Способ получения и плавления жидкого чугуна или жидких исходных продуктов стали в плавильном газогенераторе



Способ получения и плавления жидкого чугуна или жидких исходных продуктов стали в плавильном газогенераторе
Способ получения и плавления жидкого чугуна или жидких исходных продуктов стали в плавильном газогенераторе
Способ получения и плавления жидкого чугуна или жидких исходных продуктов стали в плавильном газогенераторе
Способ получения и плавления жидкого чугуна или жидких исходных продуктов стали в плавильном газогенераторе
Способ получения и плавления жидкого чугуна или жидких исходных продуктов стали в плавильном газогенераторе
Способ получения и плавления жидкого чугуна или жидких исходных продуктов стали в плавильном газогенераторе

 


Владельцы патента RU 2487948:

СИМЕНС ФАИ МЕТАЛЗ ТЕКНОЛОДЖИЗ ГМБХ (AT)
ПОСКО (KR)

Изобретение относится к способу и устройству получения чугуна или исходных продуктов стали плавлением в плавильном или угольном газогенераторах. Согласно изобретению осуществляют подачу оксидов железа или предварительно восстановленного железа и углеродсодержащего материала с газификацией углеродсодержащего материала с помощью вводимого кислородсодержащего газа. Кислородсодержащий газ вводят посредством, по меньшей мере, одной кислородной фурмы с возможностью его подачи, по меньшей мере, двумя газовыми потоками в стационарный слой плавильного или угольного газогенератора. При этом кислородная фурма имеет, по меньшей мере, один канал подачи кислорода и, по меньшей мере, два выпускных канала для кислородного потока с выпускными отверстиями. Причем каждый из выпускных каналов для кислородного потока соединен с одним каналом подачи кислорода, а средние оси заканчивающихся выпускными отверстиями участков выпускных каналов для кислородного потока образуют друг с другом угол 5°-15°. Изобретение обеспечивает в плавильных или угольных газогенераторах с большим диаметром и объемом достаточную подачу кислорода без ослабления прочности стального кожуха и с предотвращением или уменьшением псевдоожижения стационарного слоя. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 6 ил., 6 пр.

 

Изобретение относится к способу и устройству для получения и плавления жидкого чугуна или жидких исходных продуктов стали в плавильном газогенераторе.

В таких способах в плавильный газогенератор добавляют оксиды железа или предварительно восстановленное железо или их смеси в качестве железосодержащих цементирующих материалов и там при подаче углеродсодержащего материала в виде твердых носителей углерода и содержащего кислород газа плавят в образованном из твердых носителей углерода неподвижном слое, при этом носители углерода газифицируются и создается содержащий СО и Н2 восстановительный газ. Подача кислородсодержащего газа осуществляется через множество распределенных по периметру плавильного газогенератора в зоне пода плавильного газогенератора кислородных фурм, называемых поясом кислородной фурмы.

Кислородные фурмы проходят через металлический кожух плавильного газогенератора и снабжаются снаружи плавильного газогенератора содержащим кислород газом. Содержащий кислород газ может быть кислородом или содержащей кислород газовой смесью; понятия кислородсодержащий газ и кислород применяются в последующем как синонимы.

Емкость плавильного газогенератора для получения жидкого чугуна или жидких исходных продуктов стали, соответственно, его плавильная производительность увеличиваются с увеличением его объема. Увеличение диаметра, т.е. увеличенная площадь поперечного сечения плавильного газогенератора, позволяет увеличивать объем при заданной высоте. При увеличении емкости плавильного газогенератора за счет увеличения площади поперечного сечения все меньше становится пояс кислородной фурмы относительно площади поперечного сечения плавильного газогенератора, поскольку окружность пода плавильного газогенератора возрастает лишь линейно с увеличением диаметра пода плавильного газогенератора, а площадь поперечного сечения увеличивается пропорционально квадрату диаметра пода плавильного газогенератора. Поскольку расстояние кислородных фурм друг от друга в поясе кислородной фурмы не может быть выполнено произвольно малым по соображениям прочности металлического кожуха плавильного газогенератора, то количество устанавливаемых кислородных фурм, также как окружность увеличивается лишь линейно с увеличением диаметра пода плавильного газогенератора, в то время как производительность плавления увеличивается, по меньшей мере, пропорционально квадрату диаметра пода плавильного газогенератора.

Это приводит к тому, что используемые кислородные фурмы должны направлять все большее количество кислородсодержащего газа в плавильный газогенератор.

Поскольку глубина проникновения кислородной струи в коксовый или шихтовый слой неподвижного слоя, так называемый путь прохождения (raceway), в плавильном газогенераторе становится не существенно длиннее, то проявляется недостаток слишком большого местного количества газа. За счет расширения газовой струи вследствие сильно экзотермической реакции газификации

С + 1/2 О2 => СО ΔН = -110 кДж/моль

которая происходит при температуре свыше 2500°С, горячие газовые потоки вызывают в пути прохождения и в широких зонах над ним состояние образования вихрей, соответственно, псевдоожижения.

В этом динамическом потоке текучей среды частицы твердого вещества приводятся в интенсивное движение, так что они ведут себя аналогично жидкости. По этой причине из обычного в шахтных печах, предпочтительного для обмена энергии и вещества противопотока, получается неблагоприятный для происходящих в плавильном газогенераторе процессов восстановления и плавления поперечно-противоположный поток. В качестве дополнительного недостатка добавляется то, что в этих зонах больше не происходит образование выраженного стационарного слоя, который необходим для идеального противопотока газа и твердого вещества. За счет этого материал, такой как железная руда и губчатое железо, с различными свойствами, такими как степень восстановления и температура, смешивается с также находящимися в различных состояниях шлаками, добавками и дегазированным углем (полукоксом). За счет этого возможен лишь очень неполный обмен энергии и вещества.

В ЕР0114040 приведено описание способа, как за счет расположения двух фурменных плоскостей можно предотвращать псевдоожижение находящегося перед кислородными фурмами материала. При этом в нижнюю плоскость кислородных фурм подают меньшее количество содержащего кислород газа, так что образуется стационарный слой, который, как указывалось выше, обеспечивает возможность предпочтительного для обмена газа и вещества действия противопотока. Однако с помощью этого способа можно вводить лишь ограниченное количество содержащего кислород газа. Вводимый через верхний фурменный пояс кислород создает вихревой слой.

Установка, соответствующая патенту Австрии АТ382390В, имеет лишь одну плоскость кислородных фурм, выходящих в стационарный слой из грубозернистого используемого материала. Однако это решение приносит успех лишь при диаметрах пода до примерно 7 м, поскольку при больших диаметрах возникает указанный выше эффект псевдоожижения, поскольку подлежащее вводу количество кислородсодержащего газа является слишком большим, чтобы обеспечивать возможность образования стабильного стационарного слоя. Другим ограничивающим критерием является то, что при использовании необработанного угля он распадается при пиролизе в меньшие зерна, которые также облегчают псевдоожижение.

Задачей данного изобретения является создание способа и устройства, с помощью которых обеспечивается возможность также в плавильных газогенераторах с большим диаметром и объемом обеспечивать достаточную подачу кислорода без ослабления прочности стального кожуха и с предотвращением или уменьшением псевдоожижения стационарного слоя.

Эта задача решена с помощью способа получения и плавления чугуна и исходных продуктов стали в плавильном газогенераторе в стационарном слое при подаче оксидов железа или предварительно восстановленного железа или их смесей, и углеродсодержащего материала с газификацией углеродсодержащего материала с помощью вводимого через кислородные фурмы кислородсодержащего газа, при этом способ характеризуется тем, что кислородсодержащий газ вводят, по меньшей мере, при одной кислородной фурме, по меньшей мере, в двух газовых потоках в стационарный слой плавильного газогенератора или угольного газогенератора.

В данном изобретении исключаются указанные выше недостатки тем, что, по меньшей мере, при одной кислородной фурме кислородсодержащий газ направляют, по меньшей мере, в двух газовых потоках в стационарный слой. За счет этого возможно при том же количестве проходов для кислородных фурм в стальном кожухе плавильного газогенератора создавать больше проникающих в стационарный слой газовых потоков. Если из всех кислородных фурм вводятся, по меньшей мере, два газовых потока, то по сравнению с обычным решением с одним газовым потоком на каждую кислородную фурму создается двойное количество газовых потоков. Тем самым можно уменьшать объемные потоки вводимого газа для каждого пути прохождения, за счет чего предотвращается или уменьшается псевдоожижение в большом пространстве. В случае ввода двух одинаково сильных газовых потоков через каждую кислородную фурму объемные потоки вводимого газа уменьшаются, например, наполовину по сравнению с вводом в одном газовом потоке. Если из одной, нескольких или всех кислородных фурм вводится более двух газовых потоков через каждую кислородную фурму, то объемные потоки вводимого газа уменьшаются, соответственно, сильнее. Ввод, по меньшей мере, двумя газовыми потоками можно осуществлять в одной, нескольких или всех кислородных фурмах. Можно вводить в стационарный слой два, три, четыре, пять, шесть или семь газовых потоков через каждую кислородную фурму. Предпочтительно, вводят два - четыре газовых потока, поскольку при таком количестве глубина проникновения пути прохождения в стационарный слой является хорошей, и отдельные пути прохождения не накладываются друг на друга. При более чем семи газовых потоках глубина проникновения является небольшой и существует опасность наложения друг на друга отдельных путей прохождения.

После подачи в кислородную фурму кислородсодержащего газа снаружи плавильного газогенератора, кислородсодержащий газ проходит в качестве подаваемого газового потока через кислородную фурму, прежде чем он вводится в стационарный слой.

Согласно одному варианту выполнения способа из одного подаваемого потока кислородсодержащего газа создаются, по меньшей мере, два вводимых в стационарный слой газовых потока. Таким образом, можно контролировать все вводимые из кислородной фурмы газовые потоки одновременно посредством контролирования подаваемого газового потока.

Согласно другому варианту выполнения способа, по меньшей мере, два вводимых в стационарный слой газовых потока создаются из одного собственного подаваемого газового потока. Это позволяет посредством контролирования соответствующего подаваемого газового потока контролировать по отдельности каждый вводимый газовый поток, независимо от других вводимых из кислородной фурмы газовых потоков.

Согласно одному варианту выполнения способа из одного отверстия кислородной фурмы выходят газовые потоки, которые имеют различные направления течения. По сравнению с обычным введением газового потока с одним направлением течения из одного отверстия кислородной фурмы, кислородсодержащий газ вводится за счет этого в более широкой зоне в стационарный слой, и для каждого газового потока с одним направлением течения образуется собственный путь прохождения с меньшим местным количеством газа, что увеличивает количество путей прохождения и снижает опасность псевдоожижения.

Согласно другому варианту выполнения способа каждый газовый поток выходит из собственного отверстия кислородной фурмы. Поскольку перед каждым отверстием кислородной фурмы образуется собственный путь прохождения, то тем самым увеличивается количество путей прохождения, так что можно уменьшать объемный поток в каждом пути прохождения. Соответственно, уменьшается опасность псевдоожижения стационарного слоя.

Выходящие из кислородной фурмы соседние газовые потоки могут иметь одинаковые или различные направления течения. Для обеспечения достаточного расстояния друг от друга вызываемых отдельными газовыми потоками путей прохождения, в одном предпочтительном варианте выполнения направления течения газовых потоков образуют друг с другом угол до 45°, предпочтительно 5° - 15°. За счет этого происходит равномерное пронизывание газом плавильной и реакционной зоны перед кислородными фурмами. Чем больше угол, тем лучше отделяются друг от друга имеющиеся перед одной и той же кислородной фурмой пути прохождения; однако при увеличении угла повышается опасность того, что имеющиеся перед соседними кислородными фурмами пути прохождения накладываются друг на друга. Поэтому угол не должен превосходить 45°. Оптимальный угол зависит от близости друг к другу соседних кислородных фурм. При обычном количестве кислородных фурм на плавильном газогенераторе и задаваемых этим расстояниях углы 5- 15° являются особенно предпочтительными. При этом указанный угол является углом между проекциями направлений течения на горизонтальную плоскость.

За счет меньших объемных потоков в каждом пути прохождения при проведении способа, согласно изобретению, по сравнению с известными способами с одним газовым потоком из каждой кислородной фурмы, внутри имеющей форму кругового кольца зоны плавления пути прохождения имеется уменьшенный местный газовый поток. Например, при введении одинакового объема кислородсодержащего газа двумя одинаково большими газовыми потоками вместо одного газового потока, местный газовый поток уменьшается на половину; введение более чем двумя потоками уменьшает местный газовый поток, соответственно, сильнее. За счет уменьшения местного газового потока, также, соответственно, уменьшается скорость газа в зонах непосредственно над путями прохождения, за счет чего минимизируется не допустимое смешивание используемых веществ и может обеспечиваться предпочтительный противопоток газа и твердого вещества.

Вводимые в стационарный слой газовые потоки могут иметь одинаковый или различные диаметры. Предпочтительно, что при применении более чем двух газовых потоках, газовые потоки имеют различные диаметры. Например, при трех соседних газовых потоках, средний газовый поток с одним диаметром имеет по сторонам два газовых потока с меньшими, одинаковыми для обоих потоков диаметрами. В этом случае средний газовый поток входит дальше в стационарный слой и уменьшается вероятность того, что его путь прохождения наложится на пути прохождения соседних меньших газовых потоков. Предпочтительно, каждый подаваемый поток кислородсодержащего газа можно регулировать относительно давления и, через скорость течения, количества. За счет этого достигается, что вводимые в стационарный слой газовые потоки, которые снабжаются кислородсодержащим газом из подаваемых газовых потоков, являются регулируемыми относительно давления и, через скорость течения, количества.

В одном варианте выполнения способа согласно изобретению через кислородные фурмы в стационарный слой впрыскивают также мелкий уголь.

В другом варианте выполнения способа согласно изобретению контролируют работу кислородных фурм с помощью смотровых устройств. За счет этого можно проверять состояние кислородных фурм и в случае неблагоприятных обстоятельств, таких как, например, закупоривание отверстий кислородных фурм, можно своевременно принимать противомеры или выключать кислородную фурму.

Другим предметом данного изобретения является кислородная фурма для подачи кислородсодержащего газа в стационарный слой плавильного газогенератора или угольного газогенератора, которая характеризуется тем, что она имеет, по меньшей мере, один канал подачи кислорода и, по меньшей мере, два выпускных канала для кислородного потока с выпускными отверстиями, при этом каждый из выпускных каналов для кислородного потока соединен, по меньшей мере, с одним каналом подачи кислорода. Кислородная фурма может иметь также три, четыре, пять, шесть или семь выпускных каналов для кислородного потока. Предпочтительно, она имеет 2-4 выпускных канала для кислородного потока, поскольку при таком количестве глубина проникновения образованных ими путей прохождения в стационарный слой является хорошей, и отдельные пути прохождения не накладываются друг на друга. При более семи выпускных каналах для кислородного потока глубина проникновения небольшая, и существует опасность наложения друг на друга отдельных путей прохождения.

В одном варианте выполнения кислородной фурмы согласно изобретению выпускные отверстия выпускных каналов для кислородного потока лежат внутри единственного отверстия кислородной фурмы. Согласно другому варианту выполнения выпускные отверстия выпускных каналов для кислородного потока образуют каждое собственное отверстие кислородной фурмы.

Согласно одному варианту выполнения в кислородных фурмах с более чем двумя выпускными каналами для кислородного потока, диаметры отдельных выпускных отверстий различны, с целью обеспечения возможности согласования количества газа и глубины проникания соответствующих путей прохождения с энергетическими и геометрическими требованиями в плавильном газогенераторе.

Когда выпускные отверстия выпускных каналов для кислородного потока образуют собственное отверстие кислородной фурмы, то предпочтительно расстояние между периметрами соседних выпускных отверстий до трех раз превышает диаметр одного из выпускных отверстий. При различных диаметрах выпускных отверстий это относится к меньшим диаметрам выпускных отверстий. В примере с тремя выпускными отверстиями, причем центральное выпускное отверстие имеет по сторонам два выпускных отверстия с меньшими, одинаковым для каждого диаметром, это относится, например, к этому меньшему диаметру. При этом еще большее расстояние создавало бы проблемы для обеспечения в кислородной фурме достаточной толщины стенок для размещения охлаждающих каналов.

В одном варианте выполнения кислородной фурмы согласно изобретению средние оси заканчивающихся выпускными отверстиями участков выпускных каналов для кислородного потока образуют друг с другом угол до 45°, предпочтительно 5°-15°. Чем больше угол, тем лучше отделяются друг от друга имеющиеся перед кислородной фурмой отдельные пути прохождения, однако с увеличением угла повышается опасность наложения друг на друга имеющихся перед соседними кислородными фурмами путей прохождения. Поэтому угол не должен составлять больше 45°. Оптимальный угол зависит от близости друг к другу соседних кислородных фурм. При обычном количестве кислородных фурм на плавильном газогенераторе и задаваемых этим расстояниях углы 5-15° являются особенно предпочтительными. При этом указанный угол является углом между проекциями направлений течения на горизонтальную плоскость.

Предпочтительно, каждый выпускной канал для кислородного потока снабжен регулировочным устройством для регулирования давления и, через скорость потока, количества подаваемого кислородсодержащего газа.

Предпочтительно, кислородная фурма содержит смотровое устройство для наблюдения за выпускными каналами для кислородного потока и их выпускными отверстиями.

Согласно другому варианту выполнения кислородная фурма содержит устройство для впрыскивания мелкого угля.

Ниже приводится более подробное описание данного изобретения на основе вариантов выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:

фиг.1 - сектор поперечного сечения плавильного газогенератора в зоне пода плавильного газогенератора;

фиг.2 - поперечный разрез кислородной фурмы;

фиг.3а - вариант выполнения кислородной фурмы с 2 выпускными каналами для кислородного потока, на виде спереди;

фиг.3b - продольный разрез кислородной фурмы, согласно фиг.3а;

фиг.4а - кислородная фурма, на виде спереди;

фиг.4b - разрез по линии A-A' показанной на фиг.4а кислородной фурмы.

Показанные в качестве примера кислородные фурмы 1а, 1b, 1с расположены кольцеобразно, аналогично фурмам доменной печи, на определенном расстоянии d над подом по окружности U плавильного газогенератора и снабжаются снаружи через не изображенные подводы кислородсодержащим газом. Для лучшей наглядности изображены лишь три кислородные фурмы 1а, 1b, 1с. Плавильный газогенератор имеет радиус R. За счет больших скоростей газа, как правило, свыше 100 м/с, перед кислородными фурмами образуются указанные выше пути прохождения. Здесь происходит реакция с углеродсодержащим материалом, которая является сильно экзотермической и служит для плавления используемых веществ. Фурмы должны выдерживать очень высокие температуры до свыше 2000°С и поэтому либо имеют жидкостное охлаждение, либо изготавливаются из подходящих тугоплавких материалов. Кислородсодержащий газ вводится в каждой кислородной фурме 1а, 1b, 1с двумя газовыми потоками в стационарный слой, за счет чего перед каждой кислородной фурмой 1а, 1b, 1с образуются два пути прохождения. Направления течения соседних выходящих газовых потоков и тем самым соответствующих путей прохождения образуют в проекции на горизонтальную плоскость, в данном случае, например, плоскость бумаги, угол друг с другом. Выпускные отверстия выпускных каналов для кислородного потока образуют каждое собственное отверстие кислородной фурмы.

На фиг.2 показана в поперечном разрезе кислородная фурма 1. Кислородная фурма 1 имеет охлаждающие каналы 3 для охлаждения вершины и тела кислородной фурмы. Для охлаждения через эти охлаждающие каналы 3 протекает охлаждающее средство. После подачи кислородсодержащего газа в кислородную фурму снаружи плавильного газогенератора, кислородсодержащий газ протекает в виде подаваемого газового потока через подающий кислород канал 4 кислородной фурмы, прежде чем он через оба ответвляющихся от подающего кислород канала 4 выпускных канала 5а, 5b и их выпускные отверстия 6а, 6b вводится в стационарный слой. Через смотровые стекла 7 в качестве смотрового устройства можно наблюдать за выпускными каналами для кислородного потока и их выпускными отверстиями. Такие смотровые устройства для контролирования работы фурм возможны за счет прямолинейного выполнения выпускных каналов для кислородного потока. Не обязательно имеющиеся устройства для впрыскивания мелкого угля, которые пронизывают тело кислородной фурмы и заканчиваются в непосредственной близости от выпускных отверстий на стороне пути прохождения, не изображены.

На фиг.3а схематично показан на виде спереди вариант выполнения кислородной фурмы с двумя выпускными каналами для кислородного потока, выпускные отверстия 8 и 9 которых образуют каждое собственные отверстия кислородной фурмы. Два выпускных канала для кислородного потока соединены каждый с собственным подводящим кислород каналом. Относящиеся друг к другу выпускные каналы для кислородного потока и подводящие кислород каналы имеют одинаковое направление. При проекции на горизонтальную плоскость оба направления выпускных каналов для кислородного потока перекрещиваются. Преимуществом этого варианта выполнения является возможность регулирования по отдельности газового потока через каждое из выпускных отверстий 8 и 9. На фиг.3b показан продольный разрез кислородной фурмы, согласно фиг.3а, с охлаждающими каналами 10 для охлаждения тела и вершины кислородной фурмы.

На фиг.4 показана на виде спереди кислородная фурма, в которой выпускные отверстия 11, 12, 13, 14 выпускных каналов для кислородного потока лежат внутри отверстия 15 кислородной фурмы. Отверстие кислородной фурмы выполнено в виде прорези и расположено горизонтально. На фиг.4b показан разрез по линии A-A' показанной на фиг.4а кислородной фурмы. С помощью направляющих металлических листов 16, 17, 18 ограничены четыре выпускных канала 19, 20, 21, 22 для кислородного потока. Выходящие из них газовые потоки имеют различные направления течения.

Ниже приводится сравнение характеристик плавильных газогенераторов различной производительности плавления.

При этом применяемые понятия имеют следующие значения:

- абсолютная производительность плавления (в тоннах/сутки); эта величина указывает количество чугуна, которое создается ежедневно при нормальной работе;

- удельная нагрузка пода (в тоннах/м2 в сутки), т.е. абсолютная производительность плавления чугуна, отнесенная к одному квадратному метру поверхности пода плавильного газогенератора; эта величина характеризует энергетическую интенсивность установки восстановления с расплавлением;

- отдельная производительность плавления одного пути прохождения (в тоннах/сутки); эта величина характеризует производительность плавления чугуна отдельного пути прохождения.

Предпочтительные условия обеспечиваются, когда цифровые значения отдельной производительности одного пути прохождения и удельной нагрузки пода являются примерно одинаковыми.

Примерами плавильных газогенераторов с обычными кислородными фурмами, в которых в стационарный слой вводится через каждую кислородную фурму один поток кислородсодержащего газа являются:

Пример 1: плавильный газогенератор с абсолютной производительностью плавления 1000 т чугуна в сутки, который характеризуется следующими параметрами:

Общее количество путей прохождения 20
Общее количество кислородных фурм 20
Абсолютная производительность плавления 1000 т/сутки
Диаметр пода 5,5 м
Отдельная производительность плавления
одного пути прохождения
50 т/сутки
Удельная нагрузка пода 45 т/м2/сутки

Пример 2: плавильный газогенератор с абсолютной производительностью плавления 2500 т чугуна в сутки, который характеризуется следующими параметрами:

Общее количество путей прохождения 28
Общее количество кислородных фурм 28
Абсолютная производительность плавления 2500 т/сутки
Диаметр пода 7,5 м
Отдельная производительность плавления
одного пути прохождения
89 т/сутки
Удельная нагрузка пода 57 т/м2/сутки

Пример 3: плавильный газогенератор с абсолютной производительностью плавления 4000 т чугуна в сутки, который характеризуется следующими параметрами:

Общее количество путей прохождения 30
Общее количество кислородных фурм 30
Абсолютная производительность плавления 4000 т/сутки
Диаметр пода 8,9 м
Отдельная производительность плавления
одного пути прохождения
133 т/сутки
Удельная нагрузка пода 65 т/м2/сутки

Пример 4: плавильный газогенератор с абсолютной производительностью плавления 5800 т чугуна в сутки, который характеризуется следующими параметрами:

Общее количество путей прохождения 34
Общее количество кислородных фурм 34
Абсолютная производительность плавления 5800 т/сутки
Диаметр пода 10,2 м
Отдельная производительность плавления
одного пути прохождения
171 т/сутки
Удельная нагрузка пода 71 т/м2/сутки

Как следует из примеров, отдельная производительность плавления одного пути прохождения увеличивается не пропорционально высоко по сравнению с удельными нагрузками пода.

Более высокие производительности плавления требуют более высокого ввода энергии, который достигается за счет более высокого превращения углерода с помощью кислорода. Пропорционально повышению вводимого количества кислорода увеличивается количество моноксида углерода. Увеличивающиеся количества газа приводят к все более сильному образованию псевдоожиженных зон, что оказывает отрицательное воздействие на стабильность обмена вещества и энергии в плавильном газогенераторе. Для обеспечения достижения благоприятных условий, таких как показаны в примерах 1 и 2, также для более крупных установок, необходимо предусматривать больше кислородных фурм, чем это возможно в существующих установках по причинам стабильности.

Согласно изобретению вместо кислородных фурм, из которых выходит лишь один газовый поток, устанавливаются такие кислородные фурмы, из которых вводятся в стационарный слой, по меньшей мере, два газовых потока. Таким образом, можно уменьшать освобождаемую за счет реакции кислородсодержащего газа с углеродсодержащим материалом энергию в каждом вводимом газовом потоке. Одновременно более равномерно распределяется ввод энергии по окружности плавильного газогенератора.

Примеры с кислородными фурмами, согласно изобретению:

Пример 5: плавильный газогенератор с абсолютной производительностью плавления 2500 т чугуна в сутки.

При хорошем распределении шихтовых материалов кислородные фурмы, согласно изобретению, не являются обязательно необходимыми для достижения хороших условий в стационарном слое, при неблагоприятном сырье предпочтительным является повышение вводимых газовых потоков с 28 до 42. Этого можно достигать за счет попеременного расположения обычных кислородных фурм и кислородных фурм, согласно изобретению:

Общее количество кислородных фурм 28
Общее количество путей прохождения 42

За счет этого обеспечиваются следующие характеристики:

Отдельная производительность плавления
одного пути прохождения
59 т/сутки
Удельная нагрузка пода 57 т/м2/сутки

За счет этих мер оба числовых значения снова согласованы друг с другом.

Пример 6: плавильный газогенератор с абсолютной производительностью плавления 4000 т чугуна в сутки.

В этом случае при применении обычных кислородных фурм отклонения числовых значений для отдельной производительности плавления одного пути прохождения и для удельной нагрузки пода являются очень различными, а именно, 133 и 65. В этом случае желательно удвоение числа путей прохождения. Это достижимо за счет исключительного применения кислородных фурм, согласно изобретению, из каждой из которых вводятся 2 газовых потока в стационарный слой.

Общее количество кислородных фурм 30
Общее количество путей прохождения 60

За счет этого обеспечиваются следующие характеристики:

Удельная производительность плавления
одной кислородной фурмы
67 т/сутки
Удельная нагрузка пода 65 т/м2/сутки

За счет этих мер оба числовых значения снова согласованы друг с другом.

Другое преимущество кислородных фурм согласно изобретению состоит в том, что их можно устанавливать в имеющиеся установки с плавильным газогенератором без изменения плавильного газогенератора.

Перечень позиций

1, 1а, 1b, 1c Кислородная фурма

2а, 2b Путь прохождения

3 Охлаждающий канал

4 Подающий кислород канал

5а, 5b Выпускной канал для кислородного потока

6 Выпускное отверстие

7 Смотровые стекла

8 Выпускное отверстие

9 Выпускное отверстие

10 Охлаждающий канал

11 Выпускное отверстие

12 Выпускное отверстие

13 Выпускное отверстие

14 Выпускное отверстие

15 Отверстие кислородной фурмы

16 Направляющий металлический лист

17 Направляющий металлический лист

18 Направляющий металлический лист

19 Выпускной канал для кислородного потока

20 Выпускной канал для кислородного потока

21 Выпускной канал для кислородного потока

22 Выпускной канал для кислородного потока

1. Способ получения чугуна или исходных продуктов стали плавлением в плавильном или угольном газогенераторах, включающий подачу оксидов железа или предварительно восстановленного железа или их смесей и углеродсодержащего материала с газификацией углеродсодержащего материала с помощью вводимого через кислородные фурмы кислородсодержащего газа, отличающийся тем, что кислородсодержащий газ вводят посредством, по меньшей мере, одной кислородной фурмы, выполненной с возможностью его подачи, по меньшей мере, двумя газовыми потоками в стационарный слой плавильного или угольного газогенератора.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, два газовых потока создают из одного единственного подаваемого потока кислородсодержащего газа.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, два газовых потока создают из одного собственного подаваемого потока кислородсодержащего газа.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что из одного отверстия кислородной фурмы выходят газовые потоки, имеющие различные направления течения.

5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что каждый газовый поток выходит из собственного отверстия кислородной фурмы.

6. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что направления течения выходящих соседних газовых потоков образуют друг с другом угол до 45°, предпочтительно 5°-15°.

7. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что при применении более чем двух газовых потоков, газовые потоки имеют различные диаметры.

8. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что предусмотрено регулирование каждого подаваемого потока кислородсодержащего газа относительно количества и давления.

9. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что через кислородные фурмы в стационарный слой впрыскивают также мелкий уголь.

10. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что контролируют работу кислородных фурм через смотровые отверстия.

11. Кислородная фурма для подачи кислородсодержащего газа в стационарный слой плавильного газогенератора или угольного газогенератора, отличающаяся тем, что она имеет, по меньшей мере, один канал подачи кислорода и, по меньшей мере, два выпускных канала для кислородного потока с выпускными отверстиями, при этом каждый из выпускных каналов для кислородного потока соединен, по меньшей мере, с одним каналом подачи кислорода, при этом средние оси заканчивающихся выпускными отверстиями участков выпускных каналов для кислородного потока образуют друг с другом угол 5°-15°.

12. Кислородная фурма по п.11, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, два выпускных канала для кислородного потока соединены с одним и тем же подающим кислород каналом.

13. Кислородная фурма по п.11, отличающаяся тем, что выпускные каналы для кислородного потока соединены с собственным подающим кислород каналом.

14. Кислородная фурма по любому из пп.11-13, отличающаяся тем, что выпускные отверстия выпускных каналов для кислородного потока лежат внутри единственного отверстия кислородной фурмы.

15. Кислородная фурма по любому из пп.11-13, отличающаяся тем, что выпускные отверстия выпускных каналов для кислородного потока образуют каждое собственное отверстие кислородной фурмы.

16. Кислородная фурма по любому из пп.11-13, отличающаяся тем, что при более чем двух выпускных каналах для кислородного потока диаметры отдельных выпускных отверстий различны.

17. Кислородная фурма по п.15, отличающаяся тем, что расстояние между периметрами соседних выпускных отверстий до трех раз превышает диаметр одного из выпускных отверстий.

18. Кислородная фурма по п.16, отличающаяся тем, что расстояние между периметрами соседних выпускных отверстий до трех раз превышает диаметр одного из выпускных отверстий.

19. Кислородная фурма по любому из пп.11-13, отличающаяся тем, что каждый выпускной канал для кислородного потока снабжен регулировочным устройством для регулирования давления и количества подаваемого кислородсодержащего газа.

20. Кислородная фурма по любому из пп.11-13, отличающаяся тем, что она содержит смотровое устройство для наблюдения за выпускными каналами для кислородного потока и их выпускными отверстиями.

21. Кислородная фурма по любому из пп.11-13, отличающаяся тем, что она содержит устройство для впрыскивания мелкого угля.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам изготовления огнеупорных блоков для агрегатов производства магния и титана. .

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее к способу эффективной подачи основного газа в ванну расплавленного металла, который особенно пригоден для использования в электродуговой печи.

Изобретение относится к устройству для дозированного ввода мелкодисперсного материала в реакционный сосуд, содержащему шлюз с псевдоожиженным слоем, в который сверху входит устройство для подачи материала, а в нижней части - газопровод для подачи ожижающего газа и который содержит перепускную трубу для передачи дальше мелкодисперсного материала, а также к установке с устройством такого рода и к способу эксплуатации этого устройства.

Изобретение относится к металлургии , конкретнее к дуговым сталеплавильным печам с бесшлаковым выпуском металла. .

Изобретение относится к устройству дуговых печей постоянного тока. .

Изобретение относится к устройствам для ведения плавки в дуговых электропечах. .

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве гранулированного чугуна и комплексного флюса для сталеплавильного производства.

Изобретение относится к бескоксовой металлургии, в частности к производству железа и сплавов на его основе из дисперсного оксидного сырья посредством электродугового жидкофазного углетермического восстановления.

Изобретение относится к способу и к системам, в которых скомпонованы процесс газификации угля с процессом прямого производства железа на основе угля. .

Изобретение относится к бескоксовой металлургии, в частности к производству железа и сплавов на его основе посредством электродугового жидкофазного углетермического восстановления.

Изобретение относится к переработке металлических отходов, загрязненных радионуклидами. .

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве гранулированного чугуна и комплексного флюса для сталеплавильного производства.
Наверх