CZ287903B6 - Zařízení a způsob pro výrobu železné houby - Google Patents

Abstract

Navrhované řešení se týká zařízení pro výrobu železné houby z kusů oxidu železa v redukční šachtové peci (1) za použití horkého redukčního plynu, který obsahuje prach a je bohatý oxidem uhelnatým. Redukční plyn se generuje v generátoru plynu parciální oxidací pevného, uhlík obsahujícího materiálu a do redukční šachtové pece (1) se dodává přes několik postranních vstupů (3) redukčního plynu, které se nachází ve stejné výšce po obvodě redukční šachtové pece (1) na spodním konci redukční zóny. Kusy oxidů železa se do redukční šachtové pece (1) přivádí v její horní oblasti a ve formě železné houby se odvádí z její spodní části. Pod rovinou postranních vstupů (3) redukčního plynu jsou uspořádané přídavné vstupy (15) redukčního plynu, které mají tvar nejméně jednoho zdola otevřeného kanálu (11), který se rozkládá z vnějšku do radiálně středové oblasti redukční šachtové pece (1), a/nebo nejméně jedné píšťaly (8), která se rozkládá z vnějšku šikmo směrem dolů do radiálně středové oblasti rŕ

Description

Zařízení a způsob pro výrobu železné houby

Oblast techniky

Předložený vynález se týká zařízení pro výrobu železné houby z kusů oxidu železa v redukční šachtové peci použitím horkého redukčního plynu, který obsahuje prach a je bohatý oxidem uhelnatým, kde redukční plyn se generuje v generátoru plynu parciální oxidací pevného, uhlík obsahujícího materiálu a do redukční šachtové pece se dodává přes několik postranních vstupů 10 redukčního plynu, které se nachází ve stejné výšce po obvodě redukční šachtové pece na spodním konci redukční zóny, a kde kusy oxidů železa se do redukční šachtové pece přivádí v její horní oblasti a ve formě železné houby se odvádí z její spodní části. Předložený vynález se dále týká způsobu výroby železné houby z kusů oxidů železa za použití tohoto zařízení.

Dosavadní stav techniky

Při redukci kusů oxidů železa pomocí redukčního plynu, který obsahuje prach aje bohatý oxidem uhelnatým, z fúzního zplynovače v zařízení pro tavnou redukci železné rudy se pro uložení 20 prachu, který se do redukční šachtové pece přivádí s redukčním plynem, může použít pouze část volného objemu sypaného materiálu. Navíc k prachu, který se přivádí s redukčním plynem, se do spodní části redukční pece může dostávat u zařízení, ve kterých je redukční pec spojena s fúzním zplynovačem spádovým potrubím, další množství prachu v plynu ze zplynovače přicházejícím přes spádové potrubí a výstupní otvory. Obsah prachu v tomto plynu ze zplynovače je několikrát 25 vyšší než v redukčním plynu, který byl před tím, než se přivedl do redukční pece, zbaven značné části prachu v cyklonových odlučovačích horkého plynu. Navíc k tomuto prachu unáší vzestupný proud plynu zpět do redukční pece částečky odváděné železné houby a případných vápenatých sloučenin. Takové množství prachu má za následek nejen zvýšené usazování prachu ve spodní části redukční pece, kanálech a závěsech sypného materiálu, ale i nekontrolované odvádění 30 železné houby výstupními zařízeními. Zvláště nepříznivou skutečností je to, že plyn, který z fúzního zplynovače přichází plynovými odvody do redukční pece, zahrnuje jen částečně odplyněné dehet obsahující látky a uhlíkové částice, jakož i jiné komponenty, které způsobují hrudkování.

S intenzivnějším prášením sypkého materiálu v oblasti okružního kanálu a vstupů redukčního plynu je spojeno zvýšení tlakového rozdílu mezi fúzním zplynovačem a spodní oblastí redukční šachtové pece. Vysoce zaprášený plyn ze zplynovače může proudit přes spádové potrubí a šroubové vynášeče přímo do sypkého materiálu s nízkým obsahem prachu ve středu redukční pece. Díky tomuto zvýšenému tlakovému rozdílu se zvyšuje únos prachu ve spádových potrubích 40 a sypký materiál ve spodní oblasti redukční pece se obohacuje cirkulujícím prachem natolik, že i nízké tlakové rozdíly postačují k zasedání sypkého materiálu, což má za následek dobře známý jev vytváření plynových kanálů v sypkém materiálu, kterými nerušené protéká proud plynu s velkým obsahem prachu z fúzního zplynovače do redukční pece. Část prachu se dále pohybuje ze spodní oblasti redukční pece vzhůru do redukční zóny a vede k zaprášení sypkého materiálu 45 a vytvoření kanálů i v této oblasti. K takovému intenzivnímu prášení v oblasti okružního kanálu může dojít také v případě, že se použije vyššího množství uhlí ve směsi ve zplynovači, což vede ke zvýšení teploty a rychlému rozpadu (dezintegraci) částic uhlí při této zvýšené teplotě a následně i k intenzivnějšímu rozpadu částic rudy v redukční šachtové peci, nebo v případě selhání či částečného selhání recirkulace prachu. Pokud k nějakému z těchto případů dojde, potřebuje 50 redukční šachtová pec značně dlouhou dobu k tomu, aby se očistila a zbavila prachu, neboť prach je znovu a znovu vzniklými kanály dopravován vzhůru.

Část zbývajícího volného objemu je vyplněna jemnými částicemi, které se přivádí se surovinami a které zčásti vznikají přímo v redukční peci redukcí nosičů železa a kalcinací sloučenin. To však 55 zároveň představuje omezení kapacity redukční pece, neboť značná část volného objemu se musí

-1 CZ 287903 B6 zachovat pro tok redukčního plynu sypkým materiálem a toto určité množství redukčního plynu, které je potřeba pro redukci oxidů železa a kalcinaci sloučenin a které proudí redukční pecí, musí mít nízkou a shora omezenou tlakovou ztrátu. Po překročení určité tlakové ztráty, která závisí na velikosti částic, složení částic a volném objemu sypkého materiálu, dojde k dobře známému 5 „zasednutí“ sypkého materiálu a vytvoření kanálů v sypkém materiálu, kterým redukční plyn volně protéká, aniž by se zúčastnil redukčního procesu v peci. Výsledkem je nízký stupeň metalizace, nízké nauhličení železné houby, nízký stupeň kalcinace sloučenin, malá výkonnost zařízení a také špatná kvalita surového železa. Tedy, normální provoz redukční pece vyžaduje určitý minimální měrný průtok redukčního plynu, při kterém ještě nedochází k vytváření kanálů 10 a zasedání sypkého materiálu. Toto minimální měrné množství redukčního plynu závisí na stupni oxidace redukčního plynu, obsahu železa v oxidech železa, vlastnostech rozpadu použitých oxidů železa při nízkých teplotách, množství a vlastnostech rozpadu sloučenin a také dalších faktorech, a pohybuje se okolo 1050 Nm³ redukčního plynu na tunu oxidů železa. Kvůli vysokým teplotám plynu ze zplynovače a kvůli nízké tlakové ztrátě sypkého materiálu, který slouží jako blokovací 15 prostředek plynu bránící odstranění prachu z plynu ze zplynovače přes spádové potrubí, je tlaková ztráta určena velkým průřezem redukční pece ve spodní části. Proto se pro částečné odstranění prachu z redukčního plynu může použít jen vyzdívkou opatřených cyklonových odlučovačů horkého plynu, které však mají kvůli nízké tlakové ztrátě jen průměrnou účinnost, a redukční plyn i tak obsahuje značné množství prachu. Množství redukčního plynu se směrem 20 vzhůru může měnit jen ve velmi malém rozmezí. Pokud se redukční plyn do redukční pece přivádí jen okružním kanálem a jen do obvodové části sypkého materiálu, zůstává v radiálním středu sypkého materiálu nevyužitý volný prostor, který se může využít pro separaci prachu. Množství redukčního plynu, který se může vést redukční pecí, se tak dále zmenší a obvodový prstenec sypkého materiálu v oblasti přívodu redukčního plynu je zaprášen více, než je nutné 25 a tak právě zde počíná vytváření kanálů a zasedání. Čím je průměr redukční pece větší, tím menší je měrné množství redukčního plynu, které se může pecí vést, aniž by docházelo k výše popsaným nepříznivým jevům.

Z dokumentu JP-A-62294127 je známo zařízení pro výrobu železné houby z oxidů železa pomocí 30 redukčního plynu. Redukční plyn se do redukční šachtové pece přivádí několika vstupy plynu, které jsou rozmístěné ve stejné úrovni po obvodě redukční pece. Navíc, pod rovinou těchto postranních vstupů plynu, se v radiálním středu redukční pece nachází další vstup redukčního plynu. Tento vstup plynu tvoří vnitřní otevřený konec trubky, která z vnějšku zasahuje do středu redukční pece a kterou je přes vnější konec přiváděn redukční plyn. Tímto opatřením se dosáhne 35 rovnoměrnější redukce oxidů železa po celém průřezu šachty. Problémy spojené s přívodem redukčního plynu s obsahem prachu však tento dokument neřeší.

Dokument US-A-4 118 017 popisuje zařízení pro výrobu železné houby z oxidů železa pomocí redukčního plynu, který vstupuje do redukční pece přibližně uprostřed její výšky několika podél 40 obvodu pece rozmístěnými vstupy plynu. Redukční pec se směrem ke spodnímu konci zužuje, tento spodní konec se skládá z několika do sebe vložených zkrácených částí. Na vnějším obvodu každé z těchto částí se nachází vstupy chladnějšího redukčního plynu, kterým se železná houba ochlazuje. Problémy spojené s použitím redukčního plynu s obsahem prachu však neřeší ani tento dokument.

Cílem vynálezu je tedy zlepšit základní zařízení v tom, že se dosáhne nauhličení a zvýšení redukce železné houby; že se málo zaprášený sypký materiál v radiálně středové oblasti použije pro separaci prachu; že sypký materiál v dolní části redukční pece bude mít větší tlakovou ztrátu, takže se pro vyčištění plynu ze zplynovače, kterého se použije jako redukčního plynu, bude moci 50 použít cyklonů horkého plynu s větší tlakovou ztrátou a tím i vyšší účinnosti; že se množství plynu ze zplynovače s vyšším obsahem prachu, který by mohl do redukční pece pronikat spádovým potrubím, značně omezí; a že rovnoměrné zaprášení sypkého materiálu v celém průřezu redukční pece nebude způsobovat zvýšení tlakového rozdílu na cestě přes spádové potrubí a připojené potrubí mezi fúzním zplynovačem a redukční pecí.

-2CZ 287903 B6

Podstata vynálezu

Výše uvedeného cíle se podle předloženého vynálezu dosáhne zařízením pro výrobu železné houby z kusů oxidu železa v redukční šachtové peci použitím horkého redukčního plynu, který obsahuje prach a je bohatý oxidem uhelnatým, přičemž se redukční plyn generuje v generátoru plynu parciální oxidací pevného, uhlík obsahujícího materiálu a do redukční šachtové pece se dodává přes několik postranních vstupů redukčního plynu, které se nachází ve stejné výšce po obvodě redukční šachtové pece na spodním konci redukční zóny, a kde kusy oxidů železa se do redukční šachtové pece přivádí v její horní oblasti a ve formě železné houby se odvádí z její spodní části, jehož podstata spočívá v tom, že pod rovinou postranních vstupů redukčního plynu se nachází přídavné vstupy redukčního plynu, které mají tvar nejméně jednoho zdola otevřeného kanálu, který se rozkládá z vnějšku do radiálně středové oblasti redukční šachtové pece, a/nebo nejméně jedné píšťaly, která se rozkládá z vnějšku šikmo směrem dolů do radiálně středové oblasti redukční šachtové pece a má otevřený vnitřní konec.

Charakteristické znaky výhodných provedení zařízení podle předloženého vynálezu jsou uvedené v závislých patentových nárocích.

Podstata způsobu výroby železné houby z kusů oxidů železa pomocí navrhovaného zařízení podle předloženého vynálezu spočívá podle jednoho řešení v tom, že redukční plyn přiváděný kanály a/nebo píšťalami má nižší teplotu než redukční plyn přiváděný na spodní konec redukční zóny.

Podle dalšího řešení spočívá způsob výroby železné houby v tom, že podíl redukčního plynu přiváděného kanály a/nebo píšťalami činí asi 30 % celkového množství redukčního plynu.

A podle dalšího řešení spočívá způsob výroby železné houby v tom, že redukční plyn, přiváděný na spodní konec redukční zóny, se před jeho zaváděním zbavuje větší části prachu v cyklonech horkého plynu.

Přehled obrázků na výkresech

Předložený vynález je dále podrobněji popsán s odkazy na provedení zobrazené na doprovodných výkresech, na kterých představuje:

Obr.1 svislý řez redukční šachtovou pecí;

Obr. 2 vodorovný řez redukční pecí z obr. 1 vedený rovinou mezi oblastí uspořádání okružního kanálu a oblastí uspořádání kanálů a píšťal pro dodatečný přívod redukčního plynu; a

Obr. 3 svislý řez kanálem pro přívod redukčního plynu.

Příklady provedení vynálezu

Válcová šachtová redukční pec 1 se plní shora, to je v oblasti nad redukční zónou, z rozváděčích trubek 4, z nichž jsou na obr. 1 zobrazeny pouze dvě. Svislá redukční pec 1, jejíž tvar průřezu se s výškou prakticky nemění, se skládá z horní části A, která má kuželovitost okolo 2°, ze střední části B, která má výšku asi 3 až 5 m a kuželovitost okolo 0,5°, a spodní části C s výškou asi 2 m a kuželovitostí okolo 2,5°. Ve spodní části redukční pece se dále nachází několik nálevkovitě zúžených výstupů 5 produktu, z nichž jsou zobrazeny pouze dva na obr. 1 a šest na obr. 2. Výstupy produktu a navazující připojení 5a produktového potrubí přednostně vychází přímo z vodorovného nebo jen mírně zakřiveného dna redukční pece L Výstupy 5 produktu ohraničují přepážky z ohnivzdorného materiálu, konkrétně mezistěny 9 a kuželový blok 10 v podélné ose redukční pece J. Přepážky obsahují vodou nebo dusíkem chlazená uložení 6. Trubková, vodou chlazená podpěra 12 na obr. 3 je uložena v ochranné trubce 13 excentricky, izolace 14 mezi

-3CZ 287903 B6 oběma trubkami se nachází ve spodní části prostoru mezi trubkami. Na podpěře 12 je dále upevněn otevřený kanál J_1, kteiý má v řezu tvar obráceného písmene U - polovina trubky s prodlouženými bočními stěnami (viz obr. 3). Podpěry 12 s kanály 11 se nachází nad výstupy 5 produktu a jejich vnitřní konce spočívají na uloženích 6 bloku 10 ohnivzdorného materiálu. Jako 5 alternativní uspořádání je na obr. 1 čárkovanou čarou vyznačena píšťala 8, která směřuje mírně dolů do středu redukční pece a má šikmo seříznutý konec. Redukční plyn se z vnějšku přivádí buď do kanálů 11 nebo píšťal 3 ve směru šipek 15. Aby se předešlo usazování prachu, jsou v částech, kterými do kanálů 11 vstupuje redukční plyn, boční stěny protaženy do hloubky a vyzdívka je provedena silnější. Většího spádu lze dosáhnout umístěním vstupů 15 plynu bočně ío a šikmo vzhledem k podpěrám 12. Na konci připojení 5a potrubí se s výhodou nachází výstupní zařízení pro zpracování železné houby, které však není na obrázcích znázorněno.

Normální provoz takového zařízení, ve kterém se redukční plyn, který obsahuje horký prach a je bohatý oxidem uhelnatým, přivádí pouze po obvodě redukční pece 1 okružním kanálem 2 a dále 15 vstupy 3 redukčního plynu je při použití sypané rudy možný pouze v malých redukčních pecích.

Ve větších redukčních pecích je třeba používat pouze kvalitní pelety. Pro srovnání, u velkých zařízení s normálními surovinami je pro dosažení stabilního provozu v širokém rozsahu výkonů nezávisle na měrném množství redukčního plynu, obsahu prachu a výběru surovin možnost přivádět Část redukčního plynu do středu redukční pece 1 téměř nenahraditelná. Jako předěl mezi 20 oběma velikostmi redukční pece lze uvažovat průměr pece okolo 5 až 6 m.

Aby bylo možné použít redukční šachtové pece větších průměrů a redukční plyn, který obsahuje horký prach a je obohacený oxidem uhelnatým, je ve spodní části redukční pece přepážkami z ohnivzdorného materiálu vytvořeno několik výstupů 5 produktu. Přepážky se skládají z radiál25 nich mezistěn 9 a středového kuželového bloku 10 a jsou opatřeny vodou nebo dusíkem chlazenými uloženími 6, které skrze dno redukční pece 1 zasahují do přepážek. Tato uložení slouží jako upevňovací zařízení pro vodou chlazené podpěry 12, na které jsou zavěšeny kanály 11 pro přivádění redukčního plynu do spodní radiálně středové oblasti redukční pece 1, případně, pokud jsou použity, slouží jako podpěra pro píšťaly 8. Cihlami vyzděná připojení 5a potrubí, která mají 30 s výhodou nálevkovitý tvar a jsou ke dnu redukční pece 1 buď přivařena nebo upevněna přírubovými spoji a která prodlužují nálevkovitý výstup 5 produktu, jsou pro usnadnění pohybu materiálu značně strmá a zároveň dostatečně vysoká k tomu, aby výška sypkého materiálu pracovala jako blokovací prostředek pro snížení tlakového rozdílu mezi fúzním zplynovačem a redukční pecí 1. Přívod části redukčního plynu vstupy 15 přes nejméně jeden kanál U 35 z žáruvzdorné oceli a/nebo vodou chlazenou píšťalu 8, které se s výhodou nachází právě nad každým z výstupů 5 produktu a nad každou z mezistěn 9, do radiálně středové části redukční pece 1 by měl být umístěn asi 2 m pod rovinou bočních vstupů 3 redukčního plynu. Kanály H pro přívod a rozvod redukčního plynu jsou konstrukčně řešeny jako půlkruhové pláště ze žáruvzdorné oceli s prodlouženými bočními stěnami, které se shora umístí na vodou chlazené 40 trubkové podpěry 12 tak, aby prodloužené strany půlkruhového pláště tvořily zdola otevřený kanál. Takové uspořádání je výhodné v tom, že velké vodorovné, případně mírně dovnitř se sklánějící kanály 11 se nemohou ucpat materiálem nebo prachem, a v tom, že sypký materiál, který se rychle posunuje směrem dolů, je značně rozvolněný, umožňuje přívod redukčního plynu k velkému povrchu sypaného materiálu, a vytváří dobré podmínky pro oddělení prachu v přivá45 děném plynu a odvádění prachu odděleného v horních oblastech pece. Přístup redukčního plynu s obsahem prachu do oblastí sypkého materiálu, který je zaprášen v jen malém rozsahu, je umožněn po celém průřezu redukční pece L

Spodní objemná velká část redukční pece 1 slouží jako blokovací prostředek plynu a neodehrává 50 se v ní redukční proces, ke kterému dochází téměř v jedné třetině objemu redukční pece L V této spodní části dochází vlivem chladnějšího redukčního plynu k vyššímu nauhličování a zbytkové redukci železné houby. Díky tomu může být redukční zóna, a tedy i celá redukční pec, navržena menší a jednodušší, tedy jako redukční pec střední velikosti s celkovou hmotností asi 1500 tun a více, a dále větším rozpětím podpěr a výslednou významnou úsporou nákladů.

-4CZ 287903 B6

Vyšší obsah uhlíku a větší metalizace železné houby zmenšuje spotřebu energie fúzního zplynovače a podílí se na rovnoměrnějším průběhu provozních parametrů a vyšší kvalitě železné houby. Vzhledem ktomu se, kvůli lepším podmínkám nauhličování železné houby ve spodní části redukční pece 1, redukční plyn vstupy 15 přivádí s teplotou nižší, než má zbytek redukčního plynu. Optimální teplotou tohoto proudu je teplota o asi 50 až 100 °C nižší. Další ochlazení na teplotu asi 650 °C, která je optimální pro nauhličování železné houby, by však vedlo k ochlazení středu pece a tedy menší metalizaci v této oblasti. Přivedením chladnějšího redukčního plynu se navzdory vysoce exotermní Boudouardově reakci sypký materiál v této oblasti, která je kritická pro hrudkování, ochladí a spolu s vlivem odlehčení sypkého materiálu od sloupce materiálu nad vodou chlazenými podpěrami 12 a/nebo vodou chlazenými píšťalami 8 se tak hrudkování předejde. Jak je dobře známo, mají teplota sypkého materiálu a jeho stlačení na hrudkování vápenatých sloučenin a dehet obsahujících částeček uhlíku, které nejsou plně odplyněné, kde produkty odplynění obsahují rovněž vodní páru, která funguje jako pojivo a hlavní složka hrudkování tím, že váže částice železné houby a zbytkové složky prachu, velký význam. Jakmile k vytvoření hrudek jednou dojde, pohybuje se (padá) sypký materiál v oblastech ležících v horních částech redukční pece 1 menší rychlostí.

Intenzivní prášení a místní přehřívání vlivem mocné exotermní Boudouardovy reakce je přípustné také v určitých místech redukční zóny. Za významné zlepšení lze pokládat použití šroubových vynášečů na spodních koncích připojení 5a. V takovém uspořádání se redukční pec nemusí při každé výměně nebo větší opravě šroubového vynášeče vyprazdňovat a tak se předchází dlouhým neproduktivním odstávkám a vysokým najížděcím nákladům.

Směrem dolů otevřené kanály 11 vytváří nejlepší možné podmínky pro separaci a unášení prachu. Půlkruhový plášť s prodlouženými stěnami kanálu 11 se může vyrobit z jednoho kusu materiálu nebo s jen několika svary v nekritických místech a slouží i jako ochrana proti opotřebení a tepelná izolace vodou chlazené podpěry 12. Kvůli minimalizaci tepelných ztrát je podpěra 12 opatřena další ochrannou trubkou 13 ze žáruvzdorné oceli. Spodní oblast mezi excentricky umístěnými trubkami, která je značně tepelně zatížena, je vyplněna izolační tkaninou 14. Ochranná trubka 13 je v horní oblasti s výhodou v určitých rozestupech opatřena zářezy, které jsou kolmé k podélné ose trubky a předchází možným deformacím vlivem nerovnoměrného tepelného zatížení. Podpěry 12 a/nebo píšťaly 8 jsou na jednom konci neseny stěnou redukční šachtové pece 1 a na druhém konci uloženími 6, která jsou zapuštěna v mezistěnách 9 a bloku 10, takže pro konstrukci velkých redukčních šachtových pecí není třeba navrhovat podpěry 12 a/nebo píšťaly 8 zvlášť prodloužené či zesílené. Pro nesení trubkových podpěr 12 a kanálů 11 je výhodné použít uložení 6 zapuštěná v kuželovém bloku 10, pro nesení píšťal 8 potom uložení 6 zapuštěných v mezistěnách 9. Vodou chlazené píšťaly 8 jsou umístěny pod ostrým úhlem vzhledem k vodorovné rovině a mají šikmo seříznuté ústí tak, aby se zvětšila plocha ofuku sypkého materiálu a zabránilo se jeho zanášení.

Při volbě kuželovitosti redukční zóny redukční šachtové pece 1 se musí počítat s množstvím přiváděného prachu, nabýváním oxidů železa, vlastnostmi rozpadání a granulámím složením oxidů železa a sloučenin, a obsahem oxidu uhelnatého v redukčním plynu. V oblasti od bočních vstupů 3 redukčního plynu až do výšky asi 2 m nad tuto úroveň, kde dochází k největšímu prášení a kde existuje největší nebezpečí zasednutí (uváznutí) sypkého materiálu, se volí velká kuželovitost asi 2,5°, takže sypký materiál se může uvolňovat a přijímat prach. Další zúžení průřezu směrem k vrcholu pece by bylo pro další přijímání prachu výhodné, mělo by ale za následek zvýšení tlakové ztráty proudícího plynu v horních částech šachtové pece, neboť by se zvýšila teplota plynu a tedy i jeho rychlost. V této oblasti dochází k nauhličování železné houby a ohřevu celé oblasti vysoce exotermickou Boudouardovou reakcí, kdy úbytek množství plynu nauhličováním je více než nahrazen přírůstkem množství plynu následkem intenzivní kalcinace sloučenin. Pokud vzroste teplota plynu o 80 °C, zvýší se ve stálém průřezu měrná tlakové ztráta o 15 %. Z tohoto důvodu se volí v této oblasti, která má výšku asi 3 až 5 m, menší úhel kuželovitosti a to okolo 0,5°. Nad touto úrovní mluví menší hmotnost sloupce materiálu ve prospěch menšího úhlu a větší měrné tlakové ztráty vlivem intenzivnějšího prášení než ve spodních

-5CZ 287903 B6 oblastech. Díky tomu se v této oblasti může připustit vyšší tlaková ztráta a intenzivnější prášení.

Optimální kuželovitostí se v této oblasti jeví úhel okolo 2°.

Redukční šachtová pec 1 se zaváží oxidy železa, které bývají smíseny s dalšími sloučeninami, rozváděcími trubkami 4, které jsou v horní části pece rozmístěny v kruhu, jehož střed leží na podélné ose redukční pece L Počet rozváděčích trubek je nejméně dvojnásobkem počtu výstupů 5 produktu. U větších redukčních pecí by měly tyto rozváděči trubky být upevněny ve dvou kruzích a ve větším počtu, aby se minimalizovala nerovnoměrnost zatížení a předešlo se intenzivnějšímu proudění plynu v okrajových oblastech a středu průřezu redukční pece způsobenému výrazným profilem povrchu zavážky ve tvaru písmene M. Rozváděči trubky 4 jsou symetricky rozmístěné tak, aby směřovaly do os výstupů 5 produktu. Dosáhne se tím toho, že sypký materiál pod rozváděcími trubkami 4 se obohatí jemným granulátem a padá pecí menší rychlostí než hrubší sypký materiál, který padá zvýšenou rychlostí mezi dvěma rozváděcími trubkami 4 oblastí, která se nachází přímo nad dvěma sběrnými oblastmi šroubových vynášečů, jmenovitě mezi příslušným kanálem 11 a dvěma sousedními mezistěnami 9.

U středně velkých pecí činí množství redukčního plynu přiváděného vstupy 15 do středové oblasti redukční šachtové pece 1 s výhodou asi 30 % celkového množství redukčního plynu, zbývajících 70 % redukčního plynu se do pece přivádí přes okružní kanál 2 a vstupy 3 do obvodového prstence o větším průřezu. Snížením množství plynu přiváděného okružním kanálem 2 o 30% se sníží zatížení sypkého materiálu v této oblasti rovněž o asi 30%, takže by za normálního provozu již nemělo docházet k vytváření kanálů v sypkém materiálu a jeho zasedání. Malá část redukčního plynu přiváděného kanály U, které jsou zdola otevřené, proudí rovněž do obvodového prstence, ovšem většina redukčního plynu kanály 11 opustí v radiálně středové oblasti sypkého materiálu, kde se práší v menším měřítku. U větších redukčních šachtových pecí se množství plynu přiváděného do radiálně středové oblasti pece odpovídajícím způsobem zvýší.

Přívod redukčního plynu do středové oblasti redukční pece vodou chlazenými píšťalami 8 ze žáruvzdorné oceli, které jsou zaměřeny šikmo dolů, je další možností, jak do středové oblasti redukční pece přivádět část redukčního plynu. Toto uspořádání má však nevýhodu v tom, že relativně malý průtočný průřez na výstupu redukčního plynu způsobí intenzivní prášení sypkého materiálu, které je v této oblasti nevýhodné.

Z tohoto důvodu je přednostním řešením přívodu redukčního plynu do středové oblasti redukční šachtové pece 1 použití zdola otevřených kanálů U.

Přívod redukčního plynu do středové oblasti redukční šachtové pece 1 přes píšťaly 8 je přednostním řešením pouze pro malé redukční šachtové pece.

Podpěry 12, či píšťaly 8, rovněž nesou značnou část tíhy sloupce materiálu, který se nachází nad nimi, a tak odlehčují a rozvolňují sypký materiál ve výstupech 5 produktu a brání vytvoření můstků uvnitř těchto nálevkovitých, směrem dolů se zužujících oblastí.

Kanály 11 se mohou uspořádat do hvězdy nebo navzájem rovnoběžně. Přívodní potrubí ke kanálům 11 či píšťalám 8 je vyspádováno, takže se neucpává ani nánosy prachu, ani sypkým materiálem, který by do něho mohl zpětně proniknout při změnách tlaku v systému.

Protažené boční stěny kanálů 11, které jsou zdola otevřené, jsou v určitých vzdálenostech opatřeny zesíleními a rozpěrkami 16, takže se kanál vlivem tlaku sypkého materiálu, který působí na obě rovnoběžné boční stěny, nemůže zúžit.

Claims (19)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení pro výrobu železné houby z kusů oxidu železa v redukční šachtové peci (1) použitím horkého redukčního plynu, který obsahuje prach a je bohatý oxidem uhelnatým, přičemž se redukční plyn generuje v generátoru plynu parciální oxidací pevného, uhlík obsahujícího materiálu a do redukční šachtové pece (1) se dodává přes několik postranních vstupů (3) redukčního plynu, které se nachází ve stejné výšce po obvodě redukční šachtové pece (1) na spodním konci redukční zóny, a kde kusy oxidů železa se do redukční šachtové pece (1) přivádí v její horní oblasti a ve formě železné houby se odvádí z její spodní části, vyznačující se tím, že pod rovinou postranních vstupů (3) redukčního plynu se nachází přídavné vstupy (15) redukčního plynu, které mají tvar nejméně jednoho zdola otevřeného kanálu (11), který se rozkládá z vnějšku do radiálně středové oblasti redukční šachtové pece (1), a/nebo nejméně jedné píšťaly (8), která se rozkládá z vnějšku šikmo směrem dolů do radiálně středové oblasti redukční šachtové pece (1) a má otevřený vnitřní konec.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že generátorem plynu je tavný zplynovač, a že spodní konec redukční šachtové pece (1) je spojen s hlavou tavného zplynovače nejméně jedním spádovým potrubím pro přívod železné houby z redukční šachtové pece (1) do tavného zplynovače.
3. 3. Zařízení podle nároku I nebo 2, vyznačující se tím, že ve spodní části redukční šachtové pece (1) jsou uspořádané nálevkovité výstupy (5) produktu tvořené přepážkami (9, 10) z ohnivzdorného materiálu.
4. 4. Zařízení podle nároku 3, vy z n a č uj íc í se tí m , že přepážky jsou tvořené radiálními mezistěnamí (9) a blokem (10), který se v radiálně středové oblasti redukční šachtové pece (1) směrem dolů kuželově rozšiřuje.
5. 5. Zařízení podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že uložení (6) pro vnitřní konce nejméně jednoho kanálu (11) a/nebo nejméně jedné píšťaly (8) jsou zapuštěná do přepážek (9, 10).
6. 6. Zařízení podle jednoho z nároků 3 až 5, vyznačující se tím, že příslušný kanál (11) se nachází nad každým z výstupů (5) produktu.
7. 7. Zařízení podle jednoho z nároků 4 až 6, vyznačující se tím, že příslušná píšťala (8) se nachází nad každou z mezistěn (9).
8. 8. Zařízení podle jednoho z nároků laž7, vyznačující se tím, že každý z kanálů (11) je ze žáruvzdorné oceli a nachází se pod vodou chlazenou podpěrou (12), která se rozkládá ve stejném směru a na které je zavěšen.
9. 9. Zařízení podle nároku 8, vyznačující se tím, že kanály (11) jsou vytvořeny jako půlkruhové pláště, které jsou zdola otevřené, které mají směrem dolů se rozkládající rovnoběžné stěny a které spočívají na podpěrách (12).
10. 10. Zařízení podle nároku 8 nebo 9, vyznačující se tím, že každá z podpěr (12) je obklopená ochrannou trubkou (13) a prostor mezi nimi je vyplněn izolační tkaninou (14).
11. 11. Zařízení podle nároku 9 nebo 10, vyznačující se tím, že výška rovnoběžných stěn se směrem ke středu redukční šachtové pece (1) zmenšuje.

    -7CZ 287903 B6
12. 12. Zařízení podle jednoho z nároků lažll, vyznačující se tím, že kanály (11) jsou uspořádané buď do hvězdy nebo navzájem rovnoběžně.
13. 13. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 12, vyznačující se tím, že píšťaly (8) jsou 5 chlazené vodou a opatřené obložením ze žáruvzdorné oceli.
14. 14. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 13, vyznačující se tím, že přívodní potrubí má směrem ke kanálům (11) a/nebo píšťalám (8) spád.

    10 15. Zařízení podle jednoho z nároků 3 až 14, vyznačující se tím, že spodní konec každého z výstupů (5) produktu je osazen šroubovým vynášečem.

    16. Zařízení podle jednoho z nároků 1 až 15, vyznačující se tím, že redukční šachtová pec (1) se od hlavy směrem dolů zvětšuje mírnou kuželovitostí, která činí ve spodní
15. 15 oblasti od postranních vstupů (3) redukčního plynu do výšky asi 2 m asi 2,5°, dále směrem nahoru od výšky 2 až do 5 m přibližně 0,5°, a dále asi 2,0°.
16. 17. Zařízení podle jednoho z nároků 3 až 16, vyznačující se tím, že horní část redukční šachtové pece (1) je opatřená rozváděcími trubkami (4) pro zavážení oxidů železa

    20 a případně sloučenin, jejichž počet je dvojnásobkem počtu výstupů (5) produktu a které jsou rozmístěny po obvodu kruhu a symetricky proti výstupům (5) produktu.
17. 18. Způsob výroby železné houby z kusů oxidu železa pomocí zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že redukční plyn přiváděný kanály (11) a/nebo píšťalami (8) má

    25 nižší teplotu než redukční plyn přiváděný na spodní konec redukční zóny.
18. 19. Způsob podle nároku 18, vyznačující se tím, že teplota redukčního plynu, přiváděného kanály (11) a/nebo píšťalami (8), je o asi 50 °C nižší než teplota redukčního plynu přiváděného na spodní konec redukční zóny.
19. 20. Způsob výroby železné houby z kusů oxidu železa pomocí zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že podíl redukčního plynu přiváděného kanály (11) a/nebo píšťalami (8) činí asi 30 % celkového množství redukčního plynu.

    35 21. Způsob výroby železné houby z kusů oxidu železa pomocí zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že redukční plyn, přiváděný na spodní konec redukční zóny se před jeho zaváděním zbavuje větší části prachu v cyklonech horkého plynu.