用于使丸状装入物料熔化的氧气-燃料燃烧系统和方法技术方案

本发明专利技术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。

Oxygen-fuel combustion system and system for melting pellets into materials

【技术实现步骤摘要】
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。
本专利技术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。
技术介绍
就专利技术人所知，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)。
技术实现思路
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专利技术，在附图中，同样的数字表示同样的元件：图1为铁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于使丸状装入物料熔化的系统，所述系统包括：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丸状装入物料，所述排放端构造成排放熔化的装入物料和熔渣；输送器，其构造成将所述丸状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所述供给端附近的熔化区中，以对所述丸状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所述炉排出。

【技术特征摘要】
2018.03.23 US 62/647040;2019.03.13 US 16/3526421.一种用于使丸状装入物料熔化的系统，所述系统包括：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丸状装入物料，所述排放端构造成排放熔化的装入物料和熔渣；输送器，其构造成将所述丸状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所述供给端附近的熔化区中，以对所述丸状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所述炉排出。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述炉具有长度和宽度，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。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，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。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述炉为旋转炉，其具有跨越在所述供给端与所述排放端之间的弯曲的侧壁。5.根据权利要求4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所述供给端附近。6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述至少一个喷燃器定位在所述炉的所述侧壁中。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述炉为竖炉，其中所述供给端为顶端，且所述排放端在底端的侧壁中，且其中所述至少一个喷燃器布置成从侧壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：AV桑，GJ布拉吉诺，A马克瓦纳，MD布津斯基，何筱毅，MD德阿戈斯蒂尼，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：美国,US