CS209375B1

CS209375B1 - Preparation method of oxygen mixture for air enrichment blasted into the tuyeres of blast furnace

Info

Publication number: CS209375B1
Application number: CS954679A
Authority: CS
Inventors: Ivan Gajdos
Original assignee: Ivan Gajdos
Priority date: 1979-12-29
Filing date: 1979-12-29
Publication date: 1981-11-30

Description

Vynález sa tyká spósobu přípravy kyslíkovej zmesi pre obohatenie vzduchu dúchaného do výfuční vysokej pece.The invention relates to a process for the preparation of an oxygen mixture for the enrichment of air blown into a blast furnace.

Výroba ocele skujňovanún surového železa pomocou kyslíka je charakteristická velmi kolísavou « spotřebou kyslíka. Na druhej straně výroba kyslíka je stabilizovaný proces. Z týchto charakteristik, vyplývá zákonitá disproporcia medzi výrobou a spotřebou kyslíka spočívajúca v tom, že v niektorých časových intervaloch požadovaný a nastavený výkon výrobně kyslíka je váčší ako je spotřeba kyslíka pre výrobu ocele. Vtedy dochádza k odfuku vyrobeného kyslíka do atmosféry, čo představuje technologicky vynútenú stratu energie vynaložená na jeho výrobu. V célosvetovom meradle tieto straty predstavujú až 10—15 % vyrobeného kyslíka, určeného pre výrobu ocele.The production of steel by the scaling of pig iron by means of oxygen is characterized by a very volatile oxygen consumption. On the other hand, oxygen production is a stabilized process. From these characteristics, the inherent disproportion between production and oxygen consumption results in that, at some time intervals, the desired and set power of the oxygen production plant is greater than the oxygen consumption for steel production. At that time the produced oxygen is blown into the atmosphere, which represents a technologically forced loss of energy spent on its production. On a global scale, these losses account for up to 10-15% of the oxygen produced for steel production.

Jestvujúce doplňkové zariadenia výrobně kyslíka nezabraňujú úplné vzniku týchto strát, resp. nezabezpečujú ich úplné využitie. K týmto doplňkovým zariadeniam patria hlavně tlakové zásobníky kyslíka, ktoré do istej miery, pódia svojho obsahu akumulujú přebytky kyslíka, alebo skvapalňovacie zariadenia s nádržami kvapalného kyslíka, ktoré skvapalňujú přebytky kyslíka s následným jeho akumulováním v nádržiach kvapalného kyslíka. Tieto doplňkové zariadenia, investičně a energeticky náročné, zvyšujú využitelnost vyrábaného kyslíka až o 5 %.Existing supplementary oxygen production equipment does not prevent these losses, respectively. they do not ensure their full use. These additional devices include mainly oxygen storage tanks which, to a certain extent, accumulate excess oxygen in their contents, or liquefaction plants with liquid oxygen tanks which liquefy the excess oxygen with subsequent accumulation in the liquid oxygen tanks. These additional equipment, cost-effective and energy-efficient, increases the utilization of the oxygen produced by up to 5%.

Nevýhodou tlakových zásobníkov je malá akumulačně kapacita, zvýšená korozívnosť v prostředí kyslíka, nutnost’ kvalitných materiálov, nutnost’ nákladnej povrchovej úpravy, vysoké namáhaníe z velkých tlakových zmien cyklickým zatažením, zvýšená spotřeba energie na stlačenie kyslíka i a vysoké náklady na realizáciu.The disadvantages of pressure reservoirs are low storage capacity, increased corrosivity in an oxygen environment, the need for high-quality materials, the need for costly finishes, high stresses from large pressure changes due to cyclic loading, increased energy consumption for compressing oxygen and high implementation costs.

Nevýhodou skvapalňovacích zariadení s nádržami kvapalného kyslíka je ich zložitosť, náročnost’ na kvalifikovaná obsluhu a údržbu, zvýšená spotřeba energie na stláčanie a skvapalňovanie plynóv, nutnost’ kvalitných materiálov, vysoké náklady na realizáciu, poruchovost’ nádrží kvapalného kyslíka a to, že prebytočný kyslík nie je možné využit’ na 100%.The disadvantages of liquefaction systems with liquid oxygen tanks are their complexity, demands for qualified operation and maintenance, increased energy consumption for compressing and liquefying gas, the need for quality materials, high costs for implementation, failure of liquid oxygen tanks and the fact that excess oxygen is not can be used to 100%.

Uvedené nevýhody odstraňuje sposob přípravy kyslíkovej zmesi pre obohatenie vzduchu dúchaného do výfuční vysokej pece podfa vynálezu, ktoré; ho podstata spočívá v tom, že sa k vyrobenej í kyslíkovej zmesi základnej koncentrácie 60 až 85 % přidávané j kvysokopecnému vzduchu privádza nespotřebovaný prebytočný kyslík o koncen; trácii 97 až 99,8 % z akumulačného systému · kyslíkového rozvodu pre oceliarne.These disadvantages are overcome by the process of preparing an oxygen blend to enrich the air blown into the blast furnace of the present invention which; it consists in supplying unused excess oxygen to the concen- trated oxygen mixture of the basic concentration of 60 to 85% added to the blast furnace air; 97 to 99.8% of the oxygen distribution system for steel mills.

Výhody vynálezu oproti jestvujúcemu stavu techniky, oproti používaným spósobom akumulácie prebytkov kyslíka a přípravy zmesi kyslíka spočívajú v tom, že je možné podstatné zvýšit’ využitie prebytočného kyslíka, určeného například pre výrobu ocele a tým i významné znížiť množstvo energie vynaloženej k výrobě kyslíkovej zmesi pre obohatenie vzduchu, dúchaného do výfuční vysokej pece.The advantages of the invention over the prior art, compared to the methods used for accumulating excess oxygen and preparing the oxygen mixture, are that it is possible to substantially increase the utilization of excess oxygen, for example for steel production, and thereby significantly reduce the amount of energy used to produce the oxygen mixture for enrichment air blown into the exhaust blast furnace.

V případe nedostatku kyslíka určeného pre obohatenie vzduchu dúchaného do výfuční vysokej pece, spósob podlá vynálezu umožňuje zvýšit’ celkové množstvo kyslíka pre obohatenie vzduchu do vysokej pece o technologicky nutné straty kyslíka určeného pre výrobu ocele a tým umožňuje zvýšit produktivitu výroby (surového železa). V případe váčšej potřeby kyslíka pre obohatenie vzduchu dúchaného do výfuční vysokej pece ako je jeho výrobná kapacita pri jestvovaní váčšej využitelnej výrobnej kapacity kyslíka určeného pre výrobu ocele, spósob podlá vynálezu umožňuje vyrovnat, alebo znížiť bilančný rozdiel medzi potřebou kyslíka pre obohatenie vzduchu dúchaného do výfuční vysokej pece a jeho výrobnou kapacitou využitím jestvujúcej výrobnej kapacity kyslíka, určeného pre výrobu ocele a jeho prepustením do systému kyslíka pře obohatenie vzduchu dúchaného do výfuční vysokej pece a tým ešte viac zvýšit’ produktivitu vysokej pece.In the case of a lack of oxygen to enrich the air blown into the blast furnace, the method of the invention makes it possible to increase the total amount of oxygen to enrich the air in the blast furnace by the technologically necessary losses of oxygen for steel production and thereby to increase productivity (pig iron). In the case of a greater oxygen demand to enrich the air blown into the exhaust blast furnace than its production capacity when there is a more usable oxygen production capacity for the steel production, the method according to the invention makes it possible to equalize or reduce the balance difference between the oxygen demand for the blow air the furnace and its production capacity by utilizing the existing production capacity of the oxygen intended for the production of steel and passing it into the oxygen system to enrich the air blown into the exhaust blast furnace and thereby further increase the productivity of the blast furnace.

Příklad uskutočnenia spósobu podlá vynálezu je popísaný pomocou přiloženého výkresu, so schématickým vyznačením hlavných častí oboch kyslíkových systémov pre zásobovanie kyslíkovej oceliame a pre obohatenie vzduchu dúchaného do výfuční vysokej pece.An exemplary embodiment of the method according to the invention is described by means of the attached drawing, with a schematic representation of the main parts of the two oxygen systems for supplying oxygen steel and for enriching the air blown into the exhaust blast furnace.

Systém I je systémom kyslíka určeného pre výrobu ocele, například pre LD oceliareň s technologicky podmienenenou minimálnou koncentráciou kyslíka 99,5 %. Vedra něho je systém Π t. j. například systém obohacovania vzduchu dúchaného do výfuční vysokej pece kyslíkovou zmesou o koncentrácii 85 % kyslíka. Obidva systémy vo svojom povodnom význame sú přísné oddělené a pracujú nezávisle, pričom je dóležité, aby kyslík zo systému o nižšej koncentrácii nevnikol do kyslíka o vyššej koncentrácii,, V systéme I výrobně zariadenie 1 vyrába kyslík o koncentrácii 99,5 % a o přetlaku cca 3 kPa. Kyslík je stlačovaný kompresorom 2 na pracovný přetlak, ktorého rozmedzie je 1,2 až 2,8 MPa a je dopravovaný do skujňovacieho procesu oceliame. Přebytky medzi výrobou kyslíka a spotřebou sa akumulujú v akumulačnom systéme 3. V systéme fl výrobně zariadenie 6 vyrába kyslík o koncentrácii 85 % a o přetlaku cca 3 kPa. Kyslík je vedený rúrou do zmiešavacej komory 9 před turbodúchadlom 10 vysokopecného vzduchu. Obohatenie vysokopecného vzduchu kyslíkom je riadené klapkou 8 vsúčinnosti s údajom analyzátora obohatenia vysokopecného vzduchu kyslíkom. Funkciou kyslíkojemu 11 je okrem akumulácie najma vyrovnáváme přetlaku, ktorý kolíše v súvislosti s technológiou výroby kyslíka vo výrobnom zariadení 6.System I is an oxygen system intended for the production of steel, for example an LD steel mill with a technologically conditioned minimum oxygen concentration of 99.5%. In addition, the system Π t. j. for example, a system enriching the air blown into the exhaust blast furnace with an oxygen blend of 85% oxygen. Both systems in their original meaning are strictly separated and operate independently, it is important that the oxygen from the lower concentration system does not enter the higher concentration oxygen. In system I, the plant 1 produces oxygen at a concentration of 99.5% and a positive pressure of approx. kPa. The oxygen is compressed by a compressor 2 to a working overpressure whose range is from 1.2 to 2.8 MPa and is transported to the forging process by steel. The excess between oxygen production and consumption is accumulated in storage system 3. In system f1, the plant 6 produces oxygen at a concentration of 85% and an excess pressure of about 3 kPa. Oxygen is passed through a pipe to the mixing chamber 9 upstream of the blast furnace air turbocharger 10. The oxygen enrichment of the blast furnace air is controlled by the efficiency flap 8 with the oxygen blast furnace air analyzer data. The function of the oxygen reservoir 11 is, in addition to accumulation, in particular to compensate for the overpressure that fluctuates in connection with the production of oxygen in the production plant 6.

Pri dosiahnutí maximálneho přetlaku 2,8 MPa, kedy je vyčerpaná akumulačná schopnost akumulačného systému 3, přepustí sa prebytok kyslíka v systéme I do systému H prepúšťacou, diafkove ovládanou armatúrou 5. V zmiešavacom uzle 7 vstupuje kyslík zo systému I do systému Π. Podmienky pre dokonalé zmiešanie dvoch koncentrácií kyslíka z obidvoch systémov, dalej podmienky pre neohrozenie koncentrácie kyslíka v systémeUpon reaching a maximum overpressure of 2.8 MPa, when the storage capacity of the storage system 3 is exhausted, the excess oxygen in system I is released to system H by a remotely controlled valve 5. At the mixing node 7, oxygen enters system I into system Π. Conditions for perfect mixing of two concentrations of oxygen from both systems, further conditions for not endangering the oxygen concentration in the system

I a podmienky pre nenarušená funkciu obidvoch systémov I a Π z hfadiska nutných přetlakových pomerov sú zabezpečené regulovaným přetlakovým rozdielom v systéme I a systéme II pomocou prepúšťacej armatury 5 s priamym vstupom kyslíka zo systému I do pnidiaceho kyslíka cez rúru systému Π, čo spolu s riadením přetlaku kyslíka prepúšťacou armatúrou 5 má funkciu zmiešavača v uzle 7 a za ním.I and the conditions for the undisturbed operation of the two systems I and Π in terms of the necessary pressure ratios are provided by the controlled differential pressure in system I and system II by means of a pressure relief valve 5 with direct oxygen inlet from system I The oxygen overpressure valve 5 has the function of a mixer at node 7 and beyond.

Akumulátor kyslíka systému II t. j. kyslíkojemOxygen System II Battery t. j. kyslíkojem

II je vhodným, ale me nutným vybavením pre funkciu takto spojených systémov I a Π. Taktiež vzájemné umiestnenie výrobného zariadenia 6 systému H kyslíkojemu 11 a zmiešavacieho uzla 7 móže byť v tomto spojenom systéme Iubovoíné.II is a suitable but necessary equipment for the function of the systems I and Π thus connected. Also, the relative positioning of the production device 6 of the oxygen system 11 and the mixing node 7 can be allowed in this coupled system.

Systém móže spracovať i velké přebytky v súčinnosti s režimom vysokej pece a v takom případe je užitelnosf zmesi naděná teplotným stavom nísteje vysokej pece.The system can also process large surpluses in cooperation with the blast furnace mode, in which case the utility of the mixture is overcome by the blast furnace hearth temperature state.

Doteraz, než sa vynález používal, bolo využitie prebytočného, vysokokvalitného kyslíka, určeného pre výrobu ocele asi 89 % a podlá vynálezu sa dosahuje využitie 96 %.Until the present invention has been used, the utilization of excess, high-quality oxygen intended for steel production is about 89% and according to the invention the utilization is 96%.

Claims

209375 techniques, in contrast to the methods used to accumulate excess oxygen and prepare oxygen mixtures, make it possible to substantially increase the use of excess oxygen, for example, for the production of steel, and thereby significantly reduce the amount of energy used to produce the oxygen mixture to enrich the blown air. furnace. In the case of a lack of oxygen intended to enrich the blown air blower, the method of the present invention makes it possible to increase the total amount of oxygen to enrich the blast furnace with a technologically necessary steel to make the production (pig iron). enriching the air blown into the exhaust blast furnace as its production capacity when there is a higher available oxygen production capacity for the steel production, the method according to the invention allows to compensate or reduce the balance between the oxygen demand for air enrichment of the blast furnace and its production capacity using the existing production the oxygen capacity of the steel and releasing it to the oxygen system to enrich the air blown into the blast furnace and to increase the productivity of the blast furnace even further. ysokej pece. An exemplary embodiment of the method of the invention is described with the aid of the accompanying drawing, with a schematic representation of the main parts of the two oxygen systems for supplying oxygen steel and for enriching the air of the blown blast furnace. System I is an oxygen system designed to produce steel, for example, for an LD steel plant with a technically conditioned minimum oxygen concentration of 99.5%. The bucket is a system Π, for example, an air enrichment system blown into an exhaust blast furnace with an oxygen blend of 85% oxygen. Both systems are severely separate in their flood meaning and operate independently, and it is important that the oxygen system of the lower concentration does not enter the higher concentration oxygen. In system I, plant 1 produces oxygen at a concentration of 99.5% and an overpressure of about 3 kPa. Oxygen is compressed by the compressor 2 for a working overpressure whose range is 1.2 to 2.8 MPa and is conveyed to the steel coating process. The excess oxygen production and consumption are accumulated in the accumulator system 3. In the system of production plant 6, oxygen is produced at a concentration of 85% and a pressure of about 3 kPa. Oxygen is guided to the mixing chamber 9 in front of the high-blast air turbocharger. Oxygen enrichment of the blast-furnace air is controlled by the flap 8 efficacious with the oxygen enrichment enrichment analyzer data. The function of the oxygen atom 11, in addition to the accumulation, is to compensate for the excess pressure that is associated with the oxygen production technology in the production plant 6. When the accumulation capacity of the accumulation system 3 is exhausted, the excess oxygen of system I is transferred to system H 5, oxygen from system I enters system Π. Conditions for perfectly combining the two oxygen concentrations from both systems, the condition for not jeopardizing the oxygen concentration in the system I and the conditions for the undisturbed function of both systems I and II. Π, in view of the necessary overpressure measures, are provided by a controlled overpressure difference in system I and system Π by means of overflow valve 5 with direct entry of oxygen of system I into the flowing oxygen through the system Π, which, together with the overpressure control by oxygen overflow valve 5, has the function of nodules 7 and behind it. The oxygen accumulator of system H, i.e. oxygen oxygen II, is a suitable, but not necessary, equipment for the prefabrication of such linked systems 1 and Π. Also, the relative positioning of the production system 6 of the oxygen-oxygen system 11 and the mixing node 7 can be in this coupled system. The system can also process large excesses in conjunction with the blast furnace mode, and in such a case, the use of the mixture is endowed with the temperature of the hearth furnace. Until now, the present invention has employed the use of excess, high quality oxygen, designed to produce about 89% of steel and reaches 96% utilization. OBJECT OF THE PREPARATION OF OXYGEN COMPOSITION FOR ENHANCED AIR Blown Into A Blast Furnace, characterized in that unused excess oxygen at a concentration of 97 to 99 is fed to the oxygenated base of 60-85% added to the blast furnace air. 8% of the oxygen storage system for the steelworks. 1 drawing