专利名称：还原气体的粉尘除去方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种还原气体的粉尘除去方法及其装置，更具体地，涉及一种通过导入附着物成形层而从还原气体中除去粉尘的粉尘除去方法及装置。
背景技术：
就包括多级流化床还原炉及熔融炉而直接使用粉状或者块状的一般碳及粉状的含铁矿石的铁水制备装置而言，在流化床还原炉中用于矿石的流动及还原的还原气体可在形成有煤填充层的熔融气化炉或者电炉中生成并进行供给。从熔融气化炉排出的还原气体，其主要组成成分为一氧化碳(CO)和氢(H2),并具有较强还原能力，而还原气体每INm3包含约IOOg 200g左右的粉尘。之所以还原气体包含上述大量粉尘，是因为熔融气化炉上部是进行1000°C以上的高温作业的场所，所以装入的煤炭被热解产生粉尘等。大部分产生的粉尘移动至煤炭填充层内部，然而部分微粉乘着从下部上升的还原气体的上升气流流入还原气体导管。90%以上的流入粉尘在连接于还原气体导管的旋风器收集，并吹入熔融气化炉被再次使用，而没有收集成的粉尘经由还原气体导管流入流化床还原炉。其结果，流入流化床还原炉的还原气体每INm3包含约IOg 20g的粉尘，其主要成分包括煤炭的热解残留物(固定碳、灰)、还原铁粉和一部分碱金属化合物。为了将如上所述的含有粉尘的高温还原气体均匀地供给至大直径流化床还原炉，从而在整个反应器中使流动和还原均匀地维持，需要将分散板设置于圆筒状流化床还原炉反应器上，所述分散板上有数百个通气用喷嘴，其以规定间距设置。在包含有大量粉尘的还原气体通过喷嘴的过程中，以液态或者气态存在的碱金属化合物等会腐蚀喷嘴表面，使喷嘴表面变得粗糙，从而会增加喷嘴表面的附着物形成。而且，碱金属化合物等由于在高温以液态存在，所以具有粘附力。因此会增加喷嘴表面的附着物形成。如上所述，形成于喷嘴表面的附着物，在进行作业的过程中逐渐成长，最坏的情况可能会堵塞喷嘴。诱导均匀气体流的喷嘴的一部分被附着物堵住时，气体流集中到一部分区域，这将导致反应器内部正常流动的还原矿石集中在未形成气流的区域，从而会形成矿石的滞留层。因此，由于喷嘴的堵塞，导致流化床还原炉内部的气体流变得不良，结果流化床还原炉的流动和还原均不能发挥其本身原有的功能。而且，若为了抑制喷嘴附着物的形成，使流化床还原炉的温度维持较低，则会带来矿石还原率降低的结果。为解决如上问题，应中断流化床还原炉的作业，并更换形成有附着物的喷嘴
发明内容
技术问题本发明是为解决上述问题而提出的，目的在于，提供一种能够增大还原炉的作业率及还原率的还原气体的粉尘除去方法及其装置，将还原气体内所包含的碱金属氯化物等的粉尘预先附着于牺牲喷嘴单元并除去，从而降低在供给还原气体的流化床还原炉的分散板上形成的喷嘴的堵塞。技术方案为实现上述目的，本发明优选实施例涉及的还原气体的粉尘除去装置，包括:注入导管，用于注入还原气体；腔室，包括从所述所注入的还原气体收集粉尘的牺牲喷嘴单元；及排出导管，用于排出除去所述粉尘的还原气体。所述还原气体的温度范围为600°C 850°C。所述注入导管包括用于连接或者阻止高温气流的第一闸门。所述牺牲喷嘴单元由管束构成。所述还原气体的粉尘除去装置还包括至少一个差压计，用于检测施加于所述牺牲喷嘴单元的输入端和输出端的压力。所述腔室内的牺牲喷嘴单元在腔室的长度方向上形成为多级。所述还原气体的粉尘除去装置还包括替代通道管，其与所述腔室连接，用于使所述注入的还原气体分流。所述替代通道管包括用于连接或者阻断高温气体流的第二闸门。本发明另一优选实施例涉及的还原气体的粉尘除去方法，包括:提供还原气体；将所述还原气体注入至内部具有牺牲喷嘴单元的腔室；及从所述腔室排出还原气体。所述还原气体的粉尘除去方法还包括，测定所述牺牲喷嘴单元的输入端和输出端的压力差。而且，所述还原气体的粉尘除去方法还包括，使注入至所述腔室的还原气体分流。本发明另一优选实施例的粉尘除去装置的牺牲喷嘴单元包括:注入导管，用于注入还原气体；腔室，包括从所述注入的还原气体中收集粉尘的牺牲喷嘴单元；及排出导管，用于排出除去所述粉尘的还原气体；所述牺牲喷嘴单元是由不锈钢(stainless steel)做成的。在所述粉尘除去装置的牺牲喷嘴单元中，所述不锈钢的表面上涂覆有高岭土、硅石及铝矾土中的至少一种。有益效果根据本发明的粉尘除去装置中，预先除去还原气体所包含的附着引发物质的效果如下:在流化床还原炉中还原粉铁矿时，由于安装在流化床还原炉下部的分散板上的喷嘴的附着物形成受到抑制，从而供给至流化床还原炉的气体流变得均匀，进而能够使粉铁矿的流动和还原顺畅地进行。而且，由于安装在流化床还原炉内的分散板上的喷嘴的附着物形成受到抑制，从而会延长喷嘴更换的周期，进而能够提高流化床还原炉的运行率。而且，将吹入流化床还原炉的还原气体的温度维持得较高，从而能够提高矿石的还原率。
图1为根据本发明的还原气体的粉尘除去方法的工艺图。图2为用于实现根据本发明的还原气体的粉尘除去方法的粉尘除去装置的构成示意图。图3为图2中粉尘除去装置的腔室内形成的牺牲喷嘴单元的放大图及显示碱金属氯化物附着于管道的现象的概念图。图4为显示组成图2所示腔室的牺牲喷嘴单元的另一实施例涉及的锥形(tapered)管束的放大图。
具体实施例方式参照附图和下面详细描述的实施例，本发明的优点及特征和其实现方法会变得清楚。但是本发明并不局限于下面所公开的实施例，能够以多种形态实现，本发明的实施例只是为了使本发明的公开更加完整并将本发明的保护范围完整地介绍给本发明所属技术领域的技术人员而提供的，本发明的保护范围在权利要求书中定义。在说明书中，相同的附图标记指代相同的构成要素。下面参照附图，对本发明的优选实施例涉及的还原气体的粉尘除去装置进行描述。在描述本发明时，认为对相关公知功能或者构成的具体描述可能会使本发明的技术要点变得不清楚时，省略其详细说明。图1为示出根据本发明的还原气体的粉尘除去方法的工艺顺序的方框图。图2为用于实现图1所示还原气体的粉尘除去方法的粉尘除去装置的构成示意图。参照图2，经由用于注入还原气体的注入导管10的还原气体，在腔室20内被除去粉尘等之后，通过排出导管30从腔室20中排出出去。如图2所示，用于实现本发明的粉尘除去方法的粉尘除去装置，包括:注入导管10，用于注入还原气体；腔室20，包括从所述注入的还原气体中收集粉尘的牺牲喷嘴单元
25;及排出导管30，用于排出除去所述粉尘的还原气体。图2示出还原气体的粉尘除去装置在腔室20内牺牲喷嘴单元25形成为二级，然而这仅为例示，牺牲喷嘴单元25能够形成为一级或者二级以上。所述注入导管10与熔融气化炉、转炉型熔融还原炉或者电炉等的还原气体供给源连接，从而提供从熔融气化炉或者电炉等排出的还原气体的通道。所述还原气体可包含固定碳、灰等的煤炭的热分解残留物、微粒的还原铁及碱金属化合物。在本发明中，还原气体中包含的粉尘包括所述煤炭的热解残留物、微粒的还原铁及碱金属化合物。碱金属氯化物是指包括氯化钾(KCl)或者氯化钠(NaCl)等的熔点为约650°C 770°C的低熔点化合物。所述注入导管10具有用于连接或者阻止还原气体流的第一闸门13。因此，当所述粉尘除去装置与熔融气化炉或者电炉等的还原气体供给源连接时，可根据作业状况连接或阻断还原气体流。
经由所述注入导管10，还原气体会注入至具有牺牲喷嘴单元25的腔室20。图3为示出根据本发明的还原气体的粉尘除去装置的腔室20内形成的牺牲喷嘴单元25的放大图及碱金属氯化物附着于管道的现象的概念图。所述牺牲喷嘴单元25是指，所述还原气体中包含的附着引发物质从所述腔室20排出之前预先附着于喷嘴单元的附着物成形层。而且，所述牺牲喷嘴单元25在所述腔室20的长度方向上可相隔一定间距形成为多级，因此可使所述还原气体内包含的粉尘等更多地附着于所述牺牲喷嘴单元25。即，所述牺牲喷嘴单元25的排列方向可以与所述还原气体的流向平行。而且，所述牺牲喷嘴单元25可以由填充层组成，其表面积宽并由填充物层叠而成，所述填充物具有能够使气体顺畅通过的形状。图4为显示组成粉尘消除装置的腔室20的牺牲喷嘴单元25的另一实施例涉及的锥形管束的放大图。所述牺牲喷嘴单元25可为由管束构成的形态，从牺牲喷嘴单元25的输入端到输出端的形状能够以锥形形状构成。更具体地，当牺牲喷嘴单元25为锥形形状时，输入端的直径较宽，输出端的直径较窄。所述牺牲喷嘴单元25为管束形状时，每个管的直径可具有IOcm 15cm的范围，管束的长度可具有30cm 40cm的范围。所述牺牲喷嘴单元具有如上形状，从而使其与还原气体的接触表面积增大，进而能够更有效地粘附粉尘等。为诱导所述牺牲喷嘴单元25上的附着物形成，经由所述牺牲喷嘴单元25的还原气体的温度可维持在600°C 850°C。其原因在于，当所述还原气体的温度低于600°C时，由于还原气体内的附着物引发物质以固体形式存在，因此难以形成附着物；当超过850°C时，由于附着物引发物质大部分以气体形式存在，因此难以形成附着物。构成所述牺牲喷嘴单元25的材料可使用对所述还原气体内包含的粉尘中碱金属氯化物的耐蚀性弱的物质，优选地，可使用包含SUS310S的不锈钢(stainless steel)。而且，可使用所述不锈钢的表面上涂覆有高岭土、硅石及铝矾土中的至少一个物质的材料。所述不锈钢、高岭土、硅石及铝矾土相当于能够与氯化物发生反应的物质。所述腔室20可包括至少一个差压计40，用于检测输入端和输出端的压力。当所述还原气体通过腔室20内时，在牺牲喷嘴单元25形成附着物，从而所述差压计40测定所述牺牲喷嘴单元25的输入端和输出端的压力差，进而能够监测附着物形成的状态。而且，当附着物过多地形成于所述牺牲喷嘴单元25，而施加于差压计40的差压超过一定水准会影响作业时，通过导入替代通道管50来使输入至腔室20的还原气体分流而流到替代通道，从而使操作变得稳定。在所述替代通道管50上配置第二闸门53。当施加于所述差压计40的压力在允许的范围内时，第二闸门53保持关闭的状态，当压力超过允许的范围时，第二闸门53被打开，使还原气体流过替代通道管。S卩，替代通道管50可以被称为紧急用还原气体通道，以备附着物在所述牺牲喷嘴单元25过度生长而导致还原气体不能通过正常通道顺畅地流过的情形下而设置的。本发明另一优选实施例涉及的还原气体的粉尘除去方法，包括如下几个步骤:提供还原气体(SlO);将所述还原气体注入至内部具有牺牲喷嘴单元的腔室(S20);及从所述腔室排出还原气体(S30)。所述还原气体是从包括熔融气化炉、转炉型熔融还原炉或者电炉等的还原气体供给源导入的，可包括固定碳、灰等的煤炭的热解残留物、微粒的还原铁及碱金属化合物。所述还原气体注入到具有牺牲喷嘴单元25的腔室，还原气体的粉尘等附着于腔室20内由管束构成的牺牲喷嘴单元25，从而能够减少还原气体中的粉尘等。而且，由于所述牺牲喷嘴单元25由管束构成，从而能够增大与还原气体接触的表面积。所述牺牲喷嘴单元25能够在所述腔室20的长度方向上形成为多级。构成所述牺牲喷嘴单元25的材料可使用对碱金属氯化物的耐蚀性弱的不锈钢，所述不锈钢材表面上可涂覆与碱金属氯化物容易进行化学反应的高岭土、硅石及铝矾土中的至少一种材料。所述还原气体的粉尘除去方法还包括，测定牺牲喷嘴单元25的输入端和输出端的压力差。在所述牺牲喷嘴单元25的输入端和输出端连接到差压计40，而能够定量地监测附着物形成于所述牺牲喷嘴单元25的水准。换句话说，附着物过多地形成于所述牺牲喷嘴单元25而施加到差压计40的压力超过一定水准而会影响作业时，可变更流入所述腔室20内的还原气体的通道。而且，所述还原气体的粉尘除去方法还包括，使注入至所述腔室20的还原气体分流。当施加于所述差压计40的压力超过允许的水准时，打开通道管50的第二闸门以使所述还原气体分流，从而可期待作业稳定性。所述差压计40的压力超过允许的标准时，使所述还原气体分流至所述替代通道管50，从而可以用新的牺牲喷嘴单元25代替安装在所述腔室20内的附着有过多附着物的所述牺牲喷嘴单元25。本发明另一优选实施例涉及的粉尘除去装置包括:注入导管10，用于注入还原气体；腔室20，包括从所述注入的还原气体中收集粉尘的牺牲喷嘴单元25 ;及排出导管30，用于排出除去所述粉尘的还原气体。本发明另一优选实施例涉及的粉尘除去装置的所述牺牲喷嘴单元25是由不锈钢(stainless steel)做成的。在所述粉尘除去装置的牺牲喷嘴单元25中，所述不锈钢的表面上涂覆有高岭土、硅石及铝矾土中的至少一种。本发明提供一种从熔融气化炉或者电炉等的还原气体供给源排出的还原气体中包含的粉尘或者碱金属化合物在供给至还原炉之前，利用粉尘除去装置诱导附着物的形成并将其除去的技术。如上所述，该方法在还原气体供给源和还原炉之间的还原气体导管上，设置了能够选择性地除去碱金属化合物的装置，从而除去碱金属化合物并将干净的还原气体供给至还原炉，因此能够防止安装在还原炉的分散板上的喷嘴上形成附着物。而且，将吹入流化床还原炉的还原气体的温度上升至800°C以上，从而能够提高从流化床还原炉排出的还原铁粉的还原率，进而能够降低燃料费。
以上参照附图描述了本发明的实施例，但本发明所属技术领域的技术人员能够理解，本发明在不改变其技术思想或者必要技术特征的情况下，可以其他具体方式实施。因此，以上描述的实施例应理解为仅仅是例示而已，并不用于限定本发明。本发明的保护范围并不以上述描述内容为准，而是以附带的权利要求书为准，由权利要求书的含义及范围和其均等概念导出的所有变更或者变更的形态，均属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种还原气体的粉尘除去方法，其特征在于，包括: 提供还原气体； 将所述还原气体注入至内部具有牺牲喷嘴单元的腔室；及 从所述腔室排出还原气体。
2.根据权利要求1所述的还原气体的粉尘除去方法，其特征在于，还包括: 测定所述牺牲喷嘴单元的输入端和输出端的压力差的步骤。
3.根据权利要求1或者2所述的还原气体的粉尘除去方法，其特征在于，还包括: 使注入至所述腔室的还原气体分流的步骤。
4.一种还原气体的粉尘除去装置，其特征在于，包括: 注入导管，用于注入还原气体； 腔室，包括用于从所述注入的还原气体中收集粉尘的牺牲喷嘴单元；及 排出导管，用于排出除去了所述粉尘的还原气体。
5.根据权利要求4所述的还原气体的粉尘除去装置，其特征在于， 所述还原气体的温度范围为600°C 850°C。
6.根据权利要求4所述还原气体的粉尘除去装置，其特征在于， 所述注入导管包括用于连接或者阻断高温气体流的第一闸门。
7.根据权利要求4所述的还原气体的粉尘除去装置，其特征在于， 所述牺牲喷嘴单元为管束形状。
8.根据权利要求4所述的还原气体的粉尘除去装置，其特征在于，还包括: 至少一个差压计，用于检测施加于所述牺牲喷嘴单元的输入端和输出端的压力。
9.根据权利要求4所述的还原气体的粉尘除去装置，其特征在于， 所述腔室内的牺牲喷嘴单元在腔室的长度方向上形成为多级。
10.根据权利要求4至9中任一项所述的还原气体的粉尘除去装置，其特征在于，还包括: 替代通道管，其与所述腔室连接，用于使所述注入的还原气体分流。
11.根据权利要求10所述的还原气体的粉尘除去装置，其中， 所述替代通道管包括用于连接或者阻止高温气体流的第二闸门。
12.—种粉尘除去装置的牺牲喷嘴单元，所述粉尘除去装置包括:注入导管，用于注入还原气体；腔室，包括从所述注入的还原气体中收集粉尘的牺牲喷嘴单元；及排出导管，用于排出除去所述粉尘的还原气体，其中， 所述牺牲喷嘴单元是由不锈钢做成的。
13.根据权利要求12所述的粉尘除去装置的牺牲喷嘴单元，其中， 所述不锈钢的表面上涂覆有高岭土、硅石及铝矾土中的至少一种。
全文摘要
本发明公开一种还原气体的粉尘除去方法及装置。根据本发明的粉尘除去方法，包括提供还原气体；将所述还原气体注入至内部具有牺牲喷嘴单元的腔室；及从所述腔室排出还原气体。通过适用本发明，在还原气体吹入流化床还原炉之前，除去还原气体中所包含的低熔点的碱金属氯化物，从而减少流化床还原炉内分散板上的喷嘴堵塞，以提高流化床还原炉的运行率，并增加还原气体的温度，进而能够增加矿石的还原率、降低燃料费。
文档编号B01D46/00GK103201010SQ201180054388
公开日2013年7月10日 申请日期2011年10月20日 优先权日2010年11月10日
发明者赵敏永, 南宫源, 金炫秀, 李相皓 申请人:Posco公司