CZ265493A3 - Způsob redukčního tavení kovů a nekovů a šachtová tavící pec kjeho provádění - Google Patents

Abstract

Způsob redukčního tavení kovů a nekovů v šachtové tavící peci spalováním uhlíku a vodíku vzduchem, přiváděným do pece výfučnami umístěnými ve spodní části pece po jejím obvodě, přičemž současně s bočním dmýcháním se do centrálního reakčního prosoru v osové části pece přídavným dmýcháním přivádí čistý kyslík a/nebo vzduch. Podíl kyslíku, přiváděného tímto přídavným dmýcháním, přitom činí 0,5 až 80 % objemových celkového množství do pece dmýchaného kyslíku. Podstata řešeníšachtové tavící pece k provádění tohoto způsobu spočívá v tom, že v centrální části nístěje (2) je pec opatřena nejméně jednou přídavnou tryskou (5).

Description

Způsob redukčního tavení kovů a nekovů a šachtová tavící pec k jeho provádění

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu redukčního tavení kovů a nekovů a šachtové tavící pece k jeho provádění, který lze využít v oblasti černé a barevné metalurgie, při výrobě feroslitin, ve slévárenství, sklářském průmyslu a při tavení nekovových surovin.

Dosavadní stav techniky

V současné době se redukční tavení kovů i nekovů provádí v šachtových tavících pecích spalováním uhlíku a vodíku vzduchem, přiváděným do pece výfučnami, umístěnými ve spodní části pece po jejím obvodě. Taktéž jsou známy různé způsoby přívodu energie do pece, jako je obohacování foukaného vzduchu kyslíkem anebo použití plazmových hořáků. Nevýhodou těchto postupů je skutečnost, že uprostřed šachtové pece vzniká vlivem přítomnosti kusové vsázky před výfučnami a vlivem proudění pecních plynů směrem vzhůru k vytvoření tak zvaného mrtvého prostoru v osové části pece s nedostatečným příkonem kyslíku pro spalování. V důsledku tohoto jevu je v ose pece nižší teplota a proces tavení se výrazně zpomaluje. Vzniká zde sloup, tvořený neroztavenými a nespálenými komponenty vsázky, a činná plocha, ve které probíhá tavení, se tímto zmenšuje a dochází tak k poklesu tavícího výkonu. Šachtová tavící pec má pak sklon k vnějšímu chodu, čímž dochází ke zvýšenému odvodu energie pláštěm pece a pecními plyny a tím tak ke zvýšení spotřeby paliva.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody stávajícího stavu techniky jsou do značné míry odstraněny způsobem redukčního tavení kovů a nekovů v šachtové tavící peci spalováním uhlíku a vodíku vzduchem, _ _; přiváděným, do pece výfučnami umístěnými -ve-spodnf části pece - po jejím obvodě s případným obohacováním přiváděného vzduchu kyslíkem nebo za použití plazmových hořáků, podle vynálezu a šachtovou tavící pecí k jeho provádění.

Podstata způsobu redukčního tavení kovů a nekovů podle vynálezu spočívá v tom, že současně s bočním dmýcháním se do centrálního reakčního prostoru v osové části pece zároveň přivádí přídavným dmýcháním čistý kyslík nebo vzduch anebo vzduch obohacený kyslíkem, přičemž podíl kyslíku, přiváděného tímto přídavným dmýcháním, činí 0,5 až 80 % objemových celkového množství do pece dmýchaného kyslíku.

Podstata šachtové tavící pece k provádění způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že v centrální části nístěje je opatřena nejméně jednou přídavnou tryskou, zavedenou z vnějšího prostoru pece do centrálního reakčního prostoru v její osové části.

S výhodou je přídavná tryska umístěna ve svislé ose nístěje nebo. ve vzdálenosti, jejíž maximální velikost je dána kružnicí, jejíž střed leží na svislé ose nístěje a jejíž obsah činí, maximálně 40 % plochy vnitřního příčného průřezu nístěje.

S výhodou může být přídavná tryska zavedena z vnějšího prostoru pece do centrálního reakčního prostoru v osové části pece přes ^Λ · její pecní dno, přičemž kolem ní je uvnitř nístěje vytvořeno ochranné těleso, v němž je přídavná tryska utěsněna žáruvzdornou ucpávkou.

Je přirozené, že místo většího počtu přídavných trysek lze použít v případě potřeby jedné trysky s více výstupy. Chlazení přídavné trysky může být prováděno vodou nebo uhlovodíky.

Případné ochranné těleso je vyrobeno z kvalitního keramického materiálu, přizpůsobeného typu pece, charakteru taveniny a strusky a může být vytvořeno v podobě například komolého kužele nebo jehlanu s osovým otvorem. Vhodnou žáruvzdornou ucpávkou přídavné trysky v osovém otvoru ochranného tělesa je keramická kuželová tvárnice se zámkem nebo sypká keramická směs, která umožňuje jak její snadné odstranění tak opětovné zavedení při případné výměně přídavné trysky.

| Výhodou řešení podle vynálezu je, že oproti stávajícímu způsobu tavení dochází při způsobu tavení podle vynálezu «η k výraznému zvýšení teploty ve svislé ose šachtové tavící pece a centrum vysokých teplot se přesune z okraje pece do jejího středu nebo dojde k vyrovnání teploty v celém příčném průřezu pece, zvýší se činná tavící plocha a tím i tavící výkon při snížené spotřebě energie. Současně je podstatně zlepšena možnost ovládání tavícího procesu. Výhodou řešení podle vynálezu dále je, že přídavnou trysku je možno současně použít ke vhánění různých prachových látek určených ke spálení nebo k termické likvidaci za vysokých teplot, například za teplot vyšších než 2 300 ° C, které se půdní tryskou vhání do pece společně ve směsi s dmýchaným kyslíkem nebo vzduchem, instalací této přídavné trysky dochází zároveň k rozšíření pásma vysokých teplot, což umožní způsobem podle vynálezu a šachtovou tavící pecí k jeho provádění tavit v této peci vyšší podíl vsázky o větší kusovosti než doposud. Použitím přídavné trysky a dmýcháním kyslíku nebo vzduchu touto tryskou se docílí i vyšší teploty taveniny, což je důležité z technologických důvodů, například z hlediska následného odsiřování, úpravy chemického složení taveniny a podobně, přičemž lze i využít větší podíl levnějších náhradních paliv, jako prachový koks nebo uhlí.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález je blíže osvětlen pomocí výkresu, na němž obr. 1 znázorňuje jeden z konkrétních příkladů provedení šachtové tavící pece podle vynálezu v osovém svislém řezu a obr. 2 příčný řez jejím vnitřním prostorem.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Prvním příkladem řešení dle vynálezu je způsob tavení surového železa ve - studenovětrné šachtové tavící peci(kuplovně) s vnitřním průměrem 1 500 mm a hodinovým nominálním výkonem 18 t. Dosud se bočními výfučnami do pece přivádí vzduch pod tlakem 0,013 až 0,015 MPa v množství 8 000 až 12 000 Nm³za hodinu. Spotřeba koksu činí 116 kg/t. Vzduch je obohacován kyslíkem vháněným do větrovodu v množství 200 až 400 Nm³za hodinu. Při realizaci způsobu podle vynálezu se spodem přídavným dmýcháním do centrálního reakčního prostoru pece, v němž probíhá spalování uhlíku z použitého paliva, většinou koksu, a dochází k průběžnému tavení železa, přivádí čistý plynný kyslík v množství 120 až 300 Nm³ za hodinu při současném snížení foukání kyslíku do větrovodu na 200 až 300 Nm³ za hodinu. Tímto opatřením bylo docíleno zvýšení teploty vyráběné litiny z původně dosažené teploty 1 340 °C na teplotu 1440 až 1490 °C, což umožnilo provést následné metalurgické operace jako například odsíření a dolegování, které při dosud dosahované teplotě 1 340 °C nebylo možné.

Příklad 2 ........

Druhým příkladem provedení způsobu podle vynálezu je tavení šrotu v horkovětrné kuplovně s hodinovým nominálním výkonem 68 t a průměrem mezi výfučnami 2 900 mm s maximálním příkonem vzduchu 50 500 Nm³ za jiodinu. Teplota předehřátého vzduchu je 750 °C. Vháněním plynného kyslíku způsobem podle vynálezu v množství 2-až 4 % z celkového množství kyslíku, obsaženého v dmýchaném vzduchu, se docílí úspory 1 až 2 % kusového koksu při současném zvýšení teploty vyráběného surového železa o 20 až 40 °C.

Příklad 3

Třetím příkladem realizace vynálezu je šachtová tavící pec, znázorněná na obr. 1 a obr. 2, která sestává z pláště 13. uzavřeného zdola pecním dnem 12 a shora sázecím otvorem 8. V plášti 13 v horní části šachty 4 je vytvořen odtah 10 a nad nístějí 2 je pec opatřena výfučnami 7. V dolní části nístěje je vytvořena nejméně jedna výpust 9. Do centrální části nístěje 2 je přes pecní dno 12 zasunuta z vnějšího prostoru pece vyměnitelná chlazená přídavná tryska 5 pro přívod 6 kyslíku do osové části 3 pece. Ve vnitřním prostoru nístěje 2 je kolém bočního pláště přídavné trysky 5 vytvořeno ochranné těleso 1, spojené s pecním dnem 12. V osovém otvoru ochranného tělesa 1 je . přídavná tryska 5 utěsněna proti úniku pecních plynů žáruvzdornou ucpávkou 11. Přídavná tryska 5 je umístěna ve svislé ose nístěje 2 nebo mimo ni ve vzdálenosti, jejíž maximální velikost je dána kružnicí 14., jejíž střed leží na svislé ose nístěje 2 a jejíž obsah činí maximálně 40 % plochy vnitřního příčného průřezu nístěje 2, jak patrno z obr. 2. Při průměru vnitřního prostoru nístěje 2 například 3 000 mm, činí nejvhodnější vzdálenost přídavné trysky 5 od svislé osy nístěje 2 a tím poloměr kružnice 14 maximálně 300 mm.

Vsázka prochází přes sázecí otvor 8 a předehřívací pásmo v šachtě 4, v prostoru nad výfučnami 7 a přídavnou tryskou 5 se taví, načež v nístěji 2 se redukovatelné kysličníky redukují. Výpustmi 9 se z nístěje 2 odvádí vzniklá tavenina, přes odtah 10 se odvádějí vznikající pecní plyny. V osové části 3 pece se uspořádáním podle vynálezu docílí teploty přes 2 300 °C.

Průmyslová využitelnost

Řešení podle vynálezu lze použít u šachtových tavících pecí v širokém měřítku s malou technologickou, konstrukční a technickou náročností na jeho zavedení.

Claims (4)

NÁROKY

1. Způsob redukčního tavení kovů a nekovů v šachtové tavící peci spalováním uhlíku a vodíku vzduchem přiváděným do pece výfučnami umístěnýmive spodní části pece po jejím obvodě s případným obohacováním přiváděného vzduchu kyslíkem nebo za použití plazmových hořáků, vyznačující se t í m , že současně s bočním dmýcháním se do centrálního reakčního prostoru v osové části pece přídavným dmýcháním přivádí čistý kyslík a/nebo vzduch, přičemž podíl kyslíku, přiváděného tímto přídavným dmýcháním, činí 0,5 až 80 % objemových celkového množství do pece dmýchaného kyslíku.

2. Šachtová tavící pec k provádění způsobu podle nároku 1, vyznačující se tím, že v centrální části nístěje (2) je opatřena nejméně jednou přídavnou tryskou (5).

3. Šachtová tavící pec podle nároku 2, vyznačující se t í m , že přídavná tryska (5) je umístěna ve svislé ose nístěje (2) nebo ve vzdálenosti, jejíž maximální velikost je dána kružnicí (14), jejíž střed leží na svislé ose nístěje (2) a jejíž obsah činí maximálně 40 % plochy vnitřního průřezu nístěje (2).

4. Šachtová tavící pec podle nároku 2, vyznačující # se t í m , že přídavná tryska (5) je zavedena z vnějšího prostoru pece do centrálního reakčního prostoru v její osové části (3) přes pecní dno (12).

Šachtová tavící pec podle nároku 2,4, vyz na ču j í c í se t í m , že kolem přídavné trysky (5) je uvnitř nístěje (2) vytvořeno ochranné těleso (1), v němž je přídavná tryska (5) utěsněna žáruvzdornou ucpávkou (11).