Устройство для получения чугуна из железосодержащей шихты "БАС-домна Советский патент 1990 года по МПК C21B13/14 

сл

00

Изобретение относится к черной металлургии. Цель изобретения - обработка плохоспекающихся руд и упрощение управления процессом. Устройство работает следующим образом. Кольцевой кожух снабжен изнутри осесимметричной замкнутой системой вертикальных и радиально вытянутых камер подогрева, по которым проходят горячие газы и через простенки которых подогревается просыпающаяся между простенками рудофлюсоугольная шихта. Температура подогрева восстанавливаемой углем шихты 750-850°С. Затем восстановленная шихта через переточные патрубки, снабженные газоструйными аппаратами, подается в плавильный газификатор. Газы от плавления шихты через центральное отверстие поступают в расширительную камеру, а затем в смесительную, где подаваемым воздухом охлаждается до температур восстановления, а затем через систему подающих трубопроводов распределяются по отопительным камерам и через дымовой круговой коллектор отводятся из установки. Установка позволяет получать чугун из бедных плохоспекающихся руд, упростить процесс их восстановления, эффективно утилизируя химическую и тепловую энергии топлива. 3 ил.

Изобретение относится к черной металлургии, к устройствам для получения чугуна из железосодержащих руд.

Цель изобретения - обеспечение обработки гоюхоспекающихся руд и упрощение управления процессом.

На фиг.1 изображена схема способа и устройство, общий вид; продольный разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - сечение Б-Б на фиг.1.

Устройство для получения чугуна из железосодержащей шихты содержит

выплавной газификатор 1, над которым на стальной опорной конструкции (не показана) расположен кольцевой реактор 2 и газификации угля и прямого восстановления железа.

Выплавной газификатор 1, расположенный под кольцевым кожухом восстановительного реактора 2, оборудован воздушными фурмами 3, горячее кислородсодержащее дутье в которые подается от воздухонагревателей через кольцевой воздухопровод 4. Над фурменной зоной равномерно по периметру печи

DO

разменяны загрузочные перетоки 5, каждый из которых оборудован газоструйным аппаратом 6 с подводом 7 дымового газа, подводом 8 воздуха от воздуходувки и подводом 9 энергоносителя - сжатого воздуха (компримиро- ванного газа).

Кольцевой реактор 2 состоит из радиальных, чередующихся между собой, восстановительных камер 10 и отопительных простенков 11. Все восстановительные камеры открыты вверху и внизу, объединены вверху загрузочным Кольцевым коллектором 12, а внизу - Сборником 13, сообщающимся через перетоки 5 с выплавным газификатором 1. Каждая камера 10 имеет выводы 14 газа на разных уровнях. Выводы 14 оборудованы клапанами-регуляторами 15 и вре- Заются в коллектора 16, объединенные ранспортным газопроводом 17.

Отопительные простенки 11 содержат газоходы 18 и изолированы от камер |0. Каждый простенок 11 снабжен в нижней части боковым газопроходом 19, а вверху боковым выводом 20 газа, Врезанным в коллектор 21 дымового газа. Внизу каждый простенок содержит сборник 22 золы, соединенный через Выпуск 23 с коллектором 24 золы.

По оси в центре кольцевого кожуха реактор 1 содержит две камеры. Верхняя камера 25 - смесительная соединена со всеми оптопительными простенками 11 газопроходами 19. Нижняя камера 26 - дожигания соединена вверху со смесительной камерой 25 газо- проходом 27, а внизу газопроходом 28 - с выплавным газификатором 1.

Вверху смесительная камера 25 содержит ввод 29 холодного воздуха от воздуходувки, которьй оборудован запорной и регулирующей арматурой.

Устройство оборудовано, например, газоструйным загрузочным устройством

30,доменной печи В.Г.Бардышева, которое обеспечивает автоматическое поддержание в загрузочном коллекторе 12 заданного уровня шихты, поступающей в загрузочное устройство, например пневмотранспортом по трубопроводу

31,и предотвращает выход газов из реактора 2 в атмосферу.

Устройство работает следующим образом.

Подготовленная сбалансированная смесь измельченных железосодержащих материалов (руда, концентраты, агло

5

мерат, окалина, шламы и т.п.), флюсов и неспекающихся пневмотранспортом по трубопроводу 31 подается в загрузочное устройство 30, непрерывно распределяющее шихту в кольцевом загрузочном коллекторе 12. Из коллектора шихта за счет собственной сыпучести заполняет восстановительные камеры 10 и под собственным весом уплотняется в них. В камерах 10 шлхта нагревается без доступа воздуха до 750-850°С. В этих условиях соответствующее количеству кислорода в окислах количество угля, находящегося в составе шихты, газифицируется. Продукты газификации угля - окись углерода, водород, углерод взаимодействуют с окисленными материалами, находящимися в непосред- 0 ственном контакте с ними, восстанавливают их, при этом идет, в основном, процесс прямого восстановления с расходом части твердого- углерода.

Выделяющиеся восстановительные газы выходят из камер 10 через выпуски 14. Проходное сечение выпусков может изменяться клапанами-регуляторами 15. Посредством.организации выхода газов через верхние или нижние выпуски 14, установления требуемого проходного сечения выпусков изменяется давление, направление и интенсивность потоков восстановительных газов внутри камер 10. Далее газ из выпусков 14 через коллекторы 16 и газопровод 17 транспортируется в цех переработки либо вдувается в качестве топлива в газификатор.

Восстановленные в восстановительных камерах 10 при умеренных температурах материалы в виде сыпучей смеси губчатого железа и углеродного остатка газификации угля по мере выгорания углерода и проплавления шихты в выплавном газификаторе 1 пересыпаются из камер 10 в сборники 13 и из них через перетоки 5 под собственным весом или под действием регулируемого потока дымовых газов, либо комприми- рованного воздуха, либо их смеси, подаваемых газоструйными аппаратами 6, загружаются в выплавной газификатор 1.

В газификаторе 1 из поступаемых из реактора 2 материалов и вдуваемого через фурмы 3 кислорбдсодержащего газа, например кислорода и воздуха, образуется углеродный псевдоожиженный слой.

0

5

0

5

0

5

Горновой газ и выносимая им зола, поднимаясь в зону загрузки шихты, охлаждаются под действием более холодного материала и с температурой 1200-1400 С, проходя свободную от шихты зону успокоения в газификаторе 1, пропорционально сопротивлению газовых трактов распределяются по двум потоком. При неработающих газоструйных аппаратах незначительная часть газов может проникать через измельченную шихту по перетокам 5 и сборнику 13 в восстановительные камеры 10, где смешивается с продуктами газификации угля и разложения плавильных материалов и выполнят роль восстановителя. Значительно большая часть газов, загрязненных выносами

и золой, из газификатора 1 через газопроход 28 попадает в камеру 26, где частично теряет скорость, и часть наиболее тяжелых выносов шихты выпадает из газа на наклонные стенки камеры 26 и под собственным весом через газопроход 28 возвращается в газификатор 1. Запыленные наиболее легкими компонентами шихты, углеродом и золой горновые газы через газопроход 27 попадают снизу в смесительную камеру 25, куда навстречу им, сверху, через ввод 29 подается холодный (200 С) воздух от воздуходувки. В условиях достаточной для воспламенения температуры и избыточного количества воздуха газ в смесительной камере тормозится, перемешивается с воздухом и дожигается, при этом сгорает и содержащийся в нем твердый углерод. Избыток воздуха при дожигании устанавливается из условия обеспечения конечной температуры продуктов горения газа 1000-1100°С и необходимой для обеспечения заданного температурного режима в восстановительных камерах 10. Далее, уже в виде дымовых газов, из камеры 25 поток распределяется равномерно через газопроходы 19 по отопительным простенкам 11. Поскольку суммарное проходное сечение газоходов 18 в отопительных простенках 11 значительно больше суммарного сечения газопроходов 19, то дымовые газы продолжают расширяться далее, теряя скорость, чем создаются условия для вы- падания золы и шихтовой пыли.

Пыль и зола, выпавшие в смесительной камере 25 за счет уклона в сторону газопроходов 19, а также выпав

0

5

о

5 0 0

5

0

5

шие в отопительных простенках 11, концентрируются в сборниках 22, через выпуски 23 выдаются вместе с частью дымовых газов в колчектор 24 и за счет энергии дымовых газов и, например, пневмосистемы (не показана) транспортируются к газоочистке.

В случае, когда в предлагаемом способе используют низкозольные угли и в золосборниках 22 выносы железосодержащих материалов составляют большую часть, золосборники 22 отопительных простенков 11 сопрягают непосредственно со сборником 13, аналогично сопряжению восстановительных камер 10 со сборником 13, и все выпавшие в золосборник 22 выносы вместе со сходящими в сборник 13 из восстановительных камер 10 материалами через перетоки 5 возвращают в выплавной газификатор 1.

Дымовые газы, проходя снизу вверх газоходы 18, отдают большую часть тепла простенкам 11 и через них нагревают шихту в камерах 10. Охлажденные до температуры /-300 С дымовые газы через выпуски 20 и коллектор 21 транспортируются к котлу-утилизатору, к газоочистке и могут быть далее утилизированы на установках получения электроэнергии.

Согласно техническому решению исключается необходимость как обеспечивающей газопроницаемость подготовки шихтовых материалов, так и подготовки восстановительных газов, достигается технологически необходимая возможность использования наиболее дешевого топлива - неспекающихся углей и не- окускованных - измельченных и пылевидных металлсодержащих материалов и флюсов непосредственно в доменной плавке.

В устройстве эффективно используются горновые газы, образующиеся в газификаторе 1, за счет их дожигания в смесительной камере 25 в воздушной среде до углекислого газа, а также последующего максимально возможного использования их теплосодержания в отопительных простенках 11, а затем в утилизационных установках.

В данном устройстве обеспечивается наиболее полное использование твердого углерода и плавильных материалов за Счет их улавливания и возвращения в процесс в камере 26, сжигания углерода в смесительной камере 25, концентрации в сборнике 22 и удаления с золой к гаяоочистке, где обогащенные за счет отделения золы выносы вновь вводятся в состав шихты (не показано). Обеспечивается также либо подача для дальнейшей переработки использованных восстановительных газов, образующихся в результате газификации углей в камерах 10 и содержащих в своем составе ценные химические веше- ства, либо их использование как топлива в самом устройстве.

Кроме того, применение газоструй- нрго загрузочного устройства 30 и газоструйных аппаратов 6, которые обладают высоким коэффициентом инжек- ции (16-20) и которые в качестве энергоносителя, исходя из условий их функционирования могут использо- вать сжатый воздух, пар или компри- мированный газ с рабочим давлением 4-5 ати, а в качестве инжектируемого потока - запыленный газ с параметрами, равными или близкими к парамет- рам смешанного потока газоструйного агрегата, обеспечивает экономию энергоресурсов и высокую надежность и работоспособность наиболее ответственных узлов.

Формула изобретения

1, Устройство для получения чугуна из железосодержащей шихты БАС- iдомна, содержащее выплавной газификатор, расположенный над ним шахтный восстановительный реактор, имеющий

узел выгрузки восстановленной шихты, соединенный с газификатором трубопроводами, и боковые патрубки гаэовводов в средней части реактора для продуктов газификации, узел загрузки шихты, газоотвод дымовых газов и воздушный компрессор, отличающееся тем, что, с целью обеспечения обработки трудноспекающихся руд и упрощения управления процессом, восстановительный реактор выполнен в виде кольцевого кожуха, в котором размещена осесимметрично система чередующихся радиально расположенных отопительных и восстановительных камер, центральная часть кольца над выходным отверстием газификатора снабжена камерой дожигания и связанной с ней камерой смешения, которая через газоходы связана с каждой отопительной камерой, при этом отопительные камеры системой газоходов связаны между собой, а газовыводы восстановительных камер снабжены регулировочными клапанами и расположены по высоте не менее чем в один ярус.

Дымовые газы

Зола

Ось летки для шлака

Ось

летки для чугуна

Уровень шлака Јj Уробень чугуна

Фиг.1

16

11

18

Ю

Фиг. 2

п

22

2

20

10

25

27

6-6

l ysS s f Suu S i SSSS SSls Si SS SSSSSSsaSilSi SfSlSS&

20

23

13