用于在电弧炉中向废料渣中输入能量的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于在电弧炉中向废料渣中输入能量的方法。
【背景技术】
[0002]已知一些方法，在所述方法中能量不仅通过电弧，还通过高温气体射束向电弧炉中的废料渣来输入。
[0003]在德国专利说明书DE19521518中说明了一种用于向废料渣中引入化石能量的方法，其中连同同时借助电弧输入的能量通过射入高温含氧气体融化了废料渣中的孔道，通过上述过程于是造成输入更多的化石能量。
[0004]在德国公开文献DE10317195A1中示出了吹到废料渣的多个高温气体射束，在此同时借助电弧输入能量。
[0005]然而由这些已知的方法示出，通过不需要的、显著的对上部炉腔的过度加热能够产生故障，上部炉腔即电弧炉的盖壁和盖壁面对的废料渣的表面之间区域。电弧炉的这个区域设计为，能够承受大约至1700°C的温度而没有损坏。在过度加热到更高的温度时能够导致温度条件的损害。
【发明内容】
[0006]本发明的任务:提供用于在电弧炉中向废料渣中输入能量(除了电弧产生的能量输入之外)的方法和设备，通过所述方法和设备来避免过度加热的危险和与此关联的上部炉腔的损坏。
[0007]这个任务通过用于在电弧炉中向废料渣中输入能量的方法来解决，其特征在于，
-在第一阶段中能量借助高温气体射束来输入，并在第一阶段结束后
-在第二阶段中能量借助电弧来输入，
其中高温气体至少以六个射束来输入，并且每一个输入的射束最多带有所有输入的高温气体量的六分之一。
[0008]高温气体的温度在初次打在废料渣上时处于超过1500°C。尤其优选的是，高温气体具有超过2000°C的温度。所述温度能够有至3000°C或者甚至处于其上。高温气体越热，能量自高温气体到废料渣的传递就越好地进行。
[0009]高温气体通常情况下如下来制造:
空气通过加热设备达到大约1000°C至1300°C的温度并且置于例如Iatm的压力下，以至能够通过喷嘴来吹出气体射束。空气以优选的方式还与氧气来积聚至大约35%的氧气含量。接下来这种必要时与氧气积聚的空气以反应高温空气的概念来表示。
[0010]反应高温空气作为气体射束通过喷嘴来吹到电弧炉的内腔中。在由喷嘴射出后给气体射束输入燃料，例如煤粉、油或者例如天然气的燃气。优选的是燃气，因为它容易操作，并且能尤其有利地吸到来自反应高温空气的气体射束中去。尤其优选的是天然气，因为它能够容易地支配并且利用天然气能够容易地使温度达到3000°c。燃料在反应高温空气的气体射束中与氧气放热地反应，从而产生高温气体射束。
[0011]这种高温气体射束打到料渣上，在熔化孔道的情况下灌入到废料渣中，并且因此把其能量传递给废料。通过这种方式借助高温气体射束使能量输入废料渣。
[0012]根据关于废料渣的空隙容积的分布情况，高温气体射束在废料渣中的情况非常不同。处于在废料渣中存在的大块的废料与小块的废料之间的空隙容积，是取决于这些不同大小的废料块的局部分布来分布的。在电弧炉中熔化的废料渣起初在体积上大约90%是由空隙容积以及10%由废料组成，其中空隙容积基本上是通过小块的废料构成的。如果将高温气体射束吹进废料渣，那么高温气体射束自通过射束熔化的孔道涌出，优选地经过具有大的空隙容积的区域并且尤其强烈地加热这些区域。在借助高温气体射束的能量输入中，这些能量输入越大地局部集中到少数高温气体射束上，空隙容积的不均匀分布的影响就越大。
[0013]根据本发明的方法，结合(通过高温气体输入的)化石能量和电能在电弧炉中熔化废料时，以令人吃惊的方式带来了显著的优点。
[0014]根据本发明，废料渣能够通过高温气体更加运行可靠地来加热，同时相对于传统的方法避免了将上部炉腔过度加热到超过1700°C的温度的危险。
[0015]其能够如此来实现:一方面能量输入借助高温气体来完成，而没有与此同时借助电弧来输入电能。
[0016]另外能够限定通过单个高温气体射束引入的能量大小，其中由高温气体引入的能量至少分配到数量上限定六个射束上(以及因此也关系到由其分别输送的能量大小)。因此单个射束这样来排列:其在废料渣中能够不相互交错一一否则能量的大小仍然又大于根据本发明所期望地来聚集。
[0017]由于这种措施高温气体相对于现有技术能够流过更大的废料渣区域。由此来避免废料渣的小块的部分仅局部快速地加热并部分地被熔化。部分地熔化废料渣也就会导致:由于软化，废料渣在局部快速加热区域中尤其快速地变稠密，因此高温气体射束(以及在废料渣加热中产生的另外的高温气体)必要时在那里不再能够流过废料渣，因为在那里流动阻力将过大。相应也能够避免:部分高温气体射束(以及在废料渣加热中产生的另外的高温气体)在由高温气体射束熔化的孔道之内回流和/或被吹出的例如具有700到900m/s的速度的高温气体射束再次吸收。
[0018]根据本发明的措施因此使得避免了在传统方法中出现的废料渣中流动阻力增长的问题以及在通过高温气体射束熔化的孔道中回流到上部炉腔中的问题。由此能够避免上部炉腔过度加热并因此而损坏。
[0019]根据一种实施方式，输入废料渣的能量的大约40%至60%借助高温气体来输入，以及大约60%至40%借助电弧。
[0020]高温气体射束通过燃料与反应高温空气的反应来产生。借助一个或多个鼓风设备来输入反应高温空气。反应高温空气射束彼此的间距以有利的方式在其自这种鼓风设备射出时有至少双倍的射出时的直径。以这种方式能够实现由反应物高温空气射束产生的高温气体射束在其打到废料渣之前不再合并成一个射束，并且在废料渣内也不合并。
[0021]根据另一种优选的实施方式，高温气体射束在废料渣中彼此的间距至少是反应高温空气射束自鼓风设备吹出时的直径的五倍。以这种方式能够实现:多个高温气体射束在废料渣中不再合并成一个射束。
[0022]传统的电弧炉中在电弧的作用开始时使废料渣局部地在电弧的反应区域熔化。远离电弧并不处在其作用区域中的废料渣区域的作用仅仅是有限存在。这尤其适用于所谓的“冷点”，即在炉壁上的区域，根据现有技术在所述区域中必要时通过所谓“氧化燃料燃烧器”补充地引入能量。然而这种燃烧器的有效系数是有限的。它只能够短时间地运行，因为燃烧器的上方快速地形成烟囱(Kamin )，燃烧气体通过所述烟囱使废料变热。另外通过这种燃烧器使废料强烈地氧化。
[0023]按照根据本发明的方法的实施方式，至少一个高温气体射束，优选多个高温气体射束对准电弧的作用区域之外的废料渣区。如果使一些高温气体射束对准这种区来替代之前所谓的用于加热“冷点”的燃烧器，在此尤其有优点。通过高温气体射束以有利的方式实现大范围地囊括那里的废料。因此能够完全放弃这种燃烧器。如果相应的高温气体射束分别最多带有高温气体总共输入量的十二分之一，就对加热这些区域是有利的。因此使由这些射束按时间单元最大输入的能量对于权利要求1再次减半。这个措施的目的是:使这些区域尽可能仅仅有效地预热并仅仅少量熔化，并且通过借助高温气体射束输入的能量来避免在这些区域中损害电弧炉的危险。
[0024]根据本发明结合化石能量(通过高温气体)和电能(通过电弧)来输入，在电弧炉中来熔化废料渣时，不仅仅通过将高温气体射到废料渣中带来了运行可靠的能量，也更有利地改变了后来通过电弧引入电能的条件。
[0025]按照本发明教导了，高温气体射束导致在整个废料渣中尤其预热废料的小块部分。因此废料渣由于快速软化而变稠(例如自第一个废料筐)并且因此一方面在电弧起动前在电弧炉中为随后的废料筐必要时产生的装料创造了有益的条件。另一方面根据本发明借助高温气体射束加热必要时随后装料的废料筐，也为紧接着使用电弧创造了有益的条件。已知在熔化废料时，主要在借助电弧的熔化过程开始阶段，电弧瞬间的中断(称为“闪烁”)会导致有问题地反作用到电网上。已经证明:通过本发明的措施能强烈地减少这种“闪烁”，这为以电能来供应带来了巨大的优点。
[0026]本发明的另一主题是用于实施根据本发明方法的设备。
[0027]这种设备包括具有底板、侧壁、和盖壁的电弧炉。电弧炉还包括一个或者多个用于向电弧炉内腔输入反应高温空气射束的鼓风设备以及燃料输入设备，其适用于向反应高温空气射束输入燃料。
[0028]反应高温空气能够用鼓风设备以射束吹到处于电弧炉内腔中的废料渣。根据本发明所述一个或者多个鼓风设备为此总共至少具有6个带有喷嘴开口的喷嘴。
[0029]如果借助燃料输入设备向反应高温空气射束输入燃料，则形成打到废料渣上的高温气体射束。电弧炉的内腔下面通过底部、侧面通过侧壁、以及上面通过电弧炉的盖壁来限定。当然也有电极以及将电极引入到内腔的设备。
[0030]有利的方式是喷嘴都相同并且因此适用于以相同的最大反应高温空气量来输出反应高温空气射束。
[0031]鼓风设备能够例如构造为包括带有喷嘴开口的喷嘴的喷枪，喷枪能够例如通过盖壁中的