用于增进效益的直接融熔还原炼铁（Corex）工艺的粉尘回收系统 【技术领域】
本发明属于金属冶炼领域，具体涉及一种用于增进效益的直接融熔还原炼铁(Corex)工艺的粉尘回收系统。
背景技术
目前已知用以伴随直接融熔还原炼铁(Corex)，完成熔融还原炼铁过程。特定而言，此熔融还原炼铁过程基本上包含两个反应装置：i)竖炉(reduction shaft)以及ii)熔融气化炉(melter gasifier)。高还原气体于该熔融气化炉内通过氧气以及铁间承受填充以及加煤产生反应而被产生。于该炉室内，该气体包含填充的微粒被送入该竖炉，以于重复使其经过粉尘分离气旋后，还原该铁混合物为铁。该粉尘分离后即被经由粉尘回收系统送回熔融气化炉。
因此，粉尘回收系统是提供以实现捕捉自还原气体而来的粉尘，再将其射回熔融气化炉。粉尘内的碳将透过粉尘燃烧炉所提供的氧气被燃烧掉。
目前常用的回收系统是关于使用一高热气旋装置、高粉尘箱(upper dustbin)、低粉尘箱(lower dustbin)、粉尘射出系统、T型件(T-piece)、以及粉尘燃烧炉，均功能性地透过垂直管路以及盘闸阀门(disk gate valve)相互连接。
使用在该等回收系统的该高热气旋装置基本上包含一装置，其用以捕捉自该还原气体来的粉尘，并将该等分离的粉尘送至高粉尘箱。该高粉尘箱为一中介箱，用以自该高热气旋装置捕捉该粉尘，并传送至该低粉尘箱。此类高粉尘箱一般包含加压系统以及校平仪(levelers)，以侦测高与低限制。氮气(N2)用以于较低时流体化粉尘。该低粉尘箱是用以自该高粉尘箱，透过一T型件传送该粉尘至该射入系统。该粉尘射入系统基本上包含二个阀门，I)球型阀门以控制输入，以及其它的阀门II)以控制氮气的流率。
还有一垂直导管，具有约300/200毫米(mm)管径进口，以是用以连接该低粉尘箱至该T型件。该导管至该T型件的排出端约为200/100毫米管径。该T型件包含射入器以及扩散器，且约为400/300毫米管径。该粉尘燃烧炉是用以利用该熔融气化炉内的氧气，燃烧被氮气所携的粉尘。
重要的是，以下的操作，意即传统粉尘回收系统是将自该高热气旋装置来的粉尘传送到该粉尘射入器，是利用调整该系统的阀门来完成。因前述目的，此系统是具有高盘闸阀门、低盘闸阀门、高压力阀以及低压力阀。高盘闸是用以自该高粉尘箱携出粉尘至该低粉尘箱时开启，而低盘闸保持关闭。该等盘闸是选择性操作，根据每一粉尘箱的级别(level)来完成前述粉尘回收程序。
前述既存用于粉尘回收的系统于熔融还原炼铁过程是已知且广为利用。然而此类系统被发现具有某些限制与缺点，无法连续的回收粉尘又不于操作的导管中产生任何堵塞。特定而言，此类系统本质上需要侦测频率，关于粉尘被自高粉尘箱依序收集至低粉尘箱，且最终全部经由该T型件送至该粉尘燃烧炉。因此只要炉内稍有不稳定，就无法承受预定粉尘负载。因此经常导致粉尘回收系统导管于某些位置的堵塞，且最终导致停机/无法使用。
特定而言，关于此类传统粉尘回收系统地研究已经指出在回收导管内具有数处经常出现堵塞的点，包含a)该高及低盘闸阀门的填充盒内、b)T型件的进口、以及c)该高粉尘箱及该低粉尘箱中。
更甚者，该垂直导管连接至该T型件处具有一排出端约为200/100毫米管径，同时其于低粉尘箱处的开口约为300-200毫米管径，导致累积粉尘以及粗粒子于该T型件的进口，亦导致经常堵塞。该水平行列至该粉尘燃烧炉亦经常被发现堵塞，特别是当粉尘包含较粗粒子时。
同时应需注意者，已有粉尘回收系统亦面临盘闸阀门的冷却系统漏水进入炉内的问题。甚至有研究指出，此类系统中，高粉尘箱及低粉尘箱中的耐火材质(refractory)因为热冲击而松动，因此亦导致该粉尘回收系统行列于数处产生堵塞。
【发明内容】
本发明的目的即在于，由该还原气体内捕捉粉尘并将其回射入该熔融气化炉以在熔融还原炼铁过程内燃烧粉尘，可避免前述已有粉尘回收系统的问题以及缺点，并且由高热气旋装置传送粉尘至粉尘燃烧炉的传送过程中，效率高同时不会发生堵塞，因此改善了机具的可用率及效率。
本发明的另一目的在于，在粉尘回收粉尘回收系统中，用以回收该自还原气体捕捉的粉尘，并将其射入熔融气化炉中，简单且容易使用，并不需要复杂、人工的精密监控批次化的粉尘传送至现有技术的粉尘燃烧炉。
本发明的又一目的在于，在粉尘回收系统中用以回收该自还原气体捕捉的粉尘，并将其射入熔融气化炉中，其是稳定的且适于连续传送粉尘并可避免批次化传送粉尘的复杂度及问题，且可避免因炉内不稳定或类似因素导致的批次化传送的复杂度等问题。
本发明的又一目的在在，在粉尘回收系统中，用以自还原气体捕捉粉尘，并将其射入熔融气化炉中，可避免于粉尘回收系统导管内经常发生堵塞的问题，并可避免机具停机而适于加强机具可用性及效率。
本发明的又一目的在于，在粉尘回收系统中，用以自还原气体捕捉粉尘，并将其射入熔融气化炉中，其并不发生经常堵塞的问题，特别是位于高及低闸阀门的填充盒、T型件进口以及于高粉尘箱及低粉尘箱，即在已有粉尘回收系统中经常于使用时出现问题部位。
本发明的又一目的在于，在粉尘回收系统中，用以自还原气体捕捉粉尘，并将其射入熔融气化炉中，以在熔融还原炼铁过程中燃烧粉尘，可避免在该T型件的进口累积粉尘以及较粗粒子。因此，也可避免在该T型件的进口累积而发生堵塞。
本发明的又一目的在于，在粉尘回收系统中，用以自还原气体捕捉粉尘，并将其射入熔融气化炉中，其中该粉尘燃烧炉的水平行列可避免于粉尘中包含较粗粒子时产生堵塞。
本发明的又一目的在于，在粉尘回收系统中，用以自还原气体捕捉粉尘，并将其在粉尘燃烧中射入熔融气化炉中，可避免盘闸阀门的冷却系统漏水至炉内的问题，此为已有粉尘回收系统所面临的问题。
本发明的又一目的在于，在粉尘回收系统中，用以自还原气体捕捉粉尘，并将其射入熔融气化炉中，以在熔融还原炼铁过程中燃烧粉尘，不会引发高粉尘箱及低粉尘箱中耐火材质(refractory)因为热冲击而松动，导致该粉尘回收系统产生堵塞，如同目前已有粉尘回收系统所面临的问题。
本发明的又一目的在于，在粉尘回收系统中，用以自还原气体捕捉粉尘，并将其射入熔融气化炉中，以在熔融还原炼铁过程中燃烧粉尘，其可避免因粉尘回收系统行列妨碍而导致机具经常性停机，亦不会产生回压至气旋装置，如同目前已有粉尘回收系统于熔融还原炼铁过程所面临的问题，以此改善机具可用性及效率。
可达成上述发明目的的用于增进效益的直接融熔还原炼铁(Corex)工艺的粉尘回收系统，其提供粉尘回收系统用以自还原气体捕捉粉尘，并将其射入熔融气化炉中，以在熔融还原炼铁过程中燃烧粉尘，其包含：
高热气旋装置，适可自该还原气体中捕捉该粉尘；
粉尘箱，连接至该高热气旋装置，以连续将该已捕捉粉尘流经罩式热刀闸阀门垂直导管，具有倾斜角度范围自4度至12度，较佳者为8度；
该粉尘箱更由垂直导管以及进口连接至高粉尘容量T型件，包含射入器以及扩散器；及
熔融气化炉，具有粉尘燃烧炉以燃烧经由该T型件回收至该熔融气化炉的粉尘。
前述粉尘回收系统适可自高热气旋装置传送粉尘至该粉尘燃烧炉，而不堵塞该传送行列。更重要的，在本发明的粉尘回收系统中，已有回收系统包含的高盘闸已被替换为罩式热刀闸阀门(bonnet hot knife gate valve)，其较佳者是以不锈钢制成。该罩式热刀闸阀门并不需要水冷却系统，仅简单地需要氮气冷却系统。明显地，对于上述本发明的粉尘回收系统概念而言，其完全无须高粉尘箱即可完成该粉尘回收过程。根据本发明所述系统的目的，该高热气旋装置是直接连接至低粉尘箱，通过该罩式热刀闸阀门以及垂直导管，其具有一倾斜介于4-12度的间，较佳者为8度。此种安排亦具有能避免耐火材质问题以及高粉尘箱于该T型件的进口堵塞的问题，如同目前粉尘回收系统所面临者。
根据本发明的另一目的，其提供粉尘回收系统用以自还原气体捕捉粉尘，并将其射入熔融气化炉中，以于一熔融还原炼铁过程中燃烧粉尘，其包含：
高热气旋装置，适可自该还原气体中捕捉该粉尘；
粉尘箱，连接至该高热气旋装置，以连续将该已捕捉粉尘流经罩式热刀闸阀门垂直导管，具有倾斜角度范围自4度至12度，较佳者为8度；
该粉尘箱更由垂直导管以及进口连接至高粉尘容量T型件，包含射入器以及扩散器；
熔融气化炉，具有粉尘燃烧炉以燃烧经由该T型件回收至该熔融气化炉的粉尘；及
收集壶，适可收集该粉尘或较粗粒子以在线清除并消除行列堵塞。
根据前述本发明的粉尘回收系统的目的，其适于于任何可能状态，收集粉尘或较粗粒子，一位于该粉尘回收系统行列下方的收集壶被提供至本发明的该系统。此种收集壶是供应以直接实现在线清除粉尘回收系统行列并完全消除粉尘回收系统行列的堵塞。
根据本发明的另一目的，其提供粉尘回收系统用以自还原气体捕捉粉尘，并将其射入熔融气化炉中，以于一熔融还原炼铁过程中燃烧粉尘，其包含：
高热气旋装置，适可自该还原气体中捕捉该粉尘；
粉尘箱，连接至该高热气旋装置，以连续将该已捕捉粉尘流经罩式热刀闸阀门垂直导管，具有一倾斜角度范围自4度至12度，较佳者为8度；
该粉尘箱更经由垂直导管以及进口连接至高粉尘容量T型件，包含射入器以及扩散器；
熔融气化炉，具有粉尘燃烧炉以燃烧经由该T型件回收至该熔融气化炉的粉尘；
收集壶，适可收集该粉尘或较粗粒子以在线清除并消除行列堵塞；及
出入口，以容易维护与清洁。
前述出入口是直接适用以容易维护与清洁此系统。
重要的是，前述粉尘回收系统中，该罩式热刀闸阀门是以不锈钢制成。同时，该罩式热刀闸阀门包含氮气冷却系统。在本发明的前述系统中，该垂直导管是连接至该T型件，经由该垂直管的一具有同轴300/200毫米的进口。该T型件是能容纳高粉尘容量，其包含500/400毫米的T型件。
根据本发明的粉尘回收系统的另一较佳目的，其包含一网栅于该射入器及该扩散器之间，由此可滤除团块物体以避免堵塞粉尘燃烧炉的水平行列。
显然地，本发明的粉尘回收系统是简单地可得且因为连续无阻塞地自该高热气旋装置传送粉尘至粉尘燃烧炉，其可避免机具停机时间并提供改良的可用性及效率，并具有简单与有效的清洁与维护特性。更甚者，此系统亦适于处理高粉尘负载至每小时八吨(8t/hour)。
【附图说明】
图1为已有粉尘回收系统行列中，用于熔融还原炼铁过程的视图；
图2为本发明所提供的用于增进效益的直接融熔还原炼铁(Corex)工艺的粉尘回收系统的用于熔融还原炼铁过程的视图。
【具体实施方式】
请先参阅图1，其已有粉尘回收系统行列，用以自还原气体捕捉粉尘并且回射入熔融气化炉。
如图1所示，此既存的粉尘回收系统行列基本上包含高热气旋装置(HGC)、上关闭阀(USV)、高粉尘箱(UDB)、低粉尘箱(LDB)、下关闭阀(LSV)、粉尘射入系统、T型件(TP)以及粉尘燃烧炉。上述所有粉尘回收系统的操作性构件，为操作地经由垂直导管以及高盘闸阀门(UDG)与低盘闸阀门(LDG)连接，如同图中所示。
由图1明显可知，此既存的粉尘回收系统行列，在高热气旋装置(HGC)中，其包含如图所示之一中国帽型件(Chinese Hat)以于该高热气旋装置中创造顶点塑型(vertexformation)以分离粗粒子与细微粉尘，该由还原气体所得的粉尘被捕捉，且该分离的粉尘经由一网栅以及一上关闭阀以及高盘闸阀门被送至高粉尘箱(UDB)。特定而言，该高粉尘箱为中介箱(intermediate bin)，意即提供以自该高热气旋装置经由该低盘闸阀门传送该被捕捉粉尘至该低粉尘箱(LDB)。该高粉尘箱(UDB)包含加压系统以及校平仪(leveler)，以侦测高及低限制。该氮气被提供至低部分以流体化该粉尘。
已有系统的该低粉尘箱(LDB)亦具有一网栅，并且是用以自该高粉尘箱(UDB)，经一下关闭阀、一温度控制回路以及T型件(TP)，传送粉尘至射入系统。该粉尘射入系统是基本上包含两个阀门，其中一个是球型阀门以控制该输入，另一个用于控制氮气的流速。
垂直导管具有300/200毫米的进口，连接低粉尘箱(LDB)至T型件。该导管的排出端是200/100毫米。该T型件具有该射入器及扩散器，如图所示。该T型件一般具有400/300毫米的直径。
该粉尘经捕捉后，由该粉尘燃烧炉燃烧，其即经由一螺线管操作阀(solenoid operatedvalve，SOV)提供于熔融气化炉中，与氧气共同燃烧由氮气携带的粉尘。
前述既存的粉尘回收系统行列，明显地在下述操作中通过调整系统的阀门完成，即自该高热气旋装置(HGC)传送该粉尘至粉尘射入器。为达成此目的，该系统具有高盘闸阀门(UDG)、低盘闸阀门(LDG)、高加压阀门与低加压阀门。该高盘闸阀门(UDG)是开启，而该低盘闸阀门(LDG)是保持关闭以自该高粉尘箱(UDB)携出粉尘至该低粉尘箱(LDB)。该等盘闸是根据任一粉尘箱的级别(level)来操作。该垂直导管终止于一掩盖凸缘件，其位于底部，经由一罩式热刀闸阀门。因此在既存的粉尘回收系统中，其自高粉尘箱(UDB)收集于低粉尘箱(LDB)的粉尘是经T型件，依预定频率，批次送至粉尘燃烧炉。因此，在炉内有微小不稳定时，前述批次程序无法处理粉尘负载。而导致粉尘回收系统行列的某些点经常产生堵塞，而最终导致机具停机。特定而言，该等行列中经常产生堵塞的点，是被认定为包含a)该高及低盘闸阀门的填充盒；b)该T型件的进口；以及c)该高粉尘箱(UDB)及低粉尘箱(LDB)。
更甚者，在既存系统中，该连接至T型件的垂直导管包含具200/100毫米管径的排出端，同时其在低粉尘箱(LDB)的开口是300/200毫米。此导致粉尘与较粗粒子累积于该T型件的进口并导致经常堵塞。
且，在已有系统中，该至粉尘燃烧炉的水平行列亦容易堵塞，当粉尘中具有较粗粒子时。盘闸阀门的冷却系统亦会漏水至炉内。甚至在已有系统中，高粉尘箱(UDB)及低粉尘箱(LDB)的耐火材料亦被发现会因为热冲击而松脱，进而导致粉尘回收系统行列中更多点的堵塞。
现在请参阅图2，其绘示根据本发明的粉尘回收系统行列，用于熔融还原炼铁过程。其适于减低粉尘回收系统行列的堵塞并且改善机具可用性。在图2中，具有与图1(既存系统)相同组件号与名称之该构成物/构件，表示其具有相同特征，且亦表现于本发明之粉尘回收系统，且关于图2之叙述，亦应被解读为等同于前述图1中相同构件之工作原理与运作理解。
如同图2所示，本发明的该粉尘回收系统行列适可连续地自该高热气旋装置(HGC)传送粉尘至粉尘燃烧炉，而不会在行列中产生堵塞。此可由装设如图2所示的粉尘回收系统来达成。
特定而言，如同图2所示，本发明的该粉尘回收系统，如同图1所示的高盘闸阀门(UDG)已被去除，而以一补偿器及一罩式热刀闸阀门(KGV)取代，其较佳者以不锈钢制成。本发明的系统的该罩式热刀闸阀门(KGV)并不需要水冷系统，而仅需要简单氮气冷却系统。甚至，如图2所示的本发明的粉尘回收系统，通过去除如同图1的高粉尘箱(UDB)需求，具有连续性操作的好处。因此，于本发明中，该高热气旋装置(HGC)是连接至该低粉尘箱(LDB)，其包含该补偿器，其如同一缓冲器，并且因粉尘行列之高热而扩大负载，当该高热粗粒子粉尘微粒经由高热气旋装置至低粉尘箱时，罩式热刀闸阀门以及垂直导管行列，具有一倾斜角度位于4-12度范围，较佳者为8度。此系统适于消除因高粉尘箱的耐火材料而导致的于T型件的进口的堵塞。
同时，用于如图1所示已有系统的该低盘闸阀门亦并不需要安置于依照本发明所设置的连续粉尘传送系统，如图2所示。因此，本发明中完全不需要低盘闸阀门。
该垂直导管连结到具有进口的T型件，其在图1的已有系统中，为具有200/100毫米管径，亦被更改为具有300/200毫米，如同该垂直导管，以适于有效率传送粉尘。同时，该T型件，在已有技术中具有400/300毫米管径，在本系统中亦被更改为具有500/400毫米管径，以适于实现高粉尘负载。一网栅被用于该粉尘回收系统，介于该射入器及该扩散器之间，以滤除团块物体以避免堵塞粉尘燃烧炉的水平行列。该系统包含出入口，以实现容易维护与清洁该粉尘回收系统。
前述出入口是直接适用以容易维护与清洁此系统。
显然地，本发明的粉尘回收系统是简单地可得且因为连续无阻塞地自该高热气旋装置传送粉尘至粉尘燃烧炉，其可避免机具停机时间并提供改良的可用性及效率，并具有简单与有效的清洁与维护特性。更甚者，此系统亦适于处理高粉尘负载至每小时八吨(8t/hour)。
根据本发明的粉尘回收系统的目的，其是为了适于任何可能状况下收集该较粗粒子的粉尘，位于该粉尘回收系统行列下方的收集壶因此被提供。该收集壶系更具有一罩式热刀闸阀门此可实现在线清洁该粉尘回收系统行列并且实现消除该粉尘回收系统堵塞的目的。
利用本发明的系统降低粉尘回收行列堵塞的优点如同图2所示，与既存的系统比较(如图1所示)。经由进一步研究以及于一年内粉尘回收系统行列堵塞次数，通过数次实验，同时使用既存系统以及使用本发明系统的结果，被记载于如下的表一。
表一
由表一可知，使用本发明的粉尘回收系统，其粉尘回收系统行列的总堵塞次数，经过数次年度实验，可明显地降低。
同时，研究亦指出使用既存粉尘回收系统(图1)与使用本发明的粉尘回收系统(图2)，于年度实验中，因为行列堵塞所致的非计划中的停机次数，如同下表二所示。
表二
表二所示的结果更加确认使用本发明的粉尘回收系统行列，可获致百分之一百的可用性，并避免所有非计划中的停机。更重要的是，本发明的粉尘回收系统行列的在线清洁功能可完全除去因为粉尘回收系统行列堵塞所导致的停机问题。
本发明的粉尘回收系统是具有优点的，且适于使机具达成百分之一百的可用性，并实质减少行列堵塞，亦可利用本发明的收集壶达成在线清除功能。更重要的是，本发明是可连续自高热气旋装置传送粉尘至粉尘燃烧炉，也不会发生行列堵塞，相对于既存粉尘回收系统，更适于处理高粉尘负载，以发挥效率并更好的应用此粉尘回收系统于熔融还原炼铁过程。