公知的基于熔融熔池的直接熔炼工艺通常称为HIsmelt工艺。在生 产熔融铁的情形下，该HIsmelt工艺包括以下步骤：
(a)在直接熔炼容器中形成熔融铁和炉渣的熔池；
(b)向熔池中注入：(i)含金属供给材料，通常为呈细粉形式的 铁矿石；和(ii)固体含碳材料，通常为煤，用作含金属供给材料的还 原剂和能量源；以及
(c)将含金属供给材料熔炼为熔池中的铁。
在此，术语“熔炼”应理解为是指热处理，其中，进行还原金属 氧化物的化学反应，以产生熔融金属。
在HIsmelt工艺中，将含金属供给材料和固体含碳材料通过多个喷 枪/鼓风口注入到熔融熔池，所述喷枪/鼓风口相对于垂直方向倾斜，以 向下向内穿过直接熔炼容器的侧壁并进入该容器下部区域，从而将至 少部分固体物质输送到容器底部中的金属层。通过向下延伸的喷枪将 热的含氧气体(通常为空气或富氧空气)鼓风注入到容器的上部区域， 从而使熔融熔池释放的反应气体在容器的上部区域内进行后燃烧。通 常，在生产熔融铁的情况下，热空气或热富氧空气的温度大约为 1200℃，并且在热鼓风炉中产生。通过尾气管道从容器的上部区域带 走容器内反应气体的后燃烧产生的尾气。容器包括在容器的侧壁和炉 顶衬垫中的水冷式耐火板，而且水以连续回路的方式通过所述板连续 循环。
该HIsmelt工艺使得能通过在一个单独紧凑容器内直接熔炼来生 产大量的熔融铁，通常至少为0.5Mt/a。
然而，为了在HIsmelt工艺中获得高的熔融铁生产率，需要(a) 产生大量的热空气或热富氧空气以及运载气体(用于固体注入)，并将 这些气体输送到直接熔炼容器，(b)将大量含金属供给材料，诸如含 铁供给材料输送到容器，包括产生大量的运载气体，并将该运载气体 输送到容器，(c)从容器输送大量的热尾气，(d)从容器输送走在该工 艺中产生的大量熔融铁和炉渣，以及(e)使大量的水通过水冷板循环， 所有这些都在相对封闭的区域内进行。
有鉴于此，高的熔融铁生产率需要有这样一种HIsmelt设备，其包 括(a)加压的直接熔炼容器和辅助装置，诸如用于向容器供应固体供 给材料的闸斗仓，以及位于容器的尾气管道上的压力控制装置，(b) 为容器产生高流量热空气或热富氧空气的炉子，以及(c)尾气处理装 置，其能对从容器排出的大量尾气进行处理。
对于上述HIsmelt工艺来说，在熔融金属生产期间，直接熔炼容器 中的压力控制是重要的问题。

在宽泛的意义上，本发明提供了一种直接熔炼工艺，用于在直接 熔炼容器内从含金属供给材料生产熔融金属，该直接熔炼工艺包括： 将来自所述容器的尾气流用作(i)用于产生所述工艺用的热空气鼓风 或热富氧空气鼓风的炉子和(ii)用于产生所述工艺用的蒸汽的废热回 收单元中至少一个的燃料气体，该直接熔炼工艺还包括：当工艺为生 产熔融金属时，通过控制所述尾气流中的压力，来控制所述容器内的 压力。
更具体而言，本发明提供一种直接熔炼工艺，用于在直接熔炼容 器中从含金属供给材料生产熔融金属，该工艺包括：
(a)在大气压力之上，在包含金属和炉渣的熔融熔池的直接熔炼 容器中对含金属供给材料进行直接熔炼，并产生工艺产物：熔融金属、 熔渣和尾气，该工艺包括将(i)经预处理的固体含金属供给材料、(ii) 固体含碳供给材料和(iii)空气或富氧空气供给到所述容器；
(b)将从直接熔炼容器释放的尾气分成至少两股尾气流，将第一 股尾气流用在预处理装置中，该预处理装置用于预处理随后被供给到 所述直接熔炼容器的含金属供给材料，并且将第二股尾气流用作(i) 用于产生热空气鼓风或热富氧空气鼓风的炉子和(ii)用于产生蒸汽的 废热回收单元中至少一个的燃料气体，以及
(c)当所述工艺根据步骤(a)运行并生产熔融金属时，通过控 制所述第二股尾气流中的尾气压力，来控制所述直接熔炼容器内的压 力。
本发明是基于这些认识：与诸如经由所述第一股尾气流的压力控 制和同时经由所述第一股和第二股尾气流的压力控制的选择项相比， 经由所述第二股尾气流的压力控制的选择是更有效的选择项。
优选地，步骤(c)包括：当所述工艺根据步骤(a)运行并生产 熔融金属时，将所述直接熔炼容器内的压力控制为基本上恒定的压力。
优选地，步骤(c)包括：当所述工艺根据步骤(a)运行并生产 熔融金属时，将所述直接熔炼容器内的压力控制为至少0.6巴的表压。
优选地，步骤(c)包括：当所述工艺根据步骤(a)运行并生产 熔融金属时，将所述直接熔炼容器内的压力控制在0.6至1.0巴表压的 范围内。
更优选地，步骤(c)包括：当所述工艺根据步骤(a)运行并生 产熔融金属时，将所述直接熔炼容器内的压力控制在0.7至0.9巴表压 的范围内。
通常，步骤(c)包括：当所述工艺根据步骤(a)运行并生产熔 融金属时，将所述直接熔炼容器内的压力控制为0.8巴的表压。
同时优选地，当所述工艺根据步骤(a)运行并生产熔融金属时， 本发明不限于在所述直接熔炼容器内的恒定压力运行，而且还延伸到 在所述直接熔炼容器内的可变压力下运行。
优选地，所述工艺包括：在炉子和废热回收单元中至少一个的上 游的水洗涤器中，冷却和去除来自所述第二股尾气流的微粒材料和可 溶气体种类以及金属蒸汽。
优选地，步骤(c)包括：通过控制流经尾气流量控制阀(“主流 量控制阀”)的尾气的流量，来控制所述直接熔炼容器内的压力。
优选地，步骤(c)包括：通过打开或关闭所述洗涤器中的尾气流 量控制阀，来控制流经所述洗涤器的尾气流量，从而控制所述直接熔 炼容器内的压力，所述洗涤器在下文中称为“压力控制洗涤器”。
优选地，所述预处理装置是基于流化床的预处理装置，并且更优 选地为循环流化床预处理装置。
优选地，所述预处理装置包括尾气流量控制阀(“预处理流量控 制阀”)，用于调节通过所述预处理装置的尾气的第一股尾气流的流 量。
优选地，所述工艺包括：在所述预处理装置的下游的水洗涤器中， 冷却并去除来自所述第一股尾气流的微粒材料和可溶气体种类以及金 属蒸汽。
当所述工艺根据步骤(a)运行并生产熔融金属时，为了控制所述 第二股尾气流中的尾气压力，优选地，选择用于所述主流量控制阀的 控制电路的时间常数，以使该时间常数显著小于用于所述预处理流量 控制阀的控制电路的时间常数。
优选地，所述主流量控制阀的时间常数是所述预处理流量控制阀 的时间常数的二分之一那样小。
优选地，所述主流量控制阀的时间常数比所述预处理流量控制阀 的时间常数小一个数量级。
优选地，所述主流量控制阀的时间常数大约是所述预处理流量控 制阀的所述时间常数的十分之一那样小。
优选地，所述工艺包括：当所述工艺根据步骤(a)运行并生产熔 融金属时，将所述第一股尾气流中的尾气流量控制到最小体积流量之 上，以维持所述预处理装置中的流化条件。
优选地，所述工艺包括：当所述工艺根据步骤(a)运行并生产熔 融金属时，将所述第一股尾气流中的尾气流量控制到最小体积流量之 上，以在所述预处理装置中将含金属供给材料预加热到预定温度。
就保证两阶段直接熔炼工艺的最优运行而言，上述在所述预处理 装置中维持流化条件和/或预处理含金属供给材料的温度的步骤是重要 的，所述两阶段直接熔炼工艺涉及在所述预处理装置中对含金属供给 材料的预处理和之后在所述直接熔炼容器中熔炼所述经预处理的材料 并生产熔融金属。
优选地，当所述含金属供给材料为含铁材料时，在所述预处理装 置中，用于预处理的含金属供给材料的预定温度在600—700℃的范围 内。
优选地，所述工艺包括：在所述第一股尾气流已被从所述预处理 装置排出之后，将所述第一股尾气流供给到用于产生所述工艺用的蒸 汽的废热回收单元。
优选地，所述工艺包括：将来自(i)从所述预处理装置排出的所 述第一尾气流和(ii)所述第二股尾气流中的尾气形成所述废热回收单 元的上游的联合尾气流，并将所述联合尾气流的至少一部分供给到用 于产生所述工艺用的蒸汽的所述废热回收单元。
优选地，所述工艺包括：在受控压力下，将所述联合尾气流的一 部分供给到所述废热回收单元。
优选地，所述工艺包括：在可变体积流量下，将所述联合尾气流 的一部分供给到所述废热回收单元。
优选地，所述工艺包括：将所述联合尾气流的一部分供给到所述 废热回收单元的燃烧器单元。
优选地，所述工艺包括：将所述联合尾气流的一部分供给到所述 废热回收单元的燃烧室，该燃烧室位于所述废热回收单元的燃烧器单 元的下游。
优选地，所述工艺包括：通过控制通向所述炉子的尾气的体积流 量，来控制通向所述炉子和通向所述废热回收单元的所述第二股尾气 流中的尾气的分流。
根据本发明，还提供一种用于直接熔炼含金属供给材料并生产熔 融金属的直接熔炼设备，该设备包括：
(a)预处理装置，用于预处理含金属供给材料；
(b)直接熔炼容器，用于通过在所述容器中直接熔炼经预热的含 金属供给材料的工艺来生产熔融金属；
(c)炉子，用于产生所述工艺用的热空气鼓风或热富氧空气鼓风；
(d)废热回收单元，用于产生所述设备用的蒸汽废热回收单元；
(e)尾气管道，用于将在所述直接熔炼容器内产生的尾气带走， 并通过第一管道部分将所述尾气供给到所述预处理装置，以及通过第 二管道部分将所述尾气供给到尾气流量控制阀。
(f)工艺控制器，用于控制所述设备的运行，包括：当所述工艺 是生产熔融金属时，控制在所述第二管道部分中的所述尾气流量控制 阀的运行，并因此控制在所述直接还原容器内的压力。
优选地，所述第二管道部分适于将尾气供给到炉子和废热回收单 元，并且所述设备包括废热回收单元水洗涤器，该水洗涤器用于冷却 并去除来自流经所述第二管道部分的尾气的微粒材料和可溶气体种类 以及金属蒸汽，所述第二管道部分位于所述炉子和所述废热回收单元 的上游。
优选地，所述工艺控制器适于将所述第一尾气流中的尾气流量控 制到最小流量之上，以维持在所述预处理装置中的流化条件。
优选地，所述工艺控制器适于将所述第一股尾气流中的尾气流量 控制到最小流量之上，以在所述预处理装置内将含金属供给材料预加 热到预定温度。
优选地，所述工艺控制器采用用于控制所述直接熔炼容器中的压 力的时间常数，该时间常数基本上小于用于控制通过所述预处理装置 的所述最小流量的时间常数。
优选地，用于控制所述直接熔炼容器中的压力的所述时间常数比 用于控制通过所述预处理装置的尾气的流量的时间常数小一个数量 级。
附图说明
以下将参照附图更加详细地描述本发明，附图中：
图1为根据本发明的直接熔炼设备的一个实施例的示意图；并且
图2为在将尾气供应到图1所示的废热回收单元和炉子的尾气流 中的湿式锥形洗涤塔和尾气冷却器的放大图。

以下对附图中所示的设备的描述基于这种情形：根据本申请人的 国际申请PCT/AU96/00197中所述的HIsmelt工艺，采用该设备来熔炼 含铁供给材料，从而生产熔融铁。所述国际申请包含的专利说明书中 的公开内容通过交叉引用结合到本文中。
该工艺基于直接熔炼容器3的使用。
容器3是在本申请人的国际申请PCT/AU2004/000472和 PCT/AU2004/000473中所详细描述的那种类型的容器。这些国际申请 所包含的专利说明书中的公开内容通过交叉引用结合到本文中。
容器3具有：炉床，该炉床包括由耐火砖形成的基部和侧边；侧 壁，该侧壁形成从炉床的侧边向上延伸的大致呈柱形的筒，并包括上 筒部和下筒部；炉顶；位于容器3上部的尾气管道9；用于从容器3连 续排出熔融金属的前炉67；以及用于定期从容器3排出熔渣的出渣口。
容器3装配有向下延伸的水冷式热空气鼓风(“HAB”)喷枪7和 八个水冷式固体喷射枪5，该热空气鼓风喷枪7延伸入容器3的上部空 间，而所述固体喷射枪5向下并向内延伸穿过侧壁并进入炉渣内。
在使用中，容器3含有熔融铁熔池。经由固体喷射枪5将含铁供 给材料(诸如铁矿粉、含有铁的钢厂废料或DRI粉)、煤和熔剂(石灰 和白云石)直接注入熔池中。
具体而言，一组喷射枪5用于注入含铁的供给材料和熔剂，而另 一组喷射枪5用于注入煤和熔剂。
喷射枪5通过水冷来保护它们不受容器3内高温的影响。喷射枪5 通常衬有高耐磨的材料，以防止它们受到高速喷射的气体/固体混合物 的磨损。
含铁供给材料通过预热到600—700℃范围内的温度而进行预处 理，并在注入熔池之前在流化床预热器17中被预还原。
在环境温度下注入熔池中之前，煤和熔剂存储在一系列闸斗仓25 内。经由煤干燥和碾磨设备71将煤供应到闸斗仓25。
注入的煤在熔池中液化，从而释放出H2和CO。这些气体用作还 原剂和能量源。煤中的碳快速溶解在熔池内。被溶解的碳和固态碳也 用作还原剂，产生作为还原产物的CO。注入的含铁供应材料熔化为熔 池中的熔融铁，并经由前炉67连续排出。在该过程中产生的熔渣经由 出渣口(未示出)定期排出。
在熔池中发生的将注入的含铁供给材料熔化为熔融铁所涉及的典 型还原反应为吸热反应。维持这一过程、更具体而言维持这些吸热反 应所需的能量是通过从熔池释放的CO和H2与经由HAB喷枪7在通常 为1200℃的高温下注入的富氧空气起反应而提供的。
从在容器顶部空间内的上述后燃烧反应释放的能量经由“过渡区” 而被传输到熔融铁熔池，该“过渡区”为熔池上方的含有炉渣和铁的 液滴的高湍流度区域的形式。这些液滴在该过渡区内由后燃烧反应产 生的热加热，并返回到炉渣/铁熔池，从而将能量传输到熔池。
经由HAB喷枪7注入到容器3内的热的富氧空气是在热鼓风炉 11内以这样的方式产生的，即，使富氧空气(名义上氧气体积含量为 30至35％)通过炉子11，并对空气加热，之后经由热鼓风主管41将 热的富氧空气输送到HAB喷枪7。
调节炉子11的运行，以确保在主管41中有连续的、不中断的热 富氧空气在恒定的直线温度下向HAB喷枪7流动。
每个炉子11按照多个阶段的重复次序运行，这些阶段包括加热阶 段、灌注阶段和热交换阶段，热交换阶段比加热阶段的时间段长。
在炉子11的加热阶段期间，通过以下方式加热炉子11，即燃烧(a) 来自容器3的经冷却和净化的尾气，和/或(b)另一燃料气体，诸如天 然气，以及(c)炉子11的燃烧器组件(未示出)内的燃烧气体，之后 使燃烧产物通过炉子11。
在炉子11的热交换阶段期间，将来自氧气设备29的氧气混合到 鼓风机31所产生的增压空气流中。这些富氧空气流通过炉子11，并在 炉子11内加热，从而为容器3产生热富氧增压空气流。这些热富氧空 气流通常被称为“热鼓风”或“热空气鼓风”。
炉子11的灌注阶段是这样的阶段，即，其中一个炉子基本关闭， 且既不被燃烧尾气(和其他燃料气体，诸如天然气)加热，也不通过 与空气流热交换而冷却。
给定炉子11的灌注阶段的持续时间至少为打开和关闭阀所需的时 间量，这些阀的打开和关闭是转换尾气和热空气流所需的，从而(a) 将给定炉子从加热阶段切换为热交换阶段以及(b)将另一炉子从热交 换阶段切换为加热阶段。
在烟气脱硫(FGD)系统13内净化炉子11在其加热过程中所释 放的燃烧产物。该FGD从燃烧产物中去除通常以硫化氢(H2S)和二 氧化硫(SO2)形式存在的硫。容器3内产生的尾气含有硫，如以下将 描述的那样，在尾气到达炉子11之前，不能在容器3下游进行的尾气 净化中完全去除硫。
在炉子11在其加热阶段释放的燃烧产物通过FGD系统之前，所 述燃烧产物可通过热交换器(未示出)，并且在将加热的尾气和燃烧空 气作为供给材料在加热阶段供应到炉子11的燃烧器之前，对已冷却且 净化的来自容器3的尾气和燃烧气体进行预加热。容器的尾气和燃烧 空气可预加热到大约180℃的温度。
尾气经由位于容器3上部的尾气管道9从容器3释放，并且尾气 首先通过辐射冷却器15，该辐射冷却器以下称为“尾气罩”。通常，尾 气在大约1450℃的温度下离开容器并进入该尾气罩。
尾气在通过尾气罩15的同时被冷却，从而导致在汽鼓35内产生 积聚的蒸汽。该尾气罩可以是美国专利6,585,929中所述的冷却并部分 净化尾气的那种类型的尾气罩。
离开尾气罩15的尾气流处于大约1000℃的温度下，并被分成两 股气流。
具体参照图2，一股离开尾气罩15的尾气流包含有55—65％的来 自容器3的尾气，该股尾气流首先通过湿式锥形洗涤塔21。
洗涤塔21使流过其中的尾气骤冷，并从流过其中的尾气中去除掉 微粒材料和可溶的气体种类以及金属蒸汽。尾气的温度在洗涤塔内从 大约1000℃下降到100℃以下，通常在65℃至90℃之间。
洗涤塔21包括上腔室71、下腔室73和使上腔室71、下腔室73 互相连接的垂直延伸管75。洗涤塔21包括位于管75下端内的尾气控 制阀77。该控制阀77包括液压操作的锥形元件79，该锥形元件能垂 直运动以打开或关闭管75的下端。洗涤塔21在上腔室71内包括喷水 器69，以及相对于管75和控制元件79定位的其他喷水器(未示出)。 将补充水和在洗涤塔内的循环水供应至喷水器。
控制阀77对通过洗涤塔21的尾气的流量进行控制。这是对来自 容器3的尾气的第一可变流量约束。因此，控制阀77对直接熔炼容器 3内的压力进行控制，在生产熔融铁的过程中，优选将其控制成为0.8 巴的表压。
来自洗涤塔21的尾气经由下腔室73内的出口81离开洗涤塔21， 并通过尾气冷却器23，该尾气冷却器23进一步冷却尾气至50℃以下， 通常在30℃到45℃之间，以从尾气去除足量的水分，从而尾气可用 作燃料气体。通常，离开冷却器的尾气具有5％或更少的H2O以及低 于10mg/Nm3、通常为5.0mg/Nm3的含雾量。
在通常的金属生产的状况下，所产生的尾气适于用作(a)炉子11 (如上所述)以及(b)WHR系统25内的燃料气体。此外，经洗涤和 冷却的尾气适于在干燥和碾磨设备71内对煤进行干燥。
出于以上目的，将来自气体冷却器23的尾气分成三股气流，其中 一股气流通向炉子11，另一股气流通向WHR系统25，第三股气流通 向干燥和碾磨设备71。
来自尾气冷却器23的尾气流是相对高含量的尾气。通向WHR系 统25的气流与如下所述通过预热器17的冷却和净化的尾气混合，该 冷却和净化的尾气是相对低含量的尾气，这是因为在该预热器中，通 过尾气中的CO和H2对含铁供给材料进行了预还原。
如上详细描述的，在通常的金属生产状况下，联合尾气流所具有 的热量值使得其适于作为燃料气体燃烧。
将联合尾气流、(图1中附图标记83所指的)天然气形式的附加 燃料气体源以及空气供应到WHR系统25，并在其内燃烧。
联合尾气流在WHR系统25内以这样的方式燃烧，即，最大化的 破坏CO，同时最小化的形成NOx。
从WHR系统25释放的尾气与来自炉子11的尾气联合，然后通 向FGD系统13。在FGD系统13中去除SO2，并通过烟囱45将废气 排放到大气。
大约含有35—45％体积比的尾气的另一股气流通过用于含铁供给 材料的流化床预热器17。该预热器17从含铁供给材料去除水分，并对 含铁供给材料进行预热和预还原。尾气是预热器17内的流化气体和能 量的来源。
设备的工艺控制器对流向预热器17的尾气流进行控制，从而(a) 将尾气流控制为大于最小流量，以维持预热器17内的流化状态，以及 (b)将含铁供给材料预热到大致恒定的温度，在工艺是生产熔融金属 时，将其控制在600—700℃的范围内。
从预热器17释放的尾气通过旋流器61，并且从尾气分离出夹带的 灰尘。
然后，尾气通过湿式锥形洗涤塔63，该洗涤塔63从尾气去除掉微 粒材料和可溶的气体种类以及金属蒸汽，并将尾气的温度从500℃到 200℃之间冷却到100℃以下，通常在65℃至90℃之间。
洗涤塔63与上述湿式锥形洗涤塔21的基本结构相同。具体而言， 该洗涤塔63使流过其中的尾气骤冷，并从流过其中的尾气去除掉微粒 材料和可溶的气体种类以及金属蒸汽。而且，如在洗涤塔21中的情形 那样，洗涤塔63包括尾气流量控制阀，该控制阀具有液压操作的锥形 元件，该锥形元件能垂直运动以打开和关闭所述阀，从而对通过洗涤 塔的尾气的流量进行控制。
然后，来自洗涤塔63的尾气通过尾气冷却器65，该尾气冷却器 65进一步将尾气冷却至50℃以下，通常在30℃到45℃之间，以从尾 气去除足量的水分，从而尾气可用作燃料气体。通常，离开冷却器的 尾气具有5％或更少的H2O，以及低于10mg/Nm3、通常为5.0mg/Nm3 的含雾量。
如上所述，经冷却和净化的尾气然后与来自冷却器23的尾气流联 合，并在废热回收(WHR)系统25中用作燃料气体。
该WHR系统25包括：
热氧化器37，即，燃烧器组件，以及相关的燃烧室；
WHR单元39，即，锅炉；
汽鼓；以及
热交换器装置，诸如过热螺旋管和软化水节水器。
WHR系统25产生饱和蒸汽。该饱和蒸汽与来自尾气罩15的汽鼓 35的饱和蒸汽混合，从而WHR系统25的过热螺旋管从该饱和蒸汽产 生过热蒸汽。
WHR系统25的蒸汽产生装置包括：
用于保护下游螺旋管的辐射屏蔽；
具有减热器控制件的两级过热部(其中，根据需要通过注入软化 水来控制过热量，以将过热蒸汽维持在420℃的温度)；
主蒸发器部，包括三个对流螺旋管模块；
节水器部；以及
蒸汽室，具有三单元式的软化水控制件。
在WHR系统25和尾气罩15内产生的蒸汽用来驱动HAB鼓风机 31和氧气设备29的主空气压缩机(未示出)，剩余的蒸汽通过涡轮式 交流发电机，该涡轮式交流发电机产生运行设备所需的电能。
涡轮式发电机系统包括设计成接收过热蒸汽的冷凝式涡轮机。涡 轮机的排出物通过在真空下运行的表面冷凝器，并通过冷凝物泵将所 形成冷凝物泵送到除气器。
使用尾气作为设备中的燃料气体抵消了一定量的电能，这样就使 得设备在电力方面大体上能自给自足，否则这一部分电源要从外部电 网获取。
通常，WHR系统25的燃烧器组件37为筒形碳钢壳体，其内部是 耐火和绝缘的。
在使用中，由于以下多个因素，包括：(a)在工艺运行期间产生 的并因而从容器3排出的尾气的变化，(b)设备对蒸汽需求的变化， (c)可用于WHR系统25的燃烧器组件37的尾气的变化，该变化是 由于炉子11对尾气的竞争性需求所引起的，(d)炉子11对尾气需求的 变化，因此，WHR系统25的燃烧器组件37在来自上述尾气分离流的 联合尾气流量变化的情况下运行。
所述工艺被设计成在多种“状态”下运行，这些“状态”在熔炼 运行期期间具有不同运行状况，这些“状态”例如包括以下工艺状态：
(a)启动；
(b)热金属的生产，即，供应热矿石、煤、熔剂以及热鼓风；
(c)保持，即，不供应热矿石，供应煤和热鼓风；
(d)空转，即，不供应矿石和煤，供应热鼓风，在某些情况下供 应诸如天然气的燃料气体；以及
(e)无风，即，不供应矿石和煤，也不供应热鼓风。
在保持状态期间，尾气的热量值会在相对低含量和相对高含量之 间变化。热量值取决于向熔池中供给煤的速度和向容器3中供给热空 气鼓风的速度。这些参数影响着尾气中的碳含量以及尾气中的CO和 CO2的含量。
在空转状态期间，尾气热量值相对较低。通常，只有将热空气鼓 风供应到容器3(连同通过固体喷射枪5供应的吹扫氮气)，尾气的组 成才类似于空气。
在空转状态期间，对热金属温度进行监控，并且在需要时，将诸 如天然气的燃料气体供应到熔融熔池上方的顶部空间内。该燃料气体 在热空气鼓风中燃烧。这有助于加热容器3和熔融熔池。
燃料气体以这样的方式进行的燃烧通常是完全的，从而与其中只 向容器3提供热空气鼓风的空转状态相比，尾气的热量值不会提高。
在工艺处于空转状态中时，在容器3内燃烧燃料气体之前，容器 的操作者可将炉渣分流到最低水平，或甚至排完炉渣。炉渣分流使得 在容器3中留有某一低水平的炉渣，而炉渣排完则基本上将所有的炉 渣排出容器。降低容器3内的炉渣的水平，使得金属可直接通过燃烧 来加热。在这些情形下，炉渣起到了绝缘器的作用，并且降低了金属 受到的热量。
在上述工艺状态中，容器3内产生的尾气的体积流量和热量值是 不同的。例如，尾气的流量和热量值在热金属生产状态期间相对较高， 而在空转状态期间相对较低。
此外，在给定的工艺状态过程期间，容器3内产生的尾气的体积 流量和热量值还由于运行条件的变化而有所不同。例如，在热金属生 产状态期间，运行条件会有些变化，这些变化将导致产生的尾气在量 和热量值上有所不同。
此外，WHR系统25可用的燃料气体的体积流量随着炉子11的阶 段而变化。具体而言，当炉子11在其灌注阶段中运行时，通向WHR 系统25的尾气分离流具有相当高的流量。如上所述，与炉子11在加 热阶段所需的尾气量相比，炉子11在其灌注阶段所需的尾气量要低得 多。
此外，在工艺的不同状态中，设备的蒸汽(和电力)需求是不同 的，从而WHR系统25所需的燃料气体的体积流量和热量值也不同。 例如，在热金属生产状态期间，设备的蒸汽(和电力)需求比启动状 态期间高出约40—60％。
此外，在工艺的不同状态中，炉子11的燃料气体需求是不同的。 例如，在热金属生产状态期间，所需的燃料气体的量要高于空转状态。
有鉴于此，在至少一些工艺状态期间，需要将诸如天然气(或尾 气之外的其他燃料气体)的可选燃料气体供应到WHR系统25的燃烧 器组件37，从而满足熔炼运行期期间设备的蒸汽需求。
此外，有鉴于此，需要改变供应到WHR系统25的燃烧器组件37 的诸如天然气(或尾气之外的其他燃料气体)的可选燃料气体的流量， 从而在熔炼运行期的给定状态期间补偿来自容器3的尾气的变化流量 和热量值，以满足设备的蒸汽需求。
此外，有鉴于此，在至少一些工艺状态下，需要将诸如天然气(或 其他燃料气体)的可选燃料气体供应到炉子11的燃烧器组件，以补偿 尾气的流量和热量值的变化，从而维持燃烧器组件用的燃料气体的目 标流量和目标热量值。
当工艺运行在无风、保持和空转状态中时，特别需要供应诸如天 然气的可选燃料气体。在这些状态期间，流向炉子11的尾气被完全切 断，或至少有相当程度的减少，从而在这些工艺状态期间，需要有另 一诸如天然气的燃料气体以所需水平来维持炉子11运行。
因此，设备的工艺控制器通过改变作为额外燃料气体的天然气的 流量来运行WHR系统25的燃烧器组件37，以在工艺中的任何时间点 提供燃料气体所需的流量和热量值。
因此，设备的工艺控制器还通过改变空气的流量来运行WHR系 统25的燃烧器组件37，以抵消尾气和天然气的变化流量，从而确保最 佳燃烧。
因此，设备的工艺控制器还通过改变作为额外燃料气体的天然气 的流量来运行炉子11的燃烧器组件，以在工艺中的任何时间点提供燃 料气体所需的流量和热量值。
因此，设备的工艺控制器还通过改变空气的流量来运行炉子11的 燃烧器组件，以抵消尾气和天然气的变化流量，从而确保最佳燃烧。
此外，在由于炉子11内尾气的需求降低，因而通向燃烧器组件37 的尾气增加之前，设备的工艺控制器在通常为30秒的预定时间段内开 始斜线式地增加通向WHR系统25的燃烧器组件37的空气流量。
类似地，在由于炉子11内尾气的需求增加，因而通向燃烧器组件 37的尾气减少之前，设备的工艺控制器在通常为30秒的预定时间段内 开始斜线式地降低通向WHR系统25的燃烧器组件37的空气流量。
对于在任何时间点，确定WHR系统25的燃烧器组件37和炉子 11的燃烧器组件所需的天然气流量而言，设备在不同时间点的尾气热 量值是重要的参数。
设备包括质谱仪CV1、CV2和CV3，这些质谱仪位于设备所选的 位置处，用以确定这些位置处的尾气热量值。所测量到的热量值由所 述设备的工艺控制器进行处理，这是确定尾气和天然气所需流量的一 部分处理。
所选的位置位于尾气罩15内(CV1)、尾气冷却器23的下游以及 通向炉子11和WHR系统25的尾气分流的上游(CV2)以及预热器61 的下游(CV3)。
以不同状态的范围运行上述工艺还对不同状态期间容器3内的压 力控制具有影响。
此外，为了将含铁供给材料维持在流化状态，预热器17具有某一 最低气体流量要求。通过位于预热器17下游的湿式锥形洗涤塔63内 的控制阀来控制通过预热器17的气体流量。
上述描述表明，当所述工艺生产熔融铁时，即当所述工艺运行在 热金属生产状态中时，通过湿式锥形洗涤塔21的控制阀77来控制容 器压力。
更加具体而言，设备包括位于尾气罩15内的压力传感器P1，该 压力传感器对以连续的形式流过尾气罩的尾气压力进行监控。当工艺 运行在热金属生产状态中时，设备的工艺控制器响应于所监控的压力， 并运行湿式锥形洗涤塔21的控制阀77，从而根据需要调节压力，优选 维持恒定的容器压力。控制阀77的控制电路的时间常数显著小于预热 器17下游的洗涤塔63内的控制阀的控制电路的时间常数。因此，就 控制容器3内的压力和控制通过预热器17的气体流量之间的控制而 言，在金属生产期间，主要是对容器压力进行控制。
在该工艺的其他状态期间，尤其是在保持和空转状态期间，仍有 必要维持对容器3内的压力的控制。在这些状态期间，这样的压力控 制是通过预热器17下游的湿式锥形洗涤塔63内的上述控制阀而不是 通过湿式锥形洗涤塔21的控制阀77实现的。
更加具体而言，当工艺运行在这些状态中时，湿式锥形洗涤塔21 的控制阀77至少基本上关闭，从而没有尾气流或至多仅有最少的尾气 流通过洗涤塔21，然后从该源进入炉子11和WHR系统25。因此，在 保持和空转状态期间，湿式锥形洗涤塔63中的控制阀变为主要的压力 控制器。这还确保了通过预热器的气体流量，以使含金属材料被维持 在流化状态中。
此外，当工艺变为保持和空转状态中时，工艺控制器运行，以降 低从炉子11供应到容器3的热空气鼓风的流量设置点。容器的压力设 置点也被降低。通常，设置点从表压0.8巴降低到表压0.4巴。
在保持和空转状态期间，已经通过预热器17的一部分尾气被循环 利用，并与来自容器3的尾气联合，从而有助于维持预热器17内的流 化条件。
在无风状态下，不向容器供应热空气鼓风。关闭预热器17下游的 洗涤塔63，并且对预热器17内的所有尾气进行循环利用，从而作为流 化气体运行。
在保持和空转状态期间，炉子11产生的热空气鼓风量减小。为了 确保炉子11不超过最高温度，与在热金属生产状态期间向炉子供应的 燃料气体的总能量相比，降低向炉子11供应的燃料气体的总能量。这 样，在保持和空转状态期间，输入到炉子11的能量降低，从而与减少 的热空气鼓风流对能量需求的降低相匹配。
在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可对上述本发明的实施 例作出多种改变。