Способ утилизации конвертерных газов

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4939471/02 (22) 27.05.91 (46) 15.11.93 Бюл. Мя 41-42 (71) Магнитогорский горно-металлургический институт им.Г.И.Носова (72) Картавцев С.В„Портнова И.В. (73) Картавцев Сергей Владимирович; Портнова

Ирина Васильевна (54) СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ КОНВЕРТЕРНЪ|Х

ГАЗОВ (57) Использование: в черной металлургии, в частности в конвертерном производстве. Сущность изобретения: атособ утилизации заключается в (19) Ш3 (и) 2002812 С1 (51) 5 С 21 С 5 38 пропускании охлажденных обогащенных конвертерных газов через слой жепезорудных окатышей

Охлаждение и обогащение конвертерных газов ведут путем подачи в конвертерные газы с температурой 1500-1700 С природного газа в количестве

0.08-0.12 м /м кг. Полученную смесь пропускают з з через слой обожженных окатышей, взятых в колиз честве 10 — 15 кг на 1 м полученной смеси. Далее отработанный газ направляется на обжиг сы— рых окатышей, а горячие обожженные окатыши поступают на восстановление. 1 ил.

2002812

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к конвертерному производству, и может быть использовано при бескоксовом восстановлении металлов.

Известен газоход для отвода конвертерных газов, в котором реализуется способ утилизации конвертерных газов путем пропускания последних через слой железорудного сырья.

В известном решении утилизации химической энергии конвертерных газов низка, так как подача конвертерных газов с температурой 1500-1700 С в слой железорудного сырья приводит к его спеканию, оплавлению и ухудшению газопроницательности, в результате чего дальнейшее взаимодействие компонентов конвертерного газа и шихты железорудного сырья затрудняется.

Известен способ отвода газа из конвертера, при котором газ охлаждают до темпе- 20 ратуры 550 — 750 С, а затем пропускают через слой железорудного сырья. В данном случае наиболее высокие температуры отходящего конвертерного газа теряются и в результате его химическая энергия не используется вовсе.

Наиболее близким по своей техническсй сущности к предлагаемому является способ отвода газов, включающий пропускание кон вертерного газа через слой желе- 0 зарудного сырья, нагретого до 400 — 1100 С и содержащего гематит 428 — 182 кг/т стали при частичном дожигании и 7,3 — 17,1 кг/т стали при отводе газа без дожигания, Нагрев железорудного сырья до 400 — З5

1100 С требует дополнительного расхода дополнительного топлива, что повышает энергозатраты по способу и снижает его эффективность. Использование конвертерных газов с содержанием СО 20 j для обра- 40 ботки железорудного сырья характеризуется низкой эффективностью использования такого восстановительного газа, так как равновесное содержание СО :СО в указан- . ных условиях составляет как известно (40- 45

45 )/(60-65Я. При обработке же газом

СО:СО =20/80% восстановительные процессы развиты в крайне незначительной степени, таким образом в известном способе использование химической энергии конвертерного газа низкое.

Целью изобретения является повышение эффективности использования химической энергии конвертерного газа, Поставленная цель достигается тем, что 55 в способе утилизации конвертерных газов, включающий подачу конвертерного газа через слой железорудной шихты, согласно изобретению в отходящий конвертерный газ с температурой 1500 — 1700 С подают природный гаэ в количестве 0,08 — 0,12 м /м кг, затем полученной смесью газов

3 3 восстанавливают железорудную шихту в виде обожженных окатышей в количестве 1,0—

1,5 кг на 1 м полученной смеси газов, а

Э образованным после восстановления обожженных окатышей газом ведут обжиг сырых окатышей иэ железорудной шихты, при этом обожженные окатыши подают на восстановление горячими, При подаче природного газа в конвертерный газ с температурой 1500 — 1700 С создаются необходимые. условия для химической реакции и максимального.использования химической энергии конвертерного газа, отходящего непосредственно после конвертера, соответственно повышается степень использования химической энергии конвертерного газа, При использовании конвертерного газа с температурой ниже 1500 С ухудшаются условия для эффективного использования химической энергии, так как для прохождения полноценной химической реакции с природным газом температура конвертерного газа в этом случае недостаточна.

Подачу природного газа в конвертерный с температурой выше 1700 С осуществить не удается, так сразу после конвектора, конвертерный газ имеет максимальную температуру 1700 С, т,е. получить температуру конвертерного газа выше 1700 С сразу после конвертера невозможно.

Подача в конвертерный газ с t=1500—

1700 С природного газа в количестве 0,08—

0,12 м /м кг соответственно температуре обеспечивает возможность проведения более полной химической реакции природного газа с конвертерным, при этом повышается степень использования химической энергии последнего, полученный газ обладает более высокими восстановительными свойствами, его количество возрастает..

Подача в конвертерный газ с t=1500 С поиродного газа в количестве, меньше 0,08 м /м, не создает условия для проведения полной химической реакции природного газа с конвертерным, так как природного газа недостаточное количество, соответственно невозможно получение восстановительного газа с высокими свойствами и нужного его количества, т.е. снижается степень использования химической энергии конвертерного

rasa.

Подача в конвертерный газ с температурой, равной 1700 С, природного газа в количестве более 0,12 м /м кг необоснованно увеличивает расход природного газа, которого при подаче более 0,12 м /м кг создаз ется избыток, что для поЛучения восстано2002812

С02+СН4=2СО+2Н2

РеО+СО=Ге+СОг

FezOa+3CO=2Fe+3COz

FeO+Hz=Fe+HzO е20з+3 Hz=2Fe+3 Н О вительного газа нужного количества с высокими свойствами не нужно. При избытке природного газа в смеси может образоваться сажа. При подаче в конвертерный газ природного газа происходит сброс температуры с

1500 — 1700 С до 900 — 1000" С эа счет химической реакции между COz конвертерного газа и СН4 природного газа.. Полученный восстановительный газ с температурой

900 — 1000 С обладает более высокими восстановительными свойствами его количество возрастает. Затем его пропускают через железорудную шихту, взятую в виде обожженных окатышей в количестве 1.0 — 1,5 кг на

1 м полученного газа, Восстановление обожженных в количестве 1,0 — 1,5 кг на 1 м восстановительным з газом с t=900 — 1000 С обеспечивает полное восстановление обожженных окатышей, т.е. идет наиболее полное использование химической энергии полученного газа.

При восстановлении обожженных окатышей в количестве менее 1,0 кг на 1 м з восстановительным газом с t=900 — 1000 С приводит к избытку восстановительного газа и к его недоиспользованию, т,е. снижается использованием его химической энергии, При восстановлении обожженных окатышей в количестве более 1,5 кг на 1 м восз становительным газом с t=900 — 1000 С приводит к тому, что не все окатыши восстанавливают, часть из них остается невосстановленной, поэтому увеличение количества обожженных окатышей более чем 1,50 кг на

1 м повышает энергозатраты на продувание слоя, но не увеличивает количества восстановленного железа, что в конечном итоге снижает степень использования химической энергии конвертерного газа. Образованным газом после восстановления обожженных окатышей ведут обжиг сырых окатышей из железорудной шихты, используя его химическую энергию.

Обожженные окатыши горячими подают непосредственно на восстановление, что способствует лучшему протеканию реакции восстановления обожженных окатышей и соответственно наиболее полной утилизации химической энергии конвертерного газа.

На чертеже изображена технологическая схема реализации предлагаемого способа.

Технологическая схема реализации предлагаемого способа включает в себя конвертер 1, соединенный с газоходом 2 отходящих. конвертерных газов 3. Газоход 2 соединен с трубопроводом 4 природного газа 5. В газоходе 2 установлены охлаждае20

55 мая решетка 6, на которой расположены отожженные окатыши 7, и охлаждаемая решетка 8, на которой расположен слой сырых окатышей 9 иэ железорудного сырья. Из бункера 10 подаются сырье окатыши 9 из железорудного сырья.. Газоход 2 соединен с трубопроводом 11 для воздуха, расположенным между охлаждаемыми решетками 6 и 8, Патрубок 12 предназначен для вывода отработанных газов 13. Стрелкой 14 показано направление газа образованного, после восстановления отожженных окатышей.

Из конвертера 1 отводят конвертерный газ 3 с температурой 1500 — 1700 С, направляя его в газоход 2. К газоходу 2 подводят трубопровод 4 природного газа и ведут подачу природного газа 5 в отходящий конвертерный газ 3 в количестве 0,08-0,12 м /м кг, Здесь происходит химическая реакция между метаном природного газа 5 и двуокисью углерода конвертерного газа 3

В результате этой операции температу-ра полученного газа составит 900 — 1000 С, его объем возрастет на 8 — 10, содержание

С0 повысится до 95;6 и примерно 5 будет составлять Ну, Полученный восстановительный гаэ пропускают через слой обожженных окатышей 7, который находится на охлаждаемой решетке 6. В этой зоне происходит восстановление обожженных окатышей 7.

Идут следующие реакции:

Степень использования СО и Hz составит 40 и 15 соответственно.

Полученный газ 14 после восстановления обожженных окатышей 7 имеет в своем составе до 58 СО и температуру 450—

550 С. Дальше он поступает на обжиг сырых окатышей 9, которые находятся на охлаждаемой решетке 8 и подаются из бункера 10. Для горения отходящих после восстановления обожженных окатышей 7 газов

14 подают воздух 11. После обжига окатышей 9 отходящие газы 13 по патрубку 12 направляют на газоочистку (на чертеже не показано). Затем обожженные окатыши 9 горячими непосредственно подают на восстановление. Подача природного газа 5 высокотемпературный поток отходящих

2002812 конвертерных газов 3 позволяет проводить охлаждение беэ значительных затрат эа счет использования химической энергии отходящих конвертерных газов, При этом используется гаэ с повышенным содержанием

СО для восстановления и обжига железорудной шихты (соответственно окатышей 7 и 9).

Пример 1, Конвертерный газ 3 с температурой 1500 С подавался в газоход2 диаметром 500 мм, К газоходу 2 подводился природный газ 5 с температурой 25 С в количестве 0,08 м /м кг. После смешения поз з токов газов 3 и 5 температура смеси составила 900 С, 8 этот поток добавили 1,0 кг обожженных окатышей 7 на 1 м полученз ной смеси. После восстановления окатыши

7 охлаждались воздухом. Степень использования полученной смеси газов 3 и 5 составила 40 . Далее отработанный газ 14 поступал по гаэоходу 2 вверх, его сжигали в потоке воздуха, подаваемого из трубопровода 11, а отходящими газами 14 вели обжиг сырых окатышей 9. Далее восстановленные окатыши 7 выгружали, а на сетку 6 осуществлялась подача обожженных горячих окатышей 9, на сетку 8 велась загрузка следующей партии сырых окатышей иэ железорудной шихты. В результате по окончании процесса было установлено, что использование химической энергии конвертерного газа составила. приблизительно 100%. Степень использования конвертерного газа составила 90%

Пример 2, Способ утилизации осуществлялся на том же оборудовании, что и в примере 1 с сохранением операций и их последовательности. Но в газоход 2 подавался конвертерный газ 3 с температурой

1600 С. Et o смешивали с природным газом

5 с температурой 25 С в количестве 0,1 м /м кг. В полученную смесь с температурой 950 С добавляли 1,3 кг окатышей на 1 . м газа. Степень использования полученной смеси составила 40, Далее полученный в результате восстановления обожженных окатышей газ 14 сжигали в потоке воздуха, а продукты горения подавали на обжиг сырых окатышей 9. Обожженные окатыши беэ охлаждения подавали на восстановление. В результате химическая энергия конвертерного газа использовалась полностью (100%). Общее использование газа (т,е. его утилизация) 90%, Пример 3, Способ осуществлялся аналогично способу по примеру 1, но конвертерный газ 3 с температурой 1700 С смешивали с природным 5 с температурой 25 С

20.эффективность использования химической

30 энергии снизилась и общее использование

50 в количестве 0,12 м /м кг, 8 полученную з з смесь с температурой 1000 С добавляли 1,5 кг обожженных окатышей 7 на 1 м газа.

Степень использования восстановительной газовой смеси составила 40% Далее отработанную смесь газа сжигали в потоке воздуха. а продукты горения направляли на обжиг окатышей 9, а обожженные окатыши в горячем виде подавали на восстановление. В результате получили 100 -ное использование химической энергии конвертерного газа, причем общее использование конвертерного газа (утилизация) 90 .

Пример 4, Способ осуществлялся по примеру 1, но конвертерный газ 3 с температурой 1400 С смешивали с приоодным газом 5 в количестве 0,6 м /м кг. В полученную газовую восстановительную смесь добавляли 0,5 кг обожженных окатышей 7. Степень использования восстановительной газовой смеси составила ЗЗ .

Отходящий газ 14 сжигали в потоке воздуха, а продуктами горения обжигали сырые окатыши 9, горячие обожженные окатыши подавали на восстановление, Химическая энергия конвертерного газа использовались на 94, т.е. при выходе значений режимов за заявляемые интервалы (утилизация) конвертерного газа составила

830 .

Пример 5, Способ осуществляется по примеру 1, но конвертерный газ с температурой 1500 С смешивали с позиродным газом в количестве 0,12 м /м кг, Качество смеси снизилось за счет появления сажи. В полученную смесь с темпеоатурой 850 С подачи 2 кг окатышей на 1 м газа, Степень использования восстановительной смеси составила 30 Отходящий гаэ использовался на обжиг окатышей, горячие обожженные окатыши подавали на восстановление. Использование химической энергии газа составило 89%. Общая эффективность использования конвертерного газа 78%, т.е. произошло снижение степени использования химической энергии и утилизации конвертерного газа.

Предлагаемый способ повышает эффективность использования химической энергии конвертерного газа. (56) Авторское свидетельство СССР

М 236495, кл. С 21 С 5/38, 1967.

Авторское свидетельство СССР

М 589259, кл. С 21 С 5/38, 1976.

Авторское свидетельство СССР

М 631538, кл, С 21 С 5/38, 1975.

2002812

Формула изобретения

Составитель И.Портнова

Техред М.Моргентал Корректор Н.Милюкова

Редактор E.Ïîëèîíîaà

Заказ 3217

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ КОНВЕРТЕРНЫХ ГАЗОВ, включающий подачу конвертерного газа через слой железорудной 5 шихты, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности использования химической энергии конвертерного газа, в отходящий конвертерный газ. с температурой 1500 - 1700 С подают природный газ в 10 количестве 0,08 - 0,12 м /м ° кг, затем з з полученной смесью газов восстанавливают железорудную шихту в виде обожженных окатышей в количестве 1,0 - 1,5 кг на 1 м полученной смеси газов, а образованным после восстановления обожженных окатышей газом ведут обжиг сырых окатышей из железорудной шихты, при этом обожженные окатыши подают на восстановление горячими,