增加性能而设置不同的工艺参数，热的强制气中的氧气浓度就增加至更高的水平。然而，在时间上的这些变化仅仅是在几个小时的期限内发生的临时特性(one time nature)。相比较而言，动态调节工艺气体的注入发生在少于一分钟的时间期限内，这与气体在竖炉内的平均停留时间仅为5至10s的事实相关。与本发明提供的动态调节相比，工艺参数中时间间隔的变化超过一分钟是相当有限的时间间隔，在该时间间隔内，工艺参数是非静态的。这意味着在工艺参数基本保持不变--即静态--的工艺参数的两次改变之间的时间间隔，比达到本质上的静态条件所需的时间间隔更长。除了相对较短的转变时间外，这些变量在很大程度上是静态的，因此被称为“准静态调节”。在本发明提供的动态调节的情况下，竖炉内非静态条件下的时间间隔大于本质上的静态条件下的时间间隔。

这种动态调节激起了漩涡区中的零运动区域，从而增加了漩涡区的整体紊流，其结果是改善了漩涡区的通析气，亦即改善了炉体内的通析气。

这种调节当以准周期特别是周期性的方式执行时，是特别有利的，其中周期时间T应少于40s，较佳地少于或等于20s，理想情况下少于或等于5s。周期性调节的特征在于时间变量函数f(t)--其中f(t+T)＝f(t)--正好定义了周期时间T。另一方面，准周期调节这一术语表明，基本调节(base modulation)是周期性的，例如函数h(t)＝g(t)·f(t)带有周期性的f(t)和包络函数g(t)，与f(t)相比，函数g(t)仅对h(t)的结构起到轻微的定性的影响。另一方面，准周期的调节可以看作是，其中g(t)是稳定的但是是随机函数，该随机函数在某种程度上使稳定函数f(t)的结构不均匀地变形，尽管基本的周期性结构仍可被识别。具有这种特性的周期性调节可造成在漩涡区内发生类似的周期性过程，使得通析气进一步改善。

从实践的观点看来，周期时间T应该是60ms或者更长，较佳地是100ms或者更长，最好是0.5秒或者更长。虽然漩涡区中的工艺气体的停留时间极短，但是在涉及的范围内的周期时间表明可得到令人满意的通析气比率，尽管对更短周期时间的调节将会涉及更复杂的技术。

因此周期时间T将会是40s≥T≥60ms，较佳地是20s≥T≥100ms，更好地是10s≥T≥7s，理想地是5s≥T≥0.5s。特别地，T的选择是使得工艺气体在竖炉内产生湍流，且主要是防止形成层流区域。

在本方法的一个简化形式中，调节以谐波的形式进行。可简单地采用正弦调节f(t)＝f₀+Δf sine(2πt/T)来实现。

在本方法特别理想的形式中，该调节是脉冲调节。具有这种性质的调节的特征在于，例如以函数f(t)＝f₀+∑_iδ(t-t_i)的方式，其中δ(t)大致描述了脉冲，也就是循环脉冲的峰值与理想的常量背景相反。脉冲可以是矩形/正方形、三角形或者高斯型脉冲[扩展的数学δ脉冲(expanded mathematical δ-pulse)]或类似的形状，确切的脉冲形状比脉冲宽度σ的限定要小，其中脉冲宽度σ是当脉冲高度为一半时的脉冲宽度(FWHM)。在σ是5s或者更小时，可以获得有用的脉冲-宽度关系，σ较佳地是2s或者更小，最好是1s或者更小。出于同样原因，期望选择1ms或更大的脉冲宽度，较佳地是10ms或更大，最好是0.1s或更大。非常小的脉冲宽度很难产生，虽然它们允许在发生于漩涡区内具有很短反应时间的过程中干涉。

本方法的一个优选实施例中，周期脉冲的脉冲宽度与周期时间的比率σ∶T为0.5或更小，较佳地为0.2或更小，最好是0.1或更小。因此特定的脉冲宽度σ将会是5s≥σ≥1ms，较佳地为0.7s≥σ≥25ms，更好地是0.1s≥σ≥30ms，最理想的是55ms≥σ≥35ms。

σ∶T比率应该是10^-4或者更大，较佳地是10^-3或者更大，尤其是10^-2或者更大。这将导致协同效应，即选址过程(addressing processes)周期性地发生在漩涡区并与特定的反应时间结合在一起。

在该方法可能的一个实施例中，相对于基线值的调节幅度是5％或者更大，较佳地是10％或者更大，特别是20％或者更大，这是基于发现的以下事实：即使很小幅度的变化，仍然可得到令人满意的通析气。理想的是将相对于基线值的调节幅度限定为100％或者更少，较佳地是80％或更少，特别是50％或更少。谐波调节在这些限定以下特别容易实施。

在脉冲调节中，2或者更大的系数有利于脉冲高度超过两个脉冲之间的非调节值，较佳地是5或者更大，特别是10或者更大。这使得调节的影响得到增强，它加强了对漩涡区中零流量区域的分离并最终改善了炉内的通析气。另一方面，理想的是处于与过程相关的原因将该系数限制为200或者更少，较佳地是100或者更少，特别是50或者更少。

其实，工艺气体的注入可通过多种不同的方式进行调节。但是，优选地，通过选择特别控制工艺气体注入的至少一个特定工艺参数，来实施调节。例如，调节热的强制气体的压力可以加速漩涡区内的气化现象，从而改善炉体内的通析气。在压力调节中，可以获得例如300bar的峰值压力。如果注入的工艺气体包含可区分的组分，这将会特别有利。当然，这指的不仅仅是将气体明显地分离出其组分(例如，氮、氧等)，而且是可根据以下情况区分出不同的气体相：在注入的至少一个阶段中单独引入的气体相。单独引入的气体相的一个例子是通过喷枪、阀门或者孔洞引入氧气。

与工艺气体一同或者除工艺气体之外，还向竖炉内加入补充还原剂，会使本发明的方法所达到的效果进一步大大增强。如上所述，补充还原剂可以是由硬煤块产生的煤尘、其他冶金粉尘以及微粒物质、油类、油脂、带有天然气的焦油或者其它碳氢化合物，在这些还原剂作用下，氧被转换为主要以毫微粒子形式出现的CO₂和CO。事实上，本发明所提供的调节可带来加入的补充还原剂的更高级转换。在脉冲调节的情况下尤其如此，因为脉冲增强了转换。此外，由于前述漩涡区中总体紊流的增加，漩涡区内补充还原剂的非常短暂的停留时间将会从仅仅大约0.03s延长至0.05s，这又有助于增强对还原剂的转换。此外，改善补充还原剂的转换带来更少比例的未燃烧微粒，这反过来有利于“鸟巢”区域内的通析气，并允许进一步提高注入速率。

在本方法的其它优选实施例中，工艺气体的至少一个可区分组分的压力和/或体积流量和/或被注入的补充还原剂的压力和/或质量流量被动态地调节。因此，例如，脉冲地加入额外的氧气组分可进一步协助炉身中的通析气。作为选择性的生产过程或者在组合的生产过程中，可以动态地调节引入补充还原剂的压力和质量流量。当然，只要补充还原剂的密度保持不变，质量流量和体积流量将是相同的，然而即便是恒定的体积流量，补充还原剂的平均密度页可被动态调节。此外，例如，至少可以周期性地全部或部分注入气体来平衡温度峰值、冷却馈入线或冷却安装在馈入线中的阀门。

上文所述的工艺参数在理想情况下包括被注入的工艺气体的一种可区分组分的绝对质量、和/或一种可区分组分相对于另一种成分或者相对于整个工艺气体的质量比例。这使得即使不必调节主要的载荷，即热的强制气体本身，也可能以非常简单的方式来动态调节诸如绝对氧气质量或者相对氧气浓度。特别是至少在部分注入的过程中，纯氧、或相对于空气而增加了氧气浓度的气体相被单独注入时，这显得特别容易实施。如果以脉冲模式进行注入，补充还原剂的转换可进一步加强，并且上述效果也会增强，在上下文中，例如，与本底强制气体相关的附加氧气体积流量的幅度范围为0.25-20％，较佳地是0.5-10％，特别是1-6％。

这同样也用于该方法的优选实施例中，其中两个或更多(不同的)工艺参数被调节。此处可能组合调节几个变量，例如热的强制气体的压力、氧气组分、附加氧气压力、补充还原剂的压力或浓度，等，在这种情况下必须衡量另一种调节所增加的成本与获得的增效之间的平衡。

在本发明的特别优选的实施例中，工艺气体通过至少两个不同的通道注入竖炉，动态调节第一工艺参数，以控制经第一通道引入的组分，而动态调节第二工艺参数，可以控制经第二通道引入的组分，虽然第一和第二工艺参数可以是相同的变量，但是对它们的调节可能不同。作为一般规则，可以为每个鼓风口动态调节相同或不同的工艺参数，这意味着对通过各鼓风口引入的工艺气体组分的调节可以单独进行，即是独立发生的。这在各种情况下都有用：通过相邻的通道引入一组成分，从而对独立注入的一组成分也允许类似的调节。后一种方法可用于，例如分隔(sectorize)对竖炉的操作，但仍然允许对通过鼓风口的工艺气体(热的强制气体)的均匀分布。

在本发明的另一个优选实施例中，使用相同的周期时间T调节第一和第二工艺参数，但是它们的相对相位移位了特定的量。这种情况下的相位是相对于周期时间T的时间移位。如果，例如，相对时间移位是T/2，两个工艺参数将会以相互反循环的方式被调节。考虑到漩涡区内的燃烧时间尽管很短，但也期望能使氧脉冲相对于补充还原剂的量中对应的脉冲的增加稍微延迟，例如，移位

。

在本发明的一个特别优选的实施例中，逆周期时间T^-1被设置为竖炉内的部分气体体系的典型自谐振频率。部分气体体系这一术语指的是，构成漩涡区、但也属于气体的生物化学部分的空间组成部分，例如压力分布、热分布、密度分布、温度差距或者组成。自谐振频率可以是径向方向(从鼓风口向炉的中心)的线性刺激(linear stimulation)的频率，或者是单个鼓风口的漩涡区中的湍流刺激的频率，但也是竖炉的圆周方向上的超出漩涡区的湍流刺激的频率，“死铁”位于这种刺激的空间中央，该刺激构成这种漩涡振荡的拓扑口(topologicalhole)。在它的一种谐振频率上刺激部分系统，可以实现漩涡区内的谐振通析气，这可改善炉身内整体的通析气，从而增强竖炉的效率。特别有利地是调节例如脉冲长度、脉冲频率或者脉冲密度，其调节方式使得在竖炉内生成驻波。附加地，或者选择性地，调节的方式使得竖炉内的原材料均匀下降，特别是形成颈状结构(plug shaped formation)。由此可将调节作为所测量工艺参数的函数来控制。

所述方法的另一个优点在于，通过扩大主要的发生煤转换的区域，影响了漩涡区的几何形状。换句话说，可增加竖炉的性能，也就是它的功效，而不需要追加能量或硬件支出。

本发明的另一方面涉及一种在开始已经阐述过其类型的方法，通过这种方法，在第一操作阶段，根据具体参数的选择，动态调节至少一个工艺参数，记录调节一个工艺参数的最小值对竖炉的至少一个特征的影响，因此按照预先定义的系统更改参数，并重置被更改的参数，记录每次调节和重置对竖炉特征的影响；接下来，在带有相关参数值的特征值的特定选择标准内，从所记录的特征值中进行选择，所述特征值对应于被更改的参数，在第二操作阶段，根据所选择的参数值，动态调节一个工艺参数的最小值。这种方法有利地示出了如何适当地执行动态调节，使得例如周期调节的周期时间之类的参数被更改，并且由于这种在特定特征(例如，竖炉的效力)基础上的更改，可以为动态(例如，周期性地)调节选择最佳的参数值(例如，最佳周期时间)。

这种优化过程可以方便地扩大到附加的参数，这使得可以在最佳参数数量的基础上来实施动态调节。

本发明还涉及一种可利用该创新方法来操作的竖炉。特别地，该竖炉为根据本发明的上述方法而设计和配置。

在这种类型的竖炉中，工艺气体的注入系统包括第一和第二管状元件，因此，除了引入一部分工艺气体的主导管之外，可通过第一管状元件引入氧化剂，通过第二管状元件引入还原剂。在技术上，这是一种允许将氧化剂(例如氧气或者富含氧的气体)以及补充还原剂单独注入竖炉的简单方法，这种方法也允许对注入进行互相独立的、物理上较便利的动态调节。根据本发明，相应的控制装置被调节，从而在小于或等于40s的时间间隔内改变工艺参数，也就是，压力p和/或体积流量V。

已经发现，至少部分地将第一和第二管状元件合并为双管喷枪是非常实用的。这样，可以以同心同轴或者并排的设置方式来安装管状元件，从而满足管状元件在节省空间配置方面的功能要求。

但是，同样可能以在空间上分开的喷枪的形式来安装第一和第二管状元件，在这种情况下，一个管状元件的至少一个伸出角(angle of emersion)相对于竖炉的水平和/或垂直面可调，特别地，两个管状元件的伸出角可彼此独立进行调节。这允许附加氧化剂或补充还原剂相对于漩涡区几何形状的注入方向的改变。但是，特别地，与以上描述相类似，它甚至可以允许在竖炉的操作过程中对伸出角进行动态调节。

竖炉的进料线路设置有阀，尤其是由陶瓷材料制成的阀，特别是磁性或者电磁柱塞阀，它们高度抗热，并且不受温度变化的影响。这些阀受到热膨胀的影响特别低，因此即使在操作过程中遇到极高的温度，其也不会出现性能故障。

较佳地，工艺气体注入系统连接到至少两个储气器，储气器受到特定的脉动应力。特别地，储气器的尺寸和/或输送压力都不同，因此，根据特定调节的需要，可接通适当的储气器。还可能连接几个相同的储气器，这样，当正在使用储气器被耗空，储气器中的压力稍微下降，只要连接有其它储气器，就有足够的时间让该储气器再次充满到最初水平。

特别地，工艺气体注入系统设置有第一组阀和第二组备用阀。因此可以轮流操作各组阀，使得其可以冷却。可通过使用气体，尤其是惰性气体来冷却未用于注入工艺气体的阀，进一步改善冷却过程。

本发明的另一方面详细说明了一种操作竖炉的方法，除了以上描述的功能特征之外，其特征在于，从竖炉的上部，可以动态调节竖炉顶部区域中的优势气体。采用这种方式，例如，通过动态调节出现在竖炉的喉部区域的烟道气，对仅限于对漩涡区的气体进行的上述动态调节可以扩展至更大的区域。例如，这可通过在竖炉上部注入附加气体或者通过适当控制设置在烟道气的下导气管(downtake)上的阀来调节烟道气压力而实现。

特别地，在鼓风口出发生的动态调节以及在顶部(喉部)发生的动态调节可以互相调谐。这允许对竖炉内的部分气体进行附加的谐振刺激，反过来可进一步改善竖炉内的通析气。有利地，这些动态调节可以在例如周期或者振幅方面彼此调谐，其调谐方式转化成附加的直接谐振刺激，否则，对竖炉内的部分优势气体的刺激只有通过与外部刺激的联合作用才能发生。

【附图说明】

从以下对附图的说明中，本发明的其它优点和细节将会变得明显，其中：

图1是时间/压力图；

图2是另一个时间/压力图；

图3是时间/浓度图；

图4是时间/质量流量图；以及

图5是组合时间/质量/体积流量图。

【具体实施方式】

图1示出了如何动态调节例如注入竖炉内的工艺气体的压力。如图所示，压力p(t)以f＝1/T＝10Hz的频率围绕基准压力(base pressure)p₀波动。在这个实例中，基础压力为2.4bar。这个实例中压力振幅2Δp是1.2bar，它是基础压力值p₀的50％。因此，如图1所示，热强制气的压力形式由P(t)＝p₀+Δp sine(2πt/T)决定。

图2示出了对注入竖炉内的工艺气体组分的压力的脉冲调节。特别地，除了热的强制气体外，该气体可以是注入竖炉的纯氧。在这种情况下，调节最好是周期性的，周期时间为T＝4s。脉冲高度p_max是50bar，假定注入的热的强制气体的环境压力是例如2.5bar，那么脉冲高度表示振幅系数为20的脉动。脉冲的脉冲宽度大约为0.4s，这导致脉冲宽度/脉冲长度比接近0.1。

图3示出了对工艺气体中氧气浓度的动态调节。它是通过如下方法实现的：工艺气体中未经调节的热的强制气体组分提供了恒定的基准浓度n₀，该浓度对应于空气中的自然氧气浓度(该例子中的热的强制气体由热空气组成)。除了热的强制气体之外，现在引入另外两种工艺气体组分。第一种组分由纯氧或者氧气浓度为n’₁的氧化气体组成，它以周期脉冲的方式引入，周期时间T₁为2s。纯氧的量或者氧气浓度n’₁的选择使得：与总的工艺气体相比，氧气浓度增加浓度差n₁。在图示的情况下，n₁/n₀比值约为60％。在类似的方式中，以脉冲模式引入附加的第二气体，脉动仍然以相同的周期时间T₂＝T₁周期性地发生，但是相位移位。以相位移位、脉冲方式引入的第二种气体成分导致氧气浓度相对于总的工艺气体增加了，如图3所示，从n₀增加到n₀+n₂。n₂/n₀比值约为40％，这意味着与第一气体相比，第二气体向工艺气体中增加更少的氧气。从图3可以明显看出，工艺气体中的所有氧气浓度n(t)都是周期性的，周期时间T＝T₁＝T₂，这是两个(或者包括n₀的三个)周期性调节气体重叠的结果。在图3所示的例子中，相位移位

大约是π/2，虽然可能将它设置为π，在这种情况下两种附加的气体将会是逆循环的。这将使得氧气浓度n(t)是准周期性的，周期时间为T/2。没有相位移位(

)，得到的氧气浓度将会与单独附加注入的气体相同。

图4示出了对补充还原剂的注入速率进行的基于时间的调节，在这个例子中，还原剂可以是煤尘，例如对应的质量流量m/dt。在这种情况下，连续的质量流量m₀/dt被脉冲的附加成分所覆盖，附加成分每T＝20s增加30％，在逆循环模式下，每T＝20s增加50％。结果，总的质量流量mo/dt具有周期时间T，但是半周期时间为τ＝T/2。在这种情况下T/4时的脉冲宽度σ相对较为重要。

图5示出了对补充还原剂的质量流量m/dt以及氧的体积流量v/dt进行的同时、同步调节。将与图4所描述的类似条件应用于质量流量m/dt，除了脉冲形状不同，且图5中的周期时间T＝0.6s。对氧的体积流量v/dt进行基于时间的调节，类似地，这种调节以周期时间T周期性地发生，并通过例如以下方式产生：一部分v₀/dt由注入的热的强制气体的自然氧气体积流量提供，并通过附加注入的氧脉冲周期性地增加。如图5所示，附加的氧脉冲相对于补充还原剂的质量流量脉冲在时间上移位Δt＝0.02s，该时间移位对应相位

。作为所选择的相位移位的结果，注入漩涡区的补充还原剂的增量领先于接下来注入的氧脉冲，且该增量非常有利于转换，同时后续的氧脉冲可以使补充还原剂在离开漩涡区之前发生转换。结果，实现了补充还原剂的可靠的高转换率，同时提高了注入速率，使得竖炉内的通析气被改善。

参照图1-5描述的对工艺气体和其它组分的注入进行动态调节的实例仅仅代表根据本发明的动态调节的一部分可能的实施例。从各种设计实例可知，在以上描述和权利要求中公开的本发明的特征可以单独或者组合用于配置各种本发明实施例的关键元素。

例如，假定竖炉是鼓风炉，内部压力大约是2至4bar。工艺气体以大约10bar的连续压力注入。为了脉冲调节，通过阀临时性地连接压力大约为20bar的储气器。连接储气器可以产生例如增加1.5至2.5bar压力的短暂脉冲，这意味着在脉冲持续期间工艺气体压力大约为12bar。在鼓风炉内，脉冲产生能量波尖，熔化反应区周围区域内的结块和矿渣，和/或对结块和矿渣层打孔。由于能量波尖将氧气吸到反应区的矿渣层，促使氧气与矿渣层发生氧化反应。矿渣变松，使得整个鼓风炉内的通气更好。至少，可通过向工艺气体添加很小的煤微粒，来减少矿渣的形成，因此反应区中的反应可产生更少的未燃烧成分，否则未燃烧成分会沉积在矿渣中。通过在鼓风炉的外周和/或沿着鼓风炉的垂直侧壁设置多个注入口，来加强对注入的工艺气体的调节作用。

在冲天型竖炉的例子中，该竖炉基本上以与上述的鼓风炉类似的方式配置和操作。冲天炉通常在较低的压力下工作，例如300mbar。在这种情况下，以5巴的压力注入工艺气体，且相应的储气器的压力为12bar。

Claims (15)

1.一种操作竖炉的方法，特别是操作权利要求11所述竖炉的方法，所述竖炉的上部填充有原材料，由于重力的作用，原材料在竖炉中下沉，而竖炉中的优势气体促使部分原材料熔化和/或减少，在所述竖炉的下部注入工艺气体，以至少部分控制所述竖炉中的优势气体，其特征在于，动态调节所述工艺气体的注入，其调节方式使得工艺参数压力p和/或体积流量至少间歇性地在小于或等于40s的时间间隔内变化；工艺气体通过至少两个不同的通道注入竖炉，动态调节第一工艺参数而控制经第一通道注入的工艺气体组分，且动态调节第二工艺参数而控制经第二通道注入的工艺气体组分；第一和第二工艺参数是相同的工艺参数，但被不同地调节，或第一和第二工艺参数是不同的工艺参数，但被相同地调节。

2.根据权利要求1所述的操作竖炉的方法，其特征在于，所述调节以准周期的、或特定周期的方式进行，周期时间T为40s≥T≥60ms。

3.根据权利要求2所述的操作竖炉的方法，其特征在于，所述特定周期是谐波。

4.根据权利要求1所述的操作竖炉的方法，其特征在于，调节以脉冲的形式发生，脉冲宽度σ为5s≥σ≥1ms。

5.根据权利要求1所述的操作竖炉的方法，其特征在于，通过调节至少一个工艺参数，来特别控制工艺气体的注入，所述至少一个工艺参数是压力p和/或

6.根据权利要求1所述的操作竖炉的方法，其特征在于，使用相同的周期时间T调节第一和第二工艺参数，同时它们的相对相位以周期时间Δt发生移位。

7.根据权利要求2所述的操作竖炉的方法，其特征在于，逆周期时间T-1被设置为竖炉内部分气体体系的自谐振频率。

8.根据权利要求1所述的操作竖炉的方法，其特征在于，所述工艺气体至少间断地部分包含或全部包含惰性气体，所述惰性气体用于冷却位于工艺气体的体积流量中的阀。

9.根据权利要求1所述的操作竖炉的方法，其特征在于，所述工艺气体的调节方式使得在所述竖炉内的工艺气体生成驻波。

10.根据权利要求1所述的操作竖炉的方法，其特征在于，控制所述工艺气体的注入，使得原材料均匀地在所述竖炉内下降。

11.一种竖炉，由根据权利要求1所述的方法特定操作，包括用于向所述竖炉的上部填充原材料的装置，以及将工艺气体注入所述竖炉下部的系统，所述系统带有控制装置，用于通过可调节的工艺参数来控制所述注入，所述工艺参数的这种调节至少部分决定所述竖炉内的优势气体，其特征在于，所述控制装置被设置成在一个时间间隔内更改工艺参数压力p和/或体积流量

所述时间间隔小于或等于40s；所述将工艺气体注入所述竖炉下部的系统允许将氧化剂及补充还原剂单独注入竖炉，也允许对该注入进行互相独立的、物理上较便利的动态调节。

12.根据权利要求11所述的竖炉，其特征在于，在陶瓷阀的作用下，更改所述工艺参数。

13.根据权利要求11所述的竖炉，其特征在于，所述工艺气体注入系统包括第一和第二管状元件，从而在用于注入一部分工艺气体的主导管之外，所述第一管状元件用于注入氧化剂，所述第二管状元件用于注入还原剂。

14.根据权利要求11所述的竖炉，其特征在于，所述工艺气体注入系统包括第一组阀和第二组备用阀，以实现对所述第一和第二组阀的轮流操作。

15.根据权利要求11所述的竖炉，其特征在于，所述工艺气体注入系统与至少两个动态载荷的储气器相连接，所述至少两个储气器的尺寸和/或压力参数彼此不同。

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