Способ получения расплавленного чугуна или промежуточного продукта для производства стали и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к внедоменному производству чугуна и промежуточных продуктов для производства стали. Целью изобретения является повышение эффективности процесса. Способ заключается в предварительной дегазации угля, подаваемого в плавильный газификатор. Для дегазации угля используются газы, полученные сжиганием отходящих из процесса дегазации газов в отдельном генераторе с топочными камерами. Кислородсодержащий газ, в качестве которого используется воздух, подогревается газом, полученным в процессе дегазации, осуществляемой в кипящем слое. Газ, получаемый в процессе дегазации , обеспыливают и отделенные твердые частицы вводят в плавильный газификатор, при этом давление в камере дегазации поддерживают равным давлению в верхней части плавильного газификатора. В случае если газа из процесса дегазаций недостаточно , его дефицит покрывается колошниковым газом, полученным в процессе предварительного восстановления. 2 с.и. 5 з.п. ф-лы, 1 ил. ч- W fe

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4203825/02 (22) 14.12.87 (31) P 3644775.7 (32) 23.12.86 (33} ОЕ (46) 07,02.92. Бюл. hh 5

PI) Фоест-Альпине АГ (АТ) (72) Рольф Хаук, Геро Папст (DE} (53) 669.181(088.8) (56) Патент Австрии ЬЬ 380697, кл. С 21 В 13/14, 1986. (54) СПОСОБ ПОЛУЧБНИЯ РАСПЛАВЛЕННОГО ЧУГУНА ИЛИ ПРОМЕЖУТОЧНОГО

ПРОДУКТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕ

НИЯ (57). Изобретение относится к внедоменному производству чугуна и промежуточных продуктов для производства стали..Целью изобретения является повышение эффекИзобретение относится к внедоменному производству чугуна и стали.

Цель изобретения — повышение эффективности процесса.

На чертеже изображена установка для восстановления железной руды, в которой железная руда преобразуется в расплавлен-. ный чугун.

В восстановительную шахтную печь 1 через загрузочное приспособление 2 вводятся железные руда и возможные добввочные вещества. Через нижнее выпускное отверстие 3 выводится полученное посредством восстановления железной руды, ry6чатое железо. Для осуществления процесса восстановления к восстановительной шахтI

„„ Ц„„1711677 А3 (я)з C 21 В 13/14, 11/00 тивности процесса. Способ заключается в предварительной дегаэации угля, подаваемого в плавильный газификатор. Для дегазации угля используются газы, полученные сжиганием отходящих иэ процесса дегазации газов в отдельном генераторе с топочными камерами. Кислородсодержащий газ, в качестве которого используется воздух, подогревается газом, полученным в процессе дегазации, осуществляемой в кипящем слое, Газ, получаемый в процессе дегазации, обеспыливают и отделенные твердые частицы вводят в плавильный газификатор, при этом давление в камере дегазации поддерживают равным давлению в верхней части плавильного газификатора. В случае если газа из процесса дегазации недостаточно, егодефицит покрывается колошниковым газом, полученным в процессе предварительного восстановления. 2 с.и. 5 з.п. ф-лы, 1 ил. ной печи 1 в так называемой плоскости Бустле через впускные отверстия 4 подводится восстановительный газ, который поступает по направлению вверх против опускающейся в восстановительной шахтной печи 1, окисленной железной руды и эта руда при этом восстанавливается путем прямого восстановления в губчатое железо.

Восстановительный газ содержит восстанавливающие составляющие, как например

СО и Hz. Далее он имеет необходимую для восстановления температуру 750 — 950 С.

Сгоревший восстановительный газ в качестве колошникового газа выводится через одно верхнее выпускное отверстие 5 восстановительной шахтной печи 1 и очиша1711.677 ется в газоочистителе 6, а также равным образом освобождается от СО2, после чего он обычным образом получает дальнейшее применение.

Губчатое железо поступает иэ восстановительной шахтной печи 1 через опускные трубы в плавильный газификатор 7. Оно поступает сверху на вихревой слой, который поддерживается посредством вдуваемого в нижней зоне плавильного газификатора 7через впускные отверстия 8, кислородсодержащего газа. Далее сверху в плавильный гаэификатор через наполнительное отвер-. стие 9 поступает кокс, а через наполнительное отверстие 10 уголь.

Посредством сжигания: кокса, а также угля под воздействием кислородсодержащего газа в вихревом слое вырабатывается такое количество тепла, Что губчатое железо расплавляется. В расплавленном состоянии оно окончательно восстанавливается посредством углерода, так что на дне плавильного газификатора 7 собирается расплав чугуна. Над расплавом чугуна собирается жидкий шлак. Эти оба расплава в предварительно заданные промежутки времени выводятся через различные, предпочтительно расположенные на различной высоте, выпускные отверстия 11.

При сгорании кокса и угля в плавильном газификаторе 7 возникает далее содержащий восстанавливающие составляющие, предпочтительно СО, горячий газ, который выводится через выпускное отверстие 12 в головной части плавильного газификатора 7 и очищается в циклоне 13, после чего он в . качестве восстановительного газа через впускные отверстия 4 направляется в.восстановительную шахтную печь 1. Отделенные в циклоне 13 из газа твердые вещества возвращаются на высоте вихревого слоя вновь в плавильный газификатор 7.

Поступающий в плавильный газификатор 7 кокс вырабатывается из угля с высоким содержанием летучих составляющих, например более чем 400 (горючей массы топлива). В данном случае уголь через впускное отверстие 14 поступает в дегазирующий реактор .15, в котором уголь подвергается воздействию горячего газа и посредством этого дегазируется. Горячий гаэ вдувается через впускные отверстия 16 в нижней зЬне дегазирующего реактора 15 так, чтобы образовывался предпочтительно вихревой слой в дегазирующем реакторе 15.

Предусмотрено некоторое количество расположенных на одинаковой высоте впускных отверстий -16, которые выполнены в виде сопел и-соединены кольцевым трубопроводом, а также с генератором 17 горячего газа с топочными камерами. Впускные отверстия 16 могут быть изготовлены из керамического соплового камня.

Генератор 17 горячего газа содержит

5 топочную камеру,.в которой сгорают горючие газы с помощью воздуха. Эти горючие газы состоят, по меньшей мере, в большей части из вырабатываемых во время процесса дегазирования газов. Эти газы удаляются

10 через верхний выпуск 18дегазирующего реактора 15 и вначале подаются в циклон 19.

Отделенные в циклоне 19 твердые вещества через транспортер 20 поступают прямо в плавильный газификатор 7. Очищенный в

15 циклоне 19 газ поступает в теплообменник

21, в котором применяемый для образования горячего газа воздух предварительно нагревается до температуры 300 — 400 С. После прохождения теплообменника 21 часть

20 отходящего газа дегазирующего реактора

15 через трубопровод 22 направляется в генератор горячего газа. Количество этого применяемого для выработки горячего газа отходящего газа дегазирующего реактора

25 15 определяется соответст вен н о имеющемуся для процесса дегазации требованию относительно горячего газа, Ненужный отходящий гаэ отводится через трубопровод

23 и используется для других целей.

30 Воздух подается в трубопровод 24 через теплообменник 21 и затем вдувается в топочную камеру генератора горячего газа

17, Часть предварительно нагретого воздуха ответвляется через трубопровод 25 и по35 дается в верхнюю зону дегэзирующего реактора 15. Таким образом температура возникающего в нем газа может регулироваться так, чтобы не имело места образование дегтя. Выступающий через выпуск 18

40 отходящий газ имеет, например, температуру приблизительно 800 С.

Вдуваемый через впускные отверстия

16 горячий газ приводит в дегээирующем реакторе 15 к образованию вихревого слоя, 45 Поступающий сверху уголь дегэзируется и осушается в этом вихревом слое. К углю может быть добавлено средство для обессеривания, например доломит или известняк, Смотря по мелкозернистости средства для

50 обессеривания оно отводится либо с током, либо с отходящим газом через выпуск 18 из дегэзирующего реактора 15, Кокс поступает через трубопровод 26, который вступает в дно дегазирующего ре-

55 актора 15, из него в плавильный гаэификатор 7. Для осуществления выноса кокса из дегазирующего реактора 15 в нем расположены над дном несколько проходящих радиально шнековых транспортеров, 1711677

Г

Давление газа в дегазирующем реакторе 15 предпочтительно устанавливается так, чтобы оно соответствовало давлению газа в плавильном газификаторе 7. За счет этого предотвращается газообмен между плавильным газификатором 7 и дегаэирующим реактором 15, причем нет необходимости в и рименении дорогостоящей шлюзовой системы.

В качестве горючего газа для выработки горячего газа дополнительно к отходящему газу дегазирующего реактора 15 может быть применен также колошниковый газ восстановительной шахтной печи 1, если отходящего газа дегазирующего реактора не имеется в достаточном количестве, чтобы достичь достаточного дегазирования, Благодаря этому избегается то, что для этого случая подается специальная энергия или должна быть сожжена часть предназначенного для дегазирования угля.

Колошниковый газ восстановительной шахтной печи 1, как правило, также частично возвращается в процесс восстановления, при этом он после удаления С02 подмешивается к восстановительному газу перед вдуванием в восстановительную шахтную печь. При возврате колошникового газа без процесса удаления СОг в газификатор рекомендуется весь предназначенный для введения в плавильный гази, фикатор 7 уголь прежде дегазировать в дегазирующем реакторе 15, т.е. через впускное отверстие 10 уголь дополнительно не вводится. Однако если не предусмотрен возврат колошникового газа, то необходимо только часть угля дегазировать перед введе-. нием в плавильный газификатор 7. Часть угля, например 50%, может быть затем введена через впускное отверстие 10 после процесса осушки прямо в плавильный газификатор 7.

Дегазирующий реактор может быть применен дополнительно к дегазации угля также для предварительного восстановления железной руды. Эта руда дополнительно подводится к углю в дегазирующий реактор и в нем предварительно нагревается и предварительно восстанавливается и непосредственно после совместно с коксом поступает в плавильный газификатор, Это. решение может осуществляться вместо предварительного восстановления в,восстановительной шахтной печи или также до-, пол ни тель но к атому. П редва рительно восстановленная в дегазирующем реакторе руда может также, если она соответственно является мелкозернистой, захватываться отходящим газом дегазатора и затем отделяться в циклоне. Из него она затем пос 5

15 пает в плавильный газификатор и вдувается в образованный в нем вихревой слой. Для предварительного восстановления железной руды в дегазирующем реакторе в нем могут быть образованы также несколько вихревых слоев.

Пример. Приводится случай смешивания в плавильном газификаторе 80% высокотемпературного буроугольного кокса из дегазирующего реактора и 20% буроугольного брикета с 17% Н20 и 7% шлака.

Для производства 25,9 т/ч высокотемпературного буроугольного кокса требуются 62,4 т/ч брикета. Для вырабатывания тепла для дегазации требуются 20% первично произведенного дегазирующего газа. Отсюда получаются следующие вещественные потоки; 40 т/ч чугун; 19000 м /ч Oz, 56000 M восстановительный газ; 60 т/ч руда; 21500

20 м /ч количество воздуха; 46500 м /ч эксз портный газ из дегазирующего реактора;

11500 м /ч горючий газ; 5800 м /ч газ из дегазирующей шахты; 25,9 т/ч высокотемпературный кокс; 62,4 т/ч буроугольный

25 брикет; 6,9 т/ч буроугольный брикет.

Выходящие газы покидают реактор 15 дегазации при 600 — 9000С, предпочтительно при 800 С, Температура зависит от вида угля, который дегазируется. Выделяющийся

ЗО газ представляет собой коксовый газ и состоит из 60% Н2, 28% СН4; 4% СО, "4%

СпНа, " 24% С02 и 2% й2.

В качестве газа, содержащего кислород, применяется воздух, который впускается в

35 теплообменник 21 при наружной температуре 24 С и покидает его при примерно

600 С. Таким же образом через теплообменник проходит выделяющийся газ, теряет, соответственно, температуру и поэтому

40 протекает через трубопровод 22 с температурой примерно 650 С.

Кислородсодержащий газ (предварительно нагретый воздух) и выделяющийся газ вводятся в генератор 17 горячего газа в

45 таком соотношении, которое обеспечивает, чтобы кислород не находился в избытке (стехиометрическое соотношение 0,95). Горячий газ поступает в дегазирующий реактор

15 с температурой примерно 900 С.

50 Формула изобретения

1. Способ получения расплавленного чугуна или промежуточного продукта для производства стали, включающий дегазацию угля газами, полученными сжиганием нагретых отходящих и кислородсодержащих газов, предварительное восстановление железной руды до губчатого железа, последующее окончательное восстановление и расплавление за счет подачи в плавильный газификатор дегазированного угля и кисло1711677

13 родсодержащего газа и рециркуляцию газов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, в качестве отходящего газа, подаваемого на сжигание с кислородсодержащим газом, используют газы, полученные в процессе дегазации.

2. Способпопп,1 и2, отл ича ющий с я тем, что кислородсодержащий газ, подаваемый на сжигание, подогревают газом, полученным в процессе дегазации.

3. Способ по пп, 1-3, о т л и ч а ю щ йй с я тем, что дегазацию угля осуществляют в кипящем слое, 4. Способ попп.1-3, отли ча ющийс я тем, что давление в камере дегазации устанавливают равным давлению в верхней части плавильного газификатора, 5. Способ по и. 1, отличающийся тем, что к газу, полученному в процессе дегазации, дополнительно добавляют колошниковый газ, отводимый из зоны предварительного восстановления, 6. Устройство для получения расплавленного чугуна или промежуточного продукта для производства стали, содержащее соединенные между собой шахтную восста5 новительную печь и плавильный газификатор, имеющий узел ввода кислородсодержащего газа, реактор-дегазатор, имеющий узлы ввода угля и нагретых воздуха и газа и узел вывода отработанных

10 газов и соединенный с плавильным газификатором трубопроводом подачи кокса, циклон, теплообменник и систему рециркуляции газов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности

15 процесса, устройстве снабжено генератором горячего газа с топочными камерами, соединенным с узлом ввода нагретых газов реактора-дегазатора и Через циклон и теплообменник с его узлом вывода отработан20 ных газов.

7. Устройство по и. 6, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что узел ввода нагретого воздуха расположен в зоне расположения узла вывода отработанных газов.