Способ подачи природного газа в фурмы доменной печи Советский патент 1982 года по МПК C21B5/00 

(54) СПОСОБ ПОДАЧИ ПРИРОДНОГО ГАЗА В ФУРМЫ Д(1ЕННОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к получению чугуна в доменной печи, и может быть использовано при выплавке чугуна в доменных печах, работающих с применением для вдувания в горн природного газа.

Наиболее близким по.технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ подачи природного газа в фурмы доменной печи, вкпючаюацЛ ввод природного газа в поток горячего дутья с различной степенью обогащения кислородом. Известный способ позволяет улучитть смешение природного газа с дутьем и эффективность использования газа в плавке II}.

Однако и при этом удельные расхо№1 природного газа остаются ограниченными и более .низкими, чем определенные теоретическими расчета PWt

Неполноту горения природного газа в горне доменной печи можно объяснить условиями его горения.

Время протекания реакций окисления в доменной печи ограничено временем порядка 0,06 с, что уже само по себе требует хороию подготовленного, в смысле реакционной способности и дисперсности, топлива.

Металлургический кокс, как известно, этими качествами обладает.

Извеотно, что при сжигании природ ного газа с кислородом на углеродной поверхности преимущество получает гетерогенная реакция горения углерода с кислородом, а природный

10 газ при этом крекируется со значительным выходом продуктов уплотнения, представляющим систему конденсированных ароматических углеводородов : фенантренов, антраценов,

15 хризенов, короненов и так далее, до 1 кг на моль реагирующего метана.

Наличие в зоне циркуляции двуокиси углерода может приводить к

20 сокращению выхода продуктов уплотнения за счет протекания реакций конверсии СО метаном.

Однако энергетические затраты при этом остаются достаточно вели25ки.

В итоге можно утверждать , что ввод природного газа в зоны цир.куляции доменной печи должен српровождаться снижением температур30ного и теплового уровней зон с одновременным снижением, интенсивности горения кокса из-за отложений на частицах кокса компенси юВсшныос фаз. Эти обстоятельства можно преодолеть только за счет прнменения специальных мер: интенсификации горения и дополнительного под вода тепла в горн. К недостаткам рассматриваемого ,способа- введения природного газа в доменную печь относятся большое вре мя индукции объясняемое природой метана и ограничениями процессов ди фузии кислорода в струю природного газа: развитие реакций С + Oi по отношению к реакциям СНд/ + О, прот какхцих на поверхности кокса; образование значительных количеств продуктов уплотнения в результате крекинга метана по схеме пСНд -((СН4)и - тН4.)аАс-((СН4)„ - тН - е1)одс + eL, где L - молекулы нескольких видов, отщепляющиеся в ходе поликонденсадии, адсорбция образующейся ароматики в порах кокса приводит к снижению его реакционной способности; развитие реакций конверсии двуокиси углерода метаном с образованием влаги. Так как некоторое количество метана подвергается крекигну, то для уменьшения вероятности протекания этой реакции необходимо подавать в зону циркуляции подготовленную зара нее кислороднометановую смесь. Целью изобретения является снижение расхода кокса. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу подачи природного газа в фурмы доменной пе чи, включающему ввод природного газа в поток горячего дутья с различной степенью обогащения кислородом природный газ перед вводом в фурму предварительно смешивают с технолог ческим кислородом с различной степенью чистоты, причем концентрация кислорода в газокислородной смеси составляет 0,,0% при скорости ис течения смеси в воздушный поток выше 10 м/с и 5-25% при скорости исте чения смеси свыше 50 м/с. При вводе в метан свободного ки лорода даже при Сохранении средней величины энергии возникают метильн радикалы СН, наличие которых пред определяет развитие цепного механи ма окисления метана. При окислительном пиролизе мета можно рассматривать следующую сово купность протекакяцих реакций: СНд- СН, + И;(1 Н + (Г СНд. 0,2СН. + СН + 0, + ОН; ОН + + Hi.0;(шГ HC, + + HjjOtf..(1.V) СН, + СН ,fb + . + -t- , (V) нсно- ,co + . (VI) 2H,j,0 4- Oj.(vn) Для этих реакций кинетическое-, равнением принимает вид - d(CH4) 2К, СН4 Oi CK4J . ак как КзТонЗГсНд.2К , о - К, OHJtCH. Таким образом, свободный гидроксил - ОН играет весьма важную роль при окислительном пиролизе метана. Лимитирующей же реакцией является реакция (1) так как составляющая скорости:реакции (I) может быть разожена на скорости реакции (1 ) и (l), в которых () преобладает. Для подготовленных металлокислородных смесей время протекания реакций окислёнйя составляет 0,003 с, что определяет окончание горения природного газа непосредственно у рыла фурмы. Таким образом, процесс окислительного пиролиза природного газа завераается в пределах зоны окисления с положительным тепловым эффектом, определяемым относительным содержанием кислорода в подготовленной для вдувания газокислородной . П р и м е р. Доменная печь V 1386 NT (в условиях НПО Тулачермет), выплавляющая предельный чугун с вдуванием кобинированного дутья имеет показатели: Производительность, т/сут2380 Расход дутья с Ь 1200с, м/мин2270 Расход природного газа, м /ч10300 Расход кислорода, м/ч11200 Концентрация кислорода в дутье, %26,5 Расход кокса, кг/т 530 Эквивалент замены кокса природным газом, ,8 При реализации изобретения часть кислорода в количестве 450 подают в газопроводы природного газа перед фурмами. Суммарное количество кислорода остается неизменным. За-счет предварительного смешения природного газа с кислородом эффективный расход природного газа увеличивается нал/10%, а коэффициент кокса от 0,8 возрастет

до 0,82 I по аналогии с результатами по известному способу/.

Расход кокса на тонну чугуна снижается на 2,07%.

Производительность печи за счет сокращения расхода кокса несколько увеличивается. При снижении расхода кокса на 2% повмиение производительности может быть ориентировочно на 0,5%.

Формула изобретения

Способ подачи природного газа в фур|«1 доменной печи, вклхтчающий ввод природного газа в поток горячего

с различной степенью обогащения кислородом, отличаю щийс я тем, что, с целью снижения расхода кокса, природный газ перед вводом в фурму предварительно смеишвают с технологическим кислородом, причем концентрация кислорода в газокислородной смеси составляет 0,5-5,0% при скорости истечения смеси в воздушный поток выше 10 м/с и 5-25% при скорости истечения смеси выше 50 м/с.

Источники информсщии, принятые во внимание при экспертизе

1. Тихомиров Е.Н. Комбинированное 15 .дутье доменных печей. М., Металлургия, 1974, с. 65-119.