[发明专利]具有废热回收单元的直接熔炼设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于熔融熔池的直接熔炼设备以及用于在直接熔炼容器中生产熔融金属的工艺。 

具体而言，本发明涉及从直接熔炼容器排出的尾气的能量回收。 

本发明尤其但并不排他地涉及用于从含铁的金属供给材料生产熔融铁的基于熔融熔池的直接熔炼工艺，这些含铁的金属供给材料例如为：铁矿石、部分还原了的铁矿石和含铁废物流(例如，来自于炼钢厂的含铁废物流)。 

背景技术

公知的基于熔融熔池的直接熔炼工艺通常称为HIsmelt工艺。在生产熔融铁的情形下，该HIsmelt工艺包括以下步骤： 

(a)在直接熔炼容器中形成熔融铁和炉渣的熔池； 

(b)向熔池中注入：(i)含金属供给材料，通常为成粉末形式的铁矿石；以及(ii)固体含碳材料，通常为煤，用作含金属供给材料的还原剂和能量源；以及 

(c)将金属的供给材料熔炼为熔池中的铁。 

这里，术语“熔炼”应理解为是指一种热处理，其中进行将金属氧化物还原的化学反应以产生熔融金属。 

在HIsmelt工艺中，含金属供给材料和固体含碳材料通过多个相对于垂直方向倾斜从而向下向内穿过直接熔炼容器的侧壁并进入该容器下部区域内的喷枪/鼓风口被注入熔融熔池，从而将至少部分固体物质 输送到位于容器底部的金属层内。通过向下延伸的喷枪将热的含氧气体流(通常为空气或富氧空气)注入容器的上部区域，从而使熔融熔池释放的反应气体在容器的上部区域内进行后燃烧反应。通常，在生产熔融铁的情况下，热空气或富氧空气的温度大约为1200℃，并且是在热鼓风炉中产生的。通过尾气管道从容器的上部区域带走容器内反应气体的后燃烧产生的尾气。容器包括在容器的侧壁和炉顶衬垫的水冷式耐火板，而且水以连续回路的方式通过所述板连续循环。 

该HIsmelt工艺使得能通过在单独一个紧凑容器内的直接熔炼生产大量的熔融铁，通常为至少0.5Mt/a。 

然而，为了在HIsmelt工艺中获得高的熔融铁生产率，需要(a)产生大量的热空气或富氧空气以及运载气体(用于固体注入)，并将这些气体输送到直接熔炼容器，(b)将大量含金属供给材料，诸如含铁供给材料输送到容器，包括产生大量的运载气体，并将该运载气体输送到容器，(c)从容器运走大量的热尾气，(d)从容器运走在该工艺中产生的大量熔融铁和炉渣，以及(e)使大量的水通过水冷板循环，所有这些都在相对封闭的区域内进行。 

有鉴于此，高的熔融铁产率需要有这样一种HIsmelt设备，其包括(a)加压的直接熔炼容器以及辅助装置，诸如用于向容器供应固体供给材料的闸斗仓和位于容器的尾气管道上的压力控制装置，(b)为容器产生高流量热空气或富氧空气的炉子，以及(c)尾气处理装置，其能对从容器排出的大量尾气进行处理。 

已经提出，使用在熔炼运行期期间来自直接熔炼容器的尾气中的至少一部分作为包括废热回收单元的尾气处理装置中的燃料气体，更加具体而言，作为废热回收单元的废热回收炉的燃烧器单元内的燃料气体，该废热回收单元产生用于(a)发电和(b)运行HIsmelt工艺的蒸汽。

这里，术语“熔炼运行期”应被理解为是指基于熔融熔池的直接熔炼工艺，诸如HIsmelt工艺的运行过程，而不完全停止涉及从直接熔炼容器最终流出熔融金属和炉渣的工艺。 

而且还提出，使用在熔炼运行期期间来自直接熔炼容器的尾气中的至少一部分作为炉子的燃烧器单元内的燃料气体，该炉子产生用于HIsmelt工艺的空气或富氧空气。 

在熔炼运行期期间，来自直接熔炼容器的尾气的可能使用并不局限于运行废热回收单元和炉子的上述运行单元，而是能将尾气用作在作为设备一部分和/或设备外的其他运行单元的燃烧器单元内的燃料气体。 

当前提出的一种HIsmelt工艺被设计成在熔炼运行期期间具有不同运行状况的多种“状态”下运行，这些状态例如包括以下工艺状态： 

(a)启动； 

(b)热金属的生产，即，供应经过预处理的含金属供给材料，诸如热矿石、诸如煤的固体含碳材料、以及热空气鼓风； 

(c)保持，即，不供应经过预处理的含金属供给材料，供应固体含碳材料和热空气鼓风； 

(d)空转，即，不供应经过预处理的含金属供给材料以及不供应固体含碳材料，供应热空气鼓风；以及 

(e)无风，即，不供应经过预处理的含金属供给材料，不供应固体含碳材料，也不供应热空气鼓风。