CN114929904A

CN114929904A - 用于预热连续送入电熔炉的金属炉料的改进工艺和设备

Info

Publication number: CN114929904A
Application number: CN202080093174.0A
Authority: CN
Inventors: C·贾瓦尼; S·M·瑞丽
Original assignee: Tenova SpA
Current assignee: Tenova SpA
Priority date: 2020-01-17
Filing date: 2020-12-14
Publication date: 2022-08-19
Also published as: US20230032262A1; EP4090778A1; IT202000000793A1; JP2023510370A; WO2021144637A1

Abstract

一种用于预热金属炉料(11)的工艺和设备，所述金属炉料通过设有侧壁、拱顶和水平输送机(13)的预热通道(16)连续送入电熔炉(12)，其中所述金属炉料(11)被从所述电熔炉(12)出来的烟气或废气(17)逆流包围。根据所述工艺和设备，用于完成所述烟气或废气(17)燃烧的空气的吸入通过沿预热通道的开口从周围环境进入，优选地，在所述预热通道和所述电熔炉之间的界面处存在开口，根据位于所述通道(16)的终端部分或所述部分的下游的温度传感器(21)所显示的测量值和/或排出气体的组成，通过作用于抽吸风扇和/或所述开口来调节所述吸入；金属炉料被通过布置在所述通道(16)的拱顶上的多个喷嘴(15)喷出的气体射流包围，由所述喷嘴(15)喷射的气体射流在预热通道(16)的拱顶上不均匀地横向分布，在所述通道(16)的拱顶的顶部具有较高的浓度，并且气体射流沿所述预热通道(16)纵向不均匀分布，所述喷嘴(16)沿其分布的横向部分与没有所述喷嘴(15)的通道(16)的纵向部分间隔开，以避免干扰现象。

Description

用于预热连续送入电熔炉的金属炉料的改进工艺和设备

本发明涉及一种用于预热连续送入电熔炉以生产熔融金属的金属炉料的改进工艺。

本发明还涉及一种用于实施所述工艺的设备。

用于预热金属炉料(通常为废料)的方法和设备是本领域技术人员公知的，其中所述炉料通过水平输送机连续送入电熔炉；所述预热过程有利于随后的熔化过程。

炉料的预热在通道内的通道中进行，在该通道中利用了熔炼过程本身的废气的显热和燃烧热(在一些特定情况下，预热也可以通过适当的辅助燃烧器来实现)。然后从预热通道中排出废气，并将废气送入用于该预热通道的合适的处理系统中。在预热过程中利用的燃烧热基本上是由在熔炉中进行的过程所释放出来的CO(一氧化碳)和H₂(氢气)的燃烧完成提供的，而必需的氧气通常是由环境空气供应。

如上文简要描述的工艺和设备例如美国专利US5,400,358的主题，该专利描述了沿着预热通道喷射均匀燃烧所需的空气。该方案教导了沿预热通道分布的空气的喷射量，以保证过量氧气在3-5％的数量级，从而确保未燃烧气体的完全燃烧，实际上假设炉和通道之间的密封几乎是完美的。在设备工程中，已经看到，不能获得这种情况，并且总是存在明显的外部空气渗透(特别是在炉和通道之间的界面区域)，通常达到足以确保来自炉的工艺气体的完全燃烧的程度；还观察到，这些空气渗透不能达到足够的湍流条件，实际上，该空气倾向于沿着加热通道的内壁流动，并且与工艺气体的混合和燃烧缓慢发生。必须绝对避免预热通道内过量的环境空气供应，因为这会使气体温度降低太多，并且如果该温度达到非常接近或甚至低于CO点火极限的值，除了炉料预热系统的效率显著损失外，还存在不能完成其燃烧的危险，从而将该有毒气体释放到环境中。

在上述技术方案的范围内，从拱顶喷射的空气极低，如果不是零，这加剧了由低湍流引起的问题，因此有效地防止了在预热通道内可用能量的最佳开采。

本发明的一般目的是克服已知技术的缺点，并且鉴于该目的，根据本发明，改进对存在于烟气中的用于加热炉料的能量的利用。

更具体地说，本发明的目的是增加热工艺烟气和金属炉料之间的热交换。

上述目的通过根据所附的独立权利要求和从属利要求书生产的工艺和设备来实现。

由于本发明，通过在预热通道内增加湍流和混合气流，增加热加工烟气与金属炉料之间的热交换，从而加速了燃烧过程，并增加了所述燃烧气体和炉料之间的对流换热系数。

这种效果是用高速气体射流获得的；使用的气体通常为空气，但是如果需要控制预热通道内的气氛的化学组成，则不排除使用另一种气体的可能性；该气体也可以有利地被预热。

特别是，本发明涉及一种用于预热金属炉料的方法和设备，所述金属炉料通过配备有水平输送机的预热通道连续送入电熔炉，其中所述金属炉料离开所述电熔炉的烟气或废气(富含一氧化碳和其它可燃气体，这些可燃气体在被烟气系统处理之前需要被完全氧化并释放到环境中，以避免爆炸的危险)和通过设置在所述通道的拱顶上的多个喷嘴喷出的气体射流，所述通道的拱顶设置有侧壁和所述拱顶。

所述喷嘴在相对于通道的纵向方向上被布置成间隔开的组，并且产生小范围的湍流，即，它们喷射能够穿透气流的小的快速气体射流，并且所述喷嘴同时产生“马蹄形涡流”结构，该“马蹄形涡流”结构由中心下降气流(“向下冲刷”)和靠近预热通道的侧壁的上升气流(“向上冲刷”)组成，这允许必要的气体循环。

更具体地说，本发明涉及一种通过设置有侧壁，拱顶和水平输送机的预热通道对连续送入电熔炉的金属炉料进行预热的工艺，其中所述金属炉料被从所述电熔炉出来的烟气或废气包封在逆流中，所述工艺的特征在于，用于完成所述烟气或废气(17)燃烧的空气的吸入是通过沿预热通道的开口从周围环境中进行的，优选地，在所述预热通道和所述电熔炉之间的界面处存在开口，根据由位于所述通道(16)的终端部分或所述部分的下游的排出气体的温度和/或成分传感器(21)检测的测量值，通过作用于抽吸风扇和/或所述开口来调节所述吸入；

金属炉料由通过布置在所述通道(16)的拱顶上的多个喷嘴(15)喷射的气体射流撞击，由所述喷嘴(15)引入的气体射流在预热通道(16)的拱顶上不均匀地横向分布，在所述通道(16)拱顶的顶部具有较高的浓度，并且气体射流沿所述预热通道(16)纵向不均匀分布，设置横向部分，所述喷嘴(15)沿该横向部分分布，与没有所述喷嘴(15)的通道(16)的纵向部分间隔开从而避免了干扰现象。

根据本发明，所述喷嘴成组地布置，其中每个喷嘴与适当间隔开的通道的顶板的某些横向部分相对应地对准。这允许产生小规模的湍流，同时产生大规模的涡旋结构：前者对应于小的快速的气体射流能够穿透穿过通道的主气流，大大加速气体的混合和燃烧；增加烟气和炉料之间的热交换的大规模的涡旋结构通常被定义为“马蹄形涡流”，其特征在于，中心流下降(“向下冲刷”)，从而增加预热通道的中心的热交换，上升流(“向上冲刷”)靠近通道的侧壁，允许气体进行必要的循环，并且在下降阶段将部分热能提供给金属炉料后，限制与通道的侧壁和水平输送机的热交换。

与已知技术中存在的不同，上述气体射流不是沿预热通道均匀布置，而是成组布置，至少两个，适当地间隔开；这是为了避免流体动力性质的干扰，并且首先允许气体的良好的混合以及燃烧的快速发展(具有小规模的湍流效应)，随后将气体推向金属炉料(具有“马蹄形涡流”效应)。

与已知技术中存在的相反，喷嘴的尺寸不是为了以分布和均匀的方式供应所有的燃烧空气，但是，另一方面，尺寸设计成能够提供小的快速射流，主要功能是提供动能，并根据上述内容改变运动场；因此，上述射流可以更准确地被定义为“流体动力湍流发生器”，或者更简单地被定义为“流体动力湍流器”。

更具体地说，从熔炉中排出的气体完全氧化所需的燃烧空气通过沿预热通道的开口从周围环境中被吸入，例如熔炉内的预热通道的连接区域或通道与熔炉之间的界面，输送机的侧边等。换言之，调节排烟装置，使得通过沿预热通道的开口从周围环境进入的空气足以保证离开电熔炉的气体，特别是一氧化碳(CO)的完全燃烧；通过测量预热通道的终端区域中的烟气的各种参数，例如温度必须高于某一阈值，例如700℃，以及气体的组成，为了保证完全不存在CO，必须具有高于某一阈值，例如5体积％的氧含量。吸入装置的调节例如可以通过作用于烟气的抽吸风扇，和/或作用在吸入来自周围环境的燃烧空气的开口上来实现，例如在预热通道(称作“连接车”)的可移动端部中存在的开口，将废料引入EAF电熔炉，插入熔炉本身，即在预热通道和电熔炉之间的界面处：实际上，通过改变连接车相对于熔炉的位置，可以容易地改变该开口。

另一方面，注入/或通过喷嘴的空气/气体，在来自电熔炉的气体燃烧反应的化学平衡中仅有很小的(或没有)重要性，而却具有增加湍流和混合通过预热通道的流体流的流体动力功能，以便增加和改善与炉料的热交换。从这个观点看，来自喷嘴的喷射装置的尺寸不受化学平衡标准的影响，而是如下文所述，受基于相对于预热通道中的流体流动的冲击的空气射流的冲击的纯流体动力标准的影响。

“流体-动力湍流器”的使用比通过插入导流板或所谓的“静态湍流器”来增加预热通道内的湍流的替代方案简单得多，而且更方便；这些导流板必须在高温气体和灰尘的气流中工作，因此这些导流板通常作为水冷金属板生产，从热的观点看，这不是一种有效的解决方案；无论这些导流板可提供何种解决方案，由于导流板的快速磨损和频繁断裂，它们的使用实际上已经被放弃。

已知技术没有考虑到这样的事实，即在实际操作中，在炉料的预热通道内，环境空气总是通过不可避免的开口大量渗入，并且在此过程中燃烧空气的量是可变的，而对良好混合的需求基本上是恒定的。

因此，本发明所提供的优点是显而易见的，其中用于控制预热通道内的湍流的射流的操作基本上与任何可能的燃烧空气供应的控制分离。

本发明的结构和功能特征及其相对于已知技术的优点将从下面的描述中变得更加明显，参照附图，所述附图示出了本发明本身应用于电弧炉(EAF)以熔化连续装料的金属废料的可能的非限制性实施例。

在附图中：

-图1示出了根据已知技术的设备；

-图2示出了根据已知技术的设备，设置有沿预热通道均匀分布的燃烧空气喷射器；

-图3示出了根据已知技术的设备，设置有带燃烧器的预热部分和通过烟气的吸入/排出部分连接的废气的加热部分；

-图4a，4b和4c显示，带有侧视图(4a)和俯视图(4b和4c)，按照已知技术生产的设备的预热通道中的气体流动没有高速空气射流，特别是图4c中从上面看去的视图显示了与按照已知技术生产和布置的空气喷射器相对应的不存在湍流；

图5a和5b示出了根据本发明的设备；

图6示出了根据已知技术的空气喷射器在设备的预热通道中的布置；

图7示出了根据本发明的设备的预热通道中的喷嘴的布置；

图8示出了根据本发明的设备的预热通道中的喷嘴的布置；

图9a和9b示出了在根据本发明使用由高速射流形成的“流体-动力湍流器”生产的设备中气体的不同流动；

图10示出了根据本发明的预热通道的侧视图，其中喷嘴设置在每个部分中；

图11在横截面中示出了具有根据本发明提供的喷嘴的预热通道的一部分；

图12示出了根据本发明的可以位于预热通道的一部分中的一组喷嘴。

参照附图，图1-3示出了根据已知技术生产的三个设备，特别是，图1示出了具有预热通道而没有气体注入器的传统设备；图2示出了根据已知技术在预热通道中制造和布置空气喷射器的设备；图3示出了具有加热和预热部分的设备，所述设备具有燃烧器，所述燃烧器通过烟气的吸入/排出部分连接。

在附图中，1总体上表示一种用于将废料11的金属炉料连续送入电弧炉(EAF)12的设备，在电弧炉中熔融金属浴以液态存在。

在这些构造中，来自熔炉12的烟气流17沿着基本线性的路径，该路径倾向于与预热通道的壁对齐，从而远离金属炉料11。类似地，在图2的结构中，利用燃烧空气喷射器19，流17不会发生明显的偏差，随着发生在熔炉12和通道之间的界面处的冷空气18的渗入，基本上足以完成来自熔炉12的烟气17的燃烧，因此根据现有技术的教导，通过喷射器10引入的附加燃烧空气是非常有限的，并且不能产生显著的湍流。

在现有技术的设备中提供的喷嘴或喷射器不具有任何特定的空间布置，因此不以根据本发明所述的预热通道中的特定空间布置为特征。

这种类型的设备1例如在专利US5,183,143中描述。

该设备1包括至少一个水平输送机13，该水平输送机13适于将废料11的金属炉料朝向电熔炉EAF 12连续地向前移动，从而限定炉料11到熔炉本身12的炉料区域IV的相应的连续的水平进料线。

从附图中可以清楚地看出，水平输送机13形成废料11的金属炉料的预热通道16的底部。

更具体地说，设备1由预热部III组成，预热部III将废料11的金属炉料从存在于设备1中的烟气的排空部II引入到电熔炉EAF12，考虑到废料11的移动方向，在所述预热部III的上游，从利用废料11的常规接收系统接收废料11的金属炉料的部分I开始。

水平输送机13通过振动传送废料11的金属炉料，并将气从预热部III传送到被称作“连接车”20的可移动终端部分，该可移动终端部分将废料11引入到电熔炉EAF12中。

根据本发明，喷嘴位于预热部III(预热通道16)的通道的拱顶上，用于注入气体15。

特别地，这些是用于高速喷射气体15的喷嘴。

喷嘴15分布成在预热通道16内获得一定的湍流旋流运动，以改善废气17和废料11的金属炉料之间的热交换。

如图9a和9b所示，设置在预热部III的通道16的拱顶上的喷嘴15增加了废气17的湍流，因此可以获得如下结果：

-试剂气体的较高混合速度及其燃烧，

-用于完成CO，H₂和其他气体的燃烧的改进条件以及来自电熔炉EAF12的任何含碳颗粒，

-预热通道16内的温度分布更好更均匀，

-燃烧气体与预热通道16内的水平输送机13上的金属炉料11之间的热交换更好。

在未设置所述喷嘴或“流体-动力湍流器”15的本领域已知的设备中，通过连接部分进入设备的空气是不受控制的，并且具有有限的湍流和涡流，而不会获得充分的气体混合(图4a，4b和4c)，因此在预热通道16内引起缓慢且通常不完全的燃烧。

由于在预热通道16内存在“流体动力湍流器”15，相反，气体的更大混合与更高的火焰强度一起获得，这也用于限制由于来自设备外部，特别是预热通道16中的空气进入而引起的冷却。

如图7和9a，9b所示，喷嘴或“流体动力湍流器”15的布置允许运动场的所谓向下冲刷部分集中在水平输送机13的中心部分上，其中在金属炉料11和存在于预热通道16中的气体/烟气17之间获得最大的热交换。

为了获得上述旋流运动结构，喷嘴15以及由此引入的射流以非均匀的方式横向分布在预热通道16的拱顶上，并且在通道16的拱顶的顶部具有更大的浓度。

在一个优选实施例中，在横向上，喷嘴位于通道的拱顶的中心部分，拱顶的侧部没有喷嘴。

因此，气体射流的布置是这样的：在预热通道16内得到明确限定的旋流结构(图9a，9b)，其特征在于：

-在中心区域有一个下降流区，紧接在喷嘴15所在部分的下游，为了增加与该区域中的废料11的金属炉料的热交换，

-在侧面上的上升区域限制与预热通道16的壁和水平输送机13的热交换。

预热通道16中的气体的这种旋流结构通常被称作“马蹄形涡流”，根据本发明的一个实施方式，通过设置喷嘴15，因此在预热通道16的横截面的约2/3上的射流，使靠近所述通道的拱顶的侧壁的两个侧壁保持自由。

喷嘴在预热通道16的拱顶上的布置可以根据具体的设备工程问题而变化(例如参见图8所示的实施方案解决方案)，然而，要求相对高速的射流总是截留废气流17的中心部分，保持固定，使侧部自由，从而有利于建立气体向上循环和在夹带流中形成马蹄形旋流运动。

作为“流体动力湍流器”的高速射流不是均匀地纵向分布在预热通道16的拱顶上，而是按照彼此充分隔开的“喷射部”分布，从而避免流体动力干扰现象；两个相邻的喷射部之间的距离应为4-6m，这取决于通过预热通道的气体的速度。两个相邻的喷射部之间的空间用于允许上游段产生的高强度火焰在被紧邻下游的喷射段推向炉料之前有时间发展。

为了尽可能地利用预热通道16的长度来完成CO、H₂以及在工艺气体中存在于其中的任何可能的污染物的燃烧，并且改善了热回收，第一喷射部设置成尽可能靠近电熔炉EAF12。

第一组快速气体射流靠近电熔炉12设置，距离电熔炉7-10米。

在随后的“气体喷射部”之间以增加的速度和/或流量提供气体射流。喷射部的数量根据所考虑的熔化过程产生的可燃气体的量而从2个变化到4个。

如图11所示，从电熔炉EAF12开始，随着朝向烟气吸入装置的气流(与金属炉料11的移动方向相反的气流)，形成第一喷射部的多个喷嘴15可设置在连接车20(第一水冷罩)的上方，而形成其他喷射部的喷嘴15可以布置在预热通道16(耐火衬里罩)的耐火部的每个段的开始处。

在所示的例子中，使用三个喷射部，每个喷射部由四个喷嘴15组成。

注入的气体通常是室温下的空气，但是也可以是另一种气体或气体混合物，所用的气体也可以被预热。

喷嘴15的操作条件的控制装置可设置在每个部分中。

从喷嘴15释放的射流是小的和快速的，因为必须既能提供混合作用又能使通过预热通道16的气流偏离，启动热气体17朝向金属炉料11的“向下冲刷”运动，以足以穿透材料间隙的速度到达(所谓的“撞击”效应，如图5所示，其中热气流17被向下推向金属炉料11)，从而改善对流换热。

这个效果是通过评估参与所述工艺的气流的流量条件和速度而获得的：将流体流的冲击定义为流自身的质量流量和速度之间的乘积，单射流的尺寸必须这样确定，使得该组射流具有与沿通道16从熔炉12流到抽吸装置的主流烟气的冲击相似的冲击。

因此，尺寸条件如下：

其中：

W_gas＝给定喷射部中的通道中的烟气的质量流量[kg/s]

W_jet＝同一喷射部中的单射流的质量流量[kg/s]

V_gas＝与相同喷射部对应的通道内的烟气的速度[m/s]

V_jet＝单射流的速度[m/s]

N_jets＝给定喷射部上的射流数[#]

出于纯说明的目的，在所述的应用中，考虑到在室温下空气的注入，该条件通常通过具有流量约为1,000Nm³/h和排放速度为85～105m/s的射流获得。

在所提出的技术方案中，由于注入的气体，使通过预热通道16的气体流量逐渐增加，这就是可能需要考虑对于更远离熔炉12的注入部具有更大冲击的射流的原因。

随着离开熔炉12并进入预热通道16的气流，由于通过预热通道的气体的总流量增加，第一喷射部使用的流量和速度低于随后的喷射部。

根据工艺的进展和存在于预热通道16中的炉料11和离开熔炉的气体17的特性，每个喷射部可以独立于其它喷射部进行管理，控制和调节。

在最简单的实施方式中，喷嘴15完全相同并布置在预热通道16的顶部，喷嘴的数量基本上取决于预热通道16本身的宽度，考虑到约2/3的中心部分(其中要建立“向下冲刷”区域)的可用性，每个射流之间的距离约为450-500mm。为了获得有效的冲击效果，预热通道16的顶部必须被定位在一定距离处，距输送机中存在的炉料约800-1200mm(如果本发明应用于现有设备，这可能需要重新设计预热通道)。在预热通道16的特定结构的情况下，例如，在存在不允许喷嘴15彼此保持相同距离的设备约束的情况下，可以使用不同的射流排列和尺寸来获得等效的流体动力效应。

与从化学计量的角度将空气喷射与燃烧过程的控制相联系的已知设备和工艺相反，在本发明中，如果不是排他地，空气或其它气体的射流通常用于在预热通道16内获得某些湍流条件。

即使在使用空气射流的最常见情况下，所述系统的总喷射能力几乎总是低于完成来自熔炉12的工艺气体17的燃烧所需的空气的流量，因为所述系统的主要目的是稳定湍流；预热通道16内的工艺气体的燃烧空气供应的控制基本上被委托给预热通道的口和熔炉之间的间隙的抽吸凹陷和宽度的调节(从设备工程的观点看，这不能从预热通道16中完全消除)。以这种方式，作为湍流发生器的空气的喷射被用于完成工艺气体的燃烧的环境空气的供应显著地解耦。

更具体地，所述解耦如下实现。在第一步骤中，例如设备的启动，保持喷嘴15关闭，并使设备运行，开始EAF熔炉中的熔化过程。熔炉内产生的烟气经排空部Ⅱ沿预热通道Ⅲ排出，并且通过一个或多个传感器21(位于排烟部II中，或在烟气系统的其它合适区域)测量由熔炉产生的所述烟气的温度，如果需要，分析它们的化学组成，特别是氧和/或一氧化碳的含量。当测得的温度保持在700℃以上，并且当-如果也测得化学组成-氧含量不低于5体积％时，通常认为已经达到CO的完全燃烧，。

这些条件是通过调节抽吸装置，特别是通过调节抽吸风扇的速度来实现的；另外，可以调节连接车20的位置，以增加或减少连接车20与炉子之间的界面处的开口，分别增加或减少(与吸入系统的调节相同)由于内部凹陷而通过上述开口吸入的环境空气流量18。

另外，或者作为调节连接车20的位置的替代方案，可存在可调节元件22(如图5b所示)，允许改变和调节连接车20和熔炉之间的界面处的开口；例如，该可调节元件22可以是具有可调节开口的连接法兰。一旦达到所需的温度条件和可能的烟气化学组成，如上所述，该设备就处于关于烟气燃烧的安全条件下。

此时，喷嘴15被启动，如所示，喷嘴15产生湍流条件，该湍流条件改善了由熔炉产生的烟气的燃烧和与废料11的热交换。从化学平衡的角度看，通过喷嘴15注入的空气(或其它气体或气体混合物)显然不起显著作用，由于根据所述过程，所有的燃烧空气通过预热通道的开口被吸入。另一方面，通过喷嘴15注入的空气(或其它气体或气体混合物)的作用基本上是流体动力型的，因为通过促进流体流动的混合，有助于产生更好的烟气燃烧。

作为与反应的化学平衡无关的作用的证据，通过喷嘴15引入的空气量通常约为流18中的空气量的5-15％，即通过预热通道的开口吸入的空气。

因此，由喷嘴15引入的空气的速度可以被容易地调节，而不管与由电熔炉排放的烟气的燃烧有关的要求，所述燃烧根据规定被赋予通过预热通道的开口引入的空气。因此，可以根据其它参数调节喷嘴15的动作，例如工艺类型或炉料材料，或设备中的任何瞬变：例如，在输送机暂时停止的情况下，由喷嘴15引入的空气可以完全关闭，为了避免炉料的局部熔化，但同时保证熔炉排放的烟气的正确燃烧，如已经指出的，这是通过预热通道的开口吸入的空气来实现的。

因此，本发明的最终目的是增加来自熔炉的工艺气体的燃烧强度以及工艺气体与炉料之间的热交换，提高熔化过程的总能量效率。

通过应用本发明实现的从熔炉中释放的工艺气体的改进的混合和燃烧，允许获得存在于其中的污染物质(和相关前体)的更好的热结构。

通过实验获得的结果证明了这些多重优点，在处理过程中节约电能约为5-10KWh/ton，CO的残余含量降低高达30％，另外其它不需要的元素如VOC(挥发性有机化合物)，PAH(多环芳烃)，PCBs(多氯联苯)等也得到了普遍降低。

本发明也可应用于设备，例如在文件WO2012007105中所述的那些具有预热通道和用于废料的金属炉料的加热通道的设备。

由于本发明，废料的炉料的加热是通过在预热通道16中产生的湍流来实现的，与已知设备中空气的引入仅与化学燃烧过程的要求有关而没有预热通道内的运动场的任何管理逻辑的情况不同。

由于本发明，也可以避免在预热通道16内使用导流板。这些导流板具有缺点，因为在烟气的抽吸中引起显著的压降，当在非常热和含尘的气流中操作时，需要冷却和频繁的维护操作(这不仅表示设备的复杂性，而且是泄漏危险的来源，造成气体无用的热能损失)，由于入射角不易改变，因此从实际的角度难以调节和管理，最后，当要处理的速度和流量低时，导流板的作用受到限制。

因此，在说明书的前序部分提到的本发明的目的已经实现。本发明的保护范围由所附权利要求限定。

Claims

1.一种用于预热金属炉料(11)的工艺，所述金属炉料(11)通过设置有侧壁、拱顶和水平输送机(13)的预热通道(16)连续送入电熔炉(12)，其中，所述金属炉料(11)被从所述电熔炉(12)出来的烟气或废气(17)逆流包围，所述工艺的特征在于，

用于完成所述烟气或废气(17)的燃烧的空气的吸入是通过沿所述预热通道的开口从周围环境中进行，优选地，在所述预热通道和所述电熔炉之间的界面处存在开口，根据位于所述通道(16)的终端部分或所述部分的下游的温度传感器(21)所显示的测量值和/或排出气体的组成，通过作用于抽吸风扇和/或所述开口来调节所述吸入；

所述金属炉料被通过布置在所述通道(16)的拱顶上的多个喷嘴(15)喷出的气体射流包围，由所述喷嘴(15)注入的气体射流在所述预热通道(16)的拱顶上不均匀地横向分布，在所述通道(16)的拱顶的顶部具有较大的浓度，并且所述气体射流沿所述预热通道(16)纵向不均匀分布，设置有横向部分，所述喷嘴(15)沿所述横向部分分布，所述横向部分与没有所述喷嘴(15)的通道(16)的纵向部分间隔开，从而避免干扰现象。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，从所述喷嘴(15)释放的气体射流分布在所述预热通道(16)的横截部分的约2/3上，使所述通道(16)的拱顶的至少部分侧壁保持自由。

3.根据前述权利要求中的一项或多项所述的工艺，其特征在于，第一组气体射流设置在所述电熔炉(12)附近，距所述电熔炉7-10米的距离内。

4.根据前述权利要求中的一项或多项所述的工艺，其特征在于，气体射流在设置有所述喷嘴(15)的连续部，称为“气体注入部”之间设有增加的速度和/或流量。

5.根据前述权利要求中的一项或多项的工艺，其特征在于，所述喷嘴(15)的单射流的尺寸设定为使得该组射流具有与通过所述预热通道(16)的主流烟气的冲击相似的冲击，根据以下尺寸条件：

其中：

W_gas＝给定喷射部中的通道中的烟气的质量流量[kg/s]

W_jet＝同一喷射部中的单射流的质量流量[kg/s]

V_gas＝与相同喷射部对应的通道内的烟气的速度[m/s]

V_jet＝单射流的速度[m/s]

N_jets＝给定喷射部上的射流数。

6.一种用于实施预热金属炉料(11)的工艺的设备，所述金属炉料(11)通过设置有侧壁，拱顶和水平输送机(13)的预热通道(16)连续送入电熔炉(12)，其中所述金属炉料(11)被从所述电熔炉(12)出来的烟气或废气以及由布置在所述通道(16)的拱顶上的多个喷嘴(15)喷出的气体射流逆流包围，所述设备包括抽吸风扇和沿所述预热通道的开口，优选在所述预热通道和所述电熔炉之间的界面处开口，所述风扇和/或所述开口是可调节的，用于从周围环境抽吸空气，以获得所述烟气或废气(17)完全燃烧的条件，根据位于所述通道的终端部分或所述部分的下游的温度传感器(21)显示的测量值和/或排出气体的组成来检验所述条件，

所述设备的特征在于，在所述预热通道(16)的拱顶上设置有至少两组喷嘴(15)，相对于所述通道纵向上间隔开，

所述喷嘴(15)在所述预热通道(16)的拱顶上不均匀地横向分布，在所述通道(16)的拱顶的顶部具有较高的浓度，所述喷嘴(15)沿所述预热通道(16)不均匀地纵向分布，设置有横向部分，所述喷嘴(15)沿所述横向部分分布，所述横向部分与没有所述喷嘴(15)的通道(16)的纵向部分间隔开，从而避免干扰现象。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述喷嘴(15)分布在所述预热通道(16)的横截部分的约2/3上，使所述通道(16)的拱顶的至少部分侧壁保持自由。

8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述设备设置有2-4个部分，所述部分设有所述喷嘴(15)或“气体注入部”，所述喷嘴(15)或“气体注入部”在相对于所述通道的纵向方向上彼此间隔大约4-6米。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述第一“气体注入部”设置在所述电熔炉(12)附近，距所述电熔炉7-10米的距离内。

10.根据前述权利要求6-9中的一项或多项所述的设备，其特征在于，沿着所述预热通道(16)设置有三个“气体注入部”，每个部分具有四个喷嘴(15)。

11.根据前述权利要求6-9中的一项或多项所述的设备，其特征在于，喷嘴(15)设置有在连续的“气体注入部”之间的增加的速度和/或流量。

12.根据前述权利要求6-11中的一项或多项所述的设备，其特征在于，喷嘴(15)都是相同的，并且布置在所述预热通道(16)的顶部，所述喷嘴(15)的数量取决于所述预热通道(16)本身的宽度，每个喷嘴之间的中心距离约为450-500mm。