Способ ведения доменной плавки Советский патент 1976 года по МПК C21B5/00 

отношении, чтобы продукты конверсии имели минимальное содержание СО2, Н2О и сажистого углерода. Продукты конверсии с температурой 800-1500С поступают в футерованный газопровод, а по нему в кольцевой газопровод иечи, фурменные рукава, плазмотроны и в фурмы, установленные в горяе .печи. В плазмотронах завершается конверсия и происходит донолнительный нагрев продуктов конверсии до 1800-2500°С.

С целью исключения затрат на строительство теплообменников-конвертеров и улучшения условий техники безопасности высокотемпературные восстановительные газы можно получать только в плазмотронах. Избыток колошникового газа используется при этом на электростанции, заводские или в химическом производстве.

Углекислый газ и водяные пары, содержаш.иеся в продуктах конверсии, взаимодействуют с раскаленным коксом, в результате в печи получается горновой газ следующего состава: 30-55% СО; 64-45% Нг; 1% и менее N2. Горновой газ в силу своей высокой восстановительной активности (сумма СО и HZ около 99%) и большого нагрева, обеспечивает высокую степень косвенного восстановления окислов железа и достаточный нагрев чугуна и шлака. Особенно активным восстановителем при высоких температурах в области горна, заплечиков и низа шахты печи является водород, способствуюш,ий повышению степени косвенного восстановления, снижению расхода кокса и уменьшению затрат тепла на выплавку чугуна. В верхних зонах печи более активным восстановителем (с кинетической точки зрения) будет окись углерода.

Использование колошникового газа, содержаш,его примерно 22% СО, 32% HZ при сумме СО2+Н2О до 45%, для проведения коНверсии углеводородного газа, значительно снижает необходимый расход последнего по сравнению с другими видами конверсии (кислородной, воздушной, паровой и другими).

При осунхествлении предлагаемого способа достигается снижение расхода кокса до 100- 140 кг и природного газа до 100-180 м на 1 т чугуна.

При осуществлении способа рудная нагрузка будет находиться в пределах 13-15 т к 1 т кокса вследствие его снижения. Производительность 1 м объема предлагаемой Печи должна быть в 7-15 раз больше по сравнению с электродоменным процессом при угольных электродах и в 2-4 раза выше по сравнению с обычным доменным процессом.

Снижение расхода кокса улучшит качество чугуна по содержанию в нем серы (менее 0,02%) при сохранении основности шлака, как это принято в доменном процессе.

Количество горновых газов при данном процессе не только в несколько раз превышает количество горновых газов при электродоменной плавке с углеродсодержащими электродами в низкошахтных печах, но особенно важно следующее:

газы при предлагаемом процессе обладают не только более высокими восстановительными свойствами, обеспечивающими получение весьма высокой степени косвенного восстановления (90-100%) окислов железа, но и снижение расхода кокса на выплавку чугуна;

высокой степени косвенного восстановления будет способствовать увеличение высоты шахты, которая уже не будет лимитирована электродами.

Эти обстоятельства снижают расход электроэнергии, а также кокса, способствуя улучшению качества чугуна не только в отношении снижения содержания в нем серы, но и фосфора.

Для исключения разбавления горнового газа азотом при пуске (задувке ) печи пользуются техническим кислородом для конверсии углеводородного газа. Расход кислорода устанавливается с учетом необходимости получения конвертированного газа с возможно низкой концентрацией углекислого газа и водяного пара.

Пример. Выплавка иередельного чугуна из окатышей ССГОКа, имеющих состав, %: железа общего 60,0, двуокиси кремния 4,8, окиси кальция 5,6, фосфора 0,04, серы 0,1 в доменной печи, оснащенной плазмотронами, при использовании колошникового газа для конверсии природного газа (метана).

На 1 т чугуна состава, %: углерода 4,2, кремния 0,5, марганца 0,1, фосфора менее 0,1 и серы менее 0,02 расходуется 1,58 т окатыщей Соколовско-Сарбайского горно-обогатительного комбината: известняка с 54% окиси кальция 0,02 т; «окса карагандинского ПО кг; природного газа (метана) 180 м.

Для конверсии этого количества природного газа (метана) будет расходоваться 450 м колошникового газа состава, %: СО2 10,8; Н2О 26,0; СО 21,7; Н2 32,1; азота 0,4.

Исследования показали, что при расходе смеси природного и колошникового газов через теплообменник, при среднемассовом ее нагреве до 1300°С, будет происходить конверсия метана за счет СО2 и Н2О колошникового газа с образованием окиси углерода и водорода, которая закончится при проходе через плазмотроны, дающие нагрев до оптимальной, необходимой для процесса температуры (до 2000°С).

В результате состав горнового газа следуюший, %: СО 87,8, П2 61,7 и азота 0,5, что дает высокую степень косвенного восстановления, равную 90%, существенно превышающую степень косвенного восстановления для обычной доменной плавки на коксе. Общий расход тепла «а 1 т чугуна составляет 0,8 млн ккал при уносе тепла колошниковыми газами в количестве 9-14 % и потерях тепла на излучение и конвекцию 8-13 % от указанного расхода тепла.

Количество колошникового газа (включая

Н2О) при данном варианте 1100 м и на I т чугуна, а расчетная его температура нри КИПО - 0,3 по данным теплового баланса составит 170-270°С. Расход электроэнергии на работу плазмотронов при их К.П.Д.:60% в данном варианте составляет 640 квт-час, что значительно выгоднее, чем при любых конструкциях существующих электродоменных печей с углеродсодержащими, например, самоспекающимися электродами. Распределение материалов на колошнике производится теми же засыпными аппаратами, какими оснащены современные доменные печи.

Печь работает при повыщенном давлении газа в горне 2,5 ати и выще.

Печь, например, объема 2100 м будет при КИПО 0,3-0,2 производить 7-10 тыс. т чугуна в сутки при указанном выще низком содержании в нем серы и фосфора из-за сокращения расхода кокса при предлагаемом способе, представляющем больщую экономическую выгодность, вследствие использования колошникового газа для конверсии природного газа в теплообменнике (например, в кауперах) и плазмотронах при низком расходе кокса.

Шлак по предлагаемому способу плавки обычный.

Преимуществом способа является возможность резкого увеличения производства чугуна при пониженном расходе электроэнергии, кокса и углеводородного газа по сравнению с известными.

Формула изобретения

1.Способ ведения доменной плавки, включающий загрузку железорудной шихты и «окса и подачу в горн газообразных реагентов, подвергнутых нагреву и реформированию в плазмотронах фурменных приборов, отличающийся тем, что, с целью экономии кокса на плавку и повышения производительности печи, в горн печи подают одни восстановительные газы, содержащие 3-13% суммы СОг + + HjO и не более 1 % NZ, остальные - окись углерода и водород.

2.Способ по п. 1, отличаюшийся тем, что восстановительные газы подают нагретыми до 1800-2500°С.

3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что кокс загружают в количестве 100-170 кг на 1 т чугуна.