Способ получения и использования в доменной плавке горячих восстановительных газов

 

Сущность изобретения: в многосекционный циклонный газогенератор подают колошниковый газ в неочищенном виде посредством инжекции его паром, который получают в системе испарительного охлаждения газогенератора. 1 ил.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к доменному производству, и может быть использовано при выплавке чугуна с подачей через фурмы горячих восстановительных газов, полученных за пределами печи в циклонном газогенераторе.

Известен способ получения горячих восстановительных газов в фурменном приборе доменной печи путем газификации пылеугольного топлива (а.с. 1527270 СССР, кл. С 21 В 7/16).

Недостатками этого способа являются: ограничение производительности фурменного прибора по углю; с восстановительным газом вдуваются в горн печи зола и вредные компоненты угольного топлива, что усложняет ведение технологического процесса плавки; требуется высокотемпературный нагрев дутья (1000-1200^оС).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является схема получения восстановительного газа, которая включает в себя: газогенератор с паровым инжектором и форсункой для ископаемого топлива, шахтную печь и газовые трубы для колошникового и восстановительного газов (а.с. СССР N 1155162, кл. С 21 В 13/02).

Недостатками этого способа являются: высокое содержание окислителей (СО₂+Н₂О) в получаемом газе, что снижает эффективность их использования в доменном процессе выплавки чугуна; низкая для доменного процесса температура восстановительных газов (750-1050^оС); не используется избыточное давление колошникового газа, отходящего из печи, и его физическое тепло; не решены вопросы утилизации тепла охлаждения элементов технологического комплекса.

Цель изобретения - повышение эффективности энергоиспользования процесса получения горячих восстановительных газов для ввода их в горн доменной печи и снижение удельного расхода кокса.

Цель достигается тем, что горячие восстановительные газы, подаваемые через фурмы в горн доменной печи, получают путем парокислородной газификации пылеугольного топлива (ПУТ) совместно с колошниковым газом в многосекционном циклонном газогенераторе (МЦГ). При этом в МЦГ совместно с ПУТ и кислородом подают колошниковый газ в неочищенном виде посредством инжекции его паром, который получают в системе испарительного охлаждения (СИО) МЦГ.

По сравнению с прототипом из технологической схемы исключается ряд промежуточных элементов, таких как холодильник-скруббер, холодильник, пылеосадительный циклон, компрессор колошникового газа, следовательно повышается экономичность процесса получения горячих восстановительных газов.

Организация циклонного движения, и как следствие, разная инерционность частиц угля и газа реализуется в сепарации твердой фазы для очистки целевого газа и интенсификации теплообмена из-за увеличения относительной скорости фаз.

Многосекционный принцип компоновки газогенератора обусловлен необходимостью создания достаточной степени крутки двухфазного потока для аппаратов большой производительности.

В связи с этим увеличение производительности достигается добавлением секций в комплексе.

Неочищенный колошниковый газ содержит коксовую и железорудную пыль, имеет давление 0,25-0,35 МПа и температуру 100-300^оС. Так как в МЦГ процесс газификации протекает под давлением 0,4-0,5 МПа, то повышение давления колошникового газа осуществляется инжектированием его паром с давлением 0,8-0,9 МПа, полученным в СИО МЦГ. Это позволяет полностью использовать физический и химический потенциал выходящего из доменной печи колошникового газа для получения ГВГ.

Пар, вырабатываемый в СИО газогенератора и копильника золы за счет утилизации тепла жидкого золового расплава и охлаждения стенок камер МЦГ, имеет низкую стоимость, так как является вторичным энергоресурсом.

При парокислородной газификации угля в МЦГ процесс протекает при высоких температурах в две стадии: в циклонных камерах и в копильнике жидкого золового расплава.

Поэтому получаемые ГВГ имеют температуру 1400-1500^оС, содержат не более 3% окислителей (СО₂+Н₂О) и имеют показатель качества 10-15 по восстановителям (отношение СО+Н₂ к СО₂+Н₂О), что значительно выше, чем по прототипу. Подача через фурмы в горн доменной печи ГВГ с такими параметрами позволяет экономить значительное количество кокса.

Отличительные признаки предлагаемого способа отсутствуют в прототипе и выявленных аналогах.

На чертеже представлена схема осуществления предлагаемого способа.

Многосекционный циклонный газогенератор 2 располагается рядом с доменной печью и имеет небольшие по длине тракты подачи колошникового газа и ГВГ, что позволяет получить высокую температуру восстановительных газов.

Часть неочищенного колошникового газа из доменной печи 1 инжектируется паром высокого давления, который получают в СИО МЦГ 4 и копильнике 3 золового расплава, через тангенциальные сопла в камеры МЦГ. Для этого используется один инжектор 5, так как количество колошникового газа составляет не более 20% от всего дутья, поступающего в МЦГ. Кислород вводится через другие сопла в камеры МЦГ. Сверху через течки подают пылеугольное топливо.

В объеме камер МЦГ и копильнике золового расплава осуществляется парокислородная газификация ПУТ в две стадии. При этом СО₂ и Н₂О, которые содержатся в колошниковом газе, восстанавливаются до СО и Н₂ за счет взаимодействия с углеродом ПУТ. Полученный ГВГ вдувают в горн доменной печи через фурмы 6 совместно с кислородом.

Циклонный газогенератор позволяет отсепарировать зольную часть угля на стенки камер в процессе газификации, жидкая зола стекает в копильник 3 расплава. Выходящие из камер газы проходят через копильник расплава, изменяют характер движения с закрученного на прямоточное, при этом происходит очистка от взвешенных частиц.

Жидкая зола из копильника 3 расплава поступает на грануляцию и последующую утилизацию. Вся технология является малоотходной и позволяет снизить выбросы вредных веществ в атмосферу.

Преимущество предлагаемого технического решения заключается в повышении эффективности энергоиспользования при выплавке чугуна в доменных печах с вводом ГВГ в горн, что выражается в замене дорогостоящего кокса дешевыми видами топлива (колошниковый газ, пылеугольное низкосортное топливо, пар из СИО). При этом достигается экономия кокса 14 кг на тонну чугуна по сравнению с аналогом (а.с. СССР N 1527270).

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ДОМЕННОЙ ПЛАВКЕ ГОРЯЧИХ ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ ГАЗОВ путем парокислородной газификации пылеугольного топлива совместно с колошниковым газом в циклонном газогенераторе и подачу их через фурмы в горн доменной печи, отличающийся тем, что в газогенератор подают колошниковый газ в неочищенном виде посредством инжекции его паром, который получают в системе испарительного охлаждения многосекционного циклонного газогенератора и копильника расплава золы.

РИСУНКИ

Рисунок 1