[发明专利]竖炉

说明书

本发明涉及一种竖炉，尤其是直接还原竖炉，它的填装料为块状物料，尤其是含有氧化铁和/或海绵铁的块状物料，这些物料可以从上面装入竖炉内，而且这种竖炉在一个平面里布置了许多用于竖炉下部三分之一部位处还原气体的进气孔，其中竖炉外面围有一个环形腔，它向下经输气通道与进气孔连接。

竖炉，尤其是上述种类的直接还原竖炉目前已知就有多种。这样一种基本上设计成圆柱空心体的竖炉例如具有一种由含有氧化铁和/或海绵铁的块状物料构成的填装料，其中含有氧化铁的物料被装入竖炉的上面部分里。通过布置在竖炉下部三分之一部位处在竖炉圆周上的多个进气孔就使例如由熔炼气化器所产生的还原气体吹入竖炉内并因而吹入固体填装料里。带有炉尘的还原气体向上流过固体填装料并同时使填装物料中的氧化铁全部或部分地还原成海绵铁。

完全或部分被还原的氧化铁就通过布置在竖炉底部和进气孔部位之间的排料装置被从竖炉里运出，此时竖炉内的填装物料柱由于重力而下降。

竖炉根据其结构型式必须保证在炉内能够进行均匀的尽可能完全的反应过程并能使填装物料均匀地下沉。

AT PS 387 037公布了一种用气体状介质对填装材料进行热处理的竖炉。为了输入还原气体设置有进气孔，这些孔由一个在装入竖炉的填装材料对面的环形档板盖住。在环形挡板和竖炉外壳的环状扩展之间有一个环状空腔，从而使输入的还原气体能够在竖炉的圆周上进行分配而输送给填装料。

这种输气系统有严重的缺点。竖炉的内壁通常由耐火材料，例如粘土砖砌成。由于这样一种环状挡板只是经由其上部圆周与竖炉的外壳相连接，因而并不能由单个的粘土砖制成。但这种输气系统原理上可以制成整体的，也就是由一块材料制成。当然，为此不得不使竖炉外壳的各个弧段与悬挂在这上面的环形挡板部分一起分别由单独一块耐火材料制成。但是由于弧形段的尺寸以及由于其复杂的几何形状这几乎不可能实现。

此外在竖炉第一次装料时会将这样制成的环形挡板毁坏。填装物料的侧向力(例如由于与过程有关的体积加大而引起的)是相当大的。因此环形挡板可能会立即向外破裂。

DE PS 3422185公布了一种由一个气化器和一个直接还原竖炉组成的装置。这种直接还原竖炉在其底部上有星形布置的螺旋运转机，用这些螺旋运输机就使块状物料从竖炉里运走。螺旋运输机的内端支承在竖炉中部的一个锥形内装件里。这锥形内装件向下与熔炼气化器连接，从而使来自熔炼气化器的还原气体能够通过锥形内装件而流入竖炉内。还原气体继续经由至少一个输气孔而输入竖炉，该输气孔汇流入一个由环形挡板和竖炉外壳组成的环形腔里。这种环形挡板如在AT PS 387 037中那样，也就是说它立即会在侧面破裂，而且/或者由于在其旁边运动的填装物料的摩擦而产生磨损。更何况位于如环形挡板相同高度上的锥形内装件从填装材料方面来看则减小了竖炉的自由横断面。因此在锥形内装件和环形挡板的部位处由于填装物料所引起的侧向作用力也远远大于在竖炉其它部位处的力。此外在横断面减小部位处填装物料首先形成结块、烧结和搭桥现象。因此阻碍了填装材料的均匀下沉。

根据目前的技术，例如由美国专利US PS 3816 101或者US PS4046557，已公布有这样的竖炉，其中还原气体被首先输出一个环形围住竖炉的空腔里，由此空腔起有多个输气通道汇入竖炉外壳的一个截锥外壳形的扩展部分里。在一个垂直断面里该环形空腔具有一个直角形的横断面，其中，汇入竖炉里的输气通道就从底部和/或从该环形腔的内壁离去。

要是还原气体在竖炉的圆周上均匀分配输入的话，那么这种输气系统并不适合。由于填装材料直接贴靠在每个进气孔上，因此通入竖炉以及因而通入填装料的进气点的数量总是只能和进气孔数目一样大。

在应用带炉尘的还原气体时当输气通道汇集入竖炉时炉尘就沉积下来，并在那儿减小了填装料的通气性，因此更多的炉尘就沉积下来，如此等等，并且最终将输气通道堵塞。其它的炉尘也可能沉积在环形腔的底部。在极端情况下甚至填装料中的块状材料可能一直连到环形腔里。如果竖炉不停止工作并排空，那么要清除沉积在输气系统里的固体材料是不可能的。由于输气通道堵塞而引起的填装物料的通气故障会造成填装材料的不均匀的还原反应并降低产品质量。

因此本发明的目标就是提供一种竖炉，尤其是一种直接还原竖炉，其输气系统的设计要避免目前已知的这些缺点。

尤其是这种输气系统应该可以用简单的方式用通常的耐火材料制成，并且针对由填装料侧面作用的力具有足够的力学稳定性。带炉尘的还原气体应该能够均匀地分布在竖炉的圆周上并因而紧接着也均匀地分布在填装物料里，而且应该避免使输气通道发生堵塞。