Способ подачи природного газа в доменную печь
Владельцы патента RU 2377313:
Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" (RU)
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при выплавке чугуна в доменных печах с вдуванием природного газа в воздушные фурмы. Способ включает подогрев природного газа путем подачи его в качестве охлаждающей среды для охлаждения элементов фурменного прибора посредством обводного соединительного патрубка, расположенного между фурменным прибором и коллектором подачи природного газа. В качестве охлаждающей среды природный газ подают при давлении 3-12 кг/см2 с расходом 1000 м3/час, а в момент раздувки и остановки доменной печи в качестве охлаждающей среды подают азот при давлении 3-12 кг/см2 с расходом 50-800 м3/час. Использование изобретения позволяет повысить производительность доменной печи, снизить расход углеродсодержащих материалов. 1 ил.
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к доменному производству, и может быть использовано при выплавке чугуна в доменных печах с вдуванием природного газа в воздушные фурмы.
Известен выбранный в качестве прототипа способ подачи природного газа в доменную печь [1], включающий его предварительный подогрев до ввода в воздушную фурму, ввод в поток горячего дутья и подачу в печь, при котором подогрев осуществляют путем использования природного газа в качестве охлаждающей среды для охлаждения элементов фурменного прибора, причем подогрев природного газа осуществляют ступенчато, последовательно пропуская его через охлаждающие полости охлаждаемых элементов фурменного прибора и подогревая газ на каждой ступени на 50-150°С.
Существенными недостатками данного способа подачи природного газа в доменную печь являются:
- снижение производительности доменной печи в связи с отсутствием возможности переключения и регулирования теплового режима;
- возникновение аварийных ситуаций связанных с охлаждением элементов фурменного прибора при закрытии природного газа в момент раздувки и остановки доменной печи;
- повышенный расход углеродсодержащих материалов, связанный с необходимостью регулирования теплового режима доменной печи посредством изменения температуры дутья.
Известно также устройство для подачи природного газа в доменную печь, содержащее распределительный коллектор, соединенный с полыми фланцами подвижного колена фурменного прибора, в котором с целью подогрева газа, полый фланец подвижного колена соединен трубопроводом с каналом подачи газа в фурму [2].
Существенными недостатками данного устройства для подачи природного газа в доменную печь являются:
- низкая производительность доменной печи в связи с невозможностью быстрого воздействия на ее тепловой режим;
- возникновение аварийных ситуаций в случае разгерметизации охлаждающихся природным газом элементов фурменного прибора;
- недостаточный нагрев природного газа из-за нерационального использования тепла для охлаждения соседних водоохлаждаемых элементов фурменного прибора.
Известен также способ получения передельного чугуна, включающий получение горячего восстановительного газа путем газификации угля или углеродсодержащих материалов в жидкой ванне с использованием дутья, обогащенного кислородом, и вдувание полученного горячего восстановительного газа в доменную печь, при котором при газификации используют дутье, обогащенное кислородом до 55-60%, и концентрат железной руды или других окисленных металлсодержащих материалов и вдувают в фурмы доменной печи полученный горячий восстановительный газ в соотношении 0,8-0,9 тыс.м3/т передельного чугуна и одновременно кислород в соотношении 0,15-0,17 тыс.м3/т передельного чугуна, при этом в жидкой ванне дополнительно получают чугун 0,18-0,21 т/г передельного чугуна доменной печи [3].
Существенными недостатками данного способа получения передельного чугуна являются:
- высокие затраты на строительство установки газификации угля;
- высокая себестоимость получаемого чугуна в связи с необходимостью использования большого количества кислорода;
- низкая производительность доменной печи из-за нарушения теплового режима доменной плавки при незначительных колебаниях химического состава шихтовых материалов.
Желаемыми техническими результатами изобретения являются:
- повышение производительности доменной печи;
- снижение расхода углеродсодержащих материалов;
- снижение расхода воды на охлаждение элементов фурменного прибора;
- повышение надежности работы охлаждаемых элементов фурменного прибора.
Для этого предлагается способ охлаждения элементов фурменного прибора доменной печи, включающий подогрев природного газа путем подачи его в качестве охлаждающей среды для охлаждения элементов фурменного прибора посредством обводного соединительного патрубка, расположенного между фурменным прибором и коллектором подачи природного газа, в котором в качестве охлаждающей среды природный газ подают при давлении 3-12 кг/см2 с расходом до 1000 м3/час, а в момент раздувки и остановки доменной печи в качестве охлаждающей среды подают азот при давлении 3-12 кг/см2 с расходом 50-800 м3/час.
Заявляемые пределы подобраны экспериментальным путем.
Давление природного газа и азота выбрано исходя из того, что при давлении менее 3 кг/см2 не обеспечивается минимальный допустимый перепад давлений природный газ (азот) - горячее дутье, а при давлении более 12 кг/см2 возможно разрушение газопроводов природного газа и азота.
Расход природного газа через обводной соединительный патрубок определен изменением теплового режима доменной печи, при котором в случае увеличения расхода более 1000 м3/час происходит неравномерное распределение природного газа по фурмам доменной печи и нарушение газодинамического потока.
Расход азота на охлаждение элементов фурменного прибора в момент раздувки и остановки доменной печи выбран исходя из того, что при расходе менее 50 м3/час охлаждение является недостаточным и возможен прогар охлаждающего элемента, а при расходе более 800 м3/час происходит нерациональное использование азота.
Заявляемый способ охлаждения элементов фурменного прибора доменной печи был реализован на доменной печи объемом 1719 м3. На данной доменной печи было установлено 16 фурменных приборов согласно схеме (см. чертеж). В момент остановки и в период раздувки доменной печи охлаждение элементов фурменного прибора производилось азотом при давлении 3-12 кг/см2 с расходом 50-800 м3/час. После раздувки печи подача азота на охлаждение элементов фурменного прибора прекращалась и производилась подача природного газа при давлении 3-12 кг/см2 с расходом 0-1000 м3/час, который по мере теплового режима доменной печи разделяли посредством обводного соединительного патрубка.
Ведение доменной плавки по заявляемому способу позволило повысить производительность доменной печи на 0,9%, снизить расход углеродсодержащих материалов на 4,2 кг/т чугуна, снизить расход воды на охлаждение водоохлаждаемых элементов фурменного прибора на 16 м3/час и увеличить их стойкость на 30 суток.
Источники информации
1. Патент РФ №2294377, С21В 5/00.
2. A.с. №399525, кл. С21В 7/16.
3. Патент РФ №2277127, С21В 5/00.
Способ охлаждения элементов фурменного прибора доменной печи, включающий подогрев природного газа путем подачи его в качестве охлаждающей среды для охлаждения элементов фурменного прибора посредством обводного соединительного патрубка, расположенного между фурменным прибором и коллектором подачи природного газа, отличающийся тем, что в качестве охлаждающей среды природный газ подают при давлении 3-12 кг/см2 с расходом 1000 м3/ч, а в момент раздувки и остановки доменной печи при разгерметизации элементов фурменного прибора в качестве охлаждающей среды подают азот при давлении 3-12 кг/см2 с расходом 50-800 м3/ч.
