本发明属于熔融还原领域，特别适用于用含碳冷固结球团采用熔融还原法生产铁水。 现有技术中，用煤生产铁水成功的技术是奥钢联于1977年开发的COREX法。其特点是将氧化球团或富块矿装入竖炉中，得到金属化率达到92%以上的预还原炉料。然后将还原后的金属化炉料装入熔融还原炉内进行熔化和终还原。最后从终还原炉内放出铁水，从预还原炉炉顶回收煤气。COREX法使用氧化球团或块矿作原料，其还原性较差，也不能接受高的预还原气体温度。所以它的预还原设备十分庞大，生产效率低。
本发明的目的在于提供一种改进的冷固结含碳球团熔融还原炼铁的装置及方法，它不仅生产效率高，热利用率高，而且设备简单。
为了达到上述目的，本发明冷固结含碳球团熔融还原炼铁装置，它包括预还原炉，所述预还原炉具有上进料口和下出料口，还具有位于中下部的环形围风管及与之相连的多个风口，还具有位于预还原炉下终还原炉，所述终还原炉有上进料口，其上部有至少一个煤和熔剂加入管，中上部有至少一个氧喷口，中下部有多个侧氧煤喷口，下部至少有一个放铁口和一个放渣口，在所述预还原炉的中下部环形围风管与终还原炉顶部煤气出口之间的煤气管道上还串接有高温除尘器。在所述预还原炉上部煤气出口之后的煤气管道上串接有除尘器，在此除尘器之后煤气管道上与终还原炉煤气出口之间接有煤气循环加压风机，其特点在于：该装置还具有至少一个氧喷口，所述氧喷口位于所述的终还原炉中上部且其中心线与水平面地夹角在10°～60°范围内;还具有一个燃烧器，所述燃烧器串接在所述的高温除尘器与预还原炉环形围风管之间。
利用本发明所述装置炼铁的方法，其特点在于：该方法使用含固定碳5～20%的冷固结含碳球团作原料;该方法控制终还原炉上部温度在1300～1800℃范围内，二次燃烧率在20%～70%范围;采用该方法，进入终还原炉的热态预还原炉料的金属化＞20%即可;该方法中进入所述预还原炉与环形围风管相联风口出口处的还原煤气温度由如下方法确定：即使用的含碳球团，三个球摞在一起，在60%CO+40%CO2气氛下，在1kg/cm2压力下，还原2个小时的开始粘接温度（根据原料不同此温度在900°～1100°之间），所述的进入预还原炉风口的还原煤气温度在所述的开始粘接温度的-50～+50℃的范围内。
当进入预还原炉风口内的煤气温度达不到上述要求的温度时，向接在高温煤气除尘器和环形围风管之间的燃烧器送入含氧气体在燃烧器内燃烧一部分煤气，将管道内的煤气温度提高到要求的温度。
该方法在终还原炉煤气出口处兑入来自预还原炉上部经除尘和加压的冷煤气。通过控制兑入的冷煤气量使进入高温除尘器前的煤气管道内的煤气温度降到1050℃～800°。
本发明的工艺流程为：将含固定碳5～20%的冷固结含碳球团矿从预还原炉顶部上进料口加入预还原炉中，来自终还原炉的高温煤气与来自预还原炉顶部的循环冷煤气相混合后的高温混合煤气从预还原炉中下部经环形围风管及风口喷入预还原炉内，喷入预还原炉内的煤气的温度可通过如下方法确定：通过实验可测出含碳球团三个球摞在一起，在60%CO+40%CO2气氛下，在1kg/cm2压力下，还原2个小时开始粘接的温度，（根据原料不同此温度在900℃～1100℃范围内），在所述开始粘接温度的-50℃～+50℃范围内确定进入预还原风口的预还原气温度。
如果进入预还原炉风口内的煤气达不到所述的要求的温度，向串接在预还原炉环形围风管和高温除尘器之间的燃烧器内喷含氧气体燃烧一部分煤气，将煤气温度提高到要求的水平。
预还原炉在工作时间可分为四个区，炉身上部为热交换区，中部为间接还原反应区，炉身中下部至风口以上为直接还原反应区，风口以下为直接还原冷却区。含碳冷固结球团在经过预还原炉中的四个区后，从预还原炉的下出料口排出，经装料系统从终还原炉上部的进料口，进入终还原炉内，熔剂和补充的煤从终还原炉上部的煤或熔剂加入管装入。终还原炉燃烧所需的氧气，由设在终还原炉中上部的氧喷口和设在中下部的侧氧煤喷口供给。终还原炉工作时可分五个区，从上到下依次为二次燃烧区、矿焦层区、焦床区、渣层区和铁层区，其中，二次燃烧区主要是燃烧从下部吹上来的CO气，二次燃烧率控制在20%～70%之间，温度控制在1300℃～1800℃，矿焦层区，即熔化还原区，在此区，含碳球团完成终还原和熔化。
在终还原炉下部放铁口和放渣口放出铁水和渣，在终还原炉上部排出的1300℃～1800℃的高温煤气，在高温煤气出口处与来自预还原炉炉顶的冷循环煤气混合降温，通过控制冷煤气兑入量温度可降至1050℃～800℃，然后进入高温除尘器除尘。
从预还原炉炉顶出来的煤气经除尘后，一部分经加压风机加压后，送到终还原炉顶部煤气出口处与高温煤气混合后，供预还原炉循环使用，另一部分送往其它用户。预还原炉炉顶煤气循环量，要保证终还原炉炉顶煤气温度降到1050℃～800℃。
本发明与现有技术相比，其优点在于：
（1）提高了预还原炉的工作效率。
由于在所述高温除尘器与所述的预还原炉环形围风管之间串接了一个燃烧器，用以燃烧一部分煤气来提高进入预还原炉的煤气温度，因此，预还原炉不但有间接还原反应，还有快速直接还原反应，提高了预还原炉的工作效率。
（2）提高了整个装置内的二次燃烧率，提高了热效率。
终还原炉上部具有至少一个氧喷口，以及增加了前面所述的燃烧器，增加了全系统的二次燃烧率，使全系统二次燃烧率达到30%～80%，提高了全系统的热效率。
（3）加快了终还原速度和熔化速度。
由于该装置的终还原炉上部具有至少一个氧喷口，向终还原炉上部空间及料面喷氧气，在终还原炉上部空间形成一个温度可达1300℃～1800℃二次的燃烧区，这样进入终还原炉内的预还原球团矿，可受上部燃烧区和下部来自焦床部位侧氧煤喷口燃烧热气流同时加热，得以加快终还原速度和熔化速度。
（4）本发明供给终还原炉的预还原炉料的金属化率可放宽到＞20%，而奥钢联开发的COREX法，要求预还原炉料的金属化率在92%以上。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明冷固结含碳球团熔融还原炼铁装置的结构示意图。
图1中，1为预还原炉的上进口，2为预还原炉，3为预还原环形围风管，4为预还原炉下出料口，5为终还原炉进料口，6为终还原炉，7为氧喷口，8为侧氧煤喷口，9为出铁口，10为出渣口，11为煤和熔剂加入口，12为高温除尘器，13为燃烧器，14为加压风机，15为除尘器，16为预还原炉风口，17为预还原炉顶部煤气出口，18为终还原炉顶部煤气出口，19为燃烧器的输氧管，20为煤气输出口。