專利名稱：配制燃料的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1前序部分用于配制燃料，特別是用于生鐵生產(chǎn)的煤粉的方法，并涉及根據(jù)權(quán)利要求11前序部分用于實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。
WO99/64636公開(kāi)了在鼓風(fēng)爐中生產(chǎn)生鐵的方法，其中根據(jù)PCI(煤粉噴射)方法，煤粉作為輔助燃料和熱風(fēng)和/或氧氣一起通過(guò)鼓風(fēng)口供給應(yīng)鼓風(fēng)爐，以減少焦炭消耗并從而降低每噸生鐵的生產(chǎn)成本。為進(jìn)一步減少焦炭消耗，利用了用催化劑添加劑配制的煤粉。建議用副族元素鋯，鉬，鎢，錳，鐵，鈷，鎳，銅，鋅或鋁，錫或鉛化合物水溶液，特別是硫化銅溶液作為催化劑添加劑。除減少焦炭消耗外，還指出了帶有催化劑添加劑煤粉的優(yōu)點(diǎn)是作為較便宜的煤的替代物，減少了爐渣生成量并減少了微粒排放，同時(shí)提高的生鐵的質(zhì)量。
在雜志“Steel Technology(鋼技術(shù))”上的文章“Blast furnaceefficiency enhancer for pulverized coal injection(用于煤粉噴射的鼓風(fēng)爐效率增強(qiáng)器)”中，2000年二月，61頁(yè)及其后，進(jìn)一步描述了上述方法。通過(guò)鼓風(fēng)口供給的用于部分替換焦炭的煤粉微粒尺寸小于75微米，含水量小于1％，每噸煤用350到600毫升催化劑溶液。借助單獨(dú)的裝置進(jìn)行供給，該裝置位于原煤料倉(cāng)的下游和MPS磨機(jī)的上游(圖2)，通過(guò)噴淋催化劑溶液配制原煤。而且還指出，由于催化劑溶液的腐蝕特性，噴淋裝置必須滿足特別的要求，并且還有必要具有定期清潔噴嘴的清潔系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的在于提供配制燃料，特別是用于生鐵生產(chǎn)的煤粉的方法和裝置，所述方法和裝置可特別簡(jiǎn)單有效地節(jié)省焦炭，并增加噴射煤部分和利用較低等級(jí)的煤焦或石油焦。
從方法的觀點(diǎn)看，該目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，即利用催化劑，該催化劑降低燃料的點(diǎn)火溫度或在恒定的溫度下提高燃燒速度，并且在把煤磨成或壓碎成煤粉過(guò)程中，催化劑特別以催化劑溶液形式施加到煤顆粒上。這樣配制的煤顆粒或煤粉可直接供給鼓風(fēng)爐的鼓風(fēng)口，同時(shí)將在鼓風(fēng)預(yù)熱器中加熱到約1250℃的熱風(fēng)或?qū)⒀鯕夤┙o鼓風(fēng)爐的鼓風(fēng)口，或供給料倉(cāng)進(jìn)行中間存儲(chǔ)。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，用ERC Emissions Reduzierungs Concept有限責(zé)任公司以產(chǎn)品名carbamin5010銷售且在DE 198 00 873 C2中公開(kāi)的催化劑進(jìn)行配制，可以降低燃料的點(diǎn)火溫度并加速燃燒。在鼓風(fēng)口內(nèi)點(diǎn)火溫度降低和燃燒加速意味著殘余焦炭點(diǎn)火更快并且燃燒更快，即在鼓風(fēng)口內(nèi)焦炭幾乎完全燃燒。除了氧氣分壓外，鼓風(fēng)口溫度(輻射部分)和煤的研磨細(xì)度，與其進(jìn)入溫度和水分含量一起，這些因素決定了煤粉的噴射效率及其對(duì)焦炭消耗的影響，而且還決定了生產(chǎn)的生鐵質(zhì)量和數(shù)量。
點(diǎn)火溫度和燃燒行為由所用煤的產(chǎn)地決定。碳化或煤素質(zhì)組成與鼓風(fēng)口一起起決定性作用。煤的揮發(fā)性部分保證只要?dú)堄嘟固窟_(dá)到點(diǎn)火溫度，殘余焦炭就會(huì)點(diǎn)火。在鼓風(fēng)口內(nèi)，實(shí)際的焦炭溫度上升主要通過(guò)鼓風(fēng)口壁的輻射熱產(chǎn)生的，而不是通過(guò)揮發(fā)性成份的燃燒實(shí)現(xiàn)的。殘余焦炭的燃盡受到動(dòng)態(tài)抑制，特別是煤的internite部分延緩燃燒。
起催化作用的添加劑，即催化劑，可降低殘余焦炭點(diǎn)火溫度，從而實(shí)現(xiàn)更好的燒盡。煤燒盡時(shí)間減少了，并且由于燒盡時(shí)間更短，所以煤噴射量增加，從而可以使用揮發(fā)性較低的煤或還可使用揮發(fā)性較低的石油焦。
在DE 198 00 873 C2中描述了ERC的起催化作用的添加劑，后面稱為ERC添加劑。它用作包含有機(jī)酸和/或無(wú)機(jī)酸的鈰鹽和鐵鹽的水溶液，同時(shí)pH值小于7，并可包含濕潤(rùn)劑和/或中和劑。請(qǐng)參考上述專利說(shuō)明書中給出的催化劑溶液的組成和濃度及應(yīng)用領(lǐng)域。
根據(jù)該專利文獻(xiàn)，已知催化劑溶液用于含碳燃料在燃燒和/或烘干操作和/或熱過(guò)程中減少污染物的排放，并可在燃燒前添加到固體燃料，如煤，木材，生物燃料，廢油和重油中，以及添加到其它液體燃料或供給的空氣中。還在鼓風(fēng)爐過(guò)程中關(guān)于鼓風(fēng)口提及了減少污染物的作用。沒(méi)有描述燃料的配制方式。
根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)特別的優(yōu)點(diǎn)是可在鼓風(fēng)口內(nèi)用較低的氧過(guò)剩燃燒配制的煤粉，這樣減少了氮的氧化物的形成。
可在滾子研磨機(jī)中用催化劑溶液，特別是用ERC添加劑特別有利地進(jìn)行配制煤粉，原煤或石油焦在該研磨機(jī)中經(jīng)受研磨和干燥處理，被研磨成煤粉并借助流體，特別是熱氣體供給位于研磨腔上方的分選器。
可取的是催化劑添加劑作為水溶液以5到30℃的溫度噴射或噴淋到研磨分選腔內(nèi)，并且所述腔內(nèi)的溫度低于沸點(diǎn)溫度或分解溫度。
從而設(shè)備的觀點(diǎn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，向磨機(jī)、特別是向滾子研磨機(jī)，例如LOESCHE風(fēng)掃滾子研磨機(jī)內(nèi)噴射ERC添加劑可特別有效地配制壓碎的燃料顆粒。假定LOESCHE掃氣滾子研磨機(jī)內(nèi)的壓碎材料—流體流和至少一個(gè)噴淋裝置及噴淋嘴的方向的相應(yīng)布置一起，幫助濕潤(rùn)和/或滲透煤或焦炭顆粒。由于壓碎過(guò)程，煤表面明顯增加，這在反應(yīng)表面上產(chǎn)生了高得多的覆蓋密度，而且暴露的孔可更好地濕潤(rùn)或浸潤(rùn)。
一個(gè)特別的優(yōu)點(diǎn)是，對(duì)于ERC添加劑，可以使用滾子研磨機(jī)中本身已知的噴射裝置。該裝置可位于研磨滾子上方，或者位于兩個(gè)彼此面對(duì)的研磨滾子之間，或者處于約120°的角度。噴淋角α可在10到70°之間，最好是約在60到70°之前，并可粗略地垂直于或沿研磨滾子或分選器的方向進(jìn)行定向。有利的是在研磨外殼內(nèi)布置兩個(gè)裝置，噴淋方向和噴淋角相同或不同。
從根本上講，在研磨機(jī)的研磨腔和分選器內(nèi)，裝置可以任何可想象的噴淋角布置。至少一個(gè)裝置或噴嘴應(yīng)該以這樣的方式定位，即已經(jīng)位于建立在研磨盤或研磨缽上的研磨床上，在那里定量輸入催化劑液體和配制的煤或焦炭磨料。當(dāng)噴淋裝置與過(guò)大材料漏斗處于同一水平面時(shí)，最好選擇與漏斗相切的鼓風(fēng)方向或噴射方向，以便向分選器噴射以螺旋形運(yùn)動(dòng)的液—固顆粒霧。這避免了用催化劑濕潤(rùn)過(guò)大材料漏斗壁，并避免結(jié)決現(xiàn)象，特別是在相應(yīng)的高噴射壓力時(shí)在所述壁上會(huì)發(fā)生這些情況。
適當(dāng)?shù)氖前袳RC添加劑的供給作為待研磨煤，其供給數(shù)量和液體速度的函數(shù)進(jìn)行控制。例如存儲(chǔ)在容器中的ERC添加劑通過(guò)供給管路供給，并且在噴射之前，通過(guò)添加水以在各種情況下必須的濃度配制溶液?？赏ㄟ^(guò)壓縮空氣進(jìn)行噴射，適當(dāng)?shù)膲毫s為2到1 0巴。
除了通過(guò)以較便宜的煤焦或石油焦代替更貴的焦炭或煤來(lái)降低焦炭消耗以及在生產(chǎn)生鐵時(shí)降低最終的成本這些優(yōu)點(diǎn)外，還減少了灰塵排放并提高了生鐵質(zhì)量?？梢詼p少燃燒空氣或氧氣，這樣就減少了氮的氧化物的形成。較便宜和較貴煤的不同之處特別在于它們的揮發(fā)性物質(zhì)比例和它們的灰分含量方面。較便宜煤的揮發(fā)性物質(zhì)含量較低，通常少于25到30％，并且灰分含量高，通常高于7到8％。降低灰塵排放，即降低未燃燒煙灰的排放，導(dǎo)致能量損失降低并導(dǎo)致較低的與清洗鼓風(fēng)爐氣體相關(guān)的成本，因?yàn)槿コ裏熁倚枰喈?dāng)多的技術(shù)和能量花費(fèi)。煙灰排放的減少表明噴射煤量的最終燃燒質(zhì)量并從而表明了使用的催化劑效率。
下面參考所附示意圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中

圖1為穿過(guò)帶有噴淋裝置的風(fēng)掃滾子研磨機(jī)的部分縱剖面。
圖2為帶有兩個(gè)噴淋裝置的風(fēng)掃滾子研磨機(jī)的示意性示圖。
圖3到圖5為穿過(guò)帶有四個(gè)、三個(gè)和兩個(gè)研磨滾子，并且在每種情況下都帶有兩個(gè)噴淋裝置的風(fēng)掃滾子研磨機(jī)的橫截面。
圖1詳細(xì)示出了風(fēng)掃滾子研磨機(jī)2。其中僅示出了一個(gè)的研磨滾子4在研磨臺(tái)3上滾動(dòng)。在研磨臺(tái)3的圓周上提供了一個(gè)葉片或百葉窗環(huán)5，熱氣體13借助環(huán)5以由葉片傾角預(yù)定的渦流流入研磨和分選腔12，并以磨料—流體流6向分選器7供應(yīng)被研磨滾子4壓碎的磨料。沒(méi)有充分壓碎的材料通過(guò)過(guò)大材料漏斗8落回到研磨臺(tái)3上并被進(jìn)一步壓碎。細(xì)粒、即完成的產(chǎn)品9通過(guò)未示出的細(xì)粒排放出口從分選器7中出來(lái)并供應(yīng)給未示出的豎式爐的未示出的鼓風(fēng)口或供應(yīng)給作為中間存儲(chǔ)裝置的未示出的料倉(cāng)。
用裝置10對(duì)上升的磨料—流體流6的煤粒進(jìn)行配制，裝置10構(gòu)造成向研磨—分選腔噴淋或噴射催化劑溶液以改善燃燒，尤其是噴射ERC添加劑。這些裝置10可位于研磨滾子4的上方和/或與研磨滾子4處于同一水平面，特別是稍稍高于研磨臺(tái)3或研磨臺(tái)的邊緣，并特別可固定在磨機(jī)外殼11上。至少噴淋裝置10之一應(yīng)該指向研磨臺(tái)3，并準(zhǔn)備在研磨臺(tái)3上建立研磨床。共用的供應(yīng)管路18可供應(yīng)催化劑溶液。
裝置10基本上與噴水裝置對(duì)應(yīng)，在LOESCHE風(fēng)掃滾子研磨機(jī)中用于降低磨料的溫度或出于安全上的考慮。有利的是所述已知的噴水裝置可用于噴射ERC添加劑。
借助裝置10噴射的ERC添加劑的溫度可低于95℃。噴射是通過(guò)壓縮空氣14進(jìn)行的，壓縮空氣以2到10巴的壓力供應(yīng)給裝置10。上部基本水平方向的噴淋裝置10的噴淋角α最好在60°和70°之間，而下部的噴淋裝置10的噴淋角取決于噴淋口的傾角。
特別有利的是讓噴淋裝置10與過(guò)大材料漏斗8的下部處于同一水平，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致充分配制上升或上掃磨料—流體流6的磨料顆粒。在圖1中還有一個(gè)與研磨滾子4處于同一水平面的噴淋裝置10。該裝置特別用于配制研磨臺(tái)3上的磨料和被離心到研磨臺(tái)3邊緣上的磨料顆粒。此外，熱氣體13帶起噴淋的催化劑溶液，這樣磨料顆?？稍谙蛏系哪チ稀黧w流6中被濕潤(rùn)或浸潤(rùn)。
圖2非常概略地示出了風(fēng)掃滾子研磨機(jī)2，該研磨機(jī)備有兩個(gè)位于研磨滾子4上方的噴淋裝置10，其中只示出了一個(gè)研磨滾子4。噴淋裝置10固定在研磨機(jī)外殼11上并通過(guò)供給管路15與未示出的泵組相連。ERC添加劑貯存在未示出的油箱內(nèi)，并在供應(yīng)給泵組之前以規(guī)定的比例用水稀釋。關(guān)閉件16和電磁閥17允許根據(jù)添加的煤量和熱氣體的速度控制配量。
在未示出的研磨臺(tái)正上方還有一個(gè)噴淋裝置10，其噴嘴的方向?yàn)槭沟猛ㄟ^(guò)用催化劑液體濕潤(rùn)研磨床。
圖3是穿過(guò)滾子研磨機(jī)2的橫截面，其中研磨機(jī)2帶有四個(gè)研磨滾子4和兩個(gè)噴淋裝置10。噴淋裝置10在每種情況下基本位于兩個(gè)研磨滾子4的中間并彼此面對(duì)，其方向?yàn)槭沟脟娏芙铅?參考圖1和2)的角平分線形成割線，從而在兩個(gè)研磨滾子4之間的空間中并在研磨機(jī)中心中配制磨料—流體流的煤顆粒。
噴淋裝置10可適當(dāng)?shù)剡@樣定位，即存在噴淋角的切向方向。這樣，研磨滾子區(qū)域和過(guò)大材料漏斗外殼(未示出)都不會(huì)被濕潤(rùn)或者僅被非常有限地濕潤(rùn)，所以不會(huì)發(fā)生結(jié)塊現(xiàn)象。切向的噴淋裝置10以虛線示出，并且可以除了基本徑向定位的噴淋裝置10以外另外布置，或替代徑向的噴淋裝置并處于不同的高度上。
圖4示出了帶有三個(gè)研磨滾子4和兩個(gè)噴淋裝置10的風(fēng)掃滾子研磨機(jī)2。噴淋裝置10偏心地布置在研磨滾子4之間的三個(gè)中間空間中的兩個(gè)空間內(nèi)并向中間空間噴淋ERC添加劑，方向?yàn)榛酒叫杏趦蓚€(gè)研磨滾子4之一的內(nèi)側(cè)面并向研磨機(jī)中心方向。
根據(jù)圖5的滾子研磨機(jī)2具有兩個(gè)研磨滾子4和兩個(gè)噴淋裝置10，兩個(gè)噴淋裝置彼此面對(duì)，但偏心布置在兩個(gè)研磨滾子4之間。除圖4和5的噴淋裝置10以外或作為替代，還可以具有在圖3中以虛線示出的切向噴淋裝置10。
ERC可通過(guò)噴淋裝置10用0.2到1升每噸煤的比例供給，其中稀釋的比例約為1∶10。噴射以約2到10巴的壓縮空氣進(jìn)行。噴淋角α可以是10°到70°，最好是60°到70°。
以約200米/秒的速度通過(guò)鼓風(fēng)爐鼓風(fēng)口供應(yīng)配制的煤粉。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，煤噴射之后的殘余燃燒時(shí)間是4到5毫秒，ERC添加劑濃度約為百萬(wàn)分之30到50。
權(quán)利要求
1.用催化劑配制燃料特別是煤粉的方法，所述煤粉在鼓風(fēng)爐內(nèi)制造生鐵時(shí)在鼓風(fēng)口內(nèi)燃燒，其特征在于，降低點(diǎn)火溫度或在恒定溫度時(shí)提高燃料燃燒速率的催化劑在將原煤研磨成細(xì)煤或煤粉時(shí)供應(yīng)給煤顆粒，具體說(shuō)是施加到煤顆粒上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于使用的催化劑是ERC添加劑，其適合在含碳材料的燃燒過(guò)程和/或干燥過(guò)程和/或熱采過(guò)程中減少污染物的排放。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的方法，其特征在于ERC添加劑作為溶液噴射到研磨—分選腔(12)內(nèi)，溶液包含在pH值小于7的水溶液中作為有機(jī)酸鹽和/或無(wú)機(jī)酸鹽的鈰和鐵。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3中所述的方法，其特征在于原煤在帶有在研磨臺(tái)(3)上滾動(dòng)的研磨滾子(4)的滾子研磨機(jī)(2)內(nèi)被研磨，在研磨臺(tái)(3)和/或研磨滾子(4)上方供應(yīng)ERC添加劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中之一所述的方法，其特征在于原煤在帶有一個(gè)集成的分選器(7)和一個(gè)研磨—分選腔(12)的一個(gè)風(fēng)掃滾子研磨機(jī)內(nèi)經(jīng)受研磨—干燥過(guò)程，ERC添加劑以低于100℃的溫度供應(yīng)到研磨—分選腔(12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的方法，其特征在于ERC添加劑以約10°到70 °的噴淋角α供應(yīng)到研磨—分選腔(12)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6中所述的方法，其特征在于ERC添加劑水平并與過(guò)大材料漏斗(8)下部區(qū)域相切地噴淋到研磨—分選腔(12)內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中之一所述的方法，其特征在于據(jù)供應(yīng)的原煤和流速控制ERC添加劑的供應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8中之一所述的方法，其特征在于用壓縮空氣將ERC添加劑噴射到研磨—分選腔(12)內(nèi)，并且壓縮空氣是以2到10巴的壓力供應(yīng)的。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至9中之一所述的方法，其特征在于ERC添加劑是以0.2到1升每噸煤的比例供應(yīng)的，稀釋比例約為1∶10。
11.用催化劑配制燃料特別是用于生鐵生產(chǎn)的煤粉和實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1至10之一的方法的裝置，其特征在于有一個(gè)用于將原煤或焦炭研磨成細(xì)煤或煤粉的滾子研磨機(jī)，特別是風(fēng)掃滾子研磨機(jī)(2)，該研磨機(jī)帶有在研磨臺(tái)(3)上滾動(dòng)的多個(gè)研磨滾子(4)和一個(gè)集成的分選器(7)，一個(gè)研磨機(jī)外殼(11)，一個(gè)研磨—分選腔(12)和一個(gè)原煤供應(yīng)裝置，以及一個(gè)細(xì)煤或煤粉排放出口(9)和至少一個(gè)布置在研磨—分選腔(12)內(nèi)的裝置(10)，通過(guò)該裝置(10)可在研磨和分選過(guò)程中向煤顆粒供應(yīng)催化劑以降低點(diǎn)火溫度或在相同的溫度提高燃燒速率，催化劑特別施加到煤顆粒上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11中所述的裝置，其特征在于該裝置構(gòu)造為噴淋裝置(10)并位于研磨臺(tái)(3)和/或研磨滾子(4)的上方。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12中所述的裝置，其特征在于噴淋裝置(10)由向研磨—分選腔(12)內(nèi)噴水的裝置組成。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13之一所述的裝置，其特征在于噴淋裝置(10)的噴淋角α約為10°到70°。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14之一所述的裝置，其特征在于提供了兩個(gè)噴淋裝置(10)，在平面視圖中，這兩個(gè)噴淋裝置在每種情況下都位于兩個(gè)研磨滾子(4)之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求15中所述的裝置，其特征在于噴淋裝置(10)在兩個(gè)相鄰研磨滾子(4)之間中心或偏心地布置。
17.根據(jù)權(quán)利要求11至16之一所述的裝置，其特征在于催化劑可作為溶液借助泵組供應(yīng)給噴淋裝置(10)，并可用7到10巴的壓縮空氣噴射或噴淋。
18.根據(jù)權(quán)利要求11至17之一所述的裝置，其特征在于噴淋裝置(10)水平布置并在研磨滾子(4)的中間空間和研磨機(jī)中心的方向上這樣定向，即基于滾子研磨機(jī)(2)的橫截面，噴淋角α的角平分線形成割線。
19.根據(jù)權(quán)利要求11至18之一所述的裝置，其特征在于至少一個(gè)噴淋裝置(10)指向研磨臺(tái)(3)并指到建立起來(lái)的研磨床上。
20.根據(jù)權(quán)利要求11至18之一所述的裝置，其特征在于噴淋裝置(10)的方向?yàn)榕c過(guò)大材料漏斗(8)相切。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過(guò)催化劑溶液配制燃料的方法和裝置。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)增加直接供給的煤粉和應(yīng)用低等級(jí)煤焦或石油焦，借此在磨碎粗煤以產(chǎn)生細(xì)煤或煤粉過(guò)程中，催化劑以溶液形式噴入，該催化劑降低燃料的點(diǎn)火溫度，減少了生鐵生產(chǎn)成本，特別是減少了焦炭的消耗。
文檔編號(hào)F02M27/00GK1479778SQ01820385
公開(kāi)日2004年3月3日 申請(qǐng)日期2001年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月11日
發(fā)明者B·施雷德?tīng)? M·米勒, H·烏爾費(fèi)爾特, W·哈蒂, H·策維, B 施雷德?tīng)? 訊 申請(qǐng)人:勒舍有限公司, Erc減低輻射設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司