Способ работы доменной печи и система для производства жидкого чугуна и восстановительного газа

 

1. Способ работы доменной печи , включающий загрузку шихты через колошник, ввод в шихту углеродсодержащих компонентов, например угля, предварительньй нагрев шихты в шахте и плавление в заплечиках, сжигание углеродистых материалов в фурменной зоне нагретым дутьем, обогащенным кислородом, вьтуск жидких продуктов плавки из нижней части горна, удаление газов через колошник , отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы доменной печи при получении высококачественного восстановительного газа и удешевления производст;ва , в верхнюю часть заплечиков вводят газ, содержащий С02 и , при температуре вьше , поддерживая при этом температуру газа в нижней части шахты на уровне , и удаляют часть восстановительного газа, содержащего СО, Н и Nj и практически свободного от COj , и S из нижней части шахты на двух различных горизонтах. 2. Система для производства жидкого чугуна и восстановительного газа, состоящая из двзгх доменных печей, каждая из которых содержит ряд дутьевых фурм в верхней части горна, соединенных трзгбопроводами для передачи восстановительного газа из одной печи в другую, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности работы системы по качеству и количеству производимых продуктов плавки и удешевления их производства, каждая печь дополнительно содержит один 00 ряд фурм, размещенных в верхней части заплечиков, и два ряда фурм, расположенных в нижней части шахты, до оэ причем два ряда фурм, расположенных в нижней части шахты одной из печей , соединены по меньшей мере с одним рядом фурм в этой же зоне другой печи.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

4Ю С 21 В 5/00

ЬГБЛ;, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3390151/22-02 (86) РСТ/US 81/00/74 (08.06.81) (22) 11.02,82 (31) 158709 (32) 1 2. 06. 80 (33) США (46) 30.01.85. Бюл. У 4 (75) Гарри Брюс Клэфлин (США) (53) 669.262.267.4 (088.8) . (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N- 444802, кл. С 21 B 5/00, 1971.

2. Ефименко Г.Г., Гиммельфарб, Левченко В.K. Металлургия чугуна.

Киев, 1974, с. 20-27. (54) СПОСОБ РАБОТЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ И

СИСТЕМА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЖИДКОГО

ЧУГУНА И ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО ГАЗА. (57) 1. Способ работы доменной печи, включающий загрузку шихты через колошник, ввод s шихту углеродсодержащих компонентов, например угля, предварительный нагрев шихты в шахте и плавление в заплечиках, сжигание углеродистых материалов в фурI менной зоне нагретым дутьем, обогащенным кислородом, выпуск жидких продуктов плавки иэ нижней части горна, удаление газов через колошник, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы доменной печи при получении высококачественного восстановитель„„а0„„»ввозе ного rasa и удешевления производст,ва, в верхнюю часть заплечиков вво дят газ, содержащий СО2 и Н О, при температуре выше 1000 С, поддерживая при этом температуру газа в нижней части шахты на уровне 1000 С, и удаляют часть восстановительного

rasa, содержащего СО, Н и Я и практически свободного от СО, Н О и S из нижней части шахты на двух различных горизонтах.

2. Система для производства жидкого чугуна и восстановительного газа, состоящая из двух доменных печей, каждая из которых содержит ряд дутьевых фурм в верхней части горна, соединенных трубопроводами для передачи восстановительного газа из одной печи в другую,. о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности работы системы по качеству и количеству производимых продуктов плавки и удешевления их производства, каждая печь дополнительно содержит один ряд фурм, размещенных в верхней части заплечиков, и два ряда фурм, расположенных в нижней части шахты, причем два ряда фурм, расположенных в нижней части шахты одной из печей,соединены по меньшей мере с- од ним рядом фурм в этой же зоне другой печи. I 138036

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к выплавке чугуна и получению горючего и восстановительного газа в доменных печах.

Известен способ получения чугуна и восстановительного газа в доменных печах, согласно которому в печь загружается металлизованное сырье, шихта, и через фурмы вводятся горячие, полученные вне доменной печи восстановительные газы. При этом через колошник удаляется обогащенный СО и Н> высококалорийный газ, используемьй в доменной плавке на другой печи (! 1. 15

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ работы доменной печи, включающий загрузку шихты через колошник, ввод в шихту углеродсодержащих компо-20 нентoB» например угля, предварительный нагрев шихты в шахте и плавление в заплечиках,сжигание углеводородистых материалов в фурменной зоне нагретым дутьем, выпуск жидких про- 25 дуктов плавки из нижней части горна, удаление газов через колошник $2 1.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является система для производства жидкого чугуна и восстановительного газа, состоящая из двух доменных печей, каждая из которых содержит ряд дутьевых фурм в верхней части горна, . соединенных трубопроводами для пере- 35 дачи восстановительного газа из одной печи в другую. При этом трубопровод транспортирует колошниковый газ доменной печи, "работающей на металлизованном сырье, с применением 1б восстановительного газа, вдуваемого через фурмы .в другую печь, работающую на окисленном железорудном сырье 1 ).

Недостатками известного способа являются низкие калорийность и концентрация восстановительных газов, невозможность регулировать их состав в широких пределах, что затрудняет использование их как в доменном 5О производстве, так и в других областях производств. Кроме того, изйестный способ не позволяет в широких пределах контролировать состав восстановительного газа, а подготовка 55 восстановительных газов вне доменной печи — дорогостоящее и технически труднореализуемое мероприятие, Недостатком известного устройства является ограниченность его использования, так как обязательным условием функционирования системы является проплавка в печи, колошниковый газ которой используется в качестве восстановительного, металлизо-. ванного сырья, и вдувания через фурми природного газа или других углеводородов, поскольку только при соблюдении этих условий колошниковый газ будет обладать достаточным восстановительным потенциалом. Кроме того, недостатком системы является отсутствие контроля количества, состава и температуры газов в шахте, что приводит к расходованию дорогого и дефицитного кокса на реакции прямого восстановления в печи, работающей на окисленном железорудном сырье. Все это снижает эффективность доменной плавки и удорожает производство чугуна и восстановительного газа.

Цель способа — повышение эффективности работы доменной печи,.при получении высококачественного восстановительного газа и удешевление производства.

Цель системы — повышение эффективности работы системы по качеству и количеству производимых продуктов плавки и удешевление их производства.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу работы доменной печи, включающему загрузку шихты через колошник, ввод в шихту углеродсодержащих компонентов, например угля, предварительный нагрев шихты в шахте и плавления в заплечиках, сжигание углеродистых материалов в фурменной зоне нагретым дутьем, обогащенным кислородом, выпуск жидких продуктов плавки из нижней части горна, удаление газов через колошник, в верхнюю часть заплечиков вводят газ, содержащий СО и Н О, при температуре выше 1000 С, поддер-.. живая при этом температуру газа в нижней части шахты на уровне 1000 С, и удаляют. часть восстановительного газа, содержащего СО, Н и М и практически свободного от СО, Н О и

S, из нижней части шахты на двух различных горизонтах.

Поставленная цель достигается тем, что в системе для производства жидкого чугуна и восстановительного газа, состоящей из двух доменных печей, каждая из которых содержит ряд дутьевых фурм в верхней части горна, соединенных трубопроводами для передачи восстановительного газа из одной печи в другую, каждая печь дополнительно содержит один ряд фурм, размещенных в верхней части заплечиков, и два ряда фурм, расположенных. в нижней части 10 шахты, причем два ряда фурм, расположенных в нижней части шахты одной из печей, соединены по меньшей мере с одним рядом фурм в этой же зоне другой печи. t5

Способ осуществляется следующим образом.

Ввод газа, содержащего С0 и Н О, в верхнюю часть заплечиков, встуйающих в эндотермическую реакцию с 20 углеродом при температуре свыше

1000 С с образованием СО и Н, позволяет без применения мазута или природного газа или металлизованного сырья получить восстановительнык газ с улучшенной теплотворной способностью и контролируемым содержанием в нем восстановителей и увеличить выход его до необходимых размеров. 30

Одновременно контролируется температура газов в нижней части шахты, поддерживаемая на уровне 1000 С, количество и состав газа в шахте, что. снижает потери углерода на прямое

35 восстановление окислов.

На одном из горизонтов в нижней части шахты часть газа выводится из доменной печи. Газ содержит СО, Н и 8< и практически свободен от

СО, Н20 и 5 с высокой теплотворной способностью (1800-2500 ккал/м ).

Избыточную энергию, которая образуется в газах, можно использовать для доменной плавки, пиролиза (расщепление под действием тепла), крекинга и она.может экономично заменить большое количество энергии коксовых печей, являющихся источником загрязнения окружающей среды.

На другом горизонте нижней зоны шахты часть газа удаляется для .взятия проб с целью контроля состава и температуры. Кроме того, исполь-5 зуя эту информацию, контролируется также и ход процесса в заплечиках

Й горне печи.

3 1138036 4

Пример. В режиме работы доменной печи для производства газов загружается шихта, состоящая из дешевых углеродсодержащих материалов (низкосортный уголь, магний, промьппленные отходы, например бумагу, пластмассу, резину и т.д.).

Кокс не применяют.

Газообразные материалы для эндотермических реакций, содержащие СО> и Н О, например колошниковые газы, газы, образующиеся при плавке стали в кислородных конверторах, или газы из агрегатов прямого восстановления вводят в верхнюю часть эаплечиков и, если потребуется, через главные фУРИЫ.

При температуре свыше 1000 С эти газы вступают в реакцию с углеродом, образуя требуемые для восстановительного газа компоненты CO и Н

Кроме того, их применяют для регулирования температуры и химического состава многоцелевого газа. Газы удаляются из нижней части шахты при температуре примерно 1000 С и направляются потребителю. Состав их и температура непрерывно контролируют по пробам газа, удаляемого через второй горизонт в нижней части шихты.

Пиролизная активность в шахте выше горизонтов для удаления газа образует газ, содержащий СН и другие углеводород 4 СО, СО2 Н, Н20 и соединения серы. Этот газ удаляется через колошник.

Жидкий чугун и шлаки, образующиеся из шихтовых материалов, удаляются из нижней части горна печи.

Удаляемый из нижней части печи восстановительный газ передается по трубопроводам потребителям с .использованием в качестве восстано-. вительного газа, топлива для котлов и т.п.

Колошниковый газ используют непосредственно или после смешивания .с многоцелевым газом.

Предлагаемое изобретение позволяет сократить расход кокса до нуля, получив дешевый колошниковый газ с повышенной теплотворной способностью и многоцелевой газ, пригодный для использования в восстановительных агрегатах, в том числе и в доменных печах без применечия мазута и природного газа. При этом обес1138036 печивается контролируемая работа доменной печи и состав газа.

Данное устройство позволяет получать необходимое количество восстановительного газа заданного состава для использования в доменной плавке другой печи, а также на нужды других потребителей. При этом контролируется количество, температура и состав газов.в шахте каждой из печей, а нормальное функционирование системы не зависит от качества шихтовых материалов, допускается использование дешевого топлива, экономится кокс за счет ограничения процессов прямого восстанов- ления.

На фиг. 1 показана общая схема; на фиг..2 — схема доменных печей, источников энергии потребителей.

Система состоит иэ двух доменных печей, одна из которых (1) производит основной продукт — металл, а другая печь (2} — газ. Обе печи оборудованы четырьмя рядами фурм, расположенных по периферии печи.

Первый ряд фурм 3 и 4 расположен в верхней части горна, второй ряд фурм

5 и 6 — в верхней части заплечиков, третий ряд фурм 7 и 8 — в нижней части шахты под опорным кольцом и четвертый ряд фурм 9 и 10 - также в нижней части шахты, выше третьего ряда фурм.

Фурмы каждого ряда объединены кольцевыми коллекторами 1 t, 12, 13 и 16 на доменной печи 1 и коллекторами 14, 1.5, 17 и f8.íà доменной печи 2. Кольцевые коллекторы 1-ro ряда фурм соединены с воздухопро" водами 19 и 20 горячего дутья, идущим от воздухонагревателей 21 и 22 (фиг.2), к которым подводится дутье, обогащенное кислородом от воздуходувки 23.

Кольцевые коллекторы 2, 3 и 4-го ряда фурм каждой из печей попарно соединены трубопроводами 24, 25 и

26, а кольцевой коллектор 2-го ряда фурм печи 1, производяЩий газ, снабжен вводом для подачи эндотермического газа.

Трубопроводы, соединяющие коллекторы, снабжены перемычками и системой запорной арматуры, позволяющей осуществлять переток газа из общего ряда фурм 2, 3 и 4-го поясов в любой иэ них, для вдувания в другую печь или транспортирования gpyгим потребителям газа, а также уст. ройствами для отбора проб газа, для .определения его состава, температуры, давления, а также расхода по каждому иэ газопроводов 27, 28, 29

30, 31 и 32.

Работа системы осуществляется следующим образом.

Шихтовые материалы обычным способом загружаются через колошник.

Когда печь работает в режиме производства газа, кокс заменяется дешевым углем, лигнитом и другими углеродистыми материалами, например промышленными или бытовыми отходами.

В доменную печь, основным продуктом которой является металл, кокс загружается в минимальном количестве, необходимом для образования подвижной насадки для дренажа жидких продуктов плавки и прохождения газов (210-260 кг/т чугуна), а соотношение окиси металла и кокса примерно вдвое"больше обычного. Загружаются также флюсы в количестве, достаточном для получения требуемоro состава.

Горячее дутье, нагретое воздухонагревателями 21 и 22, подается по трубопроводам 19 и 20, вводится в печь для плавки металла через кольцевой коллектор 16 и ряд фурм

5, а в печь для производства газа— через воэдухопровод и ряд фурм 6.

В обоих случаях дутье обогащается кислородом, но в различной степени.

В печи 2 образуется восстановительный газ, часть которого удаляют через ряд фурм 8 и 10, а оставшувзся часть с использованием соответствующей запорной арматуры и перемычек вводят в печь 1 для создания резерва тепла с температурой ниже

1000 С в нижней части шахты и количества восстановительных газов в ней для обеспечения максимального развития восстановления хорошо подготовленной окисленной шихты без значительных потерь углерода на прямое восстановление.

Температуру и состав восстановительного газа регулируют расходом входящего эпдотермического газа (содержащего Н О и CO ), вводимого через фурмы 4 и 6. Степень и характер эндотермических реакций перед фурмами б регулируют на основе дан1138036

8 ных анализа проб, взятых из фурм 6.

Потоки газа, проходящие через коллектор 18 и фурмы 4, регулируют таким образом, чтобы реакция Будуара проходила максимально экономично.

В колошниковый газ, выходящий из доменной плавильной печи по газоотводу 33, добавляют при необходимости определенное количество газа по трубопроводу 34 для последующего использования в энергетических установках или для иных целей. Часть газа можно вводить в доменную печь для производства газа через трубопровод и инжекторную систему до ввода в фурму 4 нли трубопровод 11 и затем в фурму 6.

Использование изобретения позволяет сократить расход кокса до минимального количества, необходимого для дренажа жидких продуктов плавки, заменив его дешевым восстановительным газом, полученным без применения природного газа, мазута и металлизованного сырья.

1138036

Составитель В.Раковский

Техред H.Асталош, Корректор А.Обручар

Редактор М.Петрова

Заказ 973

Тираж 552

ВНИИПИ Государственй зго комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4