CN1926248B - 直接熔炼设备及方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种直接熔炼方法。该方法的特征在于，处理从直接熔炼容器(3)释放的废气。废气处理包括冷却废气和夹带在废气中的颗粒材料，然后将颗粒材料从冷却的废气中去除。对经过冷却和清洁的废气进行分流。至少一部分废气用作加热熔炉(11)的能量源。另一部分废气用作废热回收单元(25)中的能量源。废气处理还包括调节废热回收单元中的工作状况，以适应供给到废热回收单元的废气变化。

Description

直接熔炼设备及方法
技术领域
本发明涉及用于用诸如矿石、部分还原矿石和含金属的废液流的金属进料生产熔融金属的直接熔炼设备和直接熔炼方法。
此处，词语“熔炼”理解为表示热处理，其中发生还原金属进料以生产熔融金属的化学反应。
背景技术
在同一申请人的国际申请PCT/AU96/00197(WO96/31627)和如最近提交的国际申请PCT/AU2004/000473(WO2004/090174)和PCT/AU2004/000472(WO2004/090173)(它主要涉及用铁矿石颗粒生产熔融铁)之类的其他专利申请中，描述了已知的直接熔炼方法，它在原理上依赖作为反应媒介的熔池，并总体上称为HI熔炼方法。
该HI熔炼方法包括如下步骤：
(a)在直接熔炼容器中形成熔融金属和熔渣的熔池；
(b)注射到熔池中：
(I)金属进料，通常是金属氧化物；及
(II)固体含碳材料，通常是煤，它起到金属进料的还原剂和能量源的作用；及
(c)将金属进料熔炼成金属层中的金属。
在该HI熔炼方法中，金属进料和固体含碳材料通过处于喷枪形式的固体输送装置喷射到熔池中，该喷枪与垂直方向相倾斜，从而通过直接熔炼容器的侧壁向下和向内延伸，并延伸到直接熔炼容器的下部区域中，从而将至少一部分固体材料输送到直接熔炼容器底部中的金属层中。
该HI熔炼方法还包括后燃烧反应气体，如随着热空气从熔池中释放的CO和H2，该热空气可以是富氧的，该后燃烧反应气体通过至少一个向下延伸的热空气喷射枪喷射到直接熔炼容器的上部区域中，并将后燃烧产生的热量传递给熔池，以增加熔炼金属进料所需的热量。
该HI熔炼方法还包括在熔炉中生产热空气，并经过耐火砖衬里的热风总管将该热空气供给到一个或多个喷枪。该熔炉包括在加热阶段和热量交换阶段这两个阶段之间循环的至少两个单独熔炉。在热量交换阶段中，熔炉向热空气喷射枪提供高于1000℃的热空气，并且在加热阶段中，熔炉经过燃料的燃烧和使燃烧产物通过熔炉在其内部结构中再生产热量。各熔炉的工作是互相协同的，从而总是有至少一个熔炉处于其热量交换阶段，并在任意点处及时将预热空气提供到直接熔炼容器。
该HI熔炼方法还包括对从直接熔炼容器释放的通常在1450℃下的废气进行处理，以在将冷却和清洁的废气释放到大气中之前从废气回收热量并清洁该废气。该可能的废气处理选择包括：(a)将废气用作加热熔炉的能量源，(b)用废气产生蒸气和/或电，及(c)将废气用作在将进料材料供给直接熔炼容器之前预处理金属进料的能源。该预处理选择包括对金属进料进行预加热和/或预还原。
该HI熔炼方法通过在单个紧凑直接熔炼容器中直接熔炼能够生产大量如熔融铁之类的熔融金属。
然而，为了实现这一点，需要向直接熔炼容器供给大量(a)固体进料，如含铁进料、含碳材料和助熔剂，(b)经过一个或多个热空气喷射枪向固体喷射枪供给预热空气。
在下面接着的段落中，该HI熔炼方法产生大量废气，该废气处于高温并且是有潜在价值的能量源。有效回收并使用能源的废气处理能够对该方法的工作成本具有重要影响，并且在此基础上是期望的目的。然而，非常重要的是，包括将废气用于直接熔炼设备工作中，如预处理单元或熔炉的废气处理不会使得设备的工作过度复杂，并与设备合适地整体形成。
本发明提供一种直接熔炼方法，它在直接熔炼设备中以整体方式实际和有效地处理废气。
发明内容
根据本发明，来自直接熔炼容器的废气流分成至少两股气流。其中一股气流供给到产生用于直接熔炼容器的热空气的数个熔炉，并用作能量源，在熔炉中燃烧。另一股废气流供给到废热回收单元，并用于产生蒸汽和/或电力。优选地，该蒸汽和/或电力在该直接熔炼设备中使用。每个熔炉都具有工作阶段的重复顺序，该工作阶段包括加热阶段、所谓的罐装阶段和热量交换阶段，该热量交换阶段是比加热阶段更长的时间周期。此处，词语“罐装阶段”理解为表示熔炉关闭并且熔炉既不受到燃烧的废气加热也不通过与空气流的热量交换而冷却。实际上，给定熔炉的罐装阶段的持续时间是将需要切换废气和热空气流的阀打开和关闭所需要的时间量，从而(a)将给定熔炉从加热阶段转换到热量交换阶段，及(b)将另一熔炉从热量交换阶段转换到加热阶段。对熔炉的加热、罐装和热量交换阶段的持续时间进行选择，以确保热富氧空气连续地、不受干扰地流到直接熔炼容器。在只具有两个熔炉的情况下，熔炉在熔炉的罐装阶段期间不需要废气，从而所有熔炉废气在罐装阶段期间实际上转到废气回收单元，并在该单元中使用。在具有三个或更多熔炉并且各熔炉的加热、罐装和热量交换阶段的相应时间周期之间相互重叠的情况下，熔炉的废气需要更加复杂。特别地，各熔炉的阶段的重叠使得，其中一个熔炉可能在其他熔炉中的一个处于罐装阶段的至少一部分时间中将需要加热阶段的废气。于是，三个或更多熔炉工作的废气需要比只有两个熔炉工作时更加多变。两个和三个或更多熔炉工作的最终结果是，数量变化的废气根据熔炉变化的废气需要供给到废气回收单元。因此，废气回收单元设置用于调节其工作参数，以适应通到该单元的废气的所得不同流量。
本发明的直接熔炼方法包括将固体金属进料(如含铁进料)和固体含碳材料供给到直接熔炼容器，该直接熔炼容器含有熔融金属和熔渣的熔池并在容器中将金属进料熔炼成熔融金属，将热空气供给到该直接熔炼容器，并后燃烧直接熔炼容器中产生的反应气体，从而产生直接熔炼容器中连续处理反应所需要的热量，并从直接熔炼容器释放废气，通过使数个熔炉工作产生直接熔炼容器的热空气，从而每个熔炉都具有工作阶段的顺序，该工作阶段包括加热阶段、罐装阶段和热量交换阶段，该热量交换阶段是比加热阶段更长的时间周期，并通过以下步骤处理至少一部分从直接熔炼容器释放的废气：
(a)冷却废气和夹带在废气中的颗粒材料；
(b)将颗粒材料从冷却的废气中去除；
(c)将至少一部分经过冷却和清洁的废气根据需要用作在用于产生直接熔炼容器的热空气的熔炉的加热阶段中加热熔炉的能量源；
(d)将至少一部分未使用的经过冷却和清洁的废气用作废热回收单元中的能量源，从而产生蒸汽和/或电力；及
(e)调节废热回收单元中的工作状况，以适应供给到废热回收单元的废气中的变化。
步骤(c)和熔炉加热、罐装及热量交换阶段的工作顺序在于，通到废热回收单元的废气流量具有明显变化。
在常规工作中，在熔炉需要较少废气的阶段中，通到废热回收单元的废气流量具有超过20％的增大。
通常，在熔炉需要较少废气的阶段中，通到废热回收单元的废气流量增大至少为40％。
优选地，该废热回收单元包括用于将废气和空气一起燃烧并产生过热蒸汽的蒸发器，并且该方法包括改变通到废热回收单元的空气流量，以适应因熔炉的废气需要量变化而导致的在步骤(d)中通到蒸发器的未使用废气的流量变化。
优选地，该方法还包括在罐装阶段开始之前将通到蒸发器的空气流量增大预定的时间段，这导致熔炉中废气需要的减少和通到废热回收单元的废气流量增大。
对于给定设备和方法的工作限制，该预定时间段可以是任何合适的时间段。通常的预定时间段为30秒。
优选地，步骤(b)至(d)中处理的废气包括从直接熔炼容器释放的废气总量的55％-65％体积百分比。
优选地，步骤(c)包括将废气用作在熔炉的加热阶段中通过在熔炉的燃烧器中将废气与空气一起燃烧对熔炉进行加热的能量源。
优选地，该方法还包括在熔炉燃烧器中使用废气之前，对经过冷却和清洁的废气进行预热。
优选地，该方法还包括使用熔炉燃烧器中产生的燃烧产物，使得使用熔炉燃烧器中的废气之前已经将燃烧产物用于加热熔炉，以对经过冷却和清洁的废气进行预热。
优选地，该方法还包括在将固体金属进料供给到直接熔炼容器之前，通过使用某些废气预热固体金属进料对从直接熔炼容器释放的废气进行处理，预热固体金属进料通过加热和部分减少预热单元中的固体金属进料进行。
优选地，在预处理单元中处理的废气包括从直接熔炼容器释放的废气总量的35％-45％体积百分比。
优选地，该方法还包括通过将废气用作废热回收单元中的辅助能量源，处理从预热单元排放的废气。
优选地，该方法包括通过将颗粒材料从废气中去除并冷却废气，将湿气从废气中去除并形成废热回收单元的燃料气体，处理从预处理单元排出的废气。
优选地，该方法包括将从直接熔炼容器释放的废气分成至少两股气流，通过使用熔炉和废热回收单元中的废气对其中一股气流进行处理，并通过使用预热单元中的废气，然后使用废热回收单元中的废气，对另一股气流进行处理。
优选地，步骤(a)包括将废气冷却到1000℃或1000℃以下。
除了去除颗粒材料之外，步骤(a)最好包括对容器排放温度为至少1400℃的废气进行冷却。
优选地，步骤(b)还包括从经过冷却的废气中去除可溶气体和金属蒸气。
优选地，步骤(b)还包括将废气进一步冷却至低于100℃的温度，更为优选地是处于65℃-90℃范围中，并从废气中去除湿气。
优选地，步骤(b)还包括将废气进一步冷却到50℃以下，更为优选地是在30℃和45℃之间，从废气中去除湿气，并形成适合用作废热回收单元和熔炉的燃料气体的经过冷却和清洁的气体。
根据本发明，还提供用于用金属进料生产熔融金属的直接熔炼设备，包括：
(a)直接熔炼容器，用于包含熔融金属和熔渣的熔池，和在直接熔炼容器中将金属进料熔炼成金属，该直接熔炼容器包括用于将固体进料供给到直接熔炼容器中的固体进料装置，和用于将热空气喷射到直接熔炼容器中的气体喷射装置；
(b)用于生产直接熔炼容器的热空气的数个熔炉；
(c)用于处理来自直接熔炼容器的废气的装置，该处理装置包括用于冷却废气的气体冷却装置，用于将颗粒材料从经过冷却的废气去除的颗粒材料去除装置，用于在熔炉的加热阶段燃烧经过冷却和清洁的废气的熔炉，用于燃烧经过冷却和清洁的废气并产生蒸汽和/或电力的废热回收单元，并且该废热回收单元包括用于调节废热回收单元中的工作状况以适应供给到废热回收单元的废气变化的装置。
优选地，该废热回收单元包括用于与助燃空气一起燃烧废气并产生过热蒸汽的蒸发器。
优选地，用于调节废热回收单元中工作状况的装置包括用于改变助燃空气通到废热回收单元的流量，以适应因熔炉所需要的废气量变化而导致的供给到蒸发器的废气流量变化的装置。
优选地，该用于改变助燃空气通到废热回收单元的流量的装置适合于在罐装阶段开始之前将助燃空气通到蒸发器的流量增大预定的时间段，并且这导致熔炉中废气需要的减少和通到废热回收单元的废气流量增大。
优选地，用于处理来自直接熔炼容器的废气的装置还包括用于将湿气从经过冷却和清洁的废气中去除的装置。
优选地，该设备还包括通过在固体金属进料供给到直接熔炼容器之前加热和部分减少固体金属进料对固体金属进料进行预处理的预处理单元。
优选地，用于处理来自直接熔炼容器的废气的装置还包括预处理单元，并且该预处理单元适合于通过使用废气加热和部分减少固体金属进料对来自直接熔炼容器的某些废气进行处理。
优选地，该废热回收单元适合于燃烧来自预处理单元的废气及已经在废气冷却和颗粒材料去除装置中处理过的废气，并用于产生蒸汽和/或电力。
优选地，该废热回收单元包括一装置，用于将来自预处理单元的废气和在废气冷却和颗粒材料去除装置中处理过的废气混合，然后将混合的废气喷射到废热回收单元的燃烧器中。
附图简要说明
下文中参照附图对本发明的实施例进行更加详细的描述，该附图示出了本发明所述直接熔炼设备的实施例。
具体实施方式
附图中所示设备的下述描述涉及根据上述国际专利申请PCT/AU96/00197中所述HI熔炼方法熔炼铁矿石颗粒，以生产铁水(molteniron)。该国际申请的专利说明书中的公开在此通过交叉引用合并进来。
该方法以熔炼还原容器(smelt reduction vessel)3的使用为基础。
该容器3属于上述国际申请PCT/AU2004/000472和PCT/AU2004/000473中详细描述的类型，并且这些申请的专利说明书中的公开在此通过交叉引用合并进来。
在使用中，容器3包含铁水熔池。含铁进料(如铁矿石颗粒、含铁的炼钢厂废料或DRI颗粒)、煤和助熔剂(石灰和大理石)经过数个水冷固体喷射枪5直接喷射到熔池中。
特别地，一组喷射枪5用于喷射热的、预还原和预热的含铁进料，另一组喷射枪5用于喷射煤和助熔剂。
该喷射枪5受到水冷，以保护它们免于受到容器3内部的高温损伤。为了保护它们不受到高速喷射的气体/固体混合物的磨损，该喷射枪通常衬有高耐磨材料。
通过在喷射到熔池中之前在流化床预热器17中进行预热和预还原，对含铁进料进行预处理。
煤和助熔剂在喷射到熔池中之前储存在一系列闸斗仓(lockhopper)25中。煤经过煤干燥和研磨设备71供给到闸斗仓25。
喷射的煤在熔池中进行液化，从而释放H2和CO。这些气体起到还原剂和能量源的作用。煤中的碳快速溶解在熔池中。所溶解的碳和固体碳也起到还原剂的作用，产生作为还原产物的CO。喷射的含铁进料在熔池中熔炼成铁水。
在熔池中发生的将喷射的含铁进料熔炼成铁水的典型还原反应是吸热的。通过使从熔池中释放的CO和H2与富氧空气反应，维持该过程，尤其是这些吸热反应所需要的能量，该富氧空气经延伸到容器3的顶部空间中的热风总管(“HAB”)喷枪7在通常为1200℃的高温下喷射到容器3中。
从容器顶部空间中的上述后燃烧反应释放的能量经“过渡带”传递给铁水熔池，该过渡带处于熔池上方含有熔渣和铁的液滴的紊流区。后燃烧反应所产生的热量将这些液滴在过渡带中加热，并返回到熔渣/铁熔池，从而将能量传递给熔池。
通过使富氧空气流(通常含有30％-35％体积百分比的O2)通过熔炉11，并加热该空气，然后经热风总管41将该热富氧空气传递到HAB喷枪7，在一对热风熔炉11中产生经HAB喷枪7喷射到容器3中的热的、富氧空气。
这对熔炉11的工作是协调的，以确保热富氧空气以热风总管41中的恒定直线温度连续地、不受干扰地流到HAB喷枪7。
每个熔炉11都根据阶段的重复顺序工作，这些阶段包括加热阶段、罐装阶段(bottling phase)和热量交换阶段，该热量交换阶段为比加热阶段更长的时间周期。
在熔炉11的加热阶段期间，通过燃烧(a)来自容器3的冷却的和清洁的废气，及(b)熔炉11的燃烧器中的助燃空气，然后使燃烧产物通过熔炉11，对熔炉11进行加热。
在熔炉11的热量交换阶段期间，来自制氧设备29的氧气混合到鼓风机31产生的加压空气流中。这些富氧空气流通过熔炉11，并在熔炉11中进行加热，从而产生容器3的热富氧空气流。这些热富氧空气流通常称之为“热风”或“热空气射流”。
熔炉11的罐装阶段是其中一个熔炉基本关闭并且既不受到燃烧的废气加热也不通过与空气流热量交换进行冷却的阶段。
给定熔炉11的罐装阶段的持续时间至少是将需要切换废气和热空气流的阀打开和关闭所需要的时间量，从而(a)将给定熔炉从加热阶段转换到热量交换阶段，及(b)将另一熔炉从热量交换阶段转换到加热阶段。
在熔炉11的加热阶段期间，从熔炉11释放的燃烧产物在烟气脱硫(FGD)系统13中受到清洁。该FGD将硫去除，处于硫化氢(H2S)和二氧化硫(SO2)形式的硫通常来自燃烧产物。容器3中产生的废气含有硫，并且硫在废气清洁中不完全去除，该废气清洁在废气到达熔炉11之前在容器3的下游进行，如下文所述。
在通过FGD系统之前，在熔炉11的加热阶段期间，从熔炉11释放的燃烧产物在受热的废气和助燃空气在加热阶段期间随着进料供给到熔炉11的燃烧器之前，通过热交换器(未示出)，并对来自容器3的冷的和经过清洁的废气和助燃空气进行预热。容器废气和助燃空气可以预热到大约180℃的温度。
废气经容器3的上部区域中的废气导管9从容器3释放，并首先通过下文中称之为“废气罩”15的散热冷却器。随着废气通过废气罩15，该废气受到冷却，从而导致积聚在汽包35中的蒸汽产生。废气罩可以属于美国专利6,585,929中所述的类型，它对废气进行冷却和部分清洁。
离开废气罩15的废气流处于大约1000℃的温度，并分成两股气流。
含有大约35％-45％体积百分比的废气流的一股分支气流通过含铁进料的流化床预热器17。该预热器17从含铁进料中去除湿气，并对含铁进料进行预热和预还原。废气为预热器17中的能量源和流化气体。
从预热器17中释放的废气通过除尘器61，所含的灰尘从废气中分离。然后，废气通过湿的锥形涤气器63，该涤气器将颗粒材料和可溶气体物质及金属蒸气从废气中去除，并将废气从500℃-200℃之间冷却到100℃以下，通常在65℃和90℃之间。然后，来自涤气器63的废气通过废气冷却器65，它将废气进一步冷却到50℃以下，通常是在30℃和45℃之间，以将足够的湿气从将用作燃料气体的废气中去除。通常，离开冷却器的废气具有5％或5％以下的H2O和不到10mg/Nm3的雾气成分，通常为5.0mg/Nm3。如下文中进一步描述的那样，然后，经过冷却和清洁的废气用作废热回收(WHR)系统25中的燃料气体。
离开废气罩15的另一股分支废气流通过湿的圆锥涤气器21，这股废气含有来自容器3的55％-65％的废气。涤气器21将颗粒材料和可溶气体物质及金属蒸气从废气中去除，并将该废气从大约1000℃进一步冷却到100℃以下，通常在65℃和90℃之间。然后，来自涤气器21的废气通过废气冷却器23，它将废气进一步冷却到50℃以下，通常在30℃和45℃之间，以将足够的湿气从将用作燃料气体的废气中去除。通常，离开冷却器的废气具有5％或5％以下的H2O和不到10mg/Nm3的雾气成分，通常为5.0mg/Nm3。
所得的废气适合于用作(a)熔炉11(如上所述)和(b)WHR系统25中的燃料气体。另外，经过洗涤和冷却的废气适合于在干燥和研磨设备71中对煤进行干燥。
出于上述目的，来自废气冷却器23的废气分成三股气流，其中一股气流通到熔炉11，另一股气流通到WHR系统25，第三股气流通到干燥和研磨设备71。
来自废气冷却器23的废气流为较浓的废气。通到WHR系统25的废气流与已经通过预加热器17的经过冷却和清洁的废气混合，由于废气中的CO和H2在预加热器中对含铁进料的某些预还原作用，所以它是较稀薄的废气。
组合的废气流具有适合于作为燃料气体燃烧的热值。该组合的废气流和空气供给到WHR系统25中并进行燃烧。
组合的废气流以使CO的破坏最大化而使NOX的形成最小化的形式在WHR系统25中燃烧。
从WHR系统25释放的废气与来自熔炉11的废气组合，然后通到FGD系统13。SO2在FGD系统23中去除，尾气经通风管45释放到大气中。
该WHR系统25包括：
●热氧化器，即燃烧器组件37；
●WHR单元，即蒸发器39；
●汽包；及
●热交换设备，如过热线圈和软化水节约装置。
该WHR系统25生产饱和蒸汽。该饱和蒸汽与来自废气罩15的汽包35的饱和蒸汽组合，并且WHR系统25的过热线圈用饱和蒸汽产生过热蒸汽。
典型地，该WHR热氧化器37为带有内部耐火和绝缘的圆柱形碳钢壳。
在使用中，由于熔炉11所需的废气的变化，该WHR热氧化器37通过改变组合废气流量工作。
特别地，如上所述，当熔炉11在熔炉的罐装阶段工作时，到达WHR系统25的这股废气流具有较高流量。如上所述，在熔炉11的罐装阶段期间，熔炉需要比熔炉11的加热阶段期间更少量的废气。结果，该WHR热氧化器37以空气的改变流量工作，以燃烧该改变流量的废气，确保废气的优化燃烧。
在通到WHR热氧化器37的废气因熔炉11中所需要的废气的减少而增大之前，设备的过程控制开始将通到WHR热氧化器37的空气流量增大预定时间段，通常是30秒。
类似地，在通到WHR热氧化器37的废气因熔炉11中所需要的废气的增大而减少之前，设备的过程控制开始将通到WHR热氧化器37的空气流量减小预定时间段，通常是30秒。
热氧化器37处于燃烧器组件形式，它包括：
●飓风燃烧器；
●带有燃料列(train)和燃烧器管理系统的辅助燃烧器；
●助燃鼓风机41；
●仪表；及
●控制系统。
废气切向导入到飓风燃烧器，并影响焚烧室的圆柱形外壳中的飓风涡流模式。该流动模式确保废气中的可燃物的快速和有效氧化。外壳中的耐火阻气环帮助燃烧产物的再循环，并有助于和新鲜可燃气体的混合。
空气经高速径向射流喷射，穿透组合废气流并与之混合。这导致了有助于使NOX的产生最小化的分段燃烧。通过在尾气中保持恒定含氧水平(1％至2％)，设定通到热氧化器的空气流。
为了确保废气中CO的充分破坏，保持最小850℃的燃烧温度。
该WHR系统25用输入的废气罩气流和内部产生的气流产生过热气流。在产生该气流中，该WHR系统25从热氧化器燃烧产物吸收热量。
该气流产生设备包括：
●保护下游线圈的放射状筛网；
●两段式过热区域，带有过热降温器控制(通过根据将过热气流保持在420℃温度下的需要喷射软化水来控制过热量)；
●主蒸发区域，包括三组对流线圈；
●节约装置区域；及
●带有三件式软化水控制的汽包。
WHR系统25和废气罩15中产生的气流用于驱动HAB鼓风机31和制氧设备29的主空气压缩机(未示出)，其余的通过产生设备工作所需电力的涡轮发电机。
该涡轮发电系统包括设计用于容纳过热气流的冷凝式汽轮机。涡轮的排放通过在真空下工作的表面冷凝器，该冷凝器使得所得冷凝水经冷凝泵泵送到脱气机。
废气在设备中作为燃料气体的使用减少了电力的数量，否则该电力将从电网获得，这使得该设备在电力方面基本自足。
在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对上述本发明的实施例作出多种修改。
例如，尽管本实施例包括一对熔炉11，但是本发明不仅局限于此，并可扩展到具有三个或更多熔炉的设备。

Claims (23)

1.一种直接熔炼方法，包括将固体金属进料和固体含碳材料供给到直接熔炼容器，该直接熔炼容器包含具有熔融金属和熔渣的熔池并在该容器中将金属进料熔炼成熔融金属，将热空气供给到该直接熔炼容器，并使该直接熔炼容器中产生的反应气体进行后燃烧，从而产生该直接熔炼容器中连续处理反应所需要的热量，并从该直接熔炼容器释放废气，通过使数个熔炉中的每个熔炉按照如下工作阶段顺序来工作产生用于该直接熔炼容器的热空气，所述顺序包括加热阶段、罐装阶段和热量交换阶段，该热量交换阶段具有比加热阶段更长的时间周期，并通过以下步骤处理至少一部分从该直接熔炼容器释放的废气：
(a)冷却废气和夹带在废气中的颗粒材料；
(b)将颗粒材料从冷却的废气中去除；
(c)在熔炉的加热阶段中，将至少一部分经过冷却和清洁的废气根据需要用作用于加热熔炉的能量源，通过在熔炉燃烧器中将废气与空气一起燃烧，产生用于直接熔炼容器的热空气；
(d)将至少一部分未使用的经过冷却和清洁的废气用作废热回收单元中的能量源，从而产生蒸汽和/或电力；及
(e)调节废热回收单元中的工作状况，以适应供给到废热回收单元的废气中的变化。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述废热回收单元包括用于和空气一起燃烧步骤(d)中未使用的废气并产生过热蒸汽的蒸发器，并且该方法包括改变通到废热回收单元的空气流量，以适应因熔炉的废气需要量变化而导致的通到该蒸发器的废气的流量变化。
3.如权利要求2所述的方法，包括在罐装阶段开始之前将通到所述蒸发器的空气流量增大预定的时间段，这导致熔炉中废气需要的减少和通到废热回收单元的废气流量增大。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述预定时间段为30秒。
5.如权利要求3所述的方法，其中，步骤(b)至(d)中处理的废气包括从所述直接熔炼容器释放的废气总量的55％-65％体积百分比。
6.如权利要求1所述的方法，包括在步骤(c)中，在所述熔炉燃烧器中使用废气之前，对经过冷却和清洁的废气进行预热。
7.如权利要求6所述的方法，包括使用熔炉燃烧器中产生的燃烧产物，使得在使用熔炉燃烧器中的废气之前已经将燃烧产物用于加热熔炉，以对经过冷却和清洁的废气进行预热。
8.如前述权利要求1-7中的任意一项所述的方法，包括在将固体金属进料供给到直接熔炼容器之前，通过使用某些废气预热固体金属进料对从直接熔炼容器释放的废气进行处理，预热固体金属进料通过加热和部分减少预热单元中的固体金属进料进行。
9.如权利要求8所述的方法，包括通过将废气用作废热回收单元中的辅助能量源，处理从预热单元排放的废气。
10.如权利要求8所述的方法，包括将从所述直接熔炼容器释放的废气分成至少两股气流，通过使用熔炉和废热回收单元中的废气对其中一股气流进行处理，并通过使用预热单元中的废气，然后使用废热回收单元中的废气，对另一股气流进行处理。
11.如权利要求10所述的方法，其中，步骤(a)包括将废气冷却到1000℃或1000℃以下。
12.如权利要求11所述的方法，其中，步骤(a)包括对容器排放温度为至少1400℃的废气进行冷却。
13.如权利要求11所述的方法，其中，步骤(b)包括从所述经过冷却的废气中去除可溶气体和金属蒸气。
14.如权利要求13所述的方法，其中，步骤(b)包括将废气进一步冷却至低于100℃的温度，并从该废气中去除湿气。
15.用于用金属进料生产熔融金属的直接熔炼设备，包括：
(a)直接熔炼容器，用于包含具有熔融金属和熔渣的熔池，以及在该直接熔炼容器中将金属进料熔炼成金属，该直接熔炼容器包括用于将固体进料供给到直接熔炼容器中的固体进料装置，和用于将热空气喷射到直接熔炼容器中的气体喷射装置；
(b)用于生产热空气以供给直接熔炼容器的数个熔炉；
(c)用于处理来自直接熔炼容器的废气的装置，该处理装置包括用于冷却废气的气体冷却装置，用于将颗粒材料从经过冷却的废气去除的颗粒材料去除装置，用于在熔炉的加热阶段燃烧经过冷却和清洁的废气的熔炉，用于燃烧经过冷却和清洁的废气并产生蒸汽和/或电力的废热回收单元，并且该废热回收单元包括用于调节废热回收单元中的工作状况以适应供给到废热回收单元的废气变化的装置。
16.如权利要求15所述的设备，其中，所述废热回收单元包括用于和助燃空气一起燃烧废气并产生过热蒸汽的蒸发器。
17.如权利要求16所述的设备，其中，用于调节废热回收单元中工作状况的装置包括用于改变助燃空气通到废热回收单元的流量，以适应因熔炉所需要的废气量变化而导致的供给到蒸发器的废气流量变化的装置。
18.如权利要求17所述的设备，其中，该用于改变助燃空气通到废热回收单元的流量的装置适合于在罐装阶段开始之前将助燃空气通到蒸发器的流量增大预定的时间段，这导致熔炉中废气需要的减少和通到废热回收单元的废气流量增大。
19.如权利要求18所述的设备，其中，用于处理来自直接熔炼容器的废气的装置还包括用于将湿气从经过冷却和清洁的废气中去除的装置。
20.如权利要求15至19中任意一项所述的设备，其中，所述设备还包括通过在固体金属进料供给到直接熔炼容器之前通过加热和部分减少固体金属进料来对固体金属进料进行预处理的预处理单元。
21.如权利要求20所述的设备，其中，用于处理来自直接熔炼容器的废气的装置还包括预处理单元，并且该预处理单元适合于通过使用废气加热和部分减少固体金属进料对来自直接熔炼容器的某些废气进行处理。
22.如权利要求21所述的设备，其中，所述废热回收单元适合于燃烧来自所述预处理单元的废气及已经在废气冷却和颗粒材料去除装置中处理过的废气，并用于产生蒸汽和/或电力。
23.如权利要求22所述的设备，其中，所述废热回收单元包括一装置，用于将来自所述预处理单元的废气和在废气冷却和颗粒材料去除装置中处理过的废气混合，然后将混合的废气喷射到废热回收单元的燃烧器中。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2010681A4 (en) * 2006-04-24 2012-05-02 Tech Resources Pty Ltd PRESSURE CONTROL IN DIRECT PREVENTION PROCEDURES
US20090308205A1 (en) * 2006-04-24 2009-12-17 Rodney James Dry Direct smelting plant with waste heat recovery unit
CN101473050B (zh) * 2006-04-24 2013-07-03 技术资源有限公司 直接熔炼工艺中的压力控制
AU2009295258B2 (en) * 2008-09-16 2015-07-02 Technological Resources Pty. Limited A material supply apparatus and process
CN101928024B (zh) * 2009-06-26 2013-10-30 贵阳铝镁设计研究院有限公司 一种光卤石脱水流程减少废气排放量的方法及装置
DE102009045475B4 (de) * 2009-10-08 2023-06-29 Robert Bosch Gmbh Gassensitive Halbleitervorrichtung sowie deren Verwendung
WO2011065907A1 (en) 2009-11-26 2011-06-03 Linde Ag Method for heatng a blast furnace stove
IT1401963B1 (it) 2010-09-23 2013-08-28 Tenova Spa Scambiatore di calore per il raffreddamento rapido di fumi di impianti siderurgici, apparato di trattamento di fumi di impianti siderurgici comprendente tale scambiatore di calore e relativo metodo di trattamento.
US20120214115A1 (en) * 2011-02-22 2012-08-23 Cameron Andrew M Method for heating a blast furnace stove
US9151492B2 (en) 2011-02-22 2015-10-06 Linde Aktiengesellschaft Heating apparatus
US9216905B2 (en) * 2011-06-03 2015-12-22 Ronald G. Presswood, Jr. Gasification or liquefaction of coal using a metal reactant alloy composition
CN104048515B (zh) * 2014-04-22 2016-08-24 天津闪速炼铁技术有限公司 烟气处理设备和处理烟气的方法
CN107532223A (zh) * 2015-02-03 2018-01-02 技术资源有限公司 低热值废气的加工

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1045127A (zh) * 1988-12-20 1990-09-05 联邦科学及工业研究组织 预还原氧化铁的改进
CN1292428A (zh) * 2000-08-08 2001-04-25 鲜荣忠 传统火法炼锌废气治理工艺及设备
US6519942B2 (en) * 2001-01-23 2003-02-18 Reginald Wintrell Systems and methods for harvesting energy from direct iron-making off gases
US6585929B1 (en) * 1999-06-08 2003-07-01 Technological Resources Pty Ltd Direct smelting vessel

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5258054A (en) * 1991-11-06 1993-11-02 Ebenfelt Li W Method for continuously producing steel or semi-steel
AUPP483898A0 (en) * 1998-07-24 1998-08-13 Technological Resources Pty Limited A direct smelting process & apparatus
KR20020096097A (ko) * 2001-06-16 2002-12-31 주식회사 실트론 실리콘 잉곳 성장 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1045127A (zh) * 1988-12-20 1990-09-05 联邦科学及工业研究组织 预还原氧化铁的改进
US6585929B1 (en) * 1999-06-08 2003-07-01 Technological Resources Pty Ltd Direct smelting vessel
CN1292428A (zh) * 2000-08-08 2001-04-25 鲜荣忠 传统火法炼锌废气治理工艺及设备
US6519942B2 (en) * 2001-01-23 2003-02-18 Reginald Wintrell Systems and methods for harvesting energy from direct iron-making off gases

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Assignor: SHANDONG MOLONG PETROLEUM MACHINERY Co.,Ltd.

Contract record no.: X2023980034949

Denomination of invention: Direct melting equipment and methods

Granted publication date: 20100407

License type: Common License

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