Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при выплавке чугуна в доменных печах.
Известен способ доменной плавки, включающий загрузку в доменную печь шихтовых материалов и кокса, подачу в печь через воздушные фурмы нагретого обогащенного кислородом дутья и вдувание в воздушные фурмы природного газа, регулирование соотношения между расходом вдуваемого природного газа и поступающего в печь с дутьем кислорода, выпуск продуктов плавки из печи.
Недостатком известного способа является то, что природный газ, вдуваемый в воздушные фурмы, ограниченное время находится в контакте с кислородом дутья, в результате чего часть его не сгорает, а подвергается термическому пиролизу, разлагаясь на H2 и атомарный углерод. При этом эффективность использования природного газа снижается и уменьшается коэффициент замены им кокса. Указанный недостаток проявляется в тем большей мере, чем выше расход вдуваемого природного газа. Повышение температуры нагретого дутья и повышение концентрации в нем кислорода способствуют увеличению полноты сжигания природного газа в фурменной зоне. Однако эти два параметра нагретого доменного дутья имеют уже достигнутые на практике пределы. Концентрацию кислорода в дутье выше 35-40% увеличивать при высокой температуре дутья небезопасно. Нагрев дутья выше 1250-1300oC значительно повышает стоимость нагретого дутья, что уменьшает экономическую эффективность этого мероприятия.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является известный способ доменной плавки, включающий загрузку в печь шихтовых материалов и кокса, подачу в печь через воздушные фурмы нагретого обогащенного кислородом дутья, вдувание в воздушные фурмы смеси природного газа с кислородом, контроль степени использования газа в печи, регулирование соотношения между поступающим в печь кислородом и природным газом для поддержания необходимой теоретической температуры горения, выпуск продуктов плавки. Данный способ устраняет существенный недостаток известного способа-аналога, а именно он обеспечивает полноту сжигания вдуваемого природного газа за счет увеличения времени контакта природного газа с кислородом и окисления природного газа во всем объеме поступающей в поток дутья струи газокислородной смеси. Недостатком этого известного способа, взятого нами за прототип, является то, что концентрацию кислорода в газокислородной смеси для обеспечения взрывобезопасности нельзя повышать выше 25%. Это ограничивает возможности увеличения расхода вдуваемого природного газа и снижения за счет этого расхода кокса. Способ-прототип не устраняет также недостатки способа-аналога, связанные с ограниченными возможностями по расходу вдуваемого в печь кислорода.
Технической задачей изобретения является: увеличение расхода вдуваемого природного газа, снижение расхода кокса, увеличение производительности печи, повышение и диверсификация потребительских свойств колошникового газа. Решение данной технической задачи достигается тем, что в известном способе доменной плавки, включающем загрузку в печь шихтовых материалов и кокса, подачу в печь через воздушные фурмы нагретого обогащенного кислородом дутья, вдувание в воздушные фурмы смеси природного газа с кислородом, контроль степени использования газа (CO + H2) в печи, регулирование соотношения между поступающим в печь кислородом и природным газом для поддержания необходимой теоретической температуры горения, выпуск продуктов плавки, отличающийся тем, что через воздушные фурмы в печь дополнительно подают технический кислород и регулируют его расход, используя зависимость:
(1)
где Vд - расход дутья, м3/мин,
Vгс - расход газокислородной смеси, м3/мин,
Vтк - расход технического кислорода, м3/мин,
j - степень использования газа в печи, доли единицы,
W - содержание кислорода в дутье, м3/м3,
N - заданное соотношение (CO+N2)N2 в колошниковом газе.
Задача изобретения решается также тем, что заданное соотношение (CO+H2)/N2 в колошниковом газе поддерживают в пределах 3,1-3,3.
Сущность изобретения заключается в следующем. Для увеличения расхода вдуваемого в печь природного газа и сохранения необходимого уровня теоретической температуры горения нужно одновременной увеличивать концентрацию кислорода в дутье. Подача технического кислорода через воздушные фурмы с помощью сопел специальной конструкции позволяет увеличивать суммарную концентрацию кислорода в комбинированном дутье (нагретое дутье + газокислородная смесь + технический кислород) до любого необходимого уровня без риска аварий на тракте подачи горячего дутья, которые возрастают при повышении содержания кислорода в нем выше 30-35%. Контролируя степень использования газа (CO+H2) и регулируя расход подаваемого через фурмы технического кислорода, можно поддерживать необходимые потребительские свойства колошникового газа, например калорийность. Отношение (CO+H2)/N2 в колошниковом газе характеризует его калорийность, а также потребительские свойства колошникового газа при применении его в качестве исходного химического сырья, например для производства азотоводородной смеси, используемой при отжиге горячекатаного листа или при производстве аммиака. В последнем случае поддержание указанного отношения в пределах 3,1-3,3 позволяет затем путем конверсии CO в реакции водяного газа и последующей отмывки CO2 получить азотоводородную смесь для синтеза аммиака. Все это значительно повышает и диверсифицирует потребительские свойства колошникового газа. Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1
При работе доменной печи с применением известного способа-прототипа доменной плавки расход вдуваемого в виде газокислородной смеси природного газа составлял 114 м3/т, а расход технологического кислорода (с дутьем и в составе газокислородной смеси) составлял 85 м3/т. При суточной производительности печи 4199 т/сутки и расходе кокса 426 кг/т выход колошникового газа составлял 1876 м3/т при его калорийности 3,88 МДж/м3 и отношении (CO+H2)/N2= 0,86. Колошниковый газ использовался для отопления воздухонагревателей совместно с природным газом.
Пример 2
При работе доменной печи по способу доменной плавки в соответствии с изобретением расход природного газа в виде газокислородной смеси составлял 240 м3/т, а суммарный расход технологического кислорода (с дутьем, с газокислородной смесью и через сопла) составлял 205 м3/т). При этом контролировали степень использования газа (CO+H2) в печи и расход технологического кислорода через сопла регулировали, используя приведенную выше зависимость (1) и добиваясь получения в колошниковом газе отношения (CO+H2)/N2=2,2. Производительность печи при этом составляла 4780 т/сутки, расход кокса - 385 кг/т, выход колошникового газа 1905 м3/т, а его калорийность - 5,6 МДж/м3. Колошниковый газ использовали для отопления воздухонагревателей без добавки природного газа и в качестве топлива на ТЭЦ.
Пример 3
Доменная печь работала в соответствии с изобретением на обогащенном кислородом дутье (35%) с вдуванием в виде газокислородной смеси природного газа в количестве 355 м3/т и технологического кислорода через сопла. Суммарный расход технологического кислорода составлял 318 м3/т. Контролировали степень использования газа (CO+H2), и расход технологического кислорода через сопла регулировали в соответствии с зависимостью (1), обеспечивая получение в колошниковом газе отношения (CO+H2)/N2, равного 3,1-3,2. Производительность доменной печи составляла 5290 т/сут, расход кокса 354 кг/т, выход колошникового газа - 1929 м3/т, а калорийность его - 7,39 МДж/м3. Колошниковый газ использовали в азотно-туковом производстве для получения из него аммиака.
Таким образом, использование изобретения позволяет увеличить расход вдуваемого в доменную печь природного газа без нарушения газодинамики процесса и его температурно-теплового потенциала и с обеспечением полноты сжигания природного газа. Это значительно сокращает расход кокса, повышает и диверсифицирует потребительские свойства колошникового газа.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ЧУГУНА В ДОМЕННОЙ ПЕЧИ | 1996 |
|
RU2096476C1 |
ГАЗОРЕГУЛИРУЮЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ | 1995 |
|
RU2110581C1 |
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО ГАЗА ДЛЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ | 1995 |
|
RU2083677C1 |
СПОСОБ ЗАГРУЗКИ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ | 1995 |
|
RU2092564C1 |
СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ | 2000 |
|
RU2171847C1 |
Способ задувки доменной печи | 1980 |
|
SU933705A1 |
СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ | 2001 |
|
RU2202624C2 |
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ЧУГУНА | 1973 |
|
SU424883A1 |
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКОЙ (ВАРИАНТЫ) | 2000 |
|
RU2164534C1 |
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ЧУГУНА В ДОМЕННОЙ ПЕЧИ | 2001 |
|
RU2207381C1 |
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при выплавке чугуна с применением природного газа и кислорода. Сущность изобретения: в доменную печь загружают шихтовые материалы, подают нагретое обогащенное кислородом дутье, вдувают в воздушные фурмы смесь природного газа с кислородом, контролируют степень использования газа (СО + Н2) в печи и дополнительно в воздушные фурмы вдувают технологический кислород, регулируя его расход по зависимости где Vд - расход дутья, м3/мин; Vгс - расход газокислородной смеси, м3/мин; Vтк - расход технологического кислорода в воздушные фурмы, м3/мин; j - суммарная степень использования газа, доли ед.; W - содержание кислорода в нагретом дутье, доли ед.; N - заданное отношение (СО + H2)/N2 в колошниковом газе. Для получения из колошникового газа химического сырья отношение (СО + H2)/N2 в колошниковом газе поддерживают равным 3,1-3,2. Использование изобретения обеспечивает сокращение расхода кокса, повышение потребительских свойств колошникового газа. 1 з.п.ф-лы.
где Vg - расход дутья, м3/мин;
Vгс - расход газокислородной смеси, м3/мин;
j - суммарная степень использования (CO + H2), доли ед.;
W - содержание кислорода в горячем дутье, доли ед.;
N - заданное отношение (CO + H2)/N2 в колошниковом газе.
Способ подачи природного газа в фурмы доменной печи | 1980 |
|
SU960266A1 |
Способ регулирования теплового состояния доменной печи | 1974 |
|
SU1188206A1 |
Способ ведения доменной плавки | 1990 |
|
SU1766960A1 |
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКОЙ | 1993 |
|
RU2015168C1 |
US 3764300, 09.10.1973 | |||
УГОЛЬНЫЙ СТРУГ | 0 |
|
SU271464A1 |
СПОСОБ СОЗДАНИЯ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ ОЗИМЫХ МЯГКИХ ПШЕНИЦ | 1999 |
|
RU2150821C1 |
Авторы
Даты
2000-04-10—Публикация
1999-03-12—Подача