竖式炉和操作所述竖式炉的方法技术

一种运行竖式炉的方法包括将包括无烟煤和焦炭的混合物插入由竖式炉界定的腔内，和将金属原料配置在所述腔内。所述方法包括通过至少一个燃烧器以天然气流速将天然气和以第一氧气流速将第一数量的氧气同时注入所述腔。所述方法还包括通过至少一个喷枪以超音速氧气流速将第二数量的氧气驱动至所述腔内，其中所述超音速氧气流速高于所述第一氧气流速。所述方法还包括在所述腔内燃烧所述混合物以产生烟道气，熔融所述金属原料以产生熔融的金属材料，和监测烟道气以由此运行竖式炉。还公开了一种竖式炉。

Method of operation of the vertical shaft furnace and furnace

A method of operating a vertical furnace comprises a mixture of anthracite and Coke will include the insertion cavity defined by the shaft furnace, and the metal material is arranged on the cavity. The method comprises the following steps of injecting natural gas at a natural gas flow rate to at least one burner and injecting a first amount of oxygen at the first oxygen flow rate into the cavity. The method also includes driving the second amount of oxygen to the chamber through a supersonic oxygen flow rate of at least one spray gun, wherein the supersonic oxygen flow rate is higher than the first oxygen flow rate. The method also includes in the cavity of the combustion mixture to produce the flue gas, the molten metal material to produce molten metal material, and monitoring of flue gas in the shaft furnace operation. Also disclosed is a vertical furnace.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求在2013年12月20号提交的美国临时专利申请第61/919,077号的权益，其全部内容在此通过引用并入。
本专利技术涉及竖式炉和操作竖式炉的方法。
技术介绍
竖式炉，例如化铁炉，可用于通过燃烧熔融金属原料以制备熔融的金属材料。例如，生铁可在化铁炉中熔融以制备铸铁。在某些炉操作条件中，这样的燃烧可产生烟道气，包括，例如，一氧化碳气体。
技术实现思路
操作竖式炉的方法包括将包含无烟煤和焦炭的混合物插入由竖式炉界定的腔中，和在所述腔内处置金属原料。所述方法也包括通过至少一个燃烧器以天然气流速将天然气和以第一氧气流速将第一数量的氧气同时注入所述腔。此外，所述方法包括通过至少一个喷枪以超音速氧气流速将第二数量的氧气驱动至所述腔内，其中所述超音速氧气流速高于所述第一氧气流速。所述方法进一步包括在所述腔内燃烧混合物以产生烟道气，熔融金属原料以产生熔融的金属材料，和监测所述烟道气以由此操作所述竖式炉。竖式炉包括界定在其中的腔的壳和设置在所述腔内的进料(charge)。所述进料包括金属原料、熔剂和包含无烟煤和焦炭的混合物。竖式炉还包括被配置用于收集喷射空气的空气室，和各自贯穿所述壳且被配置用于以喷射空气流速将喷射空气引入所述腔的多个鼓风口。此外，竖式炉包括被配置在所述多个鼓风口的第一个鼓风口内的至少一个燃烧器。所述至少一个燃烧器被配置用于同时以第一氧气流速将第一数量的氧气注入所述腔和以天然气流速将天然气注入所述腔。竖式炉也包括被设置在所述多个鼓风口的第二个鼓风口内的至少一个喷枪。所述至少一个喷枪被配置用于以高于第一氧气流速的超音速氧气流速将第二数量的氧气驱动至所述腔内。进一步地，竖式炉包括包含多种燃烧产物的烟道气，和被配置用于测量存在于烟道气中的多种燃烧产物的量的烟道气分析器装置。竖式炉也包括可从腔中移除的熔融的金属材料。如本文所用，术语“一个(a)”、“一个(an)”、“所述(the)”、“至少一个”和“一个或多个”是可交换的，且表明存在至少一个项目。可存在多个这样的项目，除非上下文清楚地相反指示。在本专利技术中包括所附权利要求中的参数、量或条件的所有数值，应被理解为在所有情况下被术语“约(about)”或“约(approximately)”修饰，不论“约”或“约”是否实际在数值前出现。“约”或“约”表明所声称的数值允许一些轻微的不精确性(例如，在数值上接近精确性；合理地接近所述值；几乎；基本上)；如果在该含义内不另外地理解由“约”或“约”提供的不精确性，则如本文所用的“约”或“约”表明可由测量和使用这样的参数的方法引起的至少一个变量。进一步地，术语“基本上”也涉及条件的轻微不精确性(例如，接近条件的精确性；大约或合理地接近所述条件；几乎；基本上)。此外，公开的数值范围包括所有值的公开和在全部范围内进一步划分的范围的公开。在范围内的各值和范围的端点作为单独的实施方式被全部公开。术语“包含(comprising)”、“包含(comprises)”、“包含(includes)”、“包含(including)”、“具有(has)”和“具有(having)”是包括性的并因此具体说明所声称项目的存在，但不排除其他项目的存在。如在本专利技术中所用，术语“或”包括一种或多种所列举项目的任一或所有组合。当与附图和所附权利要求结合考虑时，本专利技术的上述特征和优点和其他特征和优点将从下面用于实施本专利技术的实施方案和最佳方式的详细描述中轻易地显现。附图说明图1是操作竖式炉的方法的流程图。图2是可通过图1的方法操作的竖式炉的横截侧视图的示意图；图3是沿着剖面线3-3所得的图2的竖式炉的横截平面图的示意图；和图4是图2的竖式炉的一部分的横截侧视图的示意图，其中所述竖式炉包括烟道气分析器装置。具体实施方式参照附图，其中相同的附图标记表示相同的元件，图2大体地显示竖式炉10。竖式炉10可为任何类型的竖式炉10，例如但不限于，化铁炉、鼓风炉或垃圾焚烧炉，且可因此可用作用于熔融76(图1)金属原料12以产生熔融的金属材料14的熔融装置。在一个非限制性的实施方案中，竖式炉10可为热鼓风化铁炉且可产生铸铁。照此，竖式炉10可用于铸造应用。然而，竖式炉10也可用于其他应用，例如轧钢厂，或用于生产其他金属材料，例如青铜，或非金属材料，例如矿物棉。正如继续参照图2所描述的，竖式炉10包括界定其中的腔18的壳16。壳16可由任何合适的材料形成，例如钢，且可通常为圆柱形的。进一步地，腔18可被配置为燃烧室，并因此，壳16可镶有隔热材料，例如多个耐火砖。根据竖式炉10的所需的生产能力或熔融速率，壳16可具有合适的尺寸，且在一个非限制性实施例中，可具有约9米至约13米，例如约11米的工作高度，和约2.2米至约2.6米，例如约2.4米的内径。对于包括隔热材料的实施方案，壳16可镶有约1.8米至约2.8米的工作高度，例如约2.1米。如图2大体上显示的，壳16可具有近端22和与近端22间隔的远端24，且可依靠在多个支架26、126、226上。壳16可进一步界定被配置用于将进料30插入腔18的开口28。开口28可被覆盖有进料门32，其在其中进料门32封闭开口28的闭合位置和其中进料门不封闭壳16以由此允许进料30插入腔18的开放位置之间可切换。进一步地，参照图2，壳16可在开口28和远端24之间界定熔渣孔34，通过该孔可从腔18中移除熔渣。正如下面详细描述的，熔渣可被产生作为操作竖式炉10的方法36(图1)的副产物。熔渣可覆盖熔融的金属材料14以保护熔融的金属材料14不进一步在腔18中反应，且可由此降低熔融的金属材料14的热损失。此外，壳16可界定配置在熔渣孔34和远端24之间的出炉口，通过该口，可将熔融的金属材料14从腔18中移除。即，熔融的金属材料14，例如铸铁，可为由竖式炉10产生的最终产物并因此可从腔18中移除。壳16的远端24也可界定至少一个出口40，通过该出口竖式炉中被消耗的物质可在维护或在熔融过程完成后被移除。竖式炉10也可相应地包括至少一个滴口42，其被配置用于在其中至少一个滴口42密封壳16以由此封锁至少一个出口40的闭合位置和其中至少一个滴口42不密封壳16以使竖式炉10的内含物可从腔18移除的开放位置之间转变。例如，至少一个滴口42可从其中至少一个滴口42被设置基本上垂直于多个支架26、126、226的闭合位置至其中至少一个滴口42被设置基本上平行于多个支架26、126、226的开放位置枢轴转动。如继续参照图2所描述的，竖式炉10包括设置在腔18内的进料30。进料30包括金属原料12、熔剂44和包含无烟煤和焦炭的混合物46。可根据所需的性能和熔融的金属材料14的组成来选择金属原料12。例如，金属原料12可选自捆绑的松散钢，碎钢，生铁，铸铁回料例如报废的部件、由成型铸件、升管、流道和铸口形成的连接元件，及它们的组合。如此，熔融的金属材料14可被分类为铸铁、延性基础铁或灰口铁。可根据用于形成熔融的金属材料14的燃烧过程所需的性能选择熔剂44。例如，可选择熔剂44以降低在熔融的金属材料14的制备过程中在熔渣向熔渣口34运动中熔渣的黏度。即，熔剂44可与灰和其他杂质反应以形成熔渣。熔剂44可包括任何合适的材料，例如，但不限于，白云石质石本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种运行竖式炉的方法，所述方法包含：将包括无烟煤和焦炭的混合物插入由竖式炉界定的腔内；将金属原料设置在所述腔内；通过至少一个燃烧器以天然气流速将天然气和以第一氧气流速将第一数量的氧气同时注入所述腔；通过至少一个喷枪以超音速氧气流速将第二数量的氧气驱动至所述腔内，其中所述超音速氧气流速高于所述第一氧气流速；在所述腔内燃烧所述混合物以产生烟道气；熔融所述金属原料以产生熔融的金属材料；和监测烟道气以由此运行竖式炉。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.20 US 61/919,0771.一种运行竖式炉的方法，所述方法包含：将包括无烟煤和焦炭的混合物插入由竖式炉界定的腔内；将金属原料设置在所述腔内；通过至少一个燃烧器以天然气流速将天然气和以第一氧气流速将第一数量的氧气同时注入所述腔；通过至少一个喷枪以超音速氧气流速将第二数量的氧气驱动至所述腔内，其中所述超音速氧气流速高于所述第一氧气流速；在所述腔内燃烧所述混合物以产生烟道气；熔融所述金属原料以产生熔融的金属材料；和监测烟道气以由此运行竖式炉。2.根据权利要求1所述的方法，其中插入包括保持所述混合物中存在的焦炭的量比所述混合物中存在的无烟煤的量的燃料比为约1:0.1至约1:0.6。3.根据权利要求1所述的方法，其中插入包括在所述腔内设置基于100重量份的所述混合物为约10重量份至约35重量份的无烟煤，和进一步地，其中所述无烟煤包括基于100重量份的无烟煤，量为约84重量份至约98重量份的碳。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述烟道气包括初始量的一氧化碳气体，且进一步包括用一定量的无烟煤替代所述混合物中存在的至少一部分量的焦炭以由此降低烟道气中存在的一氧化碳的初始量。5.根据权利要求1所述的方法，其中注入包括同时将天然气和第一量的氧气通过所述至少一个燃烧器以约1mmBTU/h至约6mmBTU/h的总流速传送至所述腔。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述烟道气包括初始量的一氧化碳气体，且进一步地，其中驱动包括将第二量的氧气以约1,400英尺/秒至约1,800英尺/秒的超音速氧气流速传送至所述腔以由此降低烟道气中存在的一氧化碳气体的初始量。7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将喷射空气以喷射空气流速引入所述腔。8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括根据喷射空气流速改变所述混合物中存在的焦炭的量。9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括降低所述混合物中存在的焦炭的量以由此增加随着金属原料熔融以形成熔融的金属材料而并入金属原料中的碳的量。10.根据权利要求7所述的方法，其中所述烟道气包括初始量的一氧化碳气体和初始量的二氧化硫气体，且进一步包括根据所述腔内存在的所述混合物的量改变天然气流速、第一氧气流速和喷射空气流速中的至少一种。11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括降低天然气流速和增加第一氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：比尔·康纳斯，基普·威特斯，
申请(专利权)人：格瑞得有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US