Способ работы доменной печи и система для производства жидкого чугуна и восстановительного газа Советский патент 1985 года по МПК C21B5/00 

1 t

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к выплавке чугуна и получению горючего и восста новительного газа в доменных печах.

Известен способ получения чугуна и восстановительного газа в доменных печах, согласно которому в печь загружается металлизованное сырье, шихта, и через фурмы вводятся горячие , полученные вне доменной печи восстановительные газы. При этом через колошник удаляется обогащенный СО и Н высококалорийный газ, используемый в доменной плавке на другой печи С1 J

Наиболее близким к предлагаемому по техп1-1ческой сущности является способ работы доменной печи, включающий загрузку шихты через колошник, ввод в шихту углеродсодержащих компонентов, например угля, предварительный нагрев шихты в шахте и плавление в заплечиках,сжигание .углевоДородистых материалов в фурменной зоне нагретым д-утьем, выпуск жидких продуктов плавки из ниж.ней части горна, удаление газов через колошник С2.

Наиболее .близкой к предлагаемой по технической:сущности является система для производства жидкого чугуна и восстановительного газа, состоящая из двух доменньгх -печей, -каждая из которых содержит ряд дутьевых фурм в верхней части горна, соединенных т{5убоп|:)оводами для передачи восстановительного газа из одной печи в другую. При этом трубопровод транспортирует колошниковый газ доменной печи, работающей на металлизованном сырье, с применением восстановительного газа, вдуваемого через фурмы.в другую печь, работающую на окисленном железорудном сырье tl .

Недостатками известного способа являются низкие калорийность и концентрация восстановительных газов, невозможность регулировать их состав в широких пределах, что затрудняет использование их как в доменном производстве, так ив др.угих областях производств. Кроме того, изйестный способ не позволяет в широких пределах контролировать состав вое-становительного газа, а подготовка восстановительньЕС газов вне доменной печи - дорогостоящее и технически труднореализуемое мероприятие.

38036

Недостатком известного устройства является ограниченность его использования, так как обязательньм условием функционирования системы 5 является проплавка в печи, колошниковый газ которой используется в каче:стве восстановительного, металлизо-. ванного сырья, и вдувания через фурмы природного газа или других углеврдородов, поскольку только при

соблюдении этих условий колошниковый газ будет обладать достаточным восстановительным потенциалом. Кроме того, недостатком системы является

отсутствие контроля количества, состава и температуры газов в шахте, что приводит к расходованию дорогого и дефицитного кокса на реакции прямого восстановления в печи, работающей на окисленном железорудном

сырье. Все это снижает эффективность доменной плавки и удорожает производство чугуна и восстановительного газа.

Цель способа - повьпиение эффективности работы доменной печи,, при получении высококачественного восстановительного газа и удешевление производства.

Цель cиcтe iы - повышение эффективности работы системы по качеству и количеству производимых продуктов плавки и удешевление их производства. Поставленная цель достигается

тем, что согласно способу работы доменной печи, включающему загрузку шихты через колошник, ввод в шихту углеродсодержащих компонентов, например угля, предварительный нагрев

шихты в шахте и плавления в заплечиках, сжигание. углеродист{ 1х материалов в фурменной зоне нагретым дутьем, обогащенным кислородом, выпуск жидких продуктов плавки из нижней части горна, удаление газов через колошник, в верхнюю часть заплечиков вводят газ, содержащий COjи Н20, при температуре вьше , поддергживая при этом температуру газа в

нижней части Шахты на уровне , и удаляют, часть восстановительного газа, содержащего СО, :N2 и практически свободного от СО 2., и 5, из нижней части шахты на двух

различных горизонтах.

Поставленная цель достигается тем, что в системе для производства жидкого чугуна и восстановительного газа, состоящей из двух дрмен ных печей, каткдая из которых содержит ряд дутьевых фурм в верхней части горна, соединенных трубопроводами для передачи восстановитель- ного газа из одной печи в другую, каждая печь дополнительно содержит один ряд фурм, размещенных в верхней части заплечиков, и два ряда фурм, расположенных, в нижней части шахты, причем два ряда , расположенных в нижней части щахты одной из печей, соединены по меньщей мере с одним рядом фурм в этой же зоне другой печи. Способ осуществляется следующим образом. Ввод газа, содержащего С02И , в верхнюю часть заплечиков, вступаю щих в эндотермическую реакцию с углеродом при температуре свьше 1000°С с образованием СО и Hj, позволяет без применения мазута или пр родного газа или металлизованного сырья получить восстановительный газ с улучщенной теплотворной способностью и контролируемым содержанием в нем восстановителей и увеличить выход его до необходимых размеров. Одновременно контролируется температура газов в нижней части щахты поддерживаемая на уровне 1000°С, ко личество и состав газа в щахте, .что снижает потери углерода на прямое восстановление окислов. На одном из горизонтов в нижней части шахты часть газа вьшодится из доменной печи. Газ содержит СО, Hj и N и практически свободен от СО, и 5 с высокой теплотворной способностью (1800-2500 ккал/м Избыточную энергию, которая обра зуется в газах, -можно использовать для доменной плавки, пиролиза (расщепление под действием тепла), крекинга и она может экономично заменить количество энергии коксовых печей, являющихся источником загрязнения окружающей среды. На другом горизонте нижней зоны шахты часть гаэа; удаляется для .взятия проб с целью контроля состава и температуры. Кроме того, испол зуя эту информацию, контролируется также и ход процесса в заплечиках и горне печи. П р и м е р. В режиме работы доменйой печи для производства газов загружается шихта, состоящая из дешевых углеродсодержащих материалов (низкосортный уголь, магний, промышленные отходы, например бумагу, пластмассу, резину и т.д.). Кокс не применяют. Газообразные материалы для эндотермических реакций, содержащие COg и , например колошниковые газы, газы, образующиеся при плавке стали в кислородных конверторах, или газы из агрегатов прямого восстановления вводят в верхнюю часть заплечиков и, если потребуется, через главные фурмы. При температуре свыше 1000С эти газы вступают в реакцию с углеродом, образуя требуемые для восстановительного газа компоненты СО и Н . Кроме того, их применяют для регулирования температуры и химического состава многоцелевого газа. Газы удаляются из нижней части шахты при температуре примерно ЮООС и направляются потребителю. Состав их и температура непрерывно контролируют по пробам газа, удаляемого через второй горизонт в нижней части шихты. Пиролизная активность в шахте выше горизонтов для удаления газа образует газ, содержащий СН и другие углеводороды, СО, СР2, Hj,, Н,0, и соединения серы. Этот газ удаляется через колощник. Жидкий чугун и шпаки, образующиеся из шихтовых материалов, удаляются из нижней части горна печи. Удаляемый из нижней части печи восстановительный газ передается по трубопроводам потребителям с использованием в качестве восстано-. вительного газа, топлива для котлов и т.п. Колошниковый газ используют непосредственно или после смешивания с многоцелевым газом. Предлагаемое изобретение позволяет сократить расход кокса до нуля, получив дешевый колошниковый газ с повышенной теплотворной способностью и многоцелевой газ, пригодный для использования в восстановительных агрегатах, в том числе и в доменных печах без применения мазута и природного газа. При этом обес4печивается контролируемая работа доменной печи и состав газа. Данное устройство позволяет получать необходимое количество восстановительного газа, заданного состава для использован1зд в доменной плавке другой печи, а также на нужды других потребителей. При этом контролируется количество, тем пература и состав газов в шахте каж дой из печей, а нормальное функционирование системы не зависит от качества шихтовых материалов, допускается использование дешевого топли ва, экономится кокс за счет ограничения процессов прямого aoccTaitpBлёния. На фиг. 1 показана общая .схема, на фиг. -2 - схема доменных печей, источников энергии потребителей. Система состоит из двух доменных печей, одна из которых (1) производит основной продукт - металш, а другая печь (2) - газ. Обе печи оборудованы четырьмя рядами фурм, расположенных по периферии печи, Первьй ряд фурм 3 и 4 расположен в верхней ча.сти горна, второй ряд фур 5 и 6 - в верхней части заплечиков Третий ряд фурм 7 и 8 в нихшей . части шахты под опорным кольцом и ггетвертый ряд фурм 9 и 10 - также в нижней части шахты, вьше третьег ряда фурм. Фурмы каждого ряда объединены кольцевьми коллекторами 11, 12, 13 и 16 на доменной печи 1 и коллекто рами 1А, 1.5, 17 и 18 на доменной печи 2. Кольцевые коллекторы 1-го ряда фурм соединены с воздухопроводами 19 и 20 горячего дутья, иду щим от воздухонагревателей 21 и 22 (фиг.2), к крторым подводится дуть обогащенное кислородом от воздуходувки 23. Кольцевые коллекторы 2, 3 и ряда фурм каждой из печей попарно соединены трубопроводами 24, 25 и 26, а кольцевой коллектор 2-го ряд фурм печи 1, прризводя1аий газ, сна жен вводом для подачи эндотермичес кого газа. Трубопроводы, соединяющие коллекторы, снабжены перемычками и системой запорной арматуры, позвол ющей осуществлять зтереток газа из общего ряда фурм 2, 3 и 4-го поясо в любой из них,.для вдувания в дру 36 ryio печь или транспортирования другим потребителям газа, а также устройствами для отбора проб газа, для i определения его состава, температуры, давления, а также расхода по каждому из газопроводов 27, 28, 29 30, 31 и 32. Работа системы осуществляется следующим образом. Шихтовые материалы обычным способом загружаются через колошник. Когда печь работает в режиме производства газа, KioKC заменяется дешевым углем, лигнитом и другими углеродистыми материалами, например промышленными или бытовыми отходами. В доменную печь, основным продуктом которой является металл, кокс загружается в минимальном количест-; ве, необходимом для образования подвижной насадки для дренажа жидких продуктов плавки и прохождения газов (210-260 кг/т чугуна), а соотношение окиси металла и кокса примерно вдвоебольше обычного. Загружаются также флюсы в количестве, достаточном для получения требуемого состава-. Горячее дутье, нагретое воздухонагревателями 21 и 22, подается по трубопроводам 19 и 20, вводится в печь для плавки металла через кольцевой коллектор 16 и ряд фурм 5, а в печь для производства газа через воздухопровод и ряд фурм 6. В обоих случаях дутье обогащается кислородом, но в различной степени. В печи 2 образуется восстановительный газ, часть которого удаляют через ряд фурм 8 и 10, а оставшуюся часть с использованием соответствующей запорной арматуры и перемычек вводят в печь 1 для создания резерва тепла с температурой ниже 1000 С в нижней части шахты и количества восстановительных газов в ней для обеспечения максимального развития восстановления хорошо подготовленной окисленной шихты без значительных потерь углерода на прямое восстановление. Температуру и состав восстановительного газа регулируют расходом входящего эндотермического газа (содержащего Н.0 и СО) , вводимого через фурмы 4 и 6. Степень и харак тер эндотермических реакций перед фурмами 6 регулируют на основе дан71

ных анализа проб, взятых из фурм 6. Потоки газа, проходящие через коллектор 18 и фурмы 4, регулируют таким образом, чтобы реакция Будуара проходила максимально зкономично. В колопгниковый газ, выходящий из доменной плавильной печи по газоотводу 33, добавляют при необходимости определенное количество газа по трубопроводу 34 для цоследукяцего использования в энергетических установках или для иных целей. Часть газа можно вводить в доменную печь

38036.,

для производства газа через трубопровод и инжекторную систему до ввода в фурму 4 или трубопровод 17 и затем в фурму 6. 5

Использование изобретения позволяет сократить расход кокса до минимального количества, необходимого для дренажа жидких продуктов О плавки, заменив его дешевым восстановительньм газом, полученным без применения природного газа, мазута и металлизованмого сырья.

1. Способ работы доменной печи, включающий загрузку шихты через колошник, ввод в шихту углеродсодержащих компонентов, например угля, предварительньй нагрев шихты в шахте и плавление в заплечиках, сжигание углеродистых материалов в фурменной зоне нагретым дутьем, обогащенным кислородом, вьтуск жидких продуктов плавки из нижней части горна, удаление газов через колошник, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы доменной печи при получении высококачественного восстановительного газа и удешевления производст;ва, в верхнюю часть заплечиков вводят газ, содержащий С02 и , при температуре вьше , поддерживая при этом температуру газа в нижней части шахты на уровне , и удаляют часть восстановительного газа, содержащего СО, Н и Nj и практически свободного от COj , и S из нижней части шахты на двух различных горизонтах. 2. Система для производства жидкого чугуна и восстановительного газа, состоящая из двзгх доменных печей, каждая из которых содержит ряд дутьевых фурм в верхней части горна, соединенных трзгбопроводами для передачи восстановительного газа из одной печи в другую, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности работы системы по качеству и количеству производимых продуктов плавки и удешевления их производства, каждая печь дополнительно содержит один 00 ряд фурм, размещенных в верхней части заплечиков, и два ряда фурм, расположенных в нижней части шахты, до оэ причем два ряда фурм, расположенных в нижней части шахты одной из печей, соединены по меньшей мере с одним рядом фурм в этой же зоне другой печи.