****! Im!******) i- ,,, Twórca wynalazku— Uprawniony z patentu: Heatran Inc., Houston (Stany Zjednoczone Ameryki) Sposób i urzadzenie do wytwarzania zelaza z rudy zelaza i Przedmiotem wynalazku jest sposób i urzadze¬ nie do wytwarzania zelaza z rudy zelaza.W czasie eksploatacji tradycyjnego wielkiego pieca do gardzieli pieca laduje /ie nieprzerwanie ruce zelaza, koks oraz wapien tak, ze w szybie pieca tworzy sie ruchoma zstepujaca kolumna zlo¬ zona z tych materialów. W miejscu znajdujacym sie w poblizu dna pieca wprowadza sie do pieca strumien nagrzanego gazu, zwykle powietrza na¬ grzanego w nagrzewnicach regeneracyjnych do temperatury 482°C—1093°C, w wyniku czego w pie¬ cu tworzy sie atmosfera redukujaca. W rezultacie zachodzacej reakcji rudy zelaza z tlenkiem wegla zawartym w gazie redukujacym oraz weglem znaj¬ dujacym sie w szybie pieca, nastepuje redukcja rudy do postaci cieklego zelaza, które zbiera sie w garze pieca i jest stamtad okresowo spuszczane.Skala plonna rudy oraz popiól z koksu zostaja uplynnione na skutek reakcji z wapieniem wypra¬ zonym w piecu tworzac ciekly zuzel, który zbiera sie w postaci niemieszajacej sie warstwy na po¬ wierzchni cieklego zelaza skad jest okresowo spusz¬ czany. Gazy odlotowe pieca uchodzace ze szczytu kolumny wsadowej zawieraja tlenek wegla oraz wodór i dlatego sa wykorzystywane jako paliwo do opalania nagrzewnic regeneracyjnych, kotlów, pieców z otwartym trzonem itp. zainstalowanych w rejonie wielkiego pieca.Dotychczas goracy strumien gazu redukujacego ^wytwarzano zwykle przepuszczajac strumien po¬ wietrza przez jedna lub kilka nagrzewnic regene¬ racyjnych, w których nagrzewano powietrze. Ty¬ powe nagrzewnice regeneracyjne stanowia jedna lub kilka duzych wiez z wykladzina zaroodporna, które wpierw nagrzewa sie przez spalenie w nich paliwa i powietrza, a nastepnie przedmuchuje sie przez nie strumien powietrza, w wyniku czego strumien ten zostaje nagrzany. Budowa takich na¬ grzewnic regeneracyjnych lub wiez jest zwykle bardzo kosztowna, eksploatacja ich jest trudna, a materialy zaroodporne wykladzin wymagaja okresowej kosztownej konserwacji.Sposób wedlug wynalazku wytwarzania zelaza z rudy zelaza obejmuje operacje ladowania do pieca szybowego rudy, zelaza, koksu i wapienia, wprowadzenia do pieca gazu zawierajacego tlen, dzieki czemu nastepuje spalenie koksu, redukcja rudy zelaza do postaci cieklego zelaza oraz wytwo¬ rzenie gazów odlotowych zawierajacych tlenek wegla, oraz operacje odprowadzania gazów odloto¬ wych z pieca, w którym ponadto czesc gazów od¬ lotowych miesza sie ze strumieniem powietrza i spala sie, w wyniku czego zawarty w gazie tlenek wegla przechodzi w dwutlenek wegla i tworzy sie strumien goracego gazu, przy czym jedynym zród¬ lem ciepla sluzacym do nagrzania tego strumienia jest cieplo spalania gazów odlotowych, nastepnie strumien goracego gazu laczy sie ze strumieniem tlenu w celu wytworzenia goracego strumienia ^a- zu wzbogaconego tlenem, a wytworzony w ten 108 1053 108 105 4 sposób strumien goracego gazu wzbogaconego tle¬ nem wprowadza sie do pieca szybowego.Przy stosowaniu sposobu wedlug wynalazku zbedne sa nagrzewnice regeneracyjne, a wstepnie nagrzany strumien gazu regeneracyjnego wytwarza sie w stosunkowo tanim i latwym w obsludze urzadzeniu zawierajacym komore spalania.Zgodnie z wynalazkiem opracowano równiez urzadzenie do wytwarzania zelaza z rudy zelaza zlozone z pieca szybowego, srodków do usuwania zuzla oraz cieklego metalu z pieca szybowego, srodków do wprowadzania strumienia gazu do pie¬ ca oraz odprowadzania gazów odlotowych ze szczy¬ tu pieca, przy czym srodki do wytwarzania stru¬ mienia goracego gazu obejmuja przewód przyla¬ czony do kanalu gazów odlotowych, pierwsza dmuchawe do zasysania gazu z tego przewodu, komore spalania przylaczona do i odbierajaca gazy * odlotowe z pierwszej dmuchawy, druga dmuchawTe do tloczenia pod cisnieniem powietrza do komory spalania oraz przewód laczacy króciec wylotowy komory spalania z króccem wlotowym pieca szy¬ bowego.Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykla¬ dzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przyklad wykonania urzadzenia sto¬ sowanego w sposobie wedlug wynalazku; fig. 2 — czesc urzadzenia wedlug fig. 1, komore spalania, w przekroju osiowym; fig. 3 — ta sama czesc urzadzenia w przekroju osiowym wzdluz linii III—III na fig. 2.Przedstawione na fig. 1 urzadzenie sklada sie z typowego pieca szybowego 12 majacego gar 14, strefe dysz 16, spadki 18 oraz szyb 20. Do gar¬ dzieli 21 pieca szybowego 12 nieprzerwanie laduje sie rude zelaza, koks i wapien tak, ze w szybie pieca tworzy sie zstepujaca kolumna zlozona z ru¬ dy zelaza, koksu i wapienia. Gazy odlotowe wy¬ tworzone w piecu 12 odprowadza sie przewodem 22 i przepuszcza sie przez filtr 24, w którym na¬ stepuje oddzielenie stalych zanieczyszczen. Oczysz¬ czony gaz przeplywa przewodem 23 do krócca wy¬ lotowego 25, skad pobierany jest celem wykorzy¬ stania lub dalszego przetwarzania. Przewód 26 la¬ czy przewód 23 ze ssaca strona dmuchawy 28, której strona tloczaca polaczona jest za pomoca przewodu 30 z króccem wlotowym paliwa 38 ko¬ mory spalania 32.Przyklad konstrukcji komory spalania 32 przed¬ stawiaja fig. 2 i'3 na których komora ta zawiera plaszcz zewnetrzny 34 majacy ksztalt odwróconego stozka scietego, którego dolny koniec zamkniety jest przez zlacze kolnierzowe 36. Króciec wlotowy gazu 38 do komory spalania 32 osadzony jest w zlaczu kolnierzowym 36 -wspólsrodkowo wzgle¬ dem plaszcza zewnetrznego 34. W zlaczu kolnie¬ rzowym 36 osadzone sa równiez detektory zaplonu i plomienia (nie pokazane) stosowane w komorze spalania 32. Górny koniec plaszcza zewnetrznego 34 zakonczony jest zlaczem kolnierzowym 40, które polaczone jest z tunelem 42 majacym na górnym koncu kolnierzowy króciec wylotowy 44.W zewnetrznym plaszczu 34 osadzony jest wspól- •srodkowo plaszcz wewnetrzny 46 majacy ksztalt odwróconego stozka scietego, którego dolny koniec 48 jest otwarty i znajduje sie blisko zlacza kol¬ nierzowego 36. Górny koniec 50 plaszcza wewnetrz¬ nego 46 jest szczelnie polaczony z pierscieniowa przegroda 52, która z kolei polaczona jest szczelnie 5 z plaszczem zewnetrznym 34.Umieszczony stycznie króciec wlotowy 54 po¬ wietrza osadzony jest w górnej czesci plaszcza zewnetrznego 34. Króciec wlotowy powietrza 54 wchodzi stycznie do zamknietego obszaru pierscie- 10 niowego ograniczonego przez plaszcz wewnetrzny 46, przegrode 52 oraz plaszcz zewnetrzny 34 ko¬ mory spalania 32.Przedstawiona na fig. 1 druga dmuchawa 56 po¬ laczona jest od strony tloczacej przewodem 58 15 z komora spalania 32. Króciec wylotowy 44 komo¬ ry spalania 32 polaczony jest za pomoca przewodu 60 z dyszami rozmieszczonymi w strefie dysz 16 pieca szybowego 12.Przewód 61 laczy zródlo zasilania tlenem z prze- 20 wodem 60, dzieki czemu strumien gazu wplywa¬ jacy do pieca szybowego 12 przewodem 60 moze byc wzbogacony tlenem. Przewód 63 laczy zródlo tlenu z rozdzielaczem 65, który zasila kilka tleno¬ wych krócców wlotowych umieszczonych na dnie 25 garu 14 pieca 12.W cz-isie pracy piec szybowy 12 laduje sie ruda zelaza, koksem i wapieniem przez gardziel 21 oraz do strefy dysz 16 pieca 12 przewodem 60 wpro¬ wadza sie nagrzany wstepnie i wzbogacony tlenem 30 strumien gazu majacy temperature korzystnie w zakresie 621°C—676°C. Po wprowadzeniu do pieca szybowego. 12 nagrzany tlen reaguje w piecu z ko¬ ksem w reakcji egzotermicznego spalania, a po¬ wstale w. wyniku te^o spalania gazy, które zawie- 35 raja tlenek we*li reaguja z zstepujaca w dól pieca ruda zelaza redukujac ja do pcstaci cieklego ze¬ laza. Wegiel znajdujacy sie w szybie pieca równiez redukuje ruce zelaza i masa cieklego zelaza zbiera sie w garze 14. skad spuszcza sie ja porcjami przez 40 otwór spustowy 15. Skala plona rudy oraz popiól z koksu zcstrra \ -plynnione w piecu przez wyprazo¬ ny wapien twoizac ciekly zuzel, który równiez zbiera sie w garze 14, skad jest okresowo usuwa¬ ny przez otwór spustowy 17. Strumien gazu redu- 45 kujacego utworzonego na wysokosci spadków 18 pieca przeplywa w góre pieca, a gazy odlotowe skladajace sie glównie z pary wodnej, dwutlenku wegla, azotu, wodoru i tlenku wegla wyprowadza sie z pieca 12 za pomoca przewodu 22. Filtr 24 50 usuwa ze strumienia gazów odlotowych czastki stale, a otrzymany w ten sposób strumien czyste¬ go gazu przeplywa przewodem 22 do krócca wylo¬ towego 25.Czesc strumienia gazu odlotowego przeplywa 55 przewodem 26 do dmuchawy 28, a nastepnie prze¬ wodem 30 przez zawór sterujacy 62 do komory spalania 32, natomiast strumien powietrza z dmu¬ chawy 56 przeplywa przez przewód 58 i zawór sterujacy przeplywem 68 do krócca wlotowego 54 60 komory spalania 32.Jak widac na fig. 2 i 3 strumien powietrza wy¬ tworzony w dmuchawie 56 wchodzi stycznie mie¬ dzy plaszcz zewnetrzny 34, plaszcz wewnetrzny 46 oraz przegrode 52, gdzie opada w dól po torze 65 spiralnym. Przy dolnym koncu 48 plaszcza ze-108 105 6 wnetrznego nastepuje dokladne wymieszanie sie powietrza z gazem odlotowym naplywajacym przez króciec 38, a powstala mieszanina gazów wplywa do wnetrza plaszcza wewnetrznego 46, gdzie na¬ stepuje zaplon i spalenie mieszaniny. W ten sposób tlenek wegla zawarty w gazie odlotowym zostaje utleniony na dwutlenek wegla i wytwarza sie stru¬ mien goracego gazu zlozony z dwutlenku wegla, pary wodnej, tlenu i azotu, który opuszcza komore spalania króccem wylotowym 44. Regulator sto¬ sunkowy przeplywu 64 poprzez zawory 62 i 68 utrzymuje odpowiedni stosunek powietrza do gazu odlotowego w strumieniu goracych gazów wpro¬ wadzonych do pieca szybowego 12, przy czym wielkosc tego strumienia jest równiez odpowied¬ nio regulowana.Stosunek powietrza mieszanego z gazem odlo¬ towym jest tak regulowany, ze powstaje w przy¬ blizeniu stechiometryczna mieszanina tlenek weg¬ la—tlen i w komorze spalania nastepuje calkowite spalenie tlenku wegla. Jednakze, korzystnie, po¬ wietrze do komory spalania 32 doprowadza sie w nadmiarze w celu wzbogacenia w tlen wytwa¬ rzajacego sie w tej komorze strumienia goracego gazu.Przewodem 61 naplywa nieprzerwanie do prze¬ wodu 60 strumien tlenu z nie przedstawionego na rysunku zródla zasilania. W przewodzie 60 tlen miesza sie z goracym strumieniem gazu zanim ten zostanie wprowadzony do pieca 12. Koniecz¬ nosc wzbogacenia tlenem goracego strumienia gazu ma na celu doprowadzenie niezbednej ilosci tlenu do spalania koksu w piecu 12 i osiagniecie w ten sposób pozadanej temperatury pracy pieca.Jezeli pozadane jest przeksztalcenie surówki na stal jeszcze przed spuszczeniem surówki z pieca 12, wówczas tlen doprowadza sie przewodem 63 tak, ze ciekle zelazo zebrane w carze 14 pieca jest przedmuchiwane tlenem. W tym przypadku tlen oraz strumien goracego gazu lacza sie wewnatrz na wysokosci spadków 18 pieca.Przyklad. Przy zastosowaniu urzadzenia we¬ dlug fig. 1 ladowano piec szybowy 12 wsadem zlo¬ zonym z 1673 ton rudy zelaza na dobe, 212 ton wapienia na dobe oraz 592 ton koksu na dobe. Ze szczytu szybu 20 pieca 12 odprowadzono gaz wylo¬ towy o temperaturze 176°C w ilosci 108 304 m3 na godzine. Czesc tego strumienia o wielkosci 12 876 m3 na godzine doprowadzono za pomoca przewodu 26 do dmuchawy 28. Dmuchawa 28 spre¬ zala gaz odlotowy do cisnienia 1,41 kg/cm2 i prze¬ tlaczala go przewodem 30 do komory spalania 32.Gaz odlotowy mial nastepujacy sklad chemiczny: Skladnik Para wodna Dwutlenek wegla Azot Wodór Tlenek wegla Procenty molowe 3^6 18,14 44,79 1,54 S2,07 "~ Razem 100,00 40 50 60 króciec 54 i mieszal sie w niej z gazem odlotowym naplywajacym do komory przez króciec 38. Mie¬ szanke gaz odlotowy—powietrze spalano w komo¬ rze spalania i nagrzewano do temperatury 629°C.Wytworzony strumien gazu wyplywajacy z komo¬ ry do przewodu 60 mial nastepujacy sklad che¬ miczny: Skladnik Para wodna Dwutlenek wegla Azot Tlen nadmiarowy Procenty molowe 3,07 9,75 73,26 13,928 Razem 100^00 Dmuchawa 56 wytwarzano strumien powietrza o wielkosci 55553 m3 na godzine i temperaturze 105°C, który wplywal do komory spalania 32 przez 65 Przewodem 61 wplywal do przewodu 60 i laczyl sie w nim ze strumieniem goracego gazu strumien 5 023 m3 czystego tlenu na godzine.Temperatura calkowicie zredukowanego metalu na wysokosci spadków 18 pieca 12 wynosila 1010°C, a temperatura cieklej masy surówki zebranej w garze 14 wynosila 1510°C. Temperatura goracych gazów redukujacych na wysokosci spadków 18 pie¬ ca wynosila 1066°C. Przez otwór spustowy 15 z ga- ru 14 spuszczano 1088 ton cieklego metalu na dobe.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania cieklego zelaza z rudy zelaza na drodze ladowania do pieca szybowego rudy zelaza, koksu i wapienia, wprowadzania do pieca ogrzanego gazu zawierajacego tlen, dzieki czemu nastepuje spalenie koksu, redukcja rudy zelaza do postaci cieklego zelaza oraz wytwarzania sie gazów odlotowych zawierajacych tlenek wegla, które odprowadza sie z pieca szybowego, znamien¬ ny tym, ze czesc gazów odlotowych miesza sie ze strumieniem powietrza i spala sie, w wyniku czego zawarty w gazie tlenek wegla przechodzi w dwu¬ tlenek wegla i wytwarza sie strumien goracego gazu, przy czym jedynym zródlem ciepla sluzacym do nagrzania tego strumienia gazu jest cieplo spa¬ lania gazów odlotowych, nastepnie ze strumieniem otrzymanego goracego gazu laczy sie strumien tle¬ nu w celu wytworzenia goracego strumienia gazu wzbogaconego tlenem i wytworzony w ten sposób strumien goracego gazu wzbogaconego tlenem wprowadza sie do pieca szybowego. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze natezenie przeplywu gazu odlotowego reguluje sie tak, aby wytworzony strumien goracego gazu byl strumieniem o pozadanym wydatku. 3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze wydatek strumienia powietrza laczonego z gazem odlotowym reguluje sie tak, aby uzyskac miesza¬ nine tlenku wegla z tlenem zawierajaca nadmiar tlenu. 4. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, albo 3, zna¬ mienny tym, ze ciekly metal wytworzony w wiel¬ kim piecu gromadzi sie na dnie pieca, a goracy strumien gazu przedmuchuje sie przez mase cie¬ klego metalu zbierajacego sie na dnie pieca w celu przetworzenia surówki na ciekla stal. 5. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze " dodatkowo do pieca szybowego wprowadza sie strumien tlenu.108 105 6. Urzadzenie do wytwarzania zelaza z rudy ze¬ laza skladajace sie z pieca szybowego, srodków do usuwania zuzla oraz cieklego metalu z pieca szy¬ bowego, srodków do wprowadzania goracego stru¬ mienia gazu do pieca oraz odprowadzania gazów odlotowych ze szczytu pieca, znamienne tym, ze srodki do wytwarzania strumienia goracego gazu obejmuja przewód (26) przylaczony do kanalu (22, 23) gazów odlotowych, pierwsza dmuchawa (28) do zasysania gazu przewodem (26), komore spalania (32) przylaczona do i odbierajaca gazy odlotowe z pierwszej dmuchawy, druga dmuchawe (56) do tloczenia pod cisnieniem powietrza do komory spa¬ lania (32) oraz przewód (60) laczacy króciec wylo¬ towy komory spalania z króccem wlotowym pieca szybowego (12).FIG.3 FIG.2 Cena 100 zl LZGraf. Pulawy 328 16.02.81 90 PL