CN117366615A - 用于使丸状装入物料熔化的氧气-燃料燃烧系统和方法 - Google Patents

用于使丸状装入物料熔化的氧气-燃料燃烧系统和方法 Download PDF

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G.J.布拉吉诺
A.马克瓦纳
M.D.布津斯基
何筱毅
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Abstract

本发明涉及用于使丸状装入物料熔化的氧气‑燃料燃烧系统和方法。一种用于使丸状装入物料熔化的系统，该系统包括：炉，其具有供给端和与供给端相反的排放端，供给端构造成接收固体的丸状装入物料，排放端构造成排放熔化的装入物料和熔渣；输送器，其构造成将丸状装入物料供给到炉的供给端中；至少一个氧气‑燃料喷燃器，其定位成将热引导至供给端附近的熔化区中，以对丸状装入物料加热且使其至少部分地熔化，以形成熔化的装入物料和熔渣，其中氧气‑燃料喷燃器使用具有至少70％的氧分子的氧化剂；以及至少一个烟道，其用于使喷燃器燃烧产物从炉排出。

Description

用于使丸状装入物料熔化的氧气-燃料燃烧系统和方法
对相关申请的交叉引用
本申请要求2018年3月23日提交的美国临时专利申请No.62/647040的优先权，该美国临时专利申请通过引用而全部并入本文。
技术领域
本发明涉及用于使丸状装入物料熔化的氧气-燃料燃烧系统和方法。
背景技术
就发明人所知，目前燃烧并不用于使直接还原铁(DRI)或热压铁(HBI)(或更一般地，含铁丸或铁丸)熔化。典型地，DRI在一个设施中产生，且被运送到另一设施，以在电弧炉(EAF)中熔化。DRI的运送引起物料搬运的挑战。另外，DRI在产生时是热的，且典型地需要冷却下来以用于运送。进一步，对于在EAF中熔化来说，具有比生铁更低的金属性的DRI是较低等级的铁源。与生铁相比，DRI包含更大量的熔渣。另外，丸的多孔性使得利用电能来使DRI熔化具有挑战性。因此，对于制造电工钢来说，DRI是不如生铁高效的铁源，使得在运送之前和/或在装入到电弧炉中之前将DRI转化成生铁是有意义的(如果这可以以低成本来完成的话)。
发明内容
本文描述了一种用于使丸状装入物料熔化的系统，该系统包括：炉，其具有供给端、排放端和底部，其中固体的丸状装入物料被供给到供给端中，且熔化的装入物料和熔渣从排放端排放；输送器，其用于将丸状装入物料供给到炉的供给端中；至少一个氧气-燃料喷燃器，其定位在供给端附近的熔化区中，以对丸状装入物料加热且使其至少部分地熔化，以形成熔化的装入物料，其中氧气-燃料喷燃器使用具有至少70％的氧分子的氧化剂；以及至少一个烟道，其用于使喷燃器燃烧产物从炉排出。
丸状装入物料可包括铁丸、直接还原铁丸以及热压铁丸、热压铁块或热压铁粉中的一个或多个。
在一个实施例中，炉的底部的至少一部分从供给端朝向排放端而向下倾斜，以使重力能够辅助使装入物料从供给端移动到排放端。
在另一实施例中，提供用于使熔渣与熔化的装入物料分离的机构，其中该机构可定位在排放端附近或入口端附近，以确保熔渣一直漂浮在熔化物上方且可被分离。
在另一实施例中，炉具有长度和宽度，其中铁沿长度方向移动，且在整个宽度上被供给且排放，长度是宽度的至少两倍。
供给输送器/运送器可交替在整个宽度上供给，以允许装入物料均匀地分布，且使熔化时间均匀。
在另一实施例中，预热器可定位成与炉的供给端相邻，预热器具有用于在将装入物料供给到炉中之前对丸状装入物料预热的能量输入装置。
对于预热器，能量输入装置可包括具有或不具有烟道的喷燃器中的一个或多个，烟道构造成使喷燃器燃烧产物的至少一部分从炉排放。
预热器的能量输入装置可构造成对输送器上的丸状装入物料加热，或可构造成对预热炉中的丸状装入物料加热，预热炉构造成将经预热的丸状装入物料排放到输送器上。
在另一实施例中，烟道定位在炉的熔化区中，以用于增进向丸状装入物料传递热。
在另一实施例中，控制器可编程为使熔化区中的至少一个喷燃器在富燃料模式下运行，以抑制装入物料的氧化。另外，至少一个氧气喷射器可定位在熔化区的下游，以使来自熔化区中的至少一个喷燃器的富燃料燃烧产物完全燃烧。
在另一实施例中，至少一个喷燃器为直接冲击型喷燃器，其产生直接冲击丸状装入物料以使热最大程度地传递到丸状装入物料的火焰。
在另一实施例中，在熔化区的下游的至少一个喷燃器能够将直接还原铁粉喷射到炉中在另一实施例中，还在炉中、在熔化区的下游提供至少一个顶部安装式喷燃器，以用于向熔化的装入物料提供热。
在另一实施例中，还将至少一对侧壁安装式喷燃器定位在炉的相对的侧壁上、在熔化区的下游，以用于向熔化的装入物料提供热。
在另一实施例中，控制器编程为使熔化区中的至少一个喷燃器在富燃料模式下运行，以抑制装入物料的氧化，且使在熔化区的下游的至少一对侧壁安装式喷燃器在贫燃料模式下运行，以使来自熔化区中的至少一个喷燃器的富燃料燃烧产物完全燃烧。
在另一实施例中，提供搅拌机构，搅拌机构用于搅拌熔化的装入物料，且促进丸状装入物料混合到熔化区中的熔化的装入物料中。搅拌机构可包括一个或多个底部或侧部搅拌喷嘴，搅拌喷嘴用于将惰性气体喷射通过炉的底部或装入壁。备选地，搅拌机构可包括机电式搅拌装置。
在另一实施例中，一个或多个传感器用于收集数据，且控制器编程为使用数据来调节熔化区中的至少一个喷燃器的运行。
在另一实施例中，除熔渣设备用于使熔化的装入物的表面上的熔渣破碎。除熔渣设备可包括用于将除熔渣流喷射到炉中的装置。
方面1。一种用于使丸状装入物料熔化的系统，该系统包括：炉，其具有供给端和与供给端相反的排放端，供给端构造成接收固体的丸状装入物料，排放端构造成排放熔化的装入物料和熔渣；输送器，其构造成将丸状装入物料供给到炉的供给端中；至少一个氧气-燃料喷燃器，其定位成将热引导至供给端附近的熔化区中，以对丸状装入物料加热且使其至少部分地熔化，以形成熔化的装入物料和熔渣，其中氧气-燃料喷燃器使用具有至少70％的氧分子的氧化剂；以及至少一个烟道，其用于使喷燃器燃烧产物从炉排出。
方面2.根据方面1的系统，其中炉具有长度和宽度，其中装入物料沿长度方向从供给端水平地移动到排放端，且其中至少一个喷燃器定位在供给端附近，长度是宽度的至少两倍。
方面3.根据方面2的系统，其中底部的至少一部分从供给端朝向排放端而向下倾斜，以使重力能够辅助使装入物料从供给端移动到排放端。
方面4.根据方面1的系统，其中炉为旋转炉，其具有跨越在供给端与排放端之间的弯曲的侧壁。
方面5.根据方面4的系统，其中至少一个喷燃器和烟道两者均定位在炉的供给端处或供给端附近。
方面6.根据方面4的系统，其中至少一个喷燃器定位在炉的侧壁中。
方面7.根据方面1的系统，其中炉为竖炉，其中供给端为顶端，且排放端在底端的侧壁中，且其中至少一个喷燃器布置成从侧壁向炉中喷火。
方面8.根据方面1的系统，其中丸状装入物料包括铁丸、直接还原铁丸和热压铁丸中的一个或多个。
方面9.根据方面1的系统，该系统进一步包括用于使熔渣与熔化的装入物料分离的机构。
方面10.根据方面1的系统，该系统进一步包括：与炉的供给端相邻的预热器，预热器具有用于在将装入物料供给到炉中之前对丸状装入物料预热的能量输入装置。
方面11.根据方面10的系统，其中能量输入装置包括喷燃器和烟道，烟道构造成使喷燃器燃烧产物的至少一部分从炉排放，且其中能量输入装置对输送器上的丸状装入物料加热。
方面12.根据方面10的系统，其中能量输入装置对预热炉中的丸状装入物料加热，预热炉构造成将经预热的丸状装入物料排放到输送器上。
方面13.根据方面1的系统，该系统进一步包括控制器，控制器编程为使熔化区中的至少一个喷燃器在富燃料模式下运行，以抑制装入物料的氧化。
方面14.根据方面1的系统，其中至少一个喷燃器为直接冲击型喷燃器，其产生直接冲击丸状装入物料以使热最大程度地传递到丸状装入物料的火焰。
方面15.根据方面1的系统，该系统在熔化区的下游进一步包括构造成将直接还原铁粉喷射到炉中的至少一个喷燃器。
方面16.根据方面1的系统，该系统进一步包括搅拌机构，搅拌机构用于搅拌熔化的装入物料，且促进丸状装入物料混合到熔化区中的熔化的装入物料中，其中搅拌机构选自下者：用于将惰性气体喷射通过炉的底部的一个或多个底部搅拌喷嘴，以及机电式搅拌装置。
附图说明
在下文中将结合附图来描述本发明，在附图中，同样的数字表示同样的元件：
图1为铁熔化系统的实施例的示意性侧视透视图，该铁熔化系统在连续或半连续的熔化炉的熔化区中采用顶部安装式熔化喷燃器。
图2为如图1中的铁熔化系统的另一实施例的示意性侧视透视图，该铁熔化系统进一步采用在熔化炉的上游的烟道气体加热的预热器，以及用以增进熔化炉中的装入物的熔化和混合的底部搅拌喷嘴。
图3为如图2中的铁熔化系统的另一实施例的示意性侧视透视图，该铁熔化系统在熔化炉中的熔化区的下游进一步采用侧壁安装式喷燃器。
图4为如图1中的铁熔化系统的另一实施例的示意性侧视透视图，该铁熔化系统在熔化炉中、在熔化炉中的熔化区的下游进一步采用额外的顶部安装式熔化喷燃器。
图5为如图3中的铁熔化系统的另一实施例的示意性侧视透视图，该铁熔化系统在预热器中进一步采用直接火焰冲击型喷燃器。
图6为如图3中的铁熔化系统的另一实施例的示意性侧视透视图，该铁熔化系统进一步将旋转炉用作预热器。
图7为如图2中的铁熔化系统的另一实施例的示意性侧视透视图，该铁熔化系统在熔化区的下游进一步采用能够将直接还原铁粉喷射到炉中的顶部安装式喷燃器。
图8为如图7中的铁熔化系统的另一实施例的示意性侧视透视图，该铁熔化系统在熔化炉中的熔化区的下游进一步采用侧壁安装式喷燃器。
图9为如图1中的铁熔化系统的另一实施例的示意性侧视透视图，该铁熔化系统进一步采用在熔化炉的上游的烟道气体加热的预热器，以及用以增进熔化炉中的装入物的熔化和混合的机电式搅拌装置。
图10为用于在将铁装入到熔化炉中之前对铁预热的铁丸预热器的示意性侧视图，显示了耐火罩，耐火罩覆盖向熔化炉提供铁丸的输送器和向丸提供热的喷燃器。
图11为用于在将铁装入到熔化炉中之前对铁预热的铁丸预热器的示意性侧视图，显示了旋转炉，旋转炉具有用于向丸提供热的喷燃器和用于使热从旋转炉排出的烟道。
图12为预热器和铁熔化炉系统的熔化区的实施例的示意性侧视图。
图13为预热器和铁熔化炉系统的熔化区的另一实施例的示意性侧视图。
图14为使用冲天炉的铁熔化系统的另一实施例的示意性侧视图。
图15为使用旋转炉的铁熔化系统的另一实施例的示意性侧视图。
图16为如本文描述的炉中的熔化系统的效果的计算流体动态模拟的透视图，显示了熔化温度分布。
图17为如本文描述的炉中的熔化系统的计算流体动态模拟的透视图，显示了熔化流型式。
具体实施方式
DRI厂在快速地替代传统的铁矿处理形式(诸如鼓风炉)，因为天然气在DRI制造过程中有较高的使用率，与需要焦炭的鼓风炉相比，天然气导致更低的碳排放量。天然气是优选的，因为与煤和焦炭相比，天然气是含碳更少、在经济上更可用的燃料源。DRI厂通常定位成较接近于采矿作业地，或定位在天然气较便宜的地方，而不一定接近于钢厂作业地。特别地，对于制造电工钢来说，DRI不是理想的原料，因为DRI具有较高的熔化温度(大约1350℃)、较高的孔隙率和较少的金属铁含量(大约85％)。相反，具有较高的铁含量(大约95％)和较低的熔化温度(大约1250℃)的生铁是较好的天然铁单元源。因此，如果生铁是可用的且经济的，则如今大多数工厂最终将宁愿购买生铁而不是DRI来用于制造钢。因而，需要用以将DRI转化成生铁的低成本且环境友好的过程。在美国，便宜的天然气的可用性使得基于燃烧的过程在经济上引人注目。
本发明人提出了使用氧气-燃料喷燃器来使冷(或热)DRI熔化的系统和方法。优选地，喷燃器将天然气用作燃料，且将氧气或富氧空气用作氧化剂，其中氧化剂具有至少30％的氧分子，优选地具有至少70％的氧分子，更优选地为工业等级的氧气。
另外，与单独使用熔化炉(熔化器)相比，结合预热器来使用熔化炉预期在熔化区中提供更高的热传递效率和降低的喷火速率需求。当暴露出更多的表面区域时，预热器提供延长的用于加热的停留时间，以及对丸状铁加热的机会。
DRI典型地以丸状形式产生，其中丸具有0.25-2cm的尺寸范围、大约1cm的平均尺寸，且还包括一些小得多的粉。为了清楚起见，本文的系统和过程不限于丸状物料本身，而是对于呈颗粒状或块状或其它类似形式的物料将较好地运行。
图1-9和图14-15中显示了铁熔化系统的多种布置。铁熔化系统的各实施例具有一些共同的元件或特征，其中图1-9中的实施例共用同一基本结构布置。概括地说，图1-9中的炉为连续的长型炉，其优选地在形状上为矩形，其中丸状铁(优选地在预热器中被预热)通过供给端进入，且以连续的速率从排放端取出熔化的金属。熔渣层漂浮在熔化的金属的顶部上，且也以连续的速率被取出，如上文描述的那样与熔化的金属分离。炉的供给端处的喷燃器向进来的铁丸高效地传递热。软化的铁丸然后进入已经在炉中的液体金属浴。液体金属浴朝向排放端缓慢地移动，且从炉中被放出。水平喷火的喷燃器可定位在液体浴的上方，从而有效地经由辐射而传递热。以一定的方式调整喷燃器，以产生过程化学反应所需的最小的熔渣层。熔渣粘度优选地被控制成使得熔渣可自由流动，然而不允许熔渣起泡沫。还可通过机械搅动、由高动量气体进行流体搅动或通过改变熔渣化学性质而使熔渣碎裂或破碎。碳以焦炭/煤的形式或通过天然气而添加到该过程。熔化的金属可作为热金属而被放出，或者可通过快速冷却或使用生铁铸造机来将熔化的金属转化成颗粒状生铁。
如在图1中详细地显示的那样，铁熔化系统10包括熔化炉110和预热器210。由丸状铁(DRI)300构成的装入物298被供给到预热器210中，且由输送器302运送到熔化炉110的供给端112。炉还包括与供给端112相反的排放端114，以及底部116、顶部118和从供给端112到排放端114而跨越炉110的长度的侧壁120。炉110的靠近于供给端112的区域被指定为熔化区318，因为在该区域中，丸状铁300熔化以形成熔化的装入物310。尽管本文描绘了机械式输送器，但可使用气动式输送器或其它物料输送系统。在一些情况下，输送器优选地为可控气氛的，以使丸发生氧化的风险最小。
并且，为了增进熔化且避免太大浓度的丸在炉中的一个特定地点中积聚，供给输送器可使供给物在整个宽度上分散，以允许装入物料均匀地分布，且使熔化时间均匀。在一个实施例中，输送器可左右移动，以实现这种分散。
当铁丸300被装入到炉110的供给端112中时，铁丸300由来自安装在顶部118中的至少一个氧气-燃料喷燃器340的燃烧产物加热。氧气-燃料喷燃器340可为直接冲击型喷燃器，这意味着由喷燃器340发出的火焰342直接冲击在丸状铁300上，以增加以对流的方式向铁丸300传递热的速率。备选地或以组合的形式，氧气-燃料喷燃器340可产生高度辐射的火焰，高度辐射的火焰能够实现以辐射的方式显著地向铁丸300传递热。
为了促进或增进将装入物料从供给端112运送到排放端114，炉110的底部116的至少一部分可从供给端112朝向排放端114而向下倾斜。
在熔化和加热过程期间，熔渣320通常在熔化的装入物310的顶部表面上形成。在从炉的排放端114排放时，分离机构330使熔渣320与熔化的装入物310分离。分离机构330可包括用于使熔渣320与熔化的装入物310分离以产生输出熔渣流322和输出熔化装入物流312的分流板、导流桨、堰、可移动的门或另一其它机构。可通过分离孔(而不是倒出热金属的地方)取出熔渣。
由至少一个喷燃器340产生的燃烧产物或烟道气体被引导至至少一个烟道，烟道可定位在炉110的多个部分中。如在图1中显示的那样，烟道344可定位在排放端114处。备选地或以组合的形式，如在图2中显示的那样，另一烟道196可定位在预热器210的入口端处，以在将进来的铁丸300装入到炉110中之前使烟道气体能够向铁丸300传递热。如在图12和图13中显示的那样，烟道190和192也可定位在预热器210中的其它地方(图12，烟道190)，或定位在炉110的熔化区312中(图13，烟道192)，以增进向丸状铁300传递热。
如在图2中显示的那样，炉110可进一步包括底部搅拌设备350，底部搅拌设备350用于将一个或多个底部搅拌射流352喷射通过炉110的底部116，且喷射到熔化的装入物320中。底部搅拌射流352用于搅拌熔化的装入物320，以增进丸状铁300的混合、集成和熔化，且增加熔化的装入物320的温度和组分的均一性。浸没的喷头可用于喷射呈气体燃料(优选地，天然气)的形式的碳，以将DRI中的氧化铁还原成铁。
如在图3中显示的那样，炉110可进一步包括一对或多对侧壁安装式喷燃器380，喷燃器380在熔化的装入物310的上方将辐射的水平火焰382喷射到炉110中。喷燃器380向熔化的装入物310提供额外的热，以使装入物温度均一，且确保所有丸状铁300已熔化，且集成到熔化浴中。在一些实施例中，至少一个顶部安装式喷燃器340可在富燃料的状态下运行，从而抑制丸状铁300在其熔化时发生氧化，且至少一对具有火焰352的侧壁安装式喷燃器350可在贫燃料的状态下运行，以使来自顶部安装式喷燃器340的过量燃料的燃烧热的回收率最大。由于在熔化区312的下游，熔渣320存在于熔化的装入物310的顶部表面上，故由于使侧壁安装式喷燃器350在贫燃料的状态下运行而导致氧化的风险相对较低。
如在图4中显示的那样，炉110可在熔化区312的下游且在熔化的装入物310的上方进一步包括一个或多个额外的顶部安装式喷燃器360。这些喷燃器可为发出高动量火焰362的直接冲击型喷燃器，火焰362接触熔化的装入物320的顶部上的熔渣320，且可用于使熔渣320碎裂，以增进向装入物传递热。备选地或以组合的形式，喷燃器360可发出辐射火焰362。
如在图5中显示的那样，预热器210可包括多个发出火焰242的直接火焰冲击型喷燃器240，火焰242接触正在朝向炉110输送的丸状铁300。
备选地，如在图6中显示的那样，预热器210可包括旋转炉220，丸状铁300在其前往炉110的路径上穿过旋转炉220。旋转炉220从产生火焰228的喷燃器222接收热输入，且燃烧产物经由烟道224排出。传感器226可用于测量烟道气体性质(诸如温度和组分)，这可用于控制喷燃器220的运行，以及炉220的运行参数(诸如旋转速度和生产率)。
如在图7中显示的那样，炉110可进一步包括一个或多个喷射器-喷燃器370，喷射器-喷燃器370构造成将直接还原铁粉(DRI粉)以及燃料和氧化剂喷射到炉中。喷射器-喷燃器370通过以允许DRI粉熔化且集成到熔化浴中的方式喷射DRI粉而辅助减少DRI粉的损失。喷燃器370可安装在顶部118中(如显示的那样)或侧壁120中(未显示)，但无论是在顶部118中还是侧壁120中，喷燃器370均朝向熔化的装入物310而向下成角度，以将DRI粉(其在喷燃器火焰中被预热)有效地传送到液体金属浴中。
图8显示了具有喷射器-喷燃器370和侧壁安装式喷燃器350两者的炉110的实施例。
如在图9中显示的那样，机电式搅拌机构392可用作底部搅拌机构350的备选方案，以增加熔化的装入物320中的混合、熔化和均一性。
在图1-9中的任何实施例或实施例的组合中，铁丸熔化过程可在分批的半连续模式或全连续模式下运行。并且，在任何实施例中，可调整或控制任何或所有喷燃器的喷火速率以及装入物供给速率，以控制向装入物传递热的速率。在一个示例中，可使用一种喷燃器，该喷燃器可沿特定方向选择性地引导或多或少强烈的火焰，以如需要的那样增大或减小炉的特定部分中的热传递速率。
DRI丸倾向于发生氧化，故在一些实施例中，可能有益的是，将炉中的气氛控制成略还原性的或富燃料的(等值比为1至1.1，其中等值比指示所提供的燃料的量与将通过可用的氧气而完全燃烧成CO2和H2O的燃料的量相比)。更具体地，控制喷燃器以在熔化区中形成略还原性的气氛可最有效地抑制氧化。
在一些实施例中，可能有益的是采用水平喷火的喷燃器，其中燃料在氧气喷射点的下方进入炉，从而利用还原性气氛来掩盖熔化的DRI。
图16和图17中显示了一个这样的实施例的计算模型，图16和图17分别显示了熔化温度和熔化流型式。图16中的模型结果指示，可主要经由来自喷燃器的辐射来实现熔化温度，只要保持熔渣层的临界厚度，且在熔化物的内部形成自然对流。如在示出熔化流型式的图17中显示的那样，由于进来的物料与离开的物料之间有温度差，故在熔化金属的内部产生自然对流，这有助于使进来的物料浸没到熔化浴中。这种对流可进一步由气体搅拌或机电搅拌辅助。
在一些实施例中，可能有益的是采用多个烟道管，以将从炉排放的烟道气体分成多个流。特别地，其中至少一个流以逆流的方式在进来的DRI的上方经过，且至少另一个流从熔化空间内的其它地方排放。
在一些实施例中，可能有益的是，使炉的上游端以亚化学计量的氧气-燃料比运行，且使这些烟道气体通过定位在炉的下游端处的管而排放；其中，在所述管的上游引入分级氧气，以在未燃烧的燃料离开炉之前使未燃烧的燃料燃烧。优选地，在相对惰性的熔渣层使熔化的铁与分级氧气分离以防止氧化的位置处引入分级氧气。
在一些实施例中，可能有益的是，利用惰性(或相对惰性)的气体(诸如N2)或再循环/净化的烟道气体来将DRI粉输送到炉中，从而减少与DRI接触的自由氧气的量。
在一些实施例中，可能有益的是，使大多数或所有烟道气体通过定位在炉的上游端处的至少一个管而排放，从而以大部分逆流的方式将烟道气体的可感能量的部分传递到进来的DRI和/或铁的熔化池中。
另外，烟道气体传感器可用于沿着炉的长度且在炉的烟道出口处测量烟道气体的组分，以改变且控制期望的气氛的生成。另外或备选地，温度和成像传感器可用于沿着熔化炉和预热器的长度且在熔化炉和预热器的出口处测量温度，以控制能量输入。
在熔化炉110的上游，可提供预热器210，以提高总体熔化过程的效率。如在图10中显示的那样，在预热器210的一个实施例中，用于将铁丸300运送到炉110的输送器302至少部分地由耐火材料衬里的罩遮盖，且多个直接冲击型喷燃器定位成对铁丸300喷火。备选地，如在图11中显示的那样，在预热器210的另一实施例中，输送器302将铁丸300运送到预热炉或预热容器中，预热炉或预热容器构造为具有至少一个喷燃器和烟道的旋转炉。在2018年7月2日提交的美国申请No.16/025230中更详细地描述了预热器的这些实施例，该申请通过引用而全部并入本文。
预热器210还可使用相对于DRI丸300的方向而以逆流流动的来自炉110的热烟道气体，由此辅助预热。优选地，利用专用的耐火涂层来给预热炉加衬里，以将能量反射且再辐射回到DRI丸。可基于需求使用预热炉中的传感器来控制预热炉中的喷燃器喷火速率和停留时间，以实现装入的丸的目标平均热含量/温度。
预想熔化炉的备选构造。在一个示例中，如在图14中显示的那样，熔化炉410可以以冲天炉或竖炉的形式来构造，其中由铁丸300构成的装入物298被提供到炉410的顶部中，从而竖直地向下流动。炉410由炉篦或筛子414隔开，使得固体丸300保留在炉篦414的上方，且容许熔化的铁308向下排到由熔渣320层覆盖的液体金属310的熔化浴中。多个喷燃器440定位在炉410的在炉篦414下方的下部部分中，以沿熔化浴的方向喷射火焰442。来自喷燃器440的热燃烧产物或烟道气体446向上流过炉篦414，且密切地接触炉篦上方的固体铁丸300，由此对丸300加热且使丸300熔化。冷却的烟道气体444从炉410的顶部排出。
在另一示例中，如在图15中显示的那样，熔化炉510可以以旋转炉的形式来构造。输送器302向炉510提供铁丸300，炉510围绕其轴线旋转，以增进丸的混合以及从炉的热耐火壁到丸的热传递。至少一个喷燃器540经由火焰542而向炉510提供热，且燃烧产物通过烟道544而离开炉510。烟道中的传感器546可用于测量温度和/或废气组分，这可用于控制喷燃器540的运行。熔化的铁装入物310和熔渣320从炉510排放。
虽然上文结合优选的实施例描述了本发明的原理，但要清楚地理解的是，该描述仅作为示例而非作为对本发明的范围的限制而作出。

Claims (9)

1.一种用于使铁丸装入物料熔化以产生生铁的系统，所述系统包括：
连续的长型矩形炉，其具有供给端和与所述供给端相反的排放端，所述供给端构造成接收固体的铁丸装入物料，所述排放端构造成排放熔化的装入物料和熔渣；
输送器，其构造成将所述铁丸装入物料供给到所述炉的所述供给端中；
至少一个氧气-燃料喷燃器，其定位成将热引导至与离所述排放端相比更靠近所述供给端的熔化区中，以对所述铁丸装入物料加热且使其至少部分地熔化，以形成所述熔化的装入物料和熔渣，其中所述氧气-燃料喷燃器构造成使用具有至少70％的氧分子的氧化剂；
至少一个烟道，其用于使喷燃器燃烧产物从所述炉排出；
搅拌机构，所述搅拌机构用于搅拌所述熔化的装入物料，且促进所述铁丸装入物料混合到所述熔化区中的所述熔化的装入物料中，其中所述搅拌机构选自下者：用于将惰性气体喷射通过所述炉的底部的一个或多个底部搅拌喷嘴，以及机电式搅拌装置；以及
其中，所述炉具有长度和宽度，其中，所述输送器使所述铁丸装入物料在整个所述宽度上分散；
其中，所述装入物料沿长度方向从所述供给端水平地移动到所述排放端，且其中所述至少一个喷燃器定位在所述供给端附近，所述长度是所述宽度的至少两倍；
其中，底部的至少一部分从所述供给端朝向所述排放端而向下倾斜，以使重力能够辅助使装入物料从所述供给端移动到所述排放端。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一个喷燃器和所述烟道两者均定位在所述炉的所述供给端处或与离所述炉的所述排放端相比更靠近所述炉的所述供给端，或者，所述至少一个喷燃器定位在所述炉的所述侧壁中。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括用于使所述熔渣与所述熔化的装入物料分离的机构。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：
与所述炉的所述供给端相邻的预热器，所述预热器具有用于在将所述装入物料供给到所述炉中之前对所述铁丸装入物料预热的能量输入装置。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述能量输入装置包括喷燃器和烟道，该烟道构造成使所述喷燃器燃烧产物的至少一部分从所述炉排放，且其中所述能量输入装置对所述输送器上的铁丸装入物料加热。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述能量输入装置对预热炉中的铁丸装入物料加热，所述预热炉构造成将经预热的铁丸装入物料排放到所述输送器上。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括控制器，所述控制器编程为使所述熔化区中的所述至少一个喷燃器在富燃料模式下运行，以抑制所述装入物料的氧化。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述至少一个喷燃器为直接冲击型喷燃器，其产生直接冲击所述铁丸装入物料以使热最大程度地传递到所述铁丸装入物料的火焰。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括在所述熔化区的下游的至少一个喷燃器，其构造成将直接还原铁粉喷射到所述炉中。
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