EA016368B1 - Шахтная печь и способ эксплуатации печи - Google Patents

Шахтная печь и способ эксплуатации печи Download PDF

Info

Publication number
EA016368B1
EA016368B1 EA200901633A EA200901633A EA016368B1 EA 016368 B1 EA016368 B1 EA 016368B1 EA 200901633 A EA200901633 A EA 200901633A EA 200901633 A EA200901633 A EA 200901633A EA 016368 B1 EA016368 B1 EA 016368B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
shaft furnace
gas
pressure
furnace
volumetric flow
Prior art date
Application number
EA200901633A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200901633A1 (ru
Inventor
Герд Кениг
Вольфрам Кениг
Александр Бабич
Дитер Георг Сенк
Генрих-Вильгельм Гуденау
Ханс-Генрих Хелдт
Original Assignee
Тиссенкрупп Эйти.Про Тек Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Тиссенкрупп Эйти.Про Тек Гмбх filed Critical Тиссенкрупп Эйти.Про Тек Гмбх
Publication of EA200901633A1 publication Critical patent/EA200901633A1/ru
Publication of EA016368B1 publication Critical patent/EA016368B1/ru

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/66Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission for reducing bandwidth of signals; for improving efficiency of transmission
    • H04B1/667Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission for reducing bandwidth of signals; for improving efficiency of transmission using a division in frequency subbands
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/06Making pig-iron in the blast furnace using top gas in the blast furnace process
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00Blast furnaces
    • C21B7/002Evacuating and treating of exhaust gases
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00Blast furnaces
    • C21B7/007Controlling or regulating of the top pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/10Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B1/16Arrangements of tuyeres
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/10Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B1/26Arrangements of controlling devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/004Systems for reclaiming waste heat
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10LSPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L21/00Speech or voice signal processing techniques to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
    • G10L21/02Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
    • G10L21/038Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation using band spreading techniques
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/60Process control or energy utilisation in the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/64Controlling the physical properties of the gas, e.g. pressure or temperature

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computational Linguistics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

В изобретении описан способ эксплуатации шахтной печи (10). Согласно упомянутому способу в верхнюю часть (14) шахтной печи (10) загружают сырьевые материалы, которые под действием силы тяжести падают в шахтную печь (10). Часть сырьевых материалов плавится и/или, по меньшей мере, частично восстанавливается под действием среды внутри шахтной печи (10). По меньшей мере через одно нижнее впускное отверстие (32) в нижней части (18) шахтной печи (10) подают технологический газ, который, по меньшей мере, частично влияет на среду внутри шахтной печи (10). Подачу технологического газа динамически модулируют таким образом, что во время модуляции рабочие параметры, то есть давление pи/или объемный расход (I), по меньшей мере, временно меняются на протяжении временного интервала 40 с, в особенности 20 с, предпочтительно 5 с и особо предпочтительно 1 с. В соответствии с изобретением через по меньшей мере одно дополнительное отверстие (42), расположенное на определенном расстоянии от нижнего впускного отверстия (32), подают дополнительный газ, при этом рабочие параметры газа, то есть давление ри/или объемный поток (II), по меньшей мере, временно меняются, и/или посредством газопровода (50) шахтной печи, соединенного с внутренним пространством (34) шахтной печи (10), получают доменный газ для удаления газообразных продуктов реакции, при этом рабочие параметры доменного газа, то есть давление pи/или объемный поток (III), по меньшей мере, временно меняются. Изменение рабочих параметров дополнительного газа и/или доменного газа осуществляют согласно изобретению таким образом, что, по меньшей мере, частично повышается давление pи/или объемный расход (I) во внутреннем пространстве (34) шахтной печи (10).

Description

Изобретение относится к шахтной печи, а также способу эксплуатации шахтной печи, которая может использоваться, например, в качестве доменной печи, вагранки, плавильной печи или печи для сжигания бытовых отходов.
Для получения первого переплава железа в качестве основной установки преимущественно используют шахтную печь в форме доменной печи, тогда как на долю других способов приходится лишь около 5%. Эта шахтная печь способна работать согласно противоточному принципу. Через колошник в верхней части печи загружают сырье, такое как шихту и кокс, откуда оно спускается в шахтную печь. В нижней части печи (на уровне фурм для дутья) технологический газ (так называемое воздушное дутье в объеме 800-10000 м3/1КЕ в зависимости от размера печи) принудительно подают в печь через фурмы. Горячее дутье, которым обычно является воздух, предварительно нагретый в подогревателях дутья до температуры от около 1000 до 1300°С, вступает в реакцию с коксом, в результате чего среди прочего образуется окись углерода. Окись углерода поднимается в печи и восстанавливает окислы железа и дополнительные соединения железа, содержащиеся в шихте.
Кроме того, в печь обычно также нагнетают заменяющие восстановители, например, в количестве 100-200 кг/ίΚΕ (угольную пыль, нефть, природный газ или пластик), которые способствуют образованию восстановительного газа.
Помимо восстановления железной руды происходит плавление сырья под действием тепла, которое генерируется в шахтной печи в ходе соответствующих химических процессов. Тем не менее, распределение температур по поперечному сечению шахтной печи является неравномерным. Например, по центру шахтной печи образуется так называемый мертвяк, а важные процессы, такие как газообразование (реакция кислорода с коксом или заменяющими восстановителями с образованием окиси углерода или двуокиси углерода), преимущественно протекают только в так называемой псевдоожиженной зоне, которой является область, расположенная напротив фурмы для дутья, т.е. лишь периферийная по отношению к поперечному сечению печи. Глубина псевдоожиженной зоны в направлении центра печи составляет около 1 м, объем - около 1,5 м3. На уровне воздушных фурм по окружности печи обычно расположено несколько фурм таким образом, что псевдоожиженная зона, образующаяся напротив каждой фурмы для дутья, и псевдоожиженные зоны, образующиеся слева и справа, перекрывают друг друга или расположены вблизи друг друга, в результате чего образуется преимущественно круглая активная область. Во время эксплуатации шахтной печи образуется так называемая зона циркуляции или псевдоожиженная зона.
Кроме того, горячее дутье обычно может быть обогащено кислородом с целью интенсификации описанных процессов (газообразования в псевдоожиженной зоне, восстановления железной руды), в результате чего повышается производительность шахтной печи. В данном случае горячее дутье, например, может быть обогащено кислородом до подачи, или также может по отдельности подаваться чистый кислород, при этом для такой отдельной подачи должна быть предусмотрена так называемая пика, т. е. трубка, проходящая, например, внутрь фурмы для дутья, которая сама является трубчатым элементом, и заканчивающаяся внутри фурмы для дутья в печи. Более предпочтительно в современных доменных печах, в которых используют небольшое количество кокса, горячее дутье в высокой степени подвергают соответствующему обогащению кислородом. С другой стороны, в результате добавления кислорода растут затраты на производство, поэтому КПД современной шахтной печи невозможно повысить просто путем соответствующего добавления все более концентрированного кислорода.
Также известно, что существует взаимосвязь между КПД или степенью эффективности современной шахтной печи и так называемым сквозным газообразованием в шахтной печи. Обычно это означает, насколько эффективно газообразование в псевдоожиженной зоне, восстановление железной руды и в целом насколько эффективно газовая фаза, присутствующая в шахтной печи, поднимается с уровня фурмы для дутья до верха печи, через который выпускают так называемый отходящий газ. Одним из показателей улучшения сквозного газообразования является, например, минимальное возможное падение давления в печи.
Из XVО 2007/054308 А2 известен способ эксплуатации шахтной печи соответствующей конфигурации таким образом, что в технологическом газе, который подают в нижнюю часть доменной печи, генерируют импульсы, следующие через короткие временные интервалы. Давление и/или объемный расход технологического газа варьируют на протяжении временного интервала менее 40 с, в результате чего улучшается сквозное газообразование в шахтной печи и, следовательно, повышается КПД шахтной печи. Кроме того, до подачи технологический газ может быть под различными давлениями отведен в различные фурмы на уровне фурм для дутья, чтобы иметь возможность задавать различные периферические условия в различных секторах уровня фурм для дутья.
Тем не менее, существует постоянная потребность в дальнейшем повышении КПД шахтной печи.
В основу настоящего изобретения положена задача создания способа и шахтной печи с повышенным КПД.
Согласно изобретению эта задача решена посредством способа, охарактеризованного признаками по п.1, и шахтной печи, охарактеризованной признаками по п.9. В зависимых пунктах предложены выгодные варианты осуществления изобретения.
- 1 016368
В изобретении предложен способ эксплуатации шахтной печи, в котором в верхнюю часть шахтной печи загружают сырьевые материалы, которые под действием силы тяжести падают в шахтную печь. Под действием среды, преобладающей внутри шахтной печи, часть сырьевых материалов плавится и/или, по меньшей мере, частично восстанавливается. В нижнюю часть шахтной печи по меньшей мере через одно нижнее впускное отверстие подают технологический газ, который, по меньшей мере, частично влияет на среду, преобладающую внутри шахтной печи. Подачу технологического газа в нижнюю часть динамически модулируют таким образом, что в процессе модуляции рабочие параметры - давление Ρι и/или объемный расход Й ι. по меньшей мере, периодически меняются на протяжении временного интервала <40 с, более предпочтительно <20 с, еще более предпочтительно <5 с и особо предпочтительно <1. Согласно изобретению через по меньшей мере одно дополнительное отверстие, разнесенное с нижним впускным отверстием, подают дополнительный газ, рабочие параметры которого - давление р2 и/или объемный расход V 2, по меньшей мере, периодически меняются, и/или через газопровод шахтной печи для выпуска газообразных продуктов реакции, соединенный с внутренним пространством шахтной печи, выпускают доменный газ, рабочие параметры которого - давление р3 и/или объемный расход У 3, по меньшей мере, периодически меняются. Изменение рабочих параметров дополнительного газа и/или доменного газа осуществляют согласно изобретению таким образом, что внутри шахтной печи, по меньшей мере, частично повышается давление ρι и/или объемный расход Г μ Например, в шахтной печи могут, по меньшей мере, частично суммироваться давления ρι и р2 и/или объемные расходы У\ и V 2. Более предпочтительно суммируются составляющие кривых изменения давлений р1 и р2 и/или кривых изменения объемных расходов У ι и V 2, которые превышают среднюю и/или исходную величину. Соответственно, если, например, газопровод шахтной печи, по меньшей мере, частично перекрыт, часть в противном случае выпускаемого объемного расхода У3 или часть приложенного давления р3 для нагнетания доменного газа может суммироваться с давлением ρι и/или объемным расходом У ь преобладающим внутри шахтной печи.
Доказано, что в результате дополнительного изменения давления и/или объемного расхода в отдельных частях шахтной печи происходит дополнительное повышение давления и/или объемного расхода, что приводит к повышению КПД шахтной печи. Предполагается, что увеличивается время пребывания технологического газа, в результате чего может быть повышен КПД шахтной печи. Таким образом, если суммирование давлений и/или объемных расходов происходит лишь на протяжении короткого времени и через большие промежутки времени, уже может быть достигнуто повышение КПД. Подачу дополнительного газа и/или выпуск доменного газа предпочтительно динамически модулируют таким образом, что во время модуляции рабочие параметры - давление р2 и/или объемный расход У2 или давление р3 и/или объемный расход У 3, по меньшей мере, периодически меняются на протяжении временного интервала <40 с, более предпочтительно <20 с, еще более предпочтительно <5 с и особо предпочтительно <1 с. В результате, часто и через короткие промежутки времени повышается давление и/или объемный расход и может заметно повыситься КПД шахтной печи.
Предпочтительно средняя амплитуда давлений ρι и/или р2 и/или р3 и/или объемных расходов У ι и/или У2 и/или У3 составляет 10-1000%, более предпочтительно 10-400%, еще более предпочтительно 10%-200% и особо предпочтительно 10-100%. Таких изменений амплитуды кривой давления и/или объемного расхода уже достаточно для значительного повышения КПД шахтной печи без превышения индивидуально обусловленных максимально допустимых величин.
Особо предпочтительно давления ρι и/или р2 и/или р3 и/или объемные расходы У ι и/или У2 и/или У з меняются таким образом, что внутри шахтной печи генерируются накладывающиеся колебания с разностью фаз φ οί -π/2 < φ < π/2, более предпочтительно -π/4<φ<π/4 и еще более предпочтительно φ = 0 ± π/90. В данном случае, в частности, посредством среднего времени пребывания газа в шахтной печи (обычно 3-20 с), которое определяют опытным путем, в этом соотношении фаз может быть учтена скорость протекающего газа с тем, чтобы получить желаемую разность фаз внутри шахтной печи. Как результат, увеличение амплитуды кривых давления и/или объемного расхода становится особенно выраженным и устраняется взаимное уничтожение колебаний количественных рабочих параметров.
Предпочтительно модуляцию технологического газа и/или дополнительного газа и/или доменного газа осуществляют квазипериодически, более предпочтительно периодически, еще более предпочтительно гармонически, при этом длительность периода Т составляет 40 с>Т>60 мс, более предпочтительно 20 с>Т>100 мс, еще более предпочтительно 10 с>Т> 0,5 с и особо предпочтительно 5 с>Т>0,7 с. Это может быть достигнуто путем простой синусоидальной модуляции ί (ί) = ί0 + Δίδίη^πί/Γ+φ). Тем самым облегчается генерация и наложение колебаний давления и/или объемного расхода.
Кроме того, более предпочтительно может осуществляться импульсная модуляция технологическо
- 2 016368 го газа и/или дополнительного газа и/или доменного газа, при этом длительность σ импульса составляет 5 с+σΑ 1 мс, более предпочтительно 0,7 с >σ> 25 мс, еще более предпочтительно 0,1 с >σ> 30 мс и особо предпочтительно 55 мс >σ> 35 мс. Такая модуляция характеризуется, например, функцией ί(1) = ί0 + Σ1δ(ΐ-ΐ1), в которой 5(1) в целом описывает импульс, т.е. периодические пики импульсов относительно преимущественно постоянного фона. Сами импульсы могут иметь прямоугольную, треугольную, колоколообразную (обработанный математический σ-импульс) или подобную форму, при этом более предпочтительным является импульс, длительность σ которого составляет половину амплитуды импульса. В одном из предпочтительных вариантов осуществления способа периодические пульсации имеет соотношение длительности импульса 8 и длительность периода Т 10-4<5/Т<0,5, предпочтительно 10-3<5/Т<0,2 и более предпочтительно 10-2<5/Т<0,1. Поскольку изменение давления и/или объемного расхода происходит особенно внезапно, предотвращаются (квази)стационарные потоки, которые способны привести к образованию потоков с малым сквозным перемешиванием. Кроме того, соответствующим образом сокращается длительность определяющих процессов, которые протекают в шахтной печи.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления повышение давления и/или пики объемного расхода зависят не только от времени, но также и от пространственных координат. Предпочтительно соотношение расстояния б между нижним впускным отверстием и дополнительным отверстием и расстояния к по вертикали между нижним впускным отверстием и верхним выпускным отверстием составляет 0,1<б/к<1,0, более предпочтительно 0,25<б/к<1,0, еще более предпочтительно 0,5<б/к<1,0, особо предпочтительно 0,75<б/к<1,0 и наиболее предпочтительно 0,9<б/к<1,0. Заметное повышение КПД шахтной печи проявляется даже при сравнительно небольшом разносе нижнего впускного отверстия и дополнительного отверстия. Тем не менее, при большем разносе достигается большее повышение КПД, поскольку потери давления могут быть лучше компенсированы за счет высоты шахтной печи без превышения максимально допустимого давления. В частности, на различных уровнях по высоте шахтной печи может быть расположено множество, то есть два или более дополнительных отверстий, при этом разнос между отверстиями по высоте может быть в каждом случае одинаковым. За счет равномерного распределения отверстий по высоте шахтной печи можно без труда задать наложения колебания давления и/или объемного расхода и компенсировать происходящие потери давления.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления предусмотрена погружная труба, которая погружена внутрь шахтной печи и имеет дополнительное отверстие на заданной высоте шахтной печи. Это позволяет как снаружи, так и изнутри вдувать газ, изменения давления и/или объемного расхода которого можно накладывать друг на друга.
В частности, дополнительный газ может представлять собой технологический газ и/или более предпочтительно доменный газ, выходящий через верхний конец шахтной печи. В этом случае с целью возврата доменных газов верхнее выпускное отверстие шахтной печи посредством газопровода шахтной печи более предпочтительно соединено с дополнительным отверстием. Кроме того, восстановление в верхней части шахтной печи также может быть улучшено посредством подаваемого технологического газа. В частности, условия среды внутри шахтной печи можно индивидуально менять путем выбора соответствующих количеств доменного газа и/или технологического газа. Тем самым в случае рабочих отказов можно впоследствии оптимизировать среду в печи и адаптировать ее к меняющимся периферическим условиям.
Кроме того, в изобретении предложена шахтная печь, более точно, доменная печь, вагранка, плавильная печь или печь для сжигания бытовых отходов, которая содержит устройство для загрузки в верхнюю часть доменной печи сырьевых материалов и, по меньшей мере, нижнее впускное отверстие для впуска технологического газа в нижней части шахтной печи для плавлении и/или, по меньшей мере, частичного восстановления части сырьевых материалов под действием среды, преобладающей внутри шахтной печи. Помимо этого предусмотрено устройство регулирования, которое настроено таким образом, чтобы менять рабочие параметры - давление р£ и/или объемный расход У ι технологического газа на протяжении временного интервала < 40 с, более предпочтительно < 20 с, еще более предпочтительно < 5 с и особо предпочтительно < 1 с. В соответствии с изобретением предусмотрено по меньшей мере одно дополнительное отверстие, отстоящее от нижнего впускного отверстия и служащее для впуска дополнительного газа, предусмотрено дополнительное устройство регулирования, которое настроено таким образом, чтобы, по меньшей мере, периодически менять рабочие параметры - давление р2 и/или объемный расход V 2 дополнительного газа, и/или предусмотрен газопровод шахтной печи, соединенный с внутренним пространством шахтной печи и служащий для выпуска газообразных продуктов реакции, при этом предусмотрено устройство регулирования работы шахтной печи, которое настроено таким образом, чтобы периодически менять рабочие параметры - давление р3 и/или объемный расход У 3 доменного газа. В соответствии с изобретением изменение рабочих параметров дополнительного газа и/или доменного газа заключается в том, что внутри шахтной печи, по меньшей мере, частично повышается давление р1 и/или объемный расход V μ Более предпочтительно шахтная печь более предпочтительно рассчитана на описанный выше способ. Шахтная печь предпочтительно реализована и дополнительно усовершенство
- 3 016368 вана согласно поясненному выше способу.
За счет устройств регулирования давления и/или объемного расхода, позволяющих накладывать друг на друга изменения параметров газа, впускаемого внутрь шахтной печи, таким образом, что давление и/или объемный расход внутри шахтной печи, по меньшей мере, частично суммируются, достигается повышение КПД шахтной печи. Предполагается, что за счет пиков давления и/или объемного расхода поток технологического газа содержит большие составляющие зигзагообразного движения, в результате чего улучшается сквозное газообразование. За счет этого технологический газ способен вступать в более полную реакцию, и тем самым увеличивается количество расплавленного и/или восстановленного вещества с меньшими затратами технологического газа.
Далее изобретение более подробно пояснено на примере предпочтительных вариантов осуществления.
На чертежах:
на фиг. 1 схематически показан вид сбоку шахтной печи согласно изобретению и на фиг 2 - вид сбоку дополнительного варианта осуществления шахтной печи согласно изобретению.
Показанная на фиг. 1 шахтная печь 10 имеет преимущественно трубчатый корпус 12, который можно приблизительно подразделить на верхнюю треть 14, среднюю треть 16 и нижнюю треть 18. За нижней третью 18 расположен резервуар 20, в который через заслонку 22 поступает материал, добавляемый в верхнюю треть 14, и из которого его в расплавленном состоянии выпускают через сток 24.
Технологический газ по линии 26 подачи через нижнюю промежуточную кольцевую линию 28 направляют в нижние сопла 30 для подачи динамически модулированного технологического газа во внутреннее пространство 34 шахтной печи 10 через нижнее впускное отверстие 32. Вблизи впускных отверстий 32 расположена реакционная зона, называемая зоной циркуляции или псевдоожиженной зоной, которая окружает зону низкой реакционной способностью в нижней части, называемую мертвяком 36. Между линией 26 подачи и впускным отверстием 32 расположено устройство 38 регулирования, которое настроено таким образом, что рабочие параметры - давление р£ и/или объемный расход У ι технологического газа меняются на протяжении временного интервала < 40 с, более предпочтительно < 20 с, еще более предпочтительно < 5 с и особо предпочтительно < 1 с. Устройство регулирования 38 способно действовать аналогично особо быстродействующим сильфонам.
По аналогии с впуском технологического газа в нижнюю треть 18 в среднюю треть 16 и/или верхнюю треть 14 может подаваться дополнительный газ с целью обеспечения, по меньшей мере, частичного суммирования давлений р£ и р2 и/или объемных расходов У ι и У 2 во внутреннем пространстве 34 шахтной печи 10 посредством изменения рабочих параметров - давления р2 и/или объемного расхода У 2. Благодаря достигаемым пикам давления и/или объемного расхода можно значительно сократить мертвяк 36 и тем самым повысить КПД шахтной печи 10.
В проиллюстрированном примере осуществления дополнительный газ, который поступает во внутреннее пространство шахтной печи 10, динамически модулирован посредством дополнительных отверстий 42. Расстояние б между дополнительными отверстиями 42 и нижними впускными отверстиями 32, показанное в проиллюстрированном примере осуществления, преимущественно составляет приблизительно 80% разноса 11 между нижним впускным отверстием 32 и верхним выпускным отверстием 44 шахтной печи 10, которое может быть закрыто заслонкой 22. Корпус 12 шахтной печи может быть, в частности, сконструирован преимущественно осесимметрично по отношению к оси симметрии 46.
Поскольку в проиллюстрированном примере осуществления верхние сопла 42 посредством верхней кольцевой линии 48 соединены с линией 26 подачи, в качестве дополнительного газа может использоваться или, по меньшей мере, добавляться технологический газ. Кроме того, посредством газопровода 50 шахтной печи, оканчивающегося в области верхнего выпускного отверстия 44, в дополнительный газ может, по меньшей мере, добавляться доменный газ. Между линией 26 подачи и газопроводом 50 шахтной печи и дополнительным отверстием 42 расположено дополнительное устройство 52 регулирования, которое настроено таким образом, что рабочие параметры - давление р2 и/или объемный расход У2 дополнительного газа, по меньшей мере, периодически меняются таким образом, что давления р1 и р2 и/или объемные расходы У\ и У 2 во внутреннем пространстве 34 шахтной печи 10, по меньшей мере, частично суммируются. Помимо этого для предотвращения обходного потока из нижней части 18 в верхнюю часть 14, минуя корпус 12 шахтной печи, могут быть предусмотрены обратные клапаны, которые не показаны.
В отличие от шахтной печи 10, показанной на фиг. 1, в шахтной печи 10, показанной на фиг. 2, наложение изменений давления и/или объемного расхода достигается с помощью доменного газа, а не дополнительного газа. С этой целью по меньшей мере на одном газопроводе 50 шахтной печи, который в проиллюстрированном примере осуществления используется несколько раз для деления объемного расхода выпускаемого потока, устанавливают одно устройство 54 регулирования работы шахтой печи, чтобы, по меньшей мере, периодически менять рабочие параметры - давление р3 и/или объемный расход У3, преобладающие в газопроводе 50 шахтной печи, или непосредственно перед газопроводом 50 шахтной
- 4 016368 печи таким образом, чтобы, по меньшей мере, частично повышать давление ρι и/или объемный расход У1 во внутреннем пространстве 34 шахтной печи 10. Для этого устройство регулирования работы шахтной печи способно на короткое время, по меньшей мере, частично перекрывать газопровод 50 шахтной печи, например, с помощью дроссельных клапанов, чтобы получать повышенное статическое давление, которое может быть снова сброшено путем последующего открытия газопровода 50 шахтной печи до того, как будет превышено допустимое суммарное давление.
В проиллюстрированном примере осуществления доменный газ выпускают в газопроводы 50 шахтной печи через верх, т.е. над верхним выпускным отверстием 44 в корпусе 12 шахтной печи. Для этого в верхней области 56 с корпусом 12 шахтной печи, с которым соединены газопроводы 50 шахтной печи, соединен колпак 58. Колпак 58 дополнительно содержит загрузочное устройство 60, которое может закрываться заслонкой 22 и через которое в шахтную печь 10 загружают сырьевые материалы, падающие во внутреннее пространство 34 шахтной печи 10. За счет подачи технологического газа через сопла 30 получают преимущественно кольцевую реакционную зону 62, называемую зоной циркуляции, которая расположена вокруг мертвяка 36.
Особо предпочтительно варианты осуществления, проиллюстрированные на фиг. 1 и 2, сочетают друг с другом с тем, чтобы динамически модулировать как подаваемый дополнительный газ, так и выпускаемый доменный газ и, по меньшей мере, периодически обеспечивать, по меньшей мере, частичное повышение давления и/или объемного расхода во внутреннем пространстве 34 шахтной печи за счет наложения колебаний давления и/или объемного расхода. Кроме того, в дополнительный газ может подаваться уже модулированный доменный газ, в результате чего получают дополнительные накладывающиеся колебания, которые также способны нарастать по типу резонанса и создавать дополнительные пики давления и/или объемного расхода.

Claims (8)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Шахтная печь, имеющая устройство (60) для загрузки в верхнюю часть (14) шахтной печи (10) сырьевых материалов, по меньшей мере одно нижнее впускное отверстие (32) для впуска технологического газа в нижней части (18) шахтной печи (10) с целью плавления и/или, по меньшей мере, частичного восстановления части сырьевых материалов под действием среды, преобладающей внутри шахтной печи (10), и устройство (38) регулирования, которое настроено таким образом, что рабочие параметры давления ρι и/или объемного расхода У1 технологического газа подвергаются изменениям на протяжении временного интервала < 40 с, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере одно дополнительное отверстие (42), отстоящее по вертикали от нижнего впускного отверстия (32) для впуска дополнительного газа, при этом предусмотрено дополнительное устройство (52) регулирования, которое настроено таким образом, что рабочие параметры давления р2 и/или объемного расхода У2 дополнительного газа, по меньшей мере, периодически изменяются таким образом, что во внутреннем пространстве (34) шахтной печи повышается давление ρι и/или объемный расход Уμ и/или содержит газопровод (50) шахтной печи для выпуска газообразных продуктов реакции, таких как доменный газ, соединенный с внутренним пространством (34) шахтной печи (10), при этом предусмотрено устройство регулирования (54) работы шахтной печи, которое настроено таким образом, что рабочие параметры давления р3 и/или объемный расход У3 доменного газа, по меньшей мере, периодически изменяются таким образом, что во внутреннем пространстве (34) шахтной печи (10) повышается давление ρι и/или объемный расход У μ
  2. 2. Шахтная печь по п.1, отличающаяся тем, что устройство (38) регулирования настроено таким образом, что рабочие параметры давления р3 и/или объемного расхода У ι технологического газа изменяются на протяжении временного интервала < 20 с, более предпочтительно < 5 с и особо предпочтительно < 1 с.
  3. 3. Шахтная печь по п.1 или 2, отличающаяся тем, что соотношение расстояния б между нижним впускным отверстием (32) и дополнительным отверстием (42) и расстояния 11 по вертикали между нижним впускным отверстием (32) и верхним выпускным отверстием (44) шахтной печи (10) составляет 0,1<б/Ъ<1,0, более предпочтительно 0,25<б/1<1,0, еще более предпочтительно 0.5<б/й<1.0. особо предпочтительно 0.75<б/11< 1,0 и наиболее предпочтительно 0,9<б/Ъ< 1,0.
  4. 4. Шахтная печь по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что верхнее выпускное отверстие (44) шахтной печи (10) соединено с дополнительным отверстием (42) посредством газопровода (50) шахтной печи для возврата доменного газа.
  5. 5. Шахтная печь по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что предусмотрена погружная труба, которая погружена во внутреннее пространство (34) шахтной печи (10) и имеет дополнительное отверстие (42) на заданной высоте шахтной печи (10).
  6. 6. Способ эксплуатации шахтной печи (10), в котором в верхнюю часть (14) шахтной печи (10) загружают сырьевые материалы, которые под действием силы тяжести падают в шахтную печь, при этом часть сырьевых материалов плавится и/или, по меньшей мере, частично восстанавливается под действи
    - 5 016368 ем среды, преобладающей внутри шахтной печи, а в нижнюю часть (18) шахтной печи (10) через по меньшей мере одно нижнее впускное отверстие (32) впускают технологический газ, который, по меньшей мере, частично влияет на среду, преобладающую внутри шахтной печи (10), при этом впуск технологического газа динамически модулируют таким образом, что во время модуляции рабочие параметры давление ρι и/или объемный расход А, по меньшей мере, периодически меняются на протяжении временного интервала < 40 с, отличающийся тем, что печь имеет по меньшей мере одно дополнительное отверстие (42), отстоящее по вертикали от нижнего впускного отверстия (32), через которое впускают дополнительный газ, рабочие параметры давления р2 и/или объемного расхода V 2 которого, по меньшей мере, периодически изменяют таким образом, что давление ρι и/или объемный расход к ι во внутреннем пространстве (34) шахтной печи (10) повышаются, и/или газопровод шахтной печи (50) для выпуска газообразных продуктов реакции, соединенный с внутренним пространством (34) шахтной печи (10), через который выпускают доменный газ, рабочие параметры давления р3 и/или объемного расхода V3 которого, по меньшей мере, периодически изменяют таким образом, что давление ρι и/или объемный расход V ι во внутреннем пространстве (34) шахтной печи (10) повышаются.
  7. 7. Способ по п.6, в котором впуск технологического газа динамически модулируют таким образом, что во время модуляции рабочие параметры давления р3 и/или объемного расхода А, по меньшей мере, периодически изменяются на протяжении временного интервала < 20 с, предпочтительно < 5 с и особо предпочтительно < 1 с.
  8. 8. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что впуск дополнительного газа и/или выпуск доменного газа динамически модулируют таким образом, что во время модуляции рабочие параметры давления р2 и/или объемного расхода V2 и/или давления р3 и/или объемного расхода И3, по меньшей мере, частично изменяются на протяжении временного интервала < 40 с, более предпочтительно < 20 с, еще более предпочтительно < 5 с и особо предпочтительно < 1 с.
EA200901633A 2007-06-26 2008-06-17 Шахтная печь и способ эксплуатации печи EA016368B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007029629A DE102007029629A1 (de) 2007-06-26 2007-06-26 Schachtofen und Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens
PCT/EP2008/057624 WO2009000704A2 (de) 2007-06-26 2008-06-17 Schachtofen und verfahren zum betreiben eines schachtofens

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200901633A1 EA200901633A1 (ru) 2010-04-30
EA016368B1 true EA016368B1 (ru) 2012-04-30

Family

ID=40042645

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200901633A EA016368B1 (ru) 2007-06-26 2008-06-17 Шахтная печь и способ эксплуатации печи

Country Status (13)

Country Link
US (1) US8309016B2 (ru)
EP (1) EP2171101B1 (ru)
JP (1) JP5449149B2 (ru)
KR (1) KR101455853B1 (ru)
CN (1) CN101688255B (ru)
AU (1) AU2008267846B2 (ru)
BR (1) BRPI0813872B1 (ru)
DE (1) DE102007029629A1 (ru)
EA (1) EA016368B1 (ru)
ES (1) ES2534742T3 (ru)
PL (1) PL2171101T3 (ru)
PT (1) PT2171101E (ru)
WO (1) WO2009000704A2 (ru)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9495042B2 (en) 2009-04-14 2016-11-15 Atmel Corporation Two-dimensional position sensor
DE102012103996B4 (de) * 2011-06-01 2017-04-20 Krytem - Kryotechnische + medizinische Systeme GmbH Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Schachtofens sowie Ventil zur Einleitung in einen Schachtofen
CN103409615B (zh) * 2013-07-29 2014-09-10 青岛智邦炉窑设计研究有限公司 一种矿物焙烧还原装置及其使用方法
DE102014102913A1 (de) * 2014-03-05 2015-09-10 Thyssenkrupp Ag Verfahren zum Betreiben eines Schachtofens, insbesondere eines Hochofens
USD756429S1 (en) * 2015-02-20 2016-05-17 Flamekeeper Llc Air control device
CN105841481A (zh) * 2016-03-23 2016-08-10 天津派瑞环境工程技术有限公司 一种节能环保多功能燃气炉
WO2023101817A1 (en) * 2021-11-30 2023-06-08 Corning Incorporated Methods and systems for distributing a fluid flow in a kiln
CN116287761A (zh) * 2023-01-29 2023-06-23 中南大学 火法炼铅锌的方法、装置及其应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB950071A (en) * 1960-05-24 1964-02-19 Yawata Iron & Steel Co Apparatus for pulsating blast furnace internal pressure
GB1247417A (en) * 1969-05-22 1971-09-22 Armco Steel Corp Method of blast furnace reduction of iron ores
WO2001036891A2 (de) * 1999-11-12 2001-05-25 Messer Griesheim Gmbh Verfahren zum betreiben eines schmelzofens
DE10117962A1 (de) * 2001-04-10 2002-10-24 At Pro Tec Technologie Team Gm Verfahren zur thermischen Behandlung von Rohmaterialien und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
WO2007054308A2 (de) * 2005-11-09 2007-05-18 Thyssenkrupp At.Protec Gmbh Verfahren zum betreiben eines schachtofens und für dieses verfahren geeigneter schachtofen

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2016124B (en) * 1978-03-11 1982-06-09 Hamburger Stahlwerke Gmbh Rocess and apparatus for the direct reduction of iron ores
NL170923C (nl) * 1979-05-11 1983-01-17 Estel Hoogovens Bv Gasmenger.
JPS6357705A (ja) * 1986-08-27 1988-03-12 Nippon Kokan Kk <Nkk> 高炉操業方法
CN1144882C (zh) * 1999-11-30 2004-04-07 宝山钢铁股份有限公司 冶金竖炉鼓风方法及其设备
JP2001262208A (ja) 2000-03-17 2001-09-26 Sumitomo Metal Ind Ltd 高炉操業方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB950071A (en) * 1960-05-24 1964-02-19 Yawata Iron & Steel Co Apparatus for pulsating blast furnace internal pressure
GB1247417A (en) * 1969-05-22 1971-09-22 Armco Steel Corp Method of blast furnace reduction of iron ores
WO2001036891A2 (de) * 1999-11-12 2001-05-25 Messer Griesheim Gmbh Verfahren zum betreiben eines schmelzofens
DE10117962A1 (de) * 2001-04-10 2002-10-24 At Pro Tec Technologie Team Gm Verfahren zur thermischen Behandlung von Rohmaterialien und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
WO2007054308A2 (de) * 2005-11-09 2007-05-18 Thyssenkrupp At.Protec Gmbh Verfahren zum betreiben eines schachtofens und für dieses verfahren geeigneter schachtofen

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DONSKOV: "Investigation of blast furnace operation with imposed pulsations in top pressure", STEEL IN THE USSR, vol. 6, no. 2, 1976, pages 55-57, XP001409346, the whole document *

Also Published As

Publication number Publication date
EA200901633A1 (ru) 2010-04-30
PL2171101T3 (pl) 2015-06-30
CN101688255B (zh) 2012-04-25
ES2534742T3 (es) 2015-04-28
CN101688255A (zh) 2010-03-31
KR101455853B1 (ko) 2014-10-29
WO2009000704A3 (de) 2009-03-05
BRPI0813872B1 (pt) 2021-11-16
AU2008267846B2 (en) 2012-01-19
KR20100023965A (ko) 2010-03-04
PT2171101E (pt) 2015-04-30
EP2171101A2 (de) 2010-04-07
US20100251855A1 (en) 2010-10-07
BRPI0813872A2 (pt) 2020-08-18
AU2008267846A1 (en) 2008-12-31
WO2009000704A2 (de) 2008-12-31
EP2171101B1 (de) 2015-01-14
BRPI0813872A8 (pt) 2021-03-23
DE102007029629A1 (de) 2009-01-02
JP5449149B2 (ja) 2014-03-19
US8309016B2 (en) 2012-11-13
JP2010531390A (ja) 2010-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA016368B1 (ru) Шахтная печь и способ эксплуатации печи
CA1160056A (en) Method of, and arrangement for, producing molten pig iron or steel pre-material
RU2682192C1 (ru) Способ и устройство для плавления
US9605326B2 (en) Method and system for operating a blast furnace with top-gas recycle and a fired tubular heater
CN105874085B (zh) 操作熔炼旋流器的方法
UA122658C2 (uk) Шлак з установки прямого плавлення та сировинний матеріал
EA013386B1 (ru) Способ эксплуатации шахтной печи и шахтная печь, эксплуатируемая данным способом
CA2877318C (en) Starting a smelting process
RU2005135645A (ru) Способ и устройство для получения восстановленного железа
RU2697117C2 (ru) Способ перемешивания ванны металла и печная установка
RU2630155C2 (ru) Способ запуска плавильного процесса
RU2295574C2 (ru) Способ получения металла и установка для его осуществления
RU2118989C1 (ru) Способ выплавки чугуна
RU2696987C1 (ru) Способ эксплуатации шахтной печи, в частности доменной печи
US186975A (en) Improvement in furnaces and processes for manufacturing iron and steel
US957554A (en) Smelting-furnace.
RU2215239C1 (ru) Способ переработки шлакообразующих материалов
RU2007464C1 (ru) Устройство для энерготехнологической переработки рудного сырья и твердого топлива
CN1382223A (zh) 煤气发生熔炉的运转方法
RU2342442C2 (ru) Установка для получения расплава железа
RU2342441C2 (ru) Способ прямого получения железоуглеродистых сплавов и установка для его осуществления
SU1013481A1 (ru) Способ доменной плавки
CN111315900A (zh) 竖炉以及氧化剂向其中的注入
UA60650C2 (en) A method for prevention of the blast furnace hearth charging
UA67811C2 (ru) Устройство жидкофазного восстановления металла из железорудного сырья

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ KG MD TJ TM