УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ РАСПЛАВЛЕННОГО ЧУГУНА Российский патент 2010 года по МПК C21B13/14 

Данное изобретение относится к установке для получения расплавленного чугуна, в которой предотвращают слипание частиц мелкодисперсной железной руды друг с другом внутри циклона в реакторе с псевдоожиженным слоем в процессе восстановительной плавки с использованием мелкодисперсной руды.

Чугуно- и сталеплавильная промышленность представляет собой основополагающую отрасль промышленности, которая поставляет основные материалы, необходимые при конструировании и изготовлении автомобилей, судов, бытовых приборов и многих других изделий, которые мы используем. Она также представляет собой отрасль промышленности с одной из наиболее продолжительных историй, которая развивалась вместе с человечеством. На чугунолитейных заводах, которые играют кардинальную роль в промышленности, производящей чугун и сталь, после получения расплавленного чугуна, который представляет собой предельный чугун в расплавленном состоянии, с использованием в качестве сырья железной руды и угля, из этого расплавленного чугуна получают сталь, которую затем направляют заказчикам.

В настоящее время примерно 60% мирового производства чугуна осуществляют с использованием доменного процесса, разрабатываемого с четырнадцатого века. В доменном процессе в доменную печь загружают кокс, полученный с использованием битуминозного угля, и железную руду, которую подвергли процессу спекания, и в доменную печь подают горячий газ, чтобы восстановить железную руду до железа и тем самым получить расплавленный чугун.

Доменный процесс для получения расплавленного чугуна требует материалов, имеющих твердость выше определенного уровня и обеспечивающих газопроницаемость в доменной печи. Таким образом, углеродные материалы, применяемые в качестве топлива и мягчителей, основаны на коксе, из которого получают специальный топливный кокс. В качестве источника железа главным образом используют спеченные руды, которые прошли процесс последовательной обработки.

Соответственно, в современный доменный процесс необходимо включать оборудование для предварительной обработки сырья, такое как оборудование для изготовления кокса и оборудование для спекания с целью обработки железной руды, и необходимо получить не только вспомогательное оборудование в дополнение к доменной печи, но и оборудование для предотвращения и сведения к минимуму вредных выбросов, выделяемых этим вспомогательным оборудованием. Таким образом, капиталовложения являются значительными, что чрезвычайно увеличивает стоимость производства.

Для того чтобы решить эти проблемы доменного процесса, во многих странах было проведено большое количество исследований способа восстановительной плавки для производства расплавленного чугуна, в котором непосредственно используют необработанный уголь в качестве топлива и восстановительного агента, а также непосредственно используют мелкодисперсную железную руду, которая составляет до 80% или выше получаемой в мире руды, в качестве источника железа.

Обычно в способе восстановительной плавки применяют две стадии способа восстановления, включающие предварительное восстановление и окончательное восстановление руды. Обычная установка для восстановительной плавки состоит из реактора восстановления с псевдоожиженным слоем, в котором сформирован барботажный псевдоожиженный слой, и плавильной печи-газификатора, соединенной с этим барботажным псевдоожиженным слоем, в которой сформирован плотный слой угля. Мелкодисперсную железную руду при комнатной температуре и добавки загружают в плавильную печь-газификатор и подвергают предварительному восстановлению.

Поскольку горячий восстановительный газ подают в реактор восстановления с псевдоожиженным слоем из плавильной печи-газификатора, то находящиеся при комнатной температуре мелкодисперсная железная руда и добавки контактируют с горячим восстановительным газом, и следовательно, их температура повышается. Одновременно с этим находящуюся при комнатной температуре мелкодисперсную железную руду и добавки восстанавливают на 90% или более и придают пластичность на 30% или более, а затем их загружают в плавильную печь-газификатор.

Между тем, в ряде циклонов в реакторе восстановления с псевдоожиженным слоем накапливается руда в виде мелкодисперсных частиц железной руды, осаждается под действием силы тяжести и снова поступает в псевдоожиженный слой.

В циклоне сформирован поток высокой плотности, состоящий из мелкодисперсной железной руды. В это время рабочая температура восстановления в псевдоожиженном слое равна или превышает 700 градусов, и мелкодисперсная железная руда постоянно контактирует с восстановительным газом. В этих условиях повышается липкость поверхности мелкодисперсной железной руды, то есть состояние физического соединения частиц мелкодисперсной железной руды.

Таким образом, частицы мелкодисперсной железной руды в циклоне прилипают друг к другу, и это прилипание усиливается все более и более, поскольку при работе реактора восстановления с псевдоожиженным слоем в циклон постоянно поступает поток восстановительного газа.

Если размер частиц мелкодисперсной железной руды становится равным определенной величине или превышает ее, то слипшиеся материалы блокируют циклон, и тем самым прекращается поток мелкодисперсной железной руды. Как описано выше, если поток в циклоне прекращается, происходит большая потеря мелкодисперсной железной руды, поскольку эту мелкодисперсную железную руду нельзя снова вернуть в процесс.

Более того, поскольку для удаления слипшихся материалов, образованных в циклоне, требуется значительное количество рабочего времени, то явление блокировки циклона из-за слипшихся материалов в значительной мере снижает коэффициент использования реактора восстановления с псевдоожиженным слоем.

Для решения вышеупомянутой проблемы разработано данное изобретение, чтобы обеспечить установку для получения расплавленного чугуна, которая предотвращает слипание частиц мелкодисперсной железной руды в циклоне при образовании псевдоожиженного слоя при восстановлении мелкодисперсной железной руды.

Установка для получения расплавленного чугуна в соответствии с примером реализации данного изобретения включает: 1) по меньшей мере один реактор восстановления с псевдоожиженным слоем, в котором восстанавливают железную руду и придают ей пластичность, и превращают эту железную руду в восстановленный материал; плавильную печь-газификатор, в которую загружают материал восстановленной руды и вводят кислород, 2) плавильную печь-газификатор, в которой изготавливают расплавленный чугун и 3) линию подачи восстановительного газа, по которой подают восстановительный газ, выходящий из плавильной печи-газификатора, в реактор восстановления с псевдоожиженным слоем, где этот реактор восстановления с псевдоожиженным слоем включает циклон, который встроен в реактор восстановления с псевдоожиженным слоем, чтобы собирать мелкодисперсную железную руду, и газовый инжектор, с помощью которого предотвращают слипание мелкодисперсной железной руды путем введения углеродсодержащего газа и который соединен с циклоном.

Газовый инжектор можно соединить с реактором восстановления с псевдоожиженным слоем в направлении вертикальной оси реактора восстановления с псевдоожиженным слоем.

Газовый инжектор можно присоединить в верхней части реактора восстановления с псевдоожиженным слоем.

Установка для получения расплавленного чугуна может дополнительно включать: 1) трубопровод для отходящего газа, который установлен над циклоном и с помощью которого выпускают газ и 2) фланец, который соединяет циклон с трубопроводом для выходящего из циклона газа, где газовый инжектор включает линию ввода газа, которая пронизывает этот фланец и соединена с внутренней областью циклона.

Линия ввода газа может охватывать циклон в форме спирали. Часть линии ввода газа может охватывать циклон в форме пружины.

Между тем, реактор восстановления с псевдоожиженным слоем может дополнительно включать устройство подачи инертного газа, которое соединено с линией ввода газа и через которое подают в циклон инертный газ.

Устройство подачи инертного газа может включать: 1) линию подачи инертного газа, которая соединена с линией ввода газа, и 2) автоматический клапан, который периодически открывает и закрывает линию подачи инертного газа.

В данном случае инертным газом может быть азот.

Между тем, циклон может включать: 1) конический участок, в котором накапливается мелкодисперсная железная руда и 2) участок опускной трубы, который соединен с нижней частью конического участка и через который выгружают накопленную железную руду, где с участком опускной трубы могут быть соединены несколько газовых инжекторов.

Кроме того, газовый инжектор может включать: 1) первый газовый инжектор, который присоединен в точке присоединения, расположенной между коническим участком и участком опускной трубы, 2) второй газовый инжектор, который присоединен к нижнему концу участка опускной трубы и 3) два или менее третьих газовых инжекторов, которые расположены на определенном расстоянии друг от друга между первым и вторым газовыми инжекторами.

Углеродсодержащий газ может включать метан.

Кроме того, скорость потока на участке, где соединены газовый инжектор и циклон, может составлять от 4 до 8 м/с.

Между тем, газовый инжектор можно установить в реакторе восстановления с псевдоожиженным слоем, который непосредственно соединен с плавильной печью-газификатором, находящейся при реакторах восстановления с псевдоожиженным слоем.

Положительные эффекты

В установке для получения расплавленного чугуна по данному изобретению можно предотвратить потерю мелкодисперсной железной руды путем подавления слипания мелкодисперсной железной руды в циклоне реактора восстановления с псевдоожиженным слоем при способе восстановления в псевдоожиженном слое с использованием мелкодисперсной железной руды.

Кроме того, можно увеличить производительность реактора восстановления с псевдоожиженным слоем, поскольку можно избежать образования слипшихся материалов, и не затрачивать время на их удаление.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 представляет собой схематическое изображение установки для получения расплавленного чугуна в соответствии с примером реализации по данному изобретению.

Фиг.2 представляет собой схематическое изображение реактора восстановления с псевдоожиженным слоем и газового инжектора, обеспеченных в установке для получения расплавленного чугуна по Фиг.1.

Фиг.3 представляет собой схематическое изображение циклона и линии ввода газа, обеспеченных в реакторе восстановления с псевдоожиженным слоем по Фиг.2.

Фиг.4 представляет собой схематическое изображение циклона и другого типа линии ввода газа, обеспеченных в реакторе восстановления с псевдоожиженным слоем по Фиг.2.

Фиг.5 представляет собой график, показывающий температуру, при которой мелкодисперсная руда слипается в циклоне.

Предпочтительные примеры реализации данного изобретения будут описаны с сопровождающими чертежами, для того чтобы специалисты в данной области могли осуществить их. Эти примеры реализации приведены просто для иллюстрации данного изобретения и данное изобретение не ограничено ими.

Фиг.1 представляет собой схематическое изображение установки 100 для получения расплавленного чугуна по данному изобретению. Конфигурация установки 100 для получения расплавленного чугуна, приведенная на Фиг.1, дана просто для иллюстрации данного изобретения и данное изобретение не ограничено ею. Следовательно, установку можно выполнять в других конфигурациях и она может дополнительно включать другие устройства.

Как показано на Фиг.1, установка 100 для получения расплавленного чугуна включает реактор 10 восстановления с псевдоожиженным слоем, плавильную печь-газификатор 30 и линию 40 подачи восстановительного газа.

Кроме того, установка 100 для получения расплавленного чугуна может дополнительно включать установку 50 для получения уплотненного железосодержащего продукта, встроенную между реактором 10 восстановления с псевдоожиженным слоем и плавильной печью-газификатором 30, а также устройство 60 для уравнивания давления в горячем состоянии. Кроме того, установка 100 для получения расплавленного чугуна может включать различные устройства, необходимые для получения расплавленного чугуна.

Реакторы 10 восстановления с псевдоожиженным слоем, в которых сформирован псевдоожиженный слой, соединены друг с другом последовательно для восстановления мелкодисперсной железной руды в псевдоожиженном слое и превращения ее в восстановленные материалы. В каждый из реакторов 10 восстановления с псевдоожиженным слоем поступает восстановительный газ, выходящий из плотного слоя угля плавильной печи-газификатора 30 через линию 40 подачи восстановительного газа.

В реакторе 10 восстановления с псевдоожиженным слоем происходит превращение мелкодисперсной железной руды и добавок в восстановленные материалы за счет пропускания восстановительного газа.

Между тем, ряд реакторов 10 восстановления с псевдоожиженным слоем можно снабдить реактором 10а восстановления для предварительного подогрева, первым реактором 10b для предварительного восстановления, вторым реактором 10с восстановления для предварительного подогрева и реактором 10d для окончательного восстановления, например, как это показано на Фиг.1.

В установке 50 для получения уплотненного железосодержащего продукта восстановленные материалы уплотняют, чтобы обеспечить газообмен в плавильной печи-газификаторе 30. Установка 50 для получения уплотненного железосодержащего продукта включает загрузочный бункер 52, пару валков 54, дробилку 56 и бункер 58 для хранения восстановленных материалов. Кроме того, установка 50 для получения уплотненного железосодержащего продукта может включать различные устройства, если это необходимо.

Загрузочный бункер 52 содержит восстановленные материалы, которые восстановлены из железосодержащей смеси. С помощью пары валков 54 уплотняют восстановленные материалы и получают уплотненные восстановленные материалы. В дробилке 56 измельчают уплотненные восстановленные материалы до необходимого размера. В бункере 58 для хранения восстановленных материалов временно хранят измельченные восстановленные материалы.

Устройство 60 для уравнивания давления в горячем состоянии расположено между установкой 50 для получения уплотненного железосодержащего продукта и плавильной печью-газификатором 30. Устройство 60 для уравнивания давления в горячем состоянии расположена над плавильной печью-газификатором, чтобы регулировать давление. Поскольку внутренний объем плавильной печи-газификатора 30 находится под высоким давлением, устройство 60 для уравнивания давления в горячем состоянии выравнивает давление и позволяет легко загружать измельченные восстановленные материалы в плавильную печь-газификатор 30. В бункере 61 для хранения восстановленных материалов можно временно хранить восстановленные материалы.

В плавильную печь-газификатор 30 подают кусковой уголь или брикеты, изготовленные прессованием мелкого угля, и из них образуют плотный слой угля. Кусковой уголь или угольные брикеты, подаваемые в плавильную печь-газификатор 30, газифицируют посредством реакции термического разложения в верхней части плотного слоя угля, а также посредством реакции сгорания в кислороде, который вводят через фурму 202 в нижней части плотного слоя угля. Высокотемпературный восстановительный газ, вырабатываемый в плавильной печи-газификаторе 30, затем подают в реактор 10 восстановления с псевдоожиженным слоем по линии 40 подачи восстановительного газа, соединенной с концом реактора 10d окончательного восстановления, и используют в качестве восстанавливающего агента и псеадоожижающего газа.

Реактор 10 восстановления с псевдоожиженным слоем установки 100 для получения расплавленного чугуна в соответствии с примером реализации данного изобретения будет подробно описан ниже. Фиг.2 представляет собой схематическое изображение реактора 10 восстановления с псездоожиженным слоем и газового инжектора 20.

Как показано на Фиг.2, в нижней части реактора 10 восстановления с псевдоожиженным слоем установлена распределительная пластина 12, чтобы распределять восстановительный газ, поступающий из его нижней части по направлению к его верхней части, тем самым формируя однородный поток из газа и распределенной в нем мелкодисперсной железной руды.

Кроме того, реактор 10 восстановления с псевдоожиженным слоем снабжен циклоном 14, в котором накпливаются частицы мелкодисперсной железной руды.

Хотя на Фиг.2 приведены два циклона 14, это сделано просто, чтобы проиллюстрировать данное изобретение, и данное изобретение не ограничено этим. Таким образом, количество циклонов 14 можно изменить.

Верхняя часть циклона 14 сформирована в виде воронкообразного конического участка 14а, а нижняя его часть соединена с коническим участком 14а и сформирована в виде участка 14b опускной трубы, имеющего определенный диаметр. На участке 14b опускной трубы реактора 10 восстановления с псевдоожиженным слоем образуется поток мелкодисперсной железной руды с высокой плотностью.

Кроме того, в верхней части реактора 10 восстановления с псевдоожиженным слоем обеспечены трубопровод 16 для отходящих газов, через который выпускают газ из циклона 14, и фланец 18, соединяющий циклон с трубопроводом 16 для отходящих газов.

Кроме того, поскольку горячий восстановительный газ, выходящий из плавильной печи-газификатора 30, подают в реактор 10d окончательного восстановления (см. Фиг.1), непосредственно соединенный с плавильной печью-газификатором 30 по меньшей мере одного реактора 10 восстановления с псевдоожиженным слоем, и температура в нем равна или превышает 700°С, имеется большая вероятность, что слипание между частицами мелкодисперсной железной руды может стать значительным. Таким образом, необходимо предотвратить слипание частиц мелкодисперсной железной руды друг с другом путем установки газового инжектора 20 и подачи углеродсодержащего газа в циклон 14.

Газовый инжектор 20 включает линию 202 подачи газа и линию 204 введения газа. В линии 202 подачи газа установлены расходомер 206 и регулирующий расход клапан 208. Количество углеродсодержащего газа можно измерять расходомером 206, и количество углеродсодержащего газа, подаваемого в циклон 14, можно регулировать посредством регулирующего расход клапана 208.

В это время из углеродсодержащего газа, путем разложения при температуре 700°С, которая является рабочей температурой реактора окончательного восстановления, может образовываться связанный углерод, и поскольку желательно, чтобы реакция разложения газа была эндотермической, то этот газ содержит по меньшей мере некоторое количество метана, например примерно 50%. Например, в качестве углеродсодержащего газа можно использовать сжиженный природный газ (СПГ).

Метан вводят в циклон 14 для разложения его в потоке мелкодисперсной железной руды по следующей реакции:

(Химическая формула 1) СН₄→С+2Н₂

Частицы углерода, получаемые по вышеприведенной реакции разложения, осаждаются на поверхности частиц мелкодисперсной железной руды на участке 14b опускной трубы циклона 14, и, таким образом, устраняют слипание частиц мелкодисперсной железной руды.

Кроме того, реакция разложения по Химической формуле 1 является эндотермической реакцией, в которой поглощается 3,79×10⁵ Дж (90,403 Ккал) тепла на 1 молекулу метана. Температура вблизи области, где вводят углеродсодержащий газ, определяется реакцией разложения, и, таким образом, дополнительно устраняют слипание частиц мелкодисперсной железной руды.

Как показано на Фиг.2, линия 204 ввода газа при соединении циклоном в реакторе 10 восстановления с псевдоожиженным слоем может проходить по его вертикальной оси. Учитывая, что реактор 10 восстановления с псевдоожиженным слоем поддерживают при высокой температуре и он имеет форму, вытянутую по вертикальной оси, тепловое расширение и сжатие происходит в основном вдоль его вертикальной оси. Таким образом, если линия 204 ввода газа присоединена в горизонтальном направлении, то эта линия 204 ввода газа разрушается при тепловом расширении и сжатии реактора 10. Следовательно, линию 204 ввода газа при соединении с циклоном проводят по вертикальной оси реактора, чтобы избежать вышеупомянутых явлений. В частности, и в конструктивном отношении просто, когда линия 204 ввода газа при соединении с циклоном проходит через верхнюю часть реактора 10 восстановления с псевдоожиженным слоем.

С другой стороны, если скорость углеродсодержащего газа в точке 210 присоединения участка 14b опускной трубы и линии 204 ввода газа составляет менее 4 м/с, существует риск, что точка присоединения линии 204 ввода газа может быть блокирована из-за обратного потока мелкодисперсной железной руды в линию 204 ввода газа. Если эта скорость составляет 8 м/с или более, имеется риск, что поток мелкодисперсной железной руды может быть прерван движущей силой газа, вводимого в точке 210 присоединения линии 204 ввода газа.

Таким образом, поток углеродсодержащего газа, вводимого на участок 14b опускной трубы циклона 14, регулируют так, чтобы его скорость составляла от 4 до 8 м/с в точке 210 присоединения участка 14b опускной трубы и линии 204 ввода газа.

Между тем, устройство 22 для подачи инертного газа присоединяют к циклону 14 и устанавливают в линии 202 подачи газа газового инжектора 20, чтобы подавать в него инертный газ.

Устройство 22 для подачи инертного газа включает линию 22 подачи инертного газа, которая присоединена к трубе 202 для ввода газа, и автоматический клапан 222 линии подачи инертного газа, который периодически открывает и закрывает линию 22 подачи инертного газа. Инертным газом может быть, например, азот.

В случае вышеприведенной конфигурации инертный газ можно также периодически подавать в циклон 14 через линию 202 подачи инертного газа и линию 204 ввода газа. Таким образом, линию 204 ввода газа предохраняют от блокирования путем подачи инертного газа. То есть углеродсодержащий газ разлагается во время прохождения через линию 204 ввода газа, и инертный газ выталкивает углерод из линии 204 ввода газа, тем самым выгружая его в циклон 14. Таким образом, линию 204 ввода газа предохраняют от блокирования.

В каждом циклоне 14 можно обеспечить ряд газовых инжекторов 20 с вышеописанной конфигурацией. Предпочтительно, чтобы газовый инжектор 20 был установлен там, где застаивается поток мелкодисперсной железной руды, то есть в точке соединения, где соединены участок 14а и участок 14b опускной трубы циклона 14, а также в конце участка 14b спускной трубы. Поток мелкодисперсной железной руды начинается в точке их соединения.

Таким образом, газовый инжектор 20 может включать первый газовый инжектор 20а и второй газовый инжектор 20b. В первом газовом инжекторе 20а точка 210а соединения образована в месте, где соединяются конический участок 14а циклона 14 и участок 14b опускной трубы. Во втором газовом инжекторе 20b участок 210b соединения сформирован в конце участка 14b опускной трубы.

Кроме того, участок 14b опускной трубы может включать большее количество участков 210 присоединения газового инжектора 20 через определенные интервалы. Однако, если газ вдувают в циклон 14 в слишком большом количестве мест, то это также может нарушить поток мелкодисперсной железной руды. Следовательно, можно дополнительно установить два или менее третьих газовых инжекторов 20с, которые установлены между участками соединения 210а и 210b первого газового инжектора 20а и вторым газовым инжектором 20b.

Хотя на Фиг.2 в качестве иллюстрации приведена конфигурация установки для получения расплавленного чугуна с четырьмя газовыми инжекторами 20, данное изобретение этим не ограничено.

Конфигурация линии 204 ввода газа подробно разъяснена ниже. Фиг.3 представляет собой схематическое изображение циклона 14 и установленной вокруг циклона 14 линии 204 ввода газа, имеющей спиральную форму. Фиг.4 представляет собой, в качестве другого примера линии 204 ввода газа, схематическое изображение конфигурации части линии 204 ввода газа, имеющей форму пружины.

Как показано на Фиг.3 и 4, линия 204 ввода газа в реакторе восстановления с псевдоожиженным слоем сформирована с прохождением ее через фланец 18. Линия 204 ввода газа соединена с участком 14b опускной трубы циклона 14.

Линию 204 ввода газа можно сформировать так, чтобы она имела форму спирали или форму пружины, чтобы она охватывала поверхность циклона. В частности, как показано на Фиг.4, если длина линии 204 ввода газа является значительной, то часть ее можно сформировать в виде пружины. Таким образом, даже если линия 204 ввода газа является длинной, ее можно встраивать гибким образом, и она будет хорошо противостоять тепловому расширению.

Циклон 14 расширяется или сжимается при повышении температуры и охлаждении реактора восстановления с псевдоожиженным слоем, и тогда на точку 210 соединения между линией 204 ввода газа и участком 14b опускной трубы циклона 14 будет действовать напряжение сдвига. Однако, как показано на Фиг.3, поскольку линия 204 ввода газа сформирована в виде змеевика или пружины, в ней гасится напряжение сдвига, прилагаемое к точке соединения, что предохраняет точку 210 соединения от разрушения.

Кроме того, линия 204 ввода газа с вышеприведенной конфигурацией также может поглощать вибрацию циклона 14, вызванную потоком восстановительного газа, сформированным в реакторе восстановления с псевдоожиженным слоем.

С другой стороны, точка 210 соединения между линией 204 ввода газа и участком 14b опускной трубы циклона 14 является сварным соединением. Следовательно, предотвращают утечку из циклона 14 углеродсодержащего газа, вдуваемого из линии 204 ввода газа.

Далее данное изобретение будет описано с обращением к экспериментальным примерам. Эти экспериментальные примеры приведены просто для иллюстрации данного изобретения и данное изобретение не ограничено ими.

Экспериментальные примеры

Мелкодисперсную железную руду, которая в течение определенного времени находилась в контакте с газом, содержащим определенное количество восстановительного газа, направляли на пластину, а эту пластину постепенно поворачивали в направлении по часовой стрелке от 0 градусов. При этом замеряли угол, при котором мелкодисперсная железная руда осыпается. Далее проводили много экспериментов, изменяя температуру газа. В данном случае угол осыпания представляет собой угол, при котором мелкодисперсная железная руда начинает отделяться от пластины под действием силы тяжести. Момент, когда происходит явление слипания и мелкодисперсная железная руда не отделяется от пластины, обозначали как 180 градусов.

Экспериментальный пример 1

Измеряли угол осыпания мелкодисперсной железной руды, которая в течение определенного времени находилась в контакте с газовой смесью, содержащей восстановительный газ, и газ, содержащий метан в количестве 50%.

Экспериментальный пример 2

Измеряли угол осыпания мелкодисперсной железной руды, которая в течение определенного времени находилась в контакте с газовой смесью, содержащей газ, представляющий собой 100% метан.

Сравнительный пример

Для сравнения с экспериментальными примерами измеряли угол осыпания мелкодисперсной железной руды, которая в течение определенного времени находилась в контакте только с восстановительным газом.

Фиг.5 представляет собой график, изображающий экспериментальные результаты, полученные в ходе экспериментальных примеров и сравнительного примера. Как показано на Фиг.5, температура слипания мелкодисперсной железной руды, которая контактировала с восстановительным газом и газом, содержащим метан в количестве 50% (Экспериментальный пример 1), составляла 760°С. Кроме того, температура слипания мелкодисперсной железной руды, которая контактировала с восстановительным газом и газом, содержащим метан в количестве 100% (Экспериментальный пример 2) составляла 800°С. Более того, температура слипания мелкодисперсной железной руды, которая контактировала только с восстановительным газом, составляла 725°С.

Как описано выше, температуры слипания в Экспериментальных примерах 1 и 2 составляли на 35 и 75°С выше, чем температура слипания в сравнительном примере соответственно. То есть, согласно результатам вышеприведенного эксперимента в сравнительном примере явление слипания наступает раньше, по мере того, как температура газа постепенно растет. В экспериментальных примерах явление слипания наступает при температуре, которая выше, чем температура в сравнительном примере. То есть, явление слипания в Экспериментальных примерах 1 и 2 не столь серьезны, как это явление в сравнительном примере.

Это означает, что слипание частиц мелкодисперсной железной руды затрудняется, поскольку на поверхности этой мелкодисперсной железной руды осаждается углерод, который образуется при разложении метана. Следовательно, согласно данному изобретению, явление слипания частиц мелкодисперсной железной руды заметно уменьшается при температуре, равной или выше 700°С, что является рабочей температурой для реактора восстановления с псевдоожиженным слоем, особенно в реакторе окончательного восстановления.

Хотя выше были подробно описаны примеры реализации данного изобретения, следует ясно понимать, что многие изменения и/или модификации основной концепции изобретения, изложенной здесь, также подпадают под сущность и объем данного изобретения, как они определены прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится к установке для получения расплавленного чугуна. Установка включает, по меньшей мере, один реактор восстановления с псевдоожиженным слоем, в котором восстанавливают железную руду и придают ей пластичность, плавильную печь-газификатор, в которую загружают восстановленную руду и вводят кислород с изготовлением расплавленного чугуна, и линию подачи восстановительного газа, выходящего из плавильной печи-газификатора, в реактор восстановления с псевдоожиженным слоем. В реакторе восстановления с псевдоожиженным слоем установлен циклон для сбора мелкодисперсной железной руды. К циклону присоединен газовый инжектор, с помощью которого предотвращают слипание мелкодисперсной руды путем введения в циклон углеродсодержащего газа. Газовый инжектор включает линию ввода газа, которая при соединении с циклоном проходит вдоль вертикальной оси через верхнюю часть реактора восстановления с псевдоожиженным слоем. Линия ввода газа охватывает циклон и может иметь форму спирали или ее часть может иметь форму пружины. 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Установка для получения расплавленного чугуна, включающая по меньшей мере один реактор восстановления с псевдоожиженным слоем, в котором восстанавливают железную руду и придают ей пластичность, и превращают эту железную руду в восстановленные материалы, плавильную печь-газификатор, в которую загружают восстановленную руду и вводят кислород, и в плавильной печи-газификаторе изготавливают расплавленный чугун, и линию подачи восстановительного газа, по которой подают восстановительный газ, выходящий из плавильной печи-газификатора, в реактор восстановления с псевдоожиженным слоем, где реактор восстановления с псевдоожиженным слоем включает циклон, который установлен в этом реакторе восстановления с псевдоожиженным слоем для того, чтобы собирать мелкодисперсную железную руду, и где к циклону присоединен газовый инжектор, с помощью которого предотвращают слипание мелкодисперсной руды путем введения в циклон углеродсодержащего газа.

2. Установка по п.1, в которой газовый инжектор включает линию ввода газа, которая при соединении с циклоном проходит вдоль вертикальной оси реактора восстановления с псевдоожиженным слоем.

3. Установка по п.2, в которой линия ввода газа при соединении с циклоном проходит через верхнюю часть реактора восстановления с псевдоожиженным слоем.

4. Установка по п.3, дополнительно включающая трубопровод для отходящего газа, который установлен над циклоном и через который выпускают газ, и фланец, который соединяет циклон с трубопроводом для отходящего газа этого циклона, где газовый инжектор включает линию ввода газа, которая проходит сквозь фланец и соединена с внутренней областью циклона.

5. Установка по п.4, в которой линия ввода газа охватывает циклон в форме спирали.

6. Установка по п.5, в которой часть линии ввода газа охватывает циклон в форме пружины.

7. Установка по п.1, в которой реактор восстановления с псевдоожиженным слоем дополнительно включает устройство для подачи инертного газа, которое соединено с линией ввода газа и через которое подают инертный газ в циклон.

8. Установка по п.7, в которой устройство для подачи инертного газа включает линию подачи инертного газа, которая соединена с линией ввода газа, и автоматический клапан, который периодически открывает и закрывает линию подачи инертного газа.

9. Установка по п.7, в которой инертным газом является азот.

10. Установка по п.1, в которой циклон включает конический участок, в котором накапливается мелкодисперсная железная руда и участок опускной трубы, который соединен с нижним концом конического участка и через который выгружают накопленную мелкодисперсную железную руду, где с участком опускной трубы связано множество газовых инжекторов.

11. Установка по п.10, в которой газовый инжектор включает первый газовый инжектор, который соединен с точкой присоединения, расположенной между коническим участком и участком опускной трубы.

12. Установка по п.10, в которой газовый инжектор включает второй газовый инжектор, который соединен с нижним концом участка опускной трубы.

13. Установка по п.10, в которой газовый инжектор включает два или менее третьих газовых инжектора, которые находятся на определенном расстоянии друг от друга, так что они расположены между точкой соединения конического участка и участка опускной трубы и нижним концом участка опускной трубы.

14. Установка по п.1, в которой углеродсодержащий газ включает метан.

15. Установка по п.1, в которой скорость потока газа в области, в которой газовый инжектор и циклон соединены друг с другом, составляет от 4 до 8 м/с.

16. Установка по п.1, в которой газовый инжектор установлен в реакторе восстановления с псевдоожиженным слоем, который непосредственно соединен с плавильной печью-газификатором, находящейся при реакторах восстановления с псевдоожиженным слоем.