用于在還原反應器井筒中進行表面吹氣的裝置和方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于由含金屬氧化物的、塊狀的物料在使用還原氣體的情況下生產海綿金屬或者生鐵的裝置，該裝置包括一還原反應器井筒（1）和多條在所述還原反應器井筒（1）的內室中終止的、用于將還原氣體導入到所述還原反應器井筒（1）的內室中的還原氣體入口管路。所述裝置的特征在于，存在著一橫穿所述還原反應器井筒（1）的內室的、用于將還原氣體分布到所述還原反應器井筒（1）的內室中的還原氣體通道本體（11），其中在所述還原氣體通道本體（11）的、至少一個內壁側的端部上基本上垂直地在所述還原氣體通道本體（11）的下方存在著至少一條用于將還原氣體在所述還原氣體通道本體的下方輸入到所述還原反應器井筒（1）的內室中的還原氣體供給管路，并且所述還原氣體通道本體（11）具有一能夠被冷卻介質貫穿流過的支承管。按照本發明，借助于多條在所述還原反應器井筒的內室中終止的還原氣體入口管路來將第一部分還原氣體導入到所述裝料中，并且借助于一橫穿所述還原反應器井筒內室的還原氣體通道本體來將第二部分還原氣體分布到所述裝料中。基本上垂直地在所述還原氣體通道本體的下方將所述第二部分還原氣體輸入到所述還原反應器井筒的內室中。
【專利說明】用于在還原反應器井筒中進行表面吹氣的裝置和方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于由含金屬氧化物的、塊狀的物料在使用還原氣體的情況下生產海綿金屬或者生鐵的裝置，該裝置包括一還原反應器井筒和多條在所述還原反應器井筒的內室中終止的、用于將還原氣體導入到所述還原反應器井筒的內室中的還原氣體入口管路。

【背景技術】
[0002]在通過用還原氣體使作為裝料處于還原井筒中的、含氧化鐵的材料轉化這種方式生產海綿鐵時，一般基本上通過一環狀地圍繞著所述還原井筒的-通常整個-周邊延伸的、所謂的環管通道-也簡稱為環管-來將所述還原氣體導入到所述還原井筒中，所述環管通道通過所謂的環管槽與所述還原井筒的、用含氧化鐵的材料裝填的內室處于連接之中。所述環管可以布置在所述還原井筒的耐火爐襯的內部-所謂的內部的環管_，或者布置在所述還原井筒的外部-所謂的外部的環管。通過處于所述還原井筒的耐火爐襯中的、從所述內部的環管引出的或者與所述外部的環管相連接的開口-所述環管槽-來將還原氣體從所述環管分布到所述還原井筒中。所述環管一般來說圍繞著所述還原井筒的整個周邊伸展，并且環管槽而后同樣基本上圍繞著所述整個周邊來布置，-因為為了獲得均勻的還原效果而必須均勻分布地導入所述還原氣體。
[0003]對于所述還原氣體的分布和導入在此通常如此進行，使得所述環管槽匯入到所述內室的、在所述還原井筒的運行中不是被所述裝料填滿的區域中。比如制造所述還原井筒，該還原井筒經常具有其內室的直徑的、垂直地從上方沿著該還原井筒的軸線看跳躍性的加寬部-通過所述耐火爐襯來確定所述內直徑，使得這樣的加寬部比如可以通過所述耐火爐襯的厚度的變化來實現。由于所述含氧化鐵的材料的傾倒角度，而在所述加寬部-也被稱為凹槽或者說回跳部(RUcksprung)-上圍繞著整個周邊構成一種未被裝料裝填的環形室。而后所述環管槽匯入到這個環形室中。
[0004]所述還原氣體隨之攜帶粉塵，所述粉塵在導入到所述還原井筒中之后在所述環形室中并且在所述含氧化鐵的材料的裝料中被分離出來。因此，從所述還原井筒的周邊-在其處導入還原氣體-朝所述裝料的中心形成了一種相對于無塵的氣體提高了的壓力降-被分離出來的粉塵堵塞了所述還原氣體的、穿過所述裝料的流動路徑。這一點尤其導致所述裝料的不均勻的爐氣分布，并且由此導致不均勻的還原結果。如果在所述還原井筒中經過還原的材料-比如海綿鐵-比如像在C0REX?方法中一樣被導送到熔化氣化器中，那么由于在所述還原井筒的中心中的、因為堵塞的流動路徑而較小的壓力而可能使嚴重載塵的氣體不利地從所述熔化氣化器經過海綿鐵輸送管路流到所述還原井筒中，這一點不受歡迎。
[0005]為了均勻地將還原氣體導入到還原井筒中，并且為了避免由于在還原井筒的中心中的、相對于其周邊而較小的壓力所引起的、所描述的問題，在EP 0904415 BI中建議，附加于具有環管槽的環管而設置了另外的、布置在所述環管下方的、從所述還原井筒的外側面徑向地伸展到中心中的、用于導入還原氣體的管道。通過這些管道，應該不僅僅在所述還原井筒的周邊上而且在所述還原井筒的橫截面的范圍內將還原氣體導入到所述裝料中。在此不利的是，根據EP 0904415B1必須比較麻煩地在所述還原井筒的中心中對于所述管道進行支撐，用于所述管道的還原氣體由于環管和管道的距離而無法被從所述環管導送到所述管道中，并且對于大量的管道來說由于由其占據的橫截面而可能在向下運動的裝料中出現擁塞。
[0006]WO 2009000409建議，通過管道在沒有環管的情況下將全部還原氣體導入到所述還原井筒中。因為相應地所述管道必須導入更多的還原氣體，并且應該將所述管道的尺寸相應地設計得比在EP 0904415B1中大，所以擁塞問題變得加重。此外，將氣體輸送到所述井筒的橫截面上的氣體輸送過程與使用環管相比不均勻。
[0007]此外，從現有技術中知道一種用于生產生鐵的高爐方法，在標準規格中從上方向所述生鐵供給塊狀的鐵載體和焦炭，并且在下方的區域中吹入熱風。更新的開發方案尤其實現這一點:用在工藝上的純氧來運行高爐，并且將高爐煤氣的一部分在處理之后作為額外的還原氣體在所述井筒的下方的區域中輸送給所述高爐。還原氣體的供給僅僅通過處于周邊上的環管來進行，這同樣導致在高爐井筒中的不均勻的氣體分布。
[0008]在WO 0036159和WO 0036157中示出，通過橫穿還原反應器井筒內室的管子來將熱的還原氣體導入到所述還原反應器井筒中，這使得對于所述管子的冷卻、對于所述管子的隔熱以及穿過所述管子的壁體來將還原氣體導送到所述內室中這個過程變得麻煩。


【發明內容】

[0009]摶術仵備
本發明的任務是，提供用于由含金屬氧化物的、塊狀的物料在使用還原氣體的情況下在還原反應器井筒中生產海綿金屬或者生鐵的一種裝置和一種方法，其中盡可能地完全避免現有技術的問題。
[0010]技術方案
該任務通過一種用于由含金屬氧化物的、塊狀的物料在使用還原氣體的情況下生產海綿金屬或者生鐵的裝置得到解決，該裝置包括-一還原反應器井筒；
-多條在所述還原反應器井筒的內室中終止的、用于將還原氣體導入到所述還原反應器井筒的內室中的還原氣體入口管路。
[0011]這種裝置的特征在于，存在著一橫穿所述還原反應器井筒的內室的、用于將還原氣體分布到所述還原反應器井筒的內室中的還原氣體通道本體，
其中
-在所述還原氣體通道本體的、至少一個內壁側的端部上基本上垂直地在所述還原氣體通道本體的下方存在著至少一條用于將還原氣體在所述還原氣體通道本體的下方輸入到所述還原反應器井筒的內室中的還原氣體供給管路，
并且
-所述還原氣體通道本體具有一能夠被冷卻介質貫穿流過的支承管。
[0012]“海綿金屬”優選是指海綿鐵。
[0013]相應地，“所述含金屬氧化物的、塊狀的物料”優選是含氧化鐵的塊狀的物料?！皦K狀的物料”是指具有比如超過5mm、在燒結的情況下高達50mm、根據熱結聚方法比如壓制法高達10mm的顆粒大小的材料、比如塊狀礦、粒狀物或者燒結物。
[0014]“還原反應器井筒”比如是指比如用在C0REX?方法中的填充床反應器、或者是高爐的上方的部件-也就是高爐的、處于內聚的區帶上方的部件，在該部件中進行間接的氣體還原。在填充床反應器中比如生產固態的海綿鐵，而在高爐中則生產液態的生鐵。
[0015]為了將還原氣體導入到所述還原反應器井筒的內室中，存在著多條在所述還原反應器井筒的內室中終止的還原氣體入口管路。在此，“在所述內室中終止”這一表述是指，一種還原氣體入口管路可以伸入到所述內室中，但是也可以是指，一種還原氣體入口管路的端部可以處于限定著所述內室的內壁中-比如環管槽的開口處于所述耐火爐襯中。
[0016]所述還原氣體在所述還原反應器井筒的內室中通過這些還原氣體入口管路的還原氣體出口從所述還原氣體入口管路中流出來，并且而后貫穿流過由含金屬氧化物的、塊狀的物料所構成的裝料。
[0017]此外，存在著一橫穿所述還原反應器井筒內室的、用于將還原氣體分布到所述還原反應器井筒的內室中的還原氣體通道本體。該還原氣體通道本體可以作為割線或者作為直徑來橫穿所述內室，其中作為直徑來橫穿所述內室這種做法是優選的，因為還原氣體就可以更加對稱地、更加均勻地被加入到所述裝料中。所述還原氣體通道本體比如可以水平地伸展，從而可以在垂直的水平上將還原氣體導入到所述裝料中。但是，所述還原氣體通道本體也可以關于垂線具有一個最深的點或者一個最高的點，使得其具有兩個從所述還原反應器井筒的壁體朝所還原反應器井筒的中心向下或者向上傾斜的部分區段。還原氣體而后可以在運行中在不同的垂直的水平上流入到所述裝料中。
[0018]所述還原氣體通道本體橫穿所述還原反應器井筒的、被所述還原反應器井筒的內壁限定的內室。所述還原氣體通道本體也具有兩個內壁側的端部。按照本發明，在所述還原氣體通道本體的、至少一個內壁側的端部上基本上垂直地在所述還原氣體通道本體的下方，存在著至少一條用于將還原氣體輸入到所述還原反應器井筒的內室中的還原氣體供給管路。在所述還原氣體通道本體的下方將還原氣體輸入到所述還原反應器井筒的內室中。
[0019]在所述按本發明的裝置的運行中，在所述還原氣體通道本體的下方，在所述處于還原反應器井筒中的裝料中形成一自由空間-該自由空間首先由所述裝料的料堆角所確定。該自由空間也可以被稱為還原氣體通道。所述還原氣體通道本體適合于在處于所述還原反應器井筒中的裝料中引起這樣的自由空間或者還原氣體通道的形成。將所述自由空間或者還原氣體通道用于還原氣體在所述還原反應器井筒的內室中的供給和分布。所述還原氣體可以在所述自由空間中在所述還原氣體通道本體的整個長度上分布，并且均勻地流入到所述裝料中。
[0020]在此，“基本上垂直地在下方”意味著，所述還原氣體供給管路的孔口的至少一部分垂直地處于所述還原氣體通道本體的下方。而后在運行中，從這個孔口中流出的還原氣體在上升時進入到處于所述裝料中的、在還原氣體通道本體下方所形成的自由空間中，并且在這個自由空間中進行分布，所述自由空間在所述還原氣體通道本體的下方橫穿所述還原反應器井筒的內室。由此，還原氣體可以由所述還原氣體通道在所述還原氣體通道的整個長度上流入到所述裝料中。
[0021]按照本發明，所述還原氣體通道本體具有一能夠被冷卻介質貫穿流過的支承管。作為用于所述還原氣體通道本體并且尤其用于所述支承管的材料，優選使用金屬。
[0022]對于所述支承管進行冷卻，用于在運行中維持所需要的機械特性。此外，較低的、用于實現所需要的機械特性的材料溫度能夠實現比在支承管未得到冷卻的情況下小的結構尺寸。溫度的提高隨之帶來金屬的強度的降低，因而，如果不存在冷卻，那么對于更高的溫度來說，為了保證特定的最小強度，必須將構件制造得更大。
[0023]在現有技術中知道，通過一種橫穿還原反應器井筒內室的、必要時通過冷卻介質得到冷卻的管子來將還原氣體導入到所述還原反應器井筒中。在輸入熱的還原氣體時，必須在外面并且也在里面給這樣的管子配設隔熱層，以便從熱的還原氣體到冷的冷卻介質的散熱程度不會太大-因為這樣的散熱將會導致對于所述還原氣體的不必要的冷卻。因為出于熱力學的和動力學的原因使得所述還原氣體又應該以特定的最小溫度進入到所述裝料中，所以，為了對這樣的冷卻進行平衡，必需以比在未進行這樣的冷卻時要高的溫度來輸入所述還原氣體。此外，為了進行回收利用，而必須在冷卻回路本身中更加劇烈地、并且由此更加麻煩地對所述冷卻介質進地循環冷卻。
[0024]這樣的所熟知的結構形式的另一缺點在于，對于橫穿所述內室的管子來說，還原氣體不可能單一地從端面流出。因此，為了能夠將還原氣體從所述管子的內部輸入到所述內室或者裝料中，需要在所述管子的長度范圍內從所述管子的壁體中穿過的套管。但是，這些套管不利地導致所述管子在下述部位上在機械方面變弱:在此處所述管子在運行中由于所述裝料的重量而最高程度地經受負荷。由于所述用于氣流的套管而額外地產生壓力損失，所述壓力損失尤其在所述井筒的中心的區域中降低了氣體分布的均勻性。
[0025]按照本發明避免了這樣的缺點，因為不是通過一橫穿還原反應器井筒內室的管子，而是通過一基本上垂直地處于所述還原氣體通道本體的下方的、用于將還原氣體在所述還原氣體通道本體的下方輸入到所述還原反應器井筒的內室中的還原氣體供給管路，來將還原氣體輸入到所述還原反應器井筒的內部之中。
[0026]因此，所述還原氣體通道本體或者其支承管可以制造得比按照現有技術的、上面所描述的、設有隔熱層的管子小，因為對于按本發明的實施方式來說，僅僅須要更多地在里面設置所述冷卻，并且不要為所述還原氣體的供給和隔熱層提供空間。通過所述自由空間或者還原氣體通道，來將還原氣體分布到所述還原反應器井筒的內室中，從而不存在套管以及由此引起的缺點。這個自由空間或者還原氣體通道在所述還原氣體通道本體的整個長度的范圍內延伸，這與通過套管來逐點地輸入還原氣體的做法相比，實現了所述還原氣體的更為均勻的分布。
[0027]所述還原氣體通道本體適合于在處于所述還原反應器井筒中的裝料中引起形成一種自由空間或者還原氣體通道。所述還原氣體通道本體比如可以構造為向下敞開的半管殼，所述半管殼具有向下延長的、優選基本上平行的壁體，所述半管殼安放在一種支承管上。
[0028]也可以取代具有處于支承管上的半管殼的實施方式，而比如將兩塊搭接板在兩側固定-比如焊接-在支承管上，用于類似地在所述裝料中在所述支承管的下方保證一種自由空間。
[0029]所述還原氣體通道本體具有一能夠被冷卻介質所貫穿流過的支承管。為此，所述支承管在內部具有用于以冷卻介質貫穿流過的冷卻劑通道。所述支承管在兩側安放地支撐在所述還原反應器井筒的外壁-護套-上。比如在所述還原氣體通道本體的托架的或者其支承管的位置上，在所述還原反應器井筒的護套上輸入并且排出冷卻介質。作為冷卻介質，優選使用水。
[0030]根據一種優選的實施方式，在所述還原氣體通道本體的、兩個內壁側的端部上基本上垂直地在所述還原氣體通道本體的下方存在著一用于將還原氣體輸入到所述還原反應器井筒的內室中的還原氣體供給管路。這能夠實現更為均勻的、對于所述還原氣體通道本體或者還原氣體通道的供給-因為這從兩個端部開始來進行。
[0031]原則上適用這一點:在更為均勻地將還原氣體導入到所述裝料中時，由所述還原氣體所夾帶的粉塵也被更為均勻地加入到所述裝料中。這實現了以下效果:出現用于所述還原氣體的流動路徑的更少的堵塞現象，并且減輕了由此引起的問題。
[0032]優選所述還原氣體入口管路的、處于還原反應器井筒的內室中的還原氣體出口全部處于所述還原反應器井筒的、垂直的縱向伸長部的一個區段的內部，該區段垂直地看具有所述還原反應器井筒的直徑的高達100%的厚度。優選所述區段的厚度是所述還原反應器井筒的直徑的高達40%，特別優選是所述還原反應器井筒的直徑的高達30%，尤其優選是所述還原反應器井筒的直徑的高達20%。所述區段的厚度越小，就越容易由氣源向所有還原氣體入口管路供給還原氣體。
[0033]根據一種實施方式，還原氣體入口管路構造為環管槽。
[0034]根據另一種實施方式，還原氣體入口管路構造為向下敞開的半管殼，所述半管殼具有向下延長的、優選基本上平行的壁體，所述半管殼安放在支承管上。所述支承管在內部優選具有冷卻劑通道。對于所述半管殼來說，所述半管殼的、處于還原反應器井筒的內室中的端部設有一將所述向下延長的壁體連接起來的橫壁。所述支承管從所述還原反應器井筒的邊緣優選徑向地伸入到所述還原反應器井筒的內室中。所述支承管在其處于所述還原反應器井筒的內室中的端部上沒有得到支撐，也就是說構造為所謂的懸置管。
[0035]根據一種實施方式，所述還原氣體入口管路中的至少多條還原氣體入口管路從一種內部的環管引出，也就是說是一種內部的環管的環管槽。
[0036]所有還原氣體入口管路也可以都是一根內部的環管的環管槽。對于數目為X的還原氣體入口管路來說，下述還原氣體入口管路的數目A小于或者等于X，也就是說A < X:該還原氣體入口管路是一根內部的環管的環管槽。
[0037]與外部的環管相比，內部的環管要求所述還原反應器井筒的壓力罐的不太麻煩的結構，并且允許不太麻煩地導入還原氣體。此外，相對于外部的環管，可以實現更高數目的環管槽。
[0038]根據另一種實施方式，所述還原氣體入口管路中的多條還原氣體入口管路從一根外部的環管上引出，也就是說是一根外部的環管的環管槽。也可以所有的還原氣體入口管路都是一根外部的環管的環管槽。對于數目為X的還原氣體入口管路來說，下述還原氣體入口管路的數目B小于或者等于X，也就是說BSX:該還原氣體入口管路是一根外部的環管的環管槽。
[0039]相對于內部的環管，外部的環管具有以下優點:可以更加容易地從外面對所述環管槽進行清洗，并且可以更不復雜地構造處于所述還原反應器井筒的內部的耐火爐襯。
[0040]尤其在使用載塵的還原氣體的情況下，優選所述環管槽像在引言中所描述的那樣匯入到所述內室的、在還原井筒的運行中未被所述裝料填充的區域中。這一點比如通過以下方式來實現:制造所述還原井筒，該還原井筒具有其內室的直徑的、垂直地從上方沿著所述還原井筒的縱軸線看跳躍性的加寬部。
[0041]根據另一種實施方式，所述還原氣體入口管路中的多條還原氣體入口管路是懸置管。這意味著，不是所有還原氣體入口管路都是懸置管。對于數目為X的還原氣體入口管路來說，下述還原氣體入口管路的數目C小于X，也就是C < X:該還原氣體入口管路是懸置管。
[0042]優選在A < X時，下述還原氣體入口管路中的至少一根還原氣體入口管路是懸置管，特別優選所有還原氣體入口管路都是懸置管，也就是X-A=C:該還原氣體入口管路不是一根內部的環管的環管槽。
[0043]優選在B < X時，下述還原氣體入口管路中的至少一根還原氣體入口管路是懸置管，特別優選所有還原氣體入口管路都是懸置管，也就是X-B=C:該還原氣體入口管路不是一根外部的環管的環管槽。
[0044]通過環管槽和懸置管的組合，可以以不同的、離開所述還原反應器井筒的內壁的間距來導入還原氣體，這實現了所述導入的均勻化，并且由此實現了更好的還原結果。
[0045]與連續的還原氣體通道本體相比，懸置管實現了更為容易的安裝作業和更好的更換可行方案，而該懸置管也在所述還原氣體的均勻的分布方面相對于僅僅具有環管的還原反應器井筒帶來好處。
[0046]根據一種實施方式，所述還原氣體供給管路來源于一根內部的環管。所述還原氣體供給管路那么比如是-所述內部的環管的-必要時專門為所述任務所構成的-一種環管槽，或者所述還原氣體供給管路是這根內部的環管的部分區段。優選的是，在所述還原氣體通道本體的兩個內壁側的端部上，基本上垂直地在所述還原氣體通道本體的下方，存在著一條用于將還原氣體輸入到所述還原反應器井筒的內室中的還原氣體供給管路；而后可以存在兩條還原氣體供給管路-比如一根內部的環管的兩個部分區段。
[0047]根據另一種實施方式，所述還原氣體供給管路來源于所述還原反應器井筒的外部，比如來源于外部的環管。它而后比如是所述外部的環管的-必要時專門為所述任務所構成的-一種環管槽。
[0048]根據一種優選的實施方式，由同樣的內部的和/或外部的環管向所述用于在所述還原氣體通道本體的下方輸入還原氣體的還原氣體供給管路以及至少一些、優選全部還原氣體入口管路供給還原氣體。
[0049]這降低了在一種彼此分開地進行供給時所必需的、結構上的開銷。
[0050]根據一種優選的實施方式，所述還原氣體通道本體至少部分地處于所述還原反應器井筒的、垂直的縱向伸長部的、下述區段的內部:該區段垂直地看具有所述還原反應器井筒的直徑的高達100%的、優選高達40%的、特別優選高達30%的、尤其優選高達20%的厚度，所述還原氣體入口管路的還原氣體出口處于其中。通過這種方式，可以容易地將還原氣體從所述還原氣體出口導送給所述還原氣體通道本體，或者可以容易地將所述還原氣體從為所述還原氣體入口管路供給的、用于還原氣體的氣源導送給所述還原氣體通道本體。
[0051]所述內部的或者外部的環管設有至少一個用于還原氣體的饋入口，通過所述饋入口來將還原氣體導送到所述內部的或者外部的環管中。根據一種優選的實施方式，至少一個饋入口關于所述還原反應器井筒的周邊相對于所述還原氣體供給管路的位置在所述還原氣體通道本體的、內壁側的端部的下方最好相差45° -90°地、特別優選基本上相差90°地偏置。通過這種方式，在所述還原氣體流入到在所述裝料中的、在運行中在所述還原氣體通道本體的下方形成的空腔中之前，所述還原氣體在所述內部的和外部的環管中流過盡可能長的線路。由此，由于所述還原氣體在所述環管中的流速而將在所述內部的或者外部的環管中的積塵降低到最低限度。
[0052]根據一種優選的實施方式，所述還原反應器井筒的、在其縱向伸長部的、其中設有還原氣體通道本體和必要時懸置管的區域中的內直徑相對于其縱向伸長部的其它區域得到了加寬。所述加寬部應該基本上對于為了所述裝料的、在內室中的向下運動而提供的橫截面的損失進行補償，所述損失由于所述還原氣體通道本體的以及必要時所述懸置管的面積需求而產生。如果這種損失比如為在所述內室中的、橫截面的面積的10%，那么應該將所述內直徑加寬大約2-10%。由此，可以減輕在所述向下運動的裝料中的粉塵問題，因為由所述懸置管或者所述還原氣體通道本體所占據的并且由此沒有供所述裝料的向下運動所用的面積又通過所述加寬部得到了補償。在一種區域中所述還原反應器井筒的內直徑得到了加寬，該區域優選包括所述還原反應器井筒的、垂直的縱向伸長部的一個區段，該區段垂直地看具有所述還原反應器井筒的直徑的高達100%的、優選高達40%的、特別優選高達30%的、尤其優選高達20%的厚度。
[0053]所述加寬部也可以存在于所述縱向伸長部的下述區域的上方:在該區域中存在著還原氣體通道本體以及必要時懸置管。
[0054]本發明的另一主題是一種用于由一種由含金屬氧化物的、塊狀的物料構成的裝料在還原反應器井筒中在使用還原氣體的情況下生產海綿金屬或者生鐵的方法，其中
借助于多條在所述還原反應器井筒的內室中終止的還原氣體入口管路來將第一部分還原氣體導入到裝料中，
其特征在于，
借助于一橫穿所述還原反應器井筒內室的還原氣體通道本體來將第二部分還原氣體分布到所述裝料中，
并且基本上垂直地在所述還原氣體通道本體的下方將這第二部分還原氣體輸入到所述還原反應器井筒的內室中。
[0055]借助于至少一條還原氣體供給管路來輸入第二部分還原氣體。
[0056]在利用所述按本發明的裝置時，在運行中在所述還原氣體通道本體的下方在所述裝料中形成一自由空間或者還原氣體通道。在這個自由空間中，所述還原氣體進行分布，并且從這個自由空間進入到所述裝料中。所述還原氣體因而借助于處于所述還原反應器井筒的內室中的還原氣體通道本體被分布到所述裝料中。
[0057]如果還原氣體入口管路構造為環管槽，那就借助于所述環管槽來將還原氣體導入到所述裝料中。
[0058]如果還原氣體入口管路構造為向下敞開的、安放在支承管上的、具有向下延長的壁體的半管殼，比如構造為懸置管，那就在運行中與所述還原氣體通道本體相類似在下方在所述裝料中形成一自由空間。在這個自由空間中，所述還原氣體可以進行分布，并且從這個自由空間進入到所述裝料中。
[0059]根據一種優選的實施方式，由同樣的內部的和/或外部的環管來提供第一部分和第二部分還原氣體。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0060]下面借助于實施方式的示意性的、示范性的圖示來對本發明進行詳細解釋。
[0061]圖1是按照現有技術的還原反應器井筒的示意圖；
圖2是按本發明的還原反應器井筒的示意圖；
圖3是在圖2中示出的裝置的、從上面垂直向下看的視圖的示意圖；
圖4是具有在下方在裝料中形成的自由空間的還原氣體通道本體的示意圖；
圖5是按本發明的裝置的、另一種實施方式的、與圖3相類似的視圖的示意圖；
圖6是按本發明的裝置的截取部分的示意圖；
圖7是沿著圖7的中斷地示出的線條A-A’的剖面的示意圖；
在圖2到7中為簡明起見而放棄冷卻情況的圖示，而在圖8中則草繪出所述冷卻情況。

【具體實施方式】
[0062]按照現有技術的圖1示出，在還原反應器井筒I中通過供給裝置2加入的、含氧化鐵的、塊狀的材料構成了一種裝料3。還原氣體4-通過具有實心的尖部的波紋箭頭來示出-貫穿流過所述裝料，并且在這過程中將塊狀礦還原成海綿鐵。出于簡明原因，放棄了用于將所消耗的還原氣體從所述還原反應器井筒中抽走的裝置部件的圖示。所述還原氣體4被導送到在所述還原反應器井筒I的耐火爐襯5中成形的、內部的環管6中。從所述內部的環管6上引出多條用于將還原氣體導入到所述還原反應器井筒的內室-這里是環管槽7-中的還原氣體入口管路，所述還原氣體入口管路在所述還原反應器井筒I的內室中終止。根據現有技術，借助這些環管槽7來將所述還原氣體導入到所述裝料中。由于在所述還原反應器井筒的內室的直徑中的凹槽或者說回跳部(RUcksprung)，而圍繞著所述還原反應器井筒的整個周邊形成一種未被所述裝料填充的環形室8。
[0063]在按本發明的裝置的、絕大部分與圖相類似的圖2中，出于簡明原因而大部分放棄了對于在圖1中所利用的附圖標記的重復。繪示出多條環管槽7的孔口 9a、9b、9c、9d;出于簡明原因，沒有為每個所繪示出的孔口分配一個自身的附圖標記。所述環管槽的孔口9a、9b、9c、9d是所述環管槽7的還原氣體出口。它們處于一個水平的平面10中。
[0064]一還原氣體通道本體11橫穿所述還原反應器井筒I的內室。所述還原氣體通道本體構造為向下敞開的、安放在支承管12上的、具有向下延長的壁體的半管殼13。所述支承管12在兩側被支撐在所述還原反應器井筒的護套14上，這一點未被額外地詳細地示出。所述還原氣體通道本體11水平地伸展，并且作為直徑橫穿所述內室。該還原氣體通道本體處于所述還原反應器井筒的、垂直的縱向伸長部的、下述區段的內部:該區段垂直地看具有所述還原反應器井筒的直徑的高達100%-在所示出的情況中低于30%-的厚度，所述環管槽的孔口處于所述還原反應器井筒中。在所述還原氣體通道本體11的、兩個內壁側的端部上，垂直地在所述還原氣體通道本體11的下方存在著一用于將還原氣體輸入到所述還原反應器井筒的內室中的還原氣體供給管路-在這種情況中是所述內部的環管6的部分區段，該部分區段垂直地在所述還原氣體通道本體11的下方朝所述還原反應器井筒I的內室敞開-這個開口 15用一個矩形來示意性地示出。所述支承管12在運行中被作為冷卻介質的水貫穿流過，這一點為簡明起見而未被額外地示出。
[0065]圖3示出了在圖2中示出的裝置的、從上面垂直向下看的視圖。所述環管5的兩個饋入口 16a和16b關于所述還原反應器井筒I的周邊相差基本上90°地相對于所述-在圖3中看不見的-還原氣體供給管路的位置在所述還原氣體通道本體的、內壁側的端部17a、17b的下方偏置。所述還原氣體通道本體的支承管在運行中被作為冷卻介質的水貫穿流過，這一點為簡明起見而未被額外地示出。
[0066]圖4示意性地示出，如何在所述還原氣體通道本體11中在下方在所述裝料中形成一自由空間18。所述支承管12支承著所述具有延長的、基本上平行的壁體的半管殼13。在此也示出，所述延長的側壁借助于斜撐被支撐在所述支承管上，用于防止在所述裝料3的壓力下出現彎曲。
[0067]在前面所描述的懸置管的類似的結構中形成一個相應的自由空間。
[0068]所述支承管12在運行中被作為冷卻介質的水貫穿流過,這一點為簡明起見而未被額外地示出。
[0069]圖5示意性地示出了所述按本發明的裝置的、另一種實施方式的、與圖3相類似的視圖。
[0070]在這里存在著一外部的環管，該外部的環管包括兩個部分19a和19b。通過所述饋入口 22和23來向所述外部的環管供給還原氣體。所述外部的環管也可以構造為連續的環，不過這一點未在額外的附圖中示出。所述還原氣體通道本體11將所述兩個部分19a和19b連接起來。從所述外部的環管上引出環管槽20，所述環管槽在所述還原反應器井筒的護套14的內部匯入到用虛線勾畫出來的、在所述裝料中由于所述內室的跳躍性的加寬部而構成的環形室中。同樣引出用于導入還原氣體的懸置管21，所述懸置管就像所述還原氣體通道本體一樣被支撐在所述護套14上。所述懸置管在所述還原反應器井筒的內室中終止。所述還原氣體通道本體的支承管在運行中被作為冷卻介質的水貫穿流過，這一點為簡明起見而未被額外地示出。
[0071]在圖2到5的圖示中，在實施所述按本發明的、用于生產海綿鐵的方法時，借助于多條在所述還原反應器井筒的內室中終止的還原氣體入口管路-外部的或者內部的環管的環管槽或者從外部的環管上引出的懸置管-來將第一部分還原氣體導入到所述裝料中。在將第二部分還原氣體基本上垂直地在所述還原氣體通道本體的下方輸入到所述還原反應器井筒的內室中之后，借助于一橫穿所述還原反應器井筒內室的還原氣體通道本體來將所述第二部分還原氣體分布在所述裝料中。
[0072]圖6和7示意性地示出，像在圖3和圖4中一樣垂直地在所述還原氣體通道本體11的下方構成了所述內部的環管6的、作為用于將還原氣體輸入到所述還原反應器井筒的內室中的還原氣體供給管路起作用的部分區段。因而由同樣的內部的環管來提供所述第一部分還原氣體和所述第二部分還原氣體。所述內部的環管6向下擁有一加寬部；所述還原氣體通道本體11如此放置，使得所述處于還原氣體通道本體11下方的自由空間18大致與所述環形室處于一個平面中，所述環管槽7以其孔口 9e匯入到所述環形室中。
[0073]圖6示出了按本發明的裝置的截取部分。在所述處于還原反應器井筒的護套14中的耐火爐襯5中存在著一內部的環管6。該內部的環管6的部分區段向下得到了加寬。朝所述內室對所述內部的環管6進行限定的壁體用陰影線來示出。在所述內部的環管6中，在所述內部的環管6的底部的區域中示出了環管槽7的一些開口 ；所述底部的限界用虛線來示出。具有孔口 9e的環管槽7以剖面被示出。
[0074]在所述內部的環管6的、向下得到了加寬的所述部分區段上，還原氣體通道本體11穿過所述用陰影線示出的壁體進入到所述內室中。為簡明起見，僅僅示出了所述還原氣體通道本體11的、具有支承管12和半管殼13的部分段。垂直地在所述還原氣體通道本體11的下方，所述用陰影線示出的壁體具有一開口 15，通過該開口將還原氣體導送到所述內室中。這個開口 15是從所述內部的環管6上引出的還原氣體供給管路。所述還原氣體通道本體11如此放置，使得所述處于還原氣體通道本體11下方的自由空間18大致與所述環管槽的孔口處于一個平面中，為簡明起見在所述環管槽的孔口中僅僅示出了一個孔口，也就是孔口 9e。
[0075]在圖7中示出了沿著圖7的、中斷地示出的線條A-A’的剖面。在此示出了還原氣體4的、從所述環管6中通過開口 15到達處于所述還原氣體通道本體11下方的區域中的流動路徑-通過具有實心的尖部的波紋箭頭來示出。
[0076]所述還原氣體通道本體的支承管在圖6和7中在運行中被作為冷卻介質的水貫穿流過，但是這一點為簡明起見而未被額外地示出。
[0077]在圖2到7中為簡明起見而放棄了冷卻情況的圖示，而在圖8中則在貫穿按本發明的裝置的橫截面中草繪出所述冷卻情況。通過箭頭來示出，如何將冷卻水導入到所述支承管24中并且從所述支承管24中導出。所述支承管24被如此安裝在所述還原反應器井筒25中，從而在所述還原氣體通道本體的、兩個內壁側的端部上存在著用于在下方輸入還原氣體的還原氣體供給管路，其中所述支承管屬于所述還原氣體通道本體。在圖8中這一點示意性地通過所述內部的環管25和從其引出的環管槽26來示出。在所述橫截面的、被支承管24所覆蓋的部分中，用虛線示出了所述環管25的或者所述環管槽26的輪廓。
[0078]所述支承管24在內部擁有冷卻劑輸入室27和冷卻劑排出室28。所述冷卻劑輸入室和所述冷卻劑排出室通過一與所述支承管24同心地布置在該支承管24中的冷卻管道29彼此隔開。在處于外面的冷卻劑輸入室中，所述冷卻水一直流到所述支承管的末端，在那里改變其運動方向，并且通過所述冷卻劑排出室流回，并且而后被從所述支承管中導出。
[0079]盡管詳細地通過優選的實施例對本發明進行了更進一步的圖解和說明，但是本發明沒有受到所公開的實施例的限制，并且可以由本領域的技術人員從中推導出其它變型方案，而不離開本發明的保護范圍。
[0080]附圖標記列表:1還原反應器井筒；
2供給裝置；
3裝料；
4還原氣體；
5耐火爐襯；
6內部的環管；
7環管槽；
8環形室； 9a、9b、9c、9d環管槽7的孔口；
10水平的平面10，所述環管槽7的孔口 9a、9b、9c、9d處于該水平的平面10中； 11還原氣體通道本體；
12支承管；
13半管殼；
14(所述還原反應器井筒I的)護套；
15開口 ；
16a、16b所述環管5的饋入口 ；
17a、17b所述還原氣體通道本體I的內壁側的端部；
18自由空間；
19a、19b外部的環管的部件；
20環管槽；
21懸置管；
22饋入口 ；
23饋入口 ；
24支承管；
25內部的環管；
26環管槽；
27冷卻介質輸入室；
28冷卻介質排出室；
29冷卻管道。
[0081] 引用文獻列表:
專利文獻:
EP0904415B1 ；
W02009000409 ；
W00036159 ；
W00036157。
【權利要求】
1.用于由含金屬氧化物的、塊狀的物料在使用還原氣體的情況下生產海綿金屬或者生鐵的裝置，包括 -一還原反應器井筒(I); -多條在所述還原反應器井筒(I)內室中終止的、用于將還原氣體導入到所述還原反應器井筒(I)的內室中的還原氣體入口管路； 其特征在于，存在著一橫穿所述還原反應器井筒(I)內室的、用于將還原氣體分布到所述還原反應器井筒(I)的內室中的還原氣體通道本體(11)， 其中 -在所述還原氣體通道本體(11)的、至少一個內壁側的端部上基本上垂直地在所述還原氣體通道本體(11)的下方存在著至少一條用于將還原氣體在所述還原氣體通道本體的下方輸入到所述還原反應器井筒(I)的內室中的還原氣體供給管路，并且 -所述還原氣體通道本體(11)具有一能夠被冷卻介質貫穿流過的支承管。
2.按權利要求1所述的裝置，其持征在于，所述還原氣體入口管路的、處于還原反應器井筒(I)的內室中的還原氣體出口全部處于所述還原反應器井筒(I)的垂直的縱向伸長部的區段的內部，該區段垂直地看具有所述還原反應器井筒(I)的直徑的高達100%的厚度。
3.按權利要求1到2中任一項所述的裝置，其持征在于，由同樣的內部的和/或外部的環管來向用于在還原氣體通道本體的下方輸入還原氣體的所述還原氣體供給管路以及至少一些、優選全部還原氣體入口管路供給還原氣體。
4.按權利要求1到3中任一項所述的裝置，其持征在于，所述還原氣體通道本體(11)至少部分地處于所述還原反應器井筒(I)的垂直的縱向伸長部的下述區段的內部:該區段垂直地看具有所述還原反應器井筒(I)的直徑的高達100%的、優選高達40%的、特別優選高達30%的、尤其優選高達20%的厚度，所述還原氣體入口管路的還原氣體出口處于其中。
5.按權利要求1到4中任一項所述的裝置，其持征在于，內部的或者外部的環管設有至少一個用于還原氣體的饋入口，通過所述饋入口來將還原氣體導送到所述內部的或者外部的環管中，其特征在于，至少一個饋入口關于所述還原反應器井筒(I)的周邊相對于所述還原氣體供給管路的位置在所述還原氣體通道本體(11)的內壁側的端部的下方優選相差45° -90°地、特別優選基本上相差90°地偏置。
6.按權利要求1到5中任一項所述的裝置，其持征在于，所述還原反應器井筒(I)的、在其縱向伸長部的、在其中設有還原氣體通道本體(11)以及必要時懸置管(21)的區域中的內直徑相對于其縱向伸長部的其它區域得到了加寬。
7.用于由一種由含金屬氧化物的、塊狀的物料構成的裝料在還原反應器井筒中在使用還原氣體的情況下生產海綿金屬或者生鐵的方法，其中， 借助于多條在所述還原反應器井筒的內室中終止的還原氣體入口管路來將第一部分還原氣體導入到裝料中， 其特征在于， 借助于一橫穿所述還原反應器井筒內室的還原氣體通道本體來將第二部分還原氣體分布到所述裝料中，并且基本上垂直地在所述還原氣體通道本體的下方將所述第二部分還原氣體輸入到所述還原反應器井筒的內室中。
8.按權利要求7所述的方法，其特征在于，由同樣的內部的和/或外部的環管來提供所述第一部分和第二部分還原氣體。
【文檔編號】C21B13/02GK104245964SQ201380020715
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年4月18日 優先權日:2012年4月18日
【發明者】艾興格爾 G., 貝哈姆 K-H., 普姆 R., 施特雷爾 W., 韋德 K., 武爾姆 J. 申請人:西門子 Vai 金屬科技有限責任公司