供应热直接还原铁用于多种用途的方法和系统

摘要

本发明通常涉及一种将来自直接还原(DR)竖炉或直接还原铁(DRI)再加热炉的直接还原铁(HDRI)的连续流供应到其中HDRI流分成至少两个HDRI流的DR竖炉或DRI再加热炉外部的地点的方法和系统。在封闭管道系统中，利用重力，第一HDRI流被连续送到热压设备。通过缓冲仓和进料器，在封闭管道系统中利用重力，或者也通过缓冲仓和进料器，在封闭管道系统中利用重力与大致水平的加料输送机的结合，第二HDRI流被连续传送到邻近熔化炉。可选地，第三HDRI流用于连续送到多个热运输容器。

说明书

相关申请的参照

当前专利申请要求具有2007年4月2日申请的题为“供应热直接还原铁用于多种用途的方法和系统(METHOD AND SYSTEM FOR THESUPPLY OF HOT DIRECT REDUCED IRON FOR MULTIPLE USES)″的美国临时专利申请第60/921,539号以及2008年3月28日申请的题为“供应热直接还原铁用于多种用途的方法和系统(METHOD ANDSYSTEM FOR THE SUPPLY OF HOT DIRECT REDUCED IRON FORMULTIPLE USES)”的美国专利申请第12/057,910号的优先权权益，两者的内容通过参考整体并入这里。

技术领域

本发明通常涉及一种将来自直接还原(DR)竖炉或直接还原铁(DRI)再加热炉的直接还原铁(HDRI)的连续流供应到DR竖炉或DRI再加热炉外部的地点的方法和系统，其中该HDRI流分成至少两个HDRI流。在封闭的管道系统中，利用重力，第一HDRI流被连续送到热压块(briquetting)设备。通过缓冲仓和进料器，在封闭管道系统中，也利用重力，或也利用缓冲仓和进料器，在封闭管道系统中，利用重力与大致水平的加料输送机的结合，第二HDRI流被连续传送到邻近熔炉。可选地，一第三HDRI流用于连续馈送多个热传送容器。

背景技术

世界上最传统的直接还原(DR)工厂被设计并操作以生产、冷却并排出低于约100摄氏度的直接还原铁(DRI)。通常这些DR工厂位于或邻近炼钢联合工厂并且DRI用于附近的电弧炉(EAF)。然而，一些DR厂不位于或邻近炼钢联合工厂。这些主要是一级批发DR厂，在全球市场销售DRI。批发DR厂优选地销售已被压缩和硬化的DRI，使得处理、存储和运输更容易和安全。批发DR厂通常在DRI仍热(即大于约600摄氏度)时就压块DRI，以取得高表观密度的热压块铁(HBI)。通常，通过减小DR竖炉中的小球和块或流体床反应器中的铁末并将热直接还原铁(HDRI)直接并连续地馈送到热压设备，来制造HBI。在压块后，为了运输，HBI被冷却到小于约100摄氏度。

除了这些传统的DR和HBI厂，有些工厂使用或者想使用来自附近炼钢联合工厂的DR工厂的HDRI，而不是将冷DRI馈送到熔炉。除了将HDRI馈送到熔炉，这些厂会热压块来自DR厂的任何过剩的HDRI。这个HBI可被贮存在炼钢联合工厂中用于日后使用，或作为HBI销售到第三方。

通过将HDRI从DR竖炉排入容器，并且然后将容器移动到用于HBI生产的热压设备，两个早期Purofer DR厂(目前不可操作)生产HBI。这些Purofer DR厂之一也使用容器以将HDRI装料到炼钢炉。类似地，印度的一家工厂目前生产和将HDRI从DR竖炉同时馈送到热压设备和隔热容器，这些隔热容器被运送到邻近熔炉用于炼钢。

本领域的那些技术人员熟知下述概念：在固体煤基DR厂生产HDRI并将其排放到多种下游用途或系统的概念，诸如热压设备、隔热容器、熔炉或冷却器。例如，US 5,873,925，Rinker等人公开了将HDRI从基于煤的旋转平底炉排放到隔热容器、热压单元或冷却器。US5,570,775，Meissner等人公开了将HDRI从基于煤的旋转平底炉排放到热压设备或热转载仓、隔热容器、熔炉或冷却器。GB 1,004,428Metalgesellschaft公开了将基于煤的旋转平底炉(即kiln)中由绿球制成的HDRI排出，用于热压块或熔化。US 6,409,790，Calderon等人公开了利用固体碳并热传送到氧化熔炉生产DRI，并且将HDRI排到热压设备或隔热容器。然而，所有这些文献是基于煤的，并公开了一次将HDRI排出到一种用途。没有文献公开将HDRI同时排出到多种用途。

本领域的那些普通技术人员也很了解在基于气体竖炉类型DR厂中生产HDRI的概念。例如，US 6,162,050，Bueno等人公开了同时将HDRI排出到热压设备、熔炉和冷却器。每个排放速度被独立控制。US5,296,015，Novoa等人公开了将从还原反应器(即DR竖炉)排放的热或冷DRI气动传送到诸如热压设备、储料仓及/或熔炉的一个或多个处理点。US 6,214,086，Montague等人公开了利用重力从DR竖炉同时供应热或冷DRI。这些HDRI被排放用于压块、运送及/或熔化。然而，在所有这些文献中，HDRI采用小球、块或大块的形式。

因此，在本领域仍需要的是一种将HDRI连续流从DR竖炉或DRI再加热炉供应到其中HDRI流分成至少两个HDRI流的DR竖炉或DRI再加热炉外部的地点的方法和系统。优选地，在封闭的管道系统中，利用重力，第一HDRI流被连续发送到热压设备。优选地，利用缓冲仓和进料器，在封闭管道系统中利用重力，或也利用缓冲仓和进料器，在封闭管道系统中利用重力与大致水平的装料输送机的结合，第二HDRI流被连续传送到熔炉。可选地，第三HDRI流用于连续馈送多个热传送容器。

发明内容

在多个典型实施例中，本发明提供了一种将来自直接还原(DR)竖炉或直接还原铁(DRI)再加热炉的直接还原铁(HDRI)的连续流供应到DR竖炉或DRI再加热炉外部的地点的方法和系统，在所述外部地点HDRI流分成至少两个HDRI流。在封闭管道系统中，利用重力，第一HDRI流被连续送到热压设备。通过缓冲仓和进料器，在封闭管道系统中，也利用重力，并通过缓冲仓和进料器，或者也通过缓冲仓和进料器，在封闭管道系统中利用重力与大致水平的输送机的结合，第二HDRI流被连续传送到邻近熔炉。可选地，第三HDRI流用于连续供给多个热传送容器。

有利的是，通过使热损失最小，本发明的方法和系统以尽可能最高的温度将HDRI供应用于多种用途，利用重力，允许HDRI在封闭、隔热管道系统中以连续和受控的方式流动。在等于或接近大气压时，通过实现分离并独立控制DR竖炉或DRI再加热炉外部的多个HDRI流的排放速度，本发明的方法和系统独立地控制多个HDRI流的排放速度。因此，不需要可能会影响DR竖炉或DRI再加热炉的操作的多个出口。本发明的方法和系统不用破裂相关热小球、块或大块，以及避免了利用气动运输系统会出现的相关灰尘的产生。最后，在加入重力和大致水平的装料输送机的结合的典型实施例中，本发明的系统和方法减小了DR竖炉或DRI再加热炉的总高度。

在一个典型实施例中，本发明提供了一种将来自直接还原竖炉或直接还原铁再加热炉的热直接还原铁的连续流供应到直接还原竖炉或直接还原铁再加热炉外部的地点的方法，其中：热直接还原铁流分成至少两个热直接还原铁流，所述方法包括：在第一封闭管道系统中，利用重力，提供被连续送到热压设备的第一热直接还原铁流；和在第二封闭管道系统中利用重力和在第二封闭管道系统中利用重力与大致水平的加料输送机的结合之一，提供被连续传送到邻近熔炉的第二热直接还原铁流。该方法还包括提供直接还原竖炉和直接还原铁再加热炉之一，以提供热直接还原铁。优选地，直接还原竖炉或直接还原铁再加热炉包括收缩排放段。优选地，直接还原竖炉或直接还原铁再加热炉包括对热直接还原铁的单个出口，而不是对热直接还原铁用多个出口。该方法还包括提供产品排出腔，以容纳热直接还原铁。优选地，产品排出腔包括收缩区。该方法还包括：提供静止分流器以将热直接还原铁分成第一热直接还原铁流和第二热直接还原铁流。优选地，该热压设备包括一个或多个热压块机，其每个包括一个进料器。可选地，该方法还包括：将至少一部分热直接还原铁流发送到旁路排出柱。优选地，在熔炉前，该熔炉包括第一进料器、缓冲仓和第二进料器的一个或多个。可选地，该方法还包括提供连续运送到一个或多个热运输容器的第三热直接还原铁流。

在另一个典型实施例中，本发明提供了一种将来自直接还原竖炉或直接还原铁再加热炉的热直接还原铁的连续流供应到直接还原竖炉或直接还原铁再加热炉外部的地点的系统，其中：热直接还原铁流分成至少两个热直接还原铁流，所述系统包括：装置，用于在第一封闭管道系统中，利用重力，提供被连续送到热压设备的第一热直接还原铁流；和装置，用于在第二封闭管道系统中利用重力，以及在第二封闭管道系统中利用重力与大致水平的加料输送机的结合之一，提供被连续传送到邻近熔炉的第二热直接还原铁流。该系统还包括直接还原竖炉和直接还原铁再加热炉之一，以提供热直接还原铁。优选地，直接还原竖炉或直接还原铁再加热炉包括收缩排放段。优选地，直接还原竖炉或直接还原铁再加热炉包括对热直接还原铁的单个出口，而不是多个热直接还原铁出口。该系统还包括产品排出腔，以容纳热直接还原铁。优选地，产品排出腔包括收缩区。该系统还包括静止分流器以将热直接还原铁分成第一热直接还原铁流和第二热直接还原铁流。优选地，该热压设备包括一个或多个热压块机，每个包括一个进料器。可选地，该系统还包括装置，用于将至少一部分热直接还原铁流发送到旁路排出柱。优选地，在熔炉前，该熔炉包括第一进料器、缓冲仓和第二进料器的一个或多个。可选地，该系统还包括装置，用于提供连续发送到一个或多个热运输容器的第三热直接还原铁。

在另一个典型实施例中，本发明提供了一种将来自直接还原竖炉或直接还原铁再加热炉的热直接还原铁的连续流供应到直接还原竖炉或直接还原铁再加热炉外部的地点的方法，其中：热直接还原铁流分成至少两个热直接还原铁流，所述方法包括：在第一封闭管道系统中，利用重力，提供被连续送到热压设备的第一热直接还原铁流；在第二封闭管道系统中利用重力以及在第二封闭管道系统中利用重力与大致水平的加料输送机的结合之一，提供被连续传送到邻近熔炉的第二热直接还原铁流；以及提供连续发送到一个或多个热运输容器的第三热直接还原铁。

因此，与传统系统和方法相比，本发明的方法和系统的优点包括：由于不需要运输容器、储存斗和吊车，连续馈送熔炉装料系统简化了熔化车间HDRI后勤和操作；由于当倾倒时等情况中，运输容器连续损失热量，本发明馈送熔炉装料系统与使用运输容器时相比其热量损失更少；DR竖炉或DRI再加热炉操作不受单个排放点的影响，而在具有多个排放点的情况则会受到影响；与具有多个排放点的情况相比，在等于或接近大气压比在等于或接近DR竖炉或DRI再加热炉操作压力时，HDRI流的分离和控制将更容易并更安全地执行；并且HDRI的重力排放和分离比HDRI的气动运输要更简单些——重力总会起作用，而气动运送系统则包含了需要常规维护并天生可用性就较低的机械部件。

附图说明

参照多个附图说明和描述本发明，其中：根据需要，相同的附图标记用于指代相同的方法步骤及/或系统部件，并且其中：

图1是示意图，显示了在本发明的一个典型实施例中，一种将连续HDRI流从DR竖炉或DRI再加热炉供应到其中HDRI流分成至少两个HDRI流的DR竖炉或DRI再加热炉外部的地点的方法和系统，其中：在封闭管道系统中，利用重力，第一HDRI流被连续发送到热压设备，也在封闭管道系统中，利用重力，并且利用平衡料仓和进料器，第二HDRI流被连续发送到邻近熔炉；

图2是示意图，显示了在本发明的另一个典型实施例中，一种将连续HDRI流从DR竖炉或DRI再加热炉供应到其中HDRI流被分成至少两个HDRI流的DR竖炉或DRI再加热炉外部的点的方法和系统，其中：在封闭管道系统中利用重力，第一HDRI流被连续发送到热压设备，以及在封闭管道系统中，利用重力以及大致水平的装料输送机的结合，以及利用缓冲仓和进料器，第二HDRI流被连续传送到邻近熔炉；

图3是示意图，显示了在本发明中的另一个典型实施例中，一种将连续HDRI流从DR竖炉或DRI再加热炉供应到其中HDRI流分成至少两个HDRI流的DR竖炉或DRI再加热炉外部的地点的方法和系统，其中：在封闭管道系统中利用重力，第一HDRI流被连续发送到热压设备，以及在封闭管道系统中，利用重力以及利用缓冲仓和进料器，或者以及在封闭管道系统中，利用重力以及大致水平的装料输送机的结合，以及利用缓冲仓和进料器，第二HDRI被连续发送到熔炉；以及第三HDRI流用于连续送到多个热传送容器。

具体实施方式

现在参照图1-3，通过减小直接还原(DR)竖炉10中的氧化铁小球、小块及/或大块生产热直接还原铁(HDRI)。也可以通过再加热DRI再加热炉12中的氧化铁小球、小块及/或大块生产HDRI。

在DR竖炉10的情况中，利用主要包括一氧化碳和氢的还原气体的反向流，DR竖炉10用于还原氧化铁。这种还原气体可由天然气或其它气体燃料、诸如碳的固态燃料或诸如重质燃料油的液体燃料制造。利用重力，HDRI作为运动填充床(packed bed)下降经过DR竖炉10。该DR竖炉10具有收缩排放段14，其作为所有HDRI连续排出的点出口而终结。

在DRI再加热炉12的情况中，上述设计基本原理实质相同，虽然对于相同排放速度的HDRI，加热区的尺寸可能比还原区的尺寸更小。小球、块及/或大块形式的经筛过的DRI被装料到DRI再加热炉12并利用重力作为运动填充床，流经DRI再加热炉12。DRI被对铁和碳而言为非氧化的再循环气体的反向流加热。该气体通过从DRI再加热炉12去除出口气体、冷却、净化并压缩并且然后在间接加热器中加热到期望的再加热温度而产生。可加入少量天然气体或甲烷，以便被来自顶部和底部动态密封件处喷射出的密封气体的，进入DRI再加热炉12的任何氧化剂改良。

经绝热管道16，来自DR竖炉10或DRI再加热炉12的HDRI流出DR竖炉10或DRI再加热炉12到产品排放腔(PDC)18，该排放腔包括排放进料器以控制排放速度。在DR竖炉10或DRI再加热炉12与PDC 18之间设置的绝热管道16用作动态料封，以将在汇聚区14处的高达3巴的压力减小到PDC 18处的约一个大气压。这种压力减小是通过在注射点处向上和向下流动的密封气体而实现。向上流动的密封气体使炉或还原气体不会流出炉，同时向下流动的密封气体导致经过HDRI的压降，这导致在PDC 18处接近大气压力。该密封气体可以是氮或包含的氧化剂被减小到最小量的干烟气。

该PDC 18包含旋转筛分拣器，经过它们，所有HDRI必须经过离开PDC卸进料器。这些旋转筛分拣器去除将导致诸如热压块机或熔炉加料设备等下游处理单元出现问题的任何硬团或混入物。混入物的去除对于保护在高液压且紧容限喜下工作的热压块机尤其重要。来自动态密封系统的底部密封气体从PDC 18通风到灰尘收集系统。PDC 18的下部区用作存储或缓冲仓，以确保HDRI总可用于静止分离机20，允许HDRI流到热压块机和熔炉装料设备。来自PDC 18的HDRI流确保：从PDC 18引出的绝热管道22总是充满HDRI，而不会部分地或完全空地运行。优选地，PDC 18的下部区包括汇聚区24，该汇聚区包括流激励器，确保均匀流经过PDC 18。

从PDC 18经过静止分流器20的HDRI采出速度由去向热压块机和熔化缓冲仓的速度的和来设定。这些系统的每个具有一个或多个进料器以控制去向每个使用点的HDRI的速度。通过改变PDC排放进料器，在PDC 18的汇聚区24中的HDRI水平保持在高水平与低水平之间。

现在参照图1，根据在热压设备26中的热压块机的数目，馈送给热压设备的HDRI流可由静止分流器20分成多个HDRI流。每个热压块机具有其自己的进料器，这些进料器控制HDRI从绝热管道22到热压块机的馈送。除了送到热压块机的排放柱，该静止分流器20也可具有用于旁路HDRI的排放柱。该旁路排放柱典型地用在启动或不稳定地状况。优选地，热压块流流经压块分离系统，在那里它被分成基本单独的的热压块，以及少量的两个一起的和三个一起的热压块。然后，热压块被在冷却运输机上冷却、筛选并送到料堆。

流到邻近HDRI装料系统30中的HDRI缓冲仓28的HDRI，由螺旋进料机32或其它类似设备控制。螺旋进料机32设置并控制连续馈送到HDRI缓冲仓28的HDRI的平均速度。HDRI缓冲仓28足够大，使得从HDRI缓冲仓28排放的HDRI分批到熔炉34，并且不会将HDRI拉出到HDRI缓冲仓28中的预定水平以下。从HDRI缓冲仓28排放的HDRI，由响应来自熔炉34的命令的旋转进料器36或其它类似的设备控制。利用重力，来自HDRI缓冲仓28的HDRI被直接馈送到熔炉34。

现在参照图2，利用重力与大致水平的装料运输机38的结合，来自HDRI缓冲仓28的HDRI被馈送到熔炉34。由于DR竖炉10或DRI再加热炉12的总高度明显减小，消除了对单独的保持HDRI缓冲仓的熔化车间结构的需要，并且简化了将HDRI带到熔化车间的接口，这种结合有时比仅利用重力要有利。

现在参照图3，在PDC 18处来自静止分流器20的HDRI第三流可被提供以送到多个热运输容器44。HDRI利用重力流到热传送容器分配系统40，其包括一个或多个HDRI进料器42和一个或多个隔热管道43，每个具有滑动门或类似物用于阻止HDRI流到与每个隔热管道43相联的热传送容器44。在这个应用中，并不需要HDRI缓冲仓，因为热运输容器44本身实质成为HDRI缓冲仓。热运输容器44可具有一个或多个开口(即，顶部和底部开口)，用于将HDRI装到热传送容器44和从热传送容器44排出HDRI。在重力或重力/大致水平的装料输送系统因为维护或有问题而停工的情况中，该第三典型实施例可用于装料熔炉。根据需要，该热传送容器44也可用于将HDRI提供给练钢联合工厂中的其它炉。

尽管已参照优选实施例及其具体实例显示和描述了本发明，对本领域的那些普通技术人员来说，很明显：其它实施例和实例可执行类似功能及/或取得类似的结果。所有这种等价实施例和实例在本发明的范围和精神内，并期望由下述权利要求覆盖。