Изобретение относится к металлургии, к прямому восстановлению оксида железа для получения горячих металлизованных (т.е. содержащих более 75% металла, обычно Волее 85% металлического железа в готовом продукте) групп или горячего железа губчатой структуры в шахтной печи при- - мого восстановления. k
Цель изобретения -. повышение пройз водительности печи при получении готового продукта с повышенным содержанием углерода.: ..;;На чертеже представлена схема, демонстрирующая работу устройства. :
Вертикальная восстановительная печь 1 шахтного типа имеет верхнюю восстановительную зону 2, зону 3 введения восета- новительного газа в центральной зоне печи и зону 4 регулирования углерода и выгрузки
продукции в нижней части печи. Гранулы окиси железа, или другие материалы, такие как крупнокусковая руда, загружаются в шахтную печь под действием силы тяжести для образования подвижного слоя, состоящего из частиц материала, содержащего окись железа, или шихты, внутри шахтной печи. Металпизованный или восстановленный материал извлекается из печи через выход 5 в ее днище. Восстановительная и фурменная система 6 окружает шахтную печь. Горячий восстановительный газ вводится в восстановительную зону через газовые порты в газовой восстановительной системе. Горячий восстановительный газ течет внутрь и вверх через восстановительную зону противотоком относительно направления движения шихты под действием силы тяжести. Восстановительный газ реагирует
00
ч ю ел
ы
с шихтой, образуя колошниковый газ, который выходит из печи через газоотводную трубку 7 в верхней части печи.
Печь 8 для риформинга, имеющая топливные горелки и множество каталитиче- ских трубок 9 непрямого теплообменника с внешним подогревом (показана только одна) генерирует горячий восстановительный газ. Восстановительный газ течет от содержащих катализатор трубок 9 потрубопрово- ду 10 реформированного газа. Часть реформированного газа проходит через трубопровод 11 к восстановительной и фурменной системе 6, вторая часть реформированного газа течет по трубопроводу 12 к горячему расходомерному соплу 13. Газовая трубка 14 соединяет расходомерное сопло с клапаном 15, который соединен с нижней конической частью. 4 печи трубопроводом 16.
Источник природного газа N подключен к трубопроводу 16 трубкой 17 для природного газа, которая имеет измерительную диафрагму 18 и регулирующий клапан 19 потока.
Устройства электрического регулирования процесса включают регулятор 20 потока, который получает сигнал с горячего расходомерного сопла 13 и управляет кла- пано,м 15, регулятор 21 потока, который пол- учаетсигнал с измерительной диафрагмы 18 природного газа и посылает сигнал к клапану 19. Оба регулятора 20 и 21 потока подключены к станции 22 соотношений, которая представляет собой автоматизиро- ванный регулятор с использованием ЭВМ. Термодатчик 23, установленный в нижней части шахтной печи, может быть подключен к станции 22 соотношений, но обычно он снабжается оптическим считывающим уст- ройством, используемым оператором. Термодатчик 24 в трубопроводе 16 со стороны шахтной печи в месте подключения трубки 17, которое является точкой смешивания газов, также может быть подключен к станции 22 соотношений. Газоанализатор 25 в трубопроводе 16 вблизи шахтной печи, который подключен к станции 22 соотношений, анализирует содержание метана в трубопроводе 16.
В процессе работы технологический газ от источника G. который может представлять собой отработавший колошниковый газ из газоотвода 1 шахтной печи, природный газ, метан или их смесь, реформируется в основном в СО и Н2. Реформированный газ разделяется, частично поступая непосредственно Р восстановительную и фурменную систему 6 в качестве г.осстзновитопьного газа, а вторая часть дозировано проходит через горячее расходомерное сопло 13, которое выдает сигнал регулятору 20 потока, который возбуждает горячий клапан 15 для поддержания потока в заданных параметрах, Природный газ от источника N подается в систему при окружающей температуре и дозируется через диафрагму 18. Измерительная диафрагма генерирует сигнал к регулятору 21 потока. Сигнал потока от горячего расходомерного сопла реформированного газа передается от регулятора 20 потока к станции 22 соотношений.
На станции 22 соотношений рассчитывается заданный параметр для регулятора 21 потока природного газа и передается к регулятору 21 для реализации. С помощью этой управляющей системы поддерживается постоянное соотношение между реформированным газом и природным газом в смеси. Газоанализатор 25 определяет содержание метана (CH/j) в газовой смеси до ее ввода в нижний конус и передает считанное значение содержания метана на станцию 22 соотношений, которая регулирует отношение потока природного газа к потоку реформированного, газа для получения желаемого содержания метана.
Термодатчик 23, расположенный в зоне 4 выгрузки продукции печи 1, регистрирует температуру шихты после ее прохождения через точку ввода газовой смеси. Если температура после ввода газовой смеси снижается слишком значительно, станция 22 может либо снизить количество природного газа в смеси, либо снизить скорость ввода потока смеси в печь или, сократив количество природного газа в смеси, увеличить поток, подводимый в печь. Если температура в зоне 4 выгрузки возрастает слишком сильно, может быть увеличен поток природного газа либо увеличена скорость притока газовой смеси или оба эти способа снизят температуру до желаемого диапазона. Станция 22 определяет, какой способ следует выбрать, т.е. меняет соотношение компонентов в -смеси или изменяет скорость потока смеси в зависимости от температуры смеси, регистрируемой термодатчиком 24. По мере снижения добтвки природного газа эта температура приближается к температуре горячего реформированного газа с учетом внутренних теплопотерь в трубопроводе. Резкое увеличение температуры, регистрируемое термодатчиком 23 в камере вырузки продукции, может указывать на слишком большую реакцию СО, у в этом случае следует увеличить приток природного газа во избежание локального пе- оегрева шихты. Содержание углерода в
готовом метализированном гранулированном железе зависит от содержания углево - дородного газа в смеси, определяемой смешиванием составляющих смеси в соотг ветствующем соотношении для уравнсщет шиванияэндотермическихи
экзотермических реакций в зоне 4 выгрузки продукции из печи.
Изобретение решает проблему, связанную с охлаждением железа прямого воеста - новления, посредством эндотермического расщепления метана или его эквивалента для получения углерода и посредством экзотермической диссоциации окиси углерода для получения углерода, уравновешивая таким образом экзотермические и эндотермические реакции в разгрузочной части шахтной печи..
Формула изобретения
1.Способ получения металлизованных гранул из оксидов железа в шахтной печи, включающий загрузку материала в шахтную печь сверху, получение восстановительного. газа каталитическим риформингом и его вдувание в среднюю зону печи для восстановления в противотоке с опускающимся материалом, удаление и рециркуляцию колошникового газа, вдуваниеуглеводородсо- держащих газов в зону выгрузки, науглероживание продукта и выгрузку его из печи, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности печи при получении готового продукта с повышенным содержанием углерода, в зону выгрузки печи вводят смесь холодного природного газа и горячего восстановительного газа, полученного каталитическим риформингом, а содержание углерода регулируют изменением соотношений компонентов смеси или скорости ее ввода..
2.Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что в качестве газа, подаваемого в установку риформинга, используют метан, природный газ, рециркулируемый газ или их смесь.
3.Устройство для. получения металлизованных гранул из оксидов-железа. содержащее шахтную печь с верхним участком, средним восстановительным участком, нижним участком науглероживания и выгрузки продукта, механизм данной выгрузки, средства ввода восстановительного газа и вывода колошникового газа и его рециркуляции, источник природного газа и установку каталитического риформинга, источ- ник и средства для введения технологического газа в установку рифор- 5 минга и соединительные трубопроводы, о т личающееся тем, что, с целью повышения производительности при получении готового продукта с повышенным содержанием углерода, устройство снэбже0 но двумя дополнительными трубопроводами, первый из которых соединяет установку каталитического риформинга с участком науглероживания выгрузки готового продукта, а второй связывает первый дополнительный
5 трубопровод с источником природного газа, при этом оба трубопровода оборудованы средствами регулирования количеств подаваемых газов,
4. Устройство по п.З, отличающее0 с я тем, что средства регулирования количеств подаваемых газов выполнены в виде расходомерного сопла горячего газа и связанного с ним регулирующего клапана со средствами его управления.
55. Устройство по п.З, отлинающеес я тем, что средства регулирования количеств газов на трубопроводе от источника природного газа выполнены в виде измерительной диафрагмы и связанного с ней ре0 гулирующего клапана со средствами управления.
6.Устройство по пп. Зи 5, отличающее с я тем, что средства управления регулирующими клапанами ;выполнены в
5 виде регуляторов потока газов.
7.Устройство.по пп, 3 и 6, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что оно снабжено ЭВМ, соединенной со средствами регулирования количества подаваемых газов, которые
0 соединены с регуляторами потоков газов.
8.Устройство по п.З, о т л и ч a to щ е е - с я тем, что оно снабжено термодатчиком, установленным внутри печи на участке науглероживания между га зо под водящим тру5 бопроводом и механизмом выгрузки.
9.Устройство по п.З, отличающее - с я тем, что оно снабжено газоанализатором, установленным на трубопроводе подачи газа на участок науглероживания.
010. Устройство по п.З, отличающе
е с я тем, что оно снабжено датчиком температуры, установленным на газоподающем трубопроводе после соединения его струбоп- ровОдом от источника природного газа.
10
Изобретение относится к области металлургии, к прямому восстановлению оксида железа для получения горячих металлизованных гранул или горячего железа губчатой структуры в шахтной печи прямого восстановления. Цель изобретения заключается в повышении производительности печи при получении готового продукта с повышенным содержанием углерода. Существо изобретения заключается в том, что на продукт восстановления в нижней зоне подают смесь горячего восстановительного газа и природного газа от источника без охлаждения продукта, для чего трубопровод от печи каталитического ри- форминга соединен с трубопроводом от ис- точника газа и узлами измерения и регулирования соотношений подаваемых газов. Использование изобретения позволяет повысить содержание углерода без охлаждения горячего продукта. 2 с. и 8 з.п.ф-лы, 1 ил.
