Установка для прямого восстановления железа

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

" > 676179

Союз Советских

Социалистических

Республик (81) Дополнительный к натенту— (51} М. Кл.

С 21 В 13/02 (22) Заявлено 2601.76 {213 2062801/

/2 315109/22-02

{2>3 )риоритет260974(32} (33) (31) Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытии (53) УДК669. 181. .4 (088 ° 8) Опубликовано 2507.79. Бюллетень )6 27, Дата опубликовании описания 250779 (723 Авторы изобретения

Иностранцы

Кендэиро Канбара, Масаюки Хаттори, Сатору Миясита, Масааки Игучи и Дэихеи Еда (Япония) Иностранная фирма

"Ниппон Стил Корпорейшн " (Япония) (71) Заявитель (5 4 ) УСТАНОВКА ДЛЯ ПРЯМОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ

ЖЕЛЕЗА

Изобретение касается прямого газовосстановления железа при высокой температуре.

Известны способы восстановления железа, в которых гранулированная двуокись железа загружается сверху вертикальной печи. Восстановительный газ, находящийся при определенной температуре, подается в вертикальную печь снизу и вступает в контакт с потоком двуокиси железа, поступающим сверху. В результате процесса восстановления получают восстановленное железо, которое выгружается из нижней части печи и поступает, например, в охлаждающие приемники. После охлаждения, восстановленное железо используется в качестве сырья при производстве стали !11.

Наиболее близка к предлагаемому изобретению установка для прямого восстановления железа, содержащая шахтную печь, загрузочное и разгрузочное устройства с последовательно расположенными под ними герметиэированными камерами с клапанами и газоотводами для подачи газа для пассивации восстановленного металла, газогенератор, соединенный с нижней частью печи и газорециркуляционную систему, включающую устройства для пылеулавливания и очистки отходящего газа, компрессор и подогреватель (2), Подаваемай в печь восстановительный гаэ, выводится в верхней части печи после того, как он был использован при газовом восстановлении двуокиси железа во время прохождения через печь. Отведенный наружу таким образом отходящий гаэ очищается в рециркуляционной газовой системе для удаления иэ него частиц воды и двуокиси углерода, или некоторая часть двуокиси углерода может присутствовать, и к очищенному таким образом газу подается новое топливо с тем, чтобы провести его денатурацию. Денатурированный таким образом газ подается в вертикальную печь для газового восстановления двуокиси железа или же используется в качестве теплоносителя в рециркуляционной системе, или- он охлаждается другой средой для получения восстановительного газа с низкой температурой для прямого восстановления железа в вертикальной печи.

При получении восстановительного газа желательно, чтобы топливо имело небольшое количество загрязнений, 676179

)5

35

60 особенно серы. Однако ввиду того„. что производство тако-о высококачественного топлива небольшое по своему количеству и дорогостоящее, приходится использовать топливо с большим содержанием серы.

Если восстановительный газ получаЬт из топлива, содержащего серу, такого как тяжелое топливо, имеющего

0,2% серы, и восстановлении двуокиси железа, то содержание серы в восстановленном железе достигает 0,05-0,1Ъ, чем значительно ухудшается качество восстановленного железа, и последующие процессы становятся очень сло>кными и трудными.

Цель изобретения — возможность корректировки компонентов полученного продукта.

Для этого установка дополнительно снабжена последовательно установленными устройствами пылеулавливания и очистки отходящего иэ печи газа, компрессором и подогревателем, выход которого соединен с выходом газогенератора и через клапана с нижней частью герметиэированной камеры и газопроводом отходящего из печи газа, причем верхняя часть герметизировакной камеры также присоединена к этому газопроводу через клапан.

На фиг, 1 дана схема общей циркуляционной системы по предлагаемому изобретению) на фиг. 2 — схема подачи регенерированного восстановительного газа в приемники для корректировки компонентов.

1 азогенераторная печь 1 облицована изнутри огнеупорным материалом.

У печи 1 имеются горелки 2, на которце подается тяжелое масло, кислород или воздух (и водяной пар) и тому подобное для того, чтобы происходило частичное окисление, генерируя восстановительный газ высокой температу° ры. Высокотемпературный восстановительный газ через трубку 3 смешивается с регенерировакным восстановительным газом и поступает в вертикальную печь 4 с тем, чтобы можно было контролировать температуру смеси (в пределах 700-1100 С). Смесь подается в нижнюю часть области восстановления в вертикальной печи 4.

Койтроль температуры высокотемпературного восстановительного газа происходит при смешивании его c регенерированным восстановительным ràsом при заранее определенной температуре, который подводится иэ гаэорециркуляционной системы (см.фиг.l), или при смешивании высокотемпературного восстановительного газа с восстановитЕльным газом, поступающим из отдельного источника. Сверху вертикальной пЕчи 4 предусмотрена труба (трубопровод) 5 для циркуляции отходящего газа, выходящего через верх печи 4.

Устройство б для охлаждения — промывки, компрессор 7, абсорбирующее уст. ройство 8 и подогреватель 9 находятся ка трубопроводе 5 для обеспечения работы гаэорециркуляционной системы, Устройство б для охлаждения — промыв ки образовано теплообменником 10, пылесборником 11 для сбора относительно больших частиц пыли и оросителем

12 для сбора более мелких частиц пыли.

Компрессор 7 в состоянии повысить давление отходящего газа до необхо-димого для регенерации для продувки его через газорециркуляционную систему при стабильных условиях. Абсорбирующее устройство включает в себя поглотителькую башню 13 и регенеративную башню 14. Поглотителькая башня разбрызгивает основное вещество, такое как моноэтаноламин, для соединения с газом,,который был подвергнут охлаждению — промывке при своем встречном движении с тем, чтобы поглощать кислые газы, такие как СО, Н $ и тому подобные, в то время как в регекеративной башне происходит регенерация моноэтаколамина. Подогреватель 9 может подогревать регенерироваккый восстановительный газ до такой температуры, которая необходима для соответствующего назначения.

Подогреватель 9 включает в себя ряд подогреваюших узлов, примыкающих друг к другу. Температура подогрева регенерируемого восстановительного газа соответствующими узлами обогрева контролируется изменением подачи на них горючего вещества. Температура подогреваемого регекерированного восстановительного газа варьируется в зависимости от цели использования.

Если, например, необходимо поддерживать температуру газовой смеси для подачи в вертикальную печь при era смешивании с высокотемпературным восстановительным газом, то подогреваемый регенерированкый гаэ подогре— вается до меньшей температуры, чем температура восстановительного газа

700-1100>С, который должен подаваться в печь. Если газ используется для корректировки компонентов, то регенерированкый восстановительный газ подогревается до температуры, равной или немного выше температуры атмосферы, потребной для ведения процесса (700"1100 С). Так как регенерированный восстановительный гаэ, проходящий через обогреватель 9, смешивается с высокотемпературным восстановительным газом для того, чтобы его можно было подавать в вертикальную печь 4 или в приемники 15 для корректировки компонентов, расход регенерированного восстановительного газа через соответствующие трубки контролируется расходомерами 1б, которые находятся на вхЬде обогревателя 9 с тем, чтобы получать необходимое количество регенерированного восстановительного газа для соответствующего назначения, 676179

Внизу вертикальной печи 4 предусмотрено разгружающее устройство 17, например, типа поворотного стола, Обычно это устройство охлаждается, Устройство 17 имеет множество выпускных отверстий. Приемники 15 для корректировки компонентов подсоединены к соответствующим выпускным отверстиям 18 через впускные и выпускные клапаны 19. Охлаждающиеся приемники

20 соединяются с нижними частями соответствующих приемников 15 для корректирования компонентов через впускные и выпускные клапаны 21.

Впускные и выпускные клапаны 22 предусмотрены в нижних частях соотвествующих приемников 20. Впускные и вы- 15 пускные клапаны 19,21 и 2? могут пропускать через себя восстановленное железо, если они открытые, одновременно поддерживая и удерживая находящееся над ними восстановленное желе- gg зо, и предотвращают попадание воздуха извне, когда находятся в закрытомсостоянии. Клапанами могут служить задвижки, шаровые клапаны, краны и уплотнительные клапаны (на чертежах не показаны).

Патрубок 23 трубы 5 газоциркуляционной системы соединяется с нижней частью приемников 15 для корректирования компонентов. Труба 24 соединена с одной стороны с серединой патрубка 23. Подсоединение трубы 5 осуществляется на стороне входа в устройство б для охлаждения — ггромывки. Конец трубы 25 отвода отходного газа, соединенный с приемниками для корректировки компонентов, соединяется с трубой 24 °

Клапаны 26, 27 и 28 находятся на патрубке 23, трубе 24 и на трубе отвода отходного газа соответственно. 40

Клапан 26 закрыт, если подогретый регенерированный восстановительный газ подается на приемник 15 для кор- ректировки компонентов через патрубок 23, а использованный газ отводит-45 ся через трубы 24 и 25.

Если подачу регенерированного восстановительного газа необходимо переключить на другой приемник 15 для корректировки компонентов после завершения процесса в одном из приемников 15, то клапан 26 открывается, а клапаны 28 и 27 закрываются, так что создается по ок подогретого регенерированного восстановительного газа через патрубок 23, переключение осуществляется клапанами 29 и 30 на патрубке 23. Так как клапаны используются для переключения, трубка 31 подогревателя 9 не подвергается боль- @» шим нагрузкам. По"тоянно отводимый газ из приемников 15 для корректйровки компонентов )или гаэ, отведенный!

so время переключения, поступазт в трубу 5 через трубу 24. В этом случае 65 давление в труба 5 меняется и перемена давления его оказывает непосредственное влияние на давление в вертикальной печи 4. Для того, чтобы предотвратить колебание давления в вертикальной печи 4, диффузионная трубка

32 с клапаном 33 находится между устройством 6 для охлаждения — промывки и компрессором 7, так что в трубопроводе 5 обзспечивается заранее опзецеленное давление, которое регулируется клапаном 33.

На фиг. 2 показано другое осуществление изобретения по подаче регенерированного восстановительного газа в приемники 15 для корректировки компонентов. При этом газорециркуляционная система в форме- замкнутой магистрали соединяется с приемниками 15 цля корректировки компонентов,. Эта гаэорециркуляционная система не отличается от системы, приводимой на фиг. 1, и на трубопроводе 5 смонтированы устройства 6 для охлаждения— промывки, компрессор 7 и абсорбирующее устройство 8. В этом случае на цавление в газоциркуляционной маги=трали гаэоциркуляционной системы в вертикальной печи 4 не оказывается . никакого влияния, чем обеспечивается свободный контроль давления в вертикальной печи 4. Газоциркуляционная труба 34 соединяется с охлаждающими приемниками 20 для циркуляции охлаждающего газа. На трубе 34 устанавливается тенлообменник 35 и компрессор

36. Таким образом, осуществляется принудительное охлаждение охлаждающих приемников 20 при циркуляции азота в трубе 34. Если ниэкотемпературный регенерированный восстановительный газ должен подаваться на охлаждающие приемники 20, то в трубу 24 попадает охлажденный отходной газ (не показано), и восстановительный гаэ с низкой температурой может проходить через охлаждающие приемники 20. Патрубок 37 газорециркуляционной системы соединен с трубой 3,,в которой протекает высокотемпературный восстановительный газ.

Регулируемое количество регенерированного восстановительного газа, поступающего при определенной температуре через патрубок 37, смешивается с определенным количеством высокотемпературного восстановительного газа, полученного в газогенераторной печи, так что обеспечивается необходимая температура смеси, которая поступает в вертикальную печь 4.

H p и м е р. Высокотемпературный восстановительный газ с температурой

1500 С получается в газогенераторной печи 1 в количестве 2500 нм /ч. Полуденный таким обоазом высокотемпературный восстановительный газ смешивается с поступающим иэ отвода гаэорециркуляционной системы 3500 нм /ч рв676179

Показатели

Вертикал печь емники для ректировки мпонентов

4 ч, 900 С

2 ч, 900 С

97

0,1

0,013

0 1

0,5

Формула изобретения генерированным восстановительным газом при температуре 650 C с тем, чтобы можно было регулировать температуру в пределах 900 С и расход

6000 нмз/ч смеси восстановительного газа.

Регулируемый таким образом восстановительный газ подается в область восстановления вертикальной печи 4 в количестве 6000 нм 5/ч. Шарики двуокиси железа загружают в вертикальную печь 4 в количестве 100 т/смену, восстановленное железо непрерывно выПродолжительность и температура ведения процесса.

Степень восстановления, Ъ

Содержание серы, Ъ

Содержание углерода, Ъ

Влага из генерированного восстановительного газа отделяется в количестве 950 нм /ч при гаэорегенерационном процессе в гаэорециркуляционной системе, а кислый газ отводится со скоростью 750 нм /ч. Регенерированный восстановительный газ отводится иэ системы в количестве 800 нм /ч.

Установка для прямого восстановления железа, содержащая шахтную печь, Загрузочное и разгрузочное устройства с последовательно расположенными под ними герметизированными камерами с клапанами и газоотводами для подачи газа для пассивации восстановленного металла, газогенератор, соединенный с нижней частью печи, и гаэорециркуляционную систему, включающую устройства для пылеулавливания и счипускают из печи при 900 С в количестве 7" т/смену. При выгрузке восстановленного железа иэ печи температура его понижалась до 750 С. Восстановленное железо с температурой

750 C сразу не поступает в приемники

15 для корректировки компонентов, в то время как регенерированный восстановительный газ с температурой 900 С подается в приемники 15 в количестве 1500 нм /ч для проведения процес10 са по корректировке компонентов. Результаты приведены в таблице. стки отходящего газа, компрессор и подогреватель, о т л и ч а ю щ а я с я тем,,что, с целью корректировки компонентов полученного продукта, она дополнительно снабжена последова35 тельно установленными устройствами пылеулавливания и очистки отходящего из печи газа, компрессором и подогревателем, выход которого соединен с выходом газогенератора и через клапа4р на с нижней частью герметиэированной камеры и газопроводом отходящего из печи газа, причем верхняя часть герметиэированной камеры также присоедине1на к этому газопРоводу через клапан.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Князев В.Ф. и др. Бескоксовая металлургия железа. — М., Металлургия, 1972, с. 73.

2. Акцептированная заявка ФРГ

92208382, кл. 18 а 13/02, 1973.

676179

Составитель Л.Панникова

Редактор Л.Гребенникова ТехредЛ.Алферова КОРРектоР Е.Папп

Заказ 4363/54 Тираж 652 Подписное

ЦЯИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород. ул. Проектная 4.