Hutniczy przemysl zelazny dazy od dawna do zmniejszenia ilosci niezbednych kosztownych materialów przy prowadze¬ niu wielkiego pieca i na ogól do ulepszenia gospodarki cieplnej ruchu wielkiego pieca.Proponowano w tym celu rózne sposoby, które jednak nie stanowily znaczniejszego postepu.Jeden z proponowanych sposobów po¬ lega na tym, ze w dolnej czesci wielkiego pieca obok goracego powietrza lub ewentu¬ alnie tlenu wprowadza sie w celu czescio¬ wego lub calkowitego pokrycia zapotrzebo¬ wania wegla paliwa lub gazy odtleniajace zawierajace wegiel, a wiec materialy zuzy¬ wajace tlen i spalajace sie w wielkim piecu.Proponowano tez wtryskiwanie do gorace¬ go ciagu w wielkim piecu weglowodorów oraz ich produktów niecalkowitego spala¬ nia. Poza tym proponowano osobne wpro¬ wadzanie calego potrzebnego paliwa i czyn¬ nika spalajacego przez pionowo rozmiesz¬ czone rzedy dysz. Proponowano równiez doprowadzanie do wielkich pieców gazów wielkopiecowych, jako paliwa, i wdmuchi¬ wanie tlenu przez specjalne przewody.Inny ze znanych sposobów dazy do zmniejszenia zuzycia paliwa i regulacji temperatury w wielkim piecu przez spala¬ nie dodatkowe paliwa gazowego w ukladzie przewodów ciagowych, przy czym spadek temperatury, zachodzacy na skutek wpro-wadzenia, produktów -spalania do wielkie¬ go pieca, zostaje pokryty przez zwieksze¬ nie temperatury ciagu, podgrzanie dodawa¬ nych paliw albo tez wzbogacenie w tlen.Wynalazek niniejszy ma na celu rozwia¬ zanie zagadnienia polegajacego na tym, ze¬ by za pomoca srodków zasadniczo odmien¬ nych od srodków znanych uzyskac w ruchu wielkopiecowym zmniejszenie zapotrzebo¬ wania wegla wzglednie polepszenie gospo¬ darki cieplnej obok uzyskania korzystniej¬ szych waruaków reakcji i otrzymania wy- sokowartosciowych gazów wielkopieco¬ wych.Wedlug wynalazku w przeciwienstwie do wszystkich znanych sposobów nie do¬ prowadza sie do wielkiego pieca ani sub¬ stancji, zuzywajacych tlen, jak w pierw¬ szym z powyzej wymienionych sposobów, ani tez goracego powietrza z produktami spalania paliw gazowych, spalanych w u- kladzie przewodów ciagowych, jak w dru¬ gim z wymienionych sposobów, lecz ener¬ gie cieplna i znaczna czesc wegla potrzeb¬ nego do procesji doprowadza eie d& kotli¬ ny wielkiego pieca w postaci goracej mie¬ szanki spalin z pewna zawartoscia pary, skladajacej sie z substancji tlenowych (bez¬ wodnika kwasu weglowego i pary wodnej) z ewentualnym nadmiarem tlenu i azotu, przy czym mieszanka ta jest otrzymywana w pierwotnej komorze spalania, umieszczo¬ nej przed wielkim piecem, przez calkowite spalanie dowolnego paliwa, tak zwanego „paliwa pierwotnego", za pomoca zimnego lub podgrzanego tlenu o dowolnym stopniu czystosci lub powietrza znacznie wzboga¬ conego w tlen z ewentualnym dodatkiem pary wodnej, zaleznie od zawartosci wilgo¬ ci lul* wodoru w paliwie pierwotnym.Paliwo pierwotne moze posiadac wla¬ sciwosci dowolne. Moga to byc np. stale paliwa malowartosciowe, np. wegiel bru¬ natny, tor£, trociny, pyl weglowy, nastepnie paliwa cielele, fip. olej, smola, albo paliwa gazowe, np, gaz generatorowy, gazy wiel¬ kopiecowe i t. d. Paliwo, wprowadzane do wielkiego pieca z góry, czyli paliwo wtórne, stanowi koks, drzewo, wegiel drzewny i! t. d. Materialem, podlegajacym przeróbce hutniczej, moga byc wszelkie dowolne rudy zawierajace zelazg, jak równiez mniej war¬ tosciowe, np. pewne gatunki wegla zawie¬ rajace zelazo. Przerabiajac gatunki wegla, zabierajace zelazo, mozna w wielu przy¬ padkach nie stosowac paliwa wtórnego, gdyz material przerabiany zawiera juz w sobie paliwo wtórne. Rudy a zwlaszcza bau- ksyty, zawierajace zelazo, moga byc wpro¬ wadzane do wielkich pieców równiez w po¬ staci brykietów, wykonanych z bauksytu z weglem i ewentualnie z innymi dodatkami.Dzieki zastosowaniu sposobu wedlug wynalazku uzyskuje sie znaczny postep techniczny. Zalety sposobu wedlug wyna¬ lazku sa miedzy innymi nastepujace. 1. Zmniejszenie zuzycia koksu lub we¬ gla drzewnego. Koks lub wegiel drzewny (paliwo wtórne) jest zastapiony czesciowo znacznie tanszym paliwem pierwotnym, po- fliewM wielki pi^c niPZe byc zasilany z gó¬ ry o tyle mniejsza dawka wegla, ile wpro¬ wadza sie go z dolu wraz z dwutlenkiem wegla spalin, przy czym wielki piec zosta¬ je odciazony o te ilosc zuzla, jaka odpo¬ wiada ilosci wegla wprowadzonego w spa¬ linach. 2. Uzyskanie korzystniejszych warun¬ ków reakcji. Tworzenie sie pierwotnych produktów spalania zachodzi w przewaznej czesci nie w samym wielkim piecu, lecz po¬ za nim, nosniki tlenu zas wchodza w bar¬ dzo wysokiej temperaturze do komory re¬ dukcyjnej, a wiec w stanie szczególnie ko¬ rzystnym pod wzgledem przebiegu reakcji.Reakcja nosników tlenu w wielkim piecu daje gazy odtleniajace (tlenek wegla i wo¬ dór) sprzyjajace bezposredniej redukcji, tak iz stosunek posredniej i bezposredniej redukcji przesuwa sie korzystnie na strone redukcji posredniej. Wodór z pary wodnej rozlozonej w wielkim piecu dziala w tym — 2 —wzgledzie szczególnie korzystnie, gdyz jest jednym z najlepszych srodków odtleniaja- cych i oprócz tego wywiera dzialanie kata¬ lityczne sprzyjajace redukcji. Wobec tego, ze paliwo pierwotne jest spalane za pomo¬ ca tlenu lub powietrza znacznie wzbogaco¬ nego w tlen, to w ten sposób usuwa sie cal¬ kowicie lub czesciowo balast azotu, które¬ go dotychczas nie mozna bylo uniknac. 3. Otrzymywanie wysokowartosciowe- go gazu wielkopiecowego o skladzie daja¬ cym sie regulowac. Wartosc opalowa gazu wielkopiecowego zostaje znacznie zwiek¬ szona, poniewaz zawiera on stosunkowo du¬ zo tlenku wegla i wodoru, a bardzo malo lub tez wcale nie zawiera azotu. Sklad ga¬ zów wielkopiecowych mozna zaleznie od potrzeb regulowac zmieniajac zawartosc pary wodnej lub dwutlenku wegla w do¬ prowadzanej mieszance gazowej, tak iz ga¬ zy wielkopiecowe moga byc uzyte do dal¬ szej przeróbki zelaza (np. do ogrzewania pieców martenowskich bez mieszania z do¬ datkami) i do syntetycznego przemyslu chemicznego. 4. Zwiekszenie pojemnosci wielkiego pieca. Poniewaz do wielkiego pieca nie do¬ staje sie wcale lub tylko bardzo malo azo¬ tu, wiec ilosc wprowadzonego gazu zmniej¬ sza sie tak, iz przy danej wydajnosci moz¬ na stosowac wielki piec o znacznie mniej¬ szych rozmiarach wzglednie w piecu juz istniejacym mozna uzyskac znacznie wiek¬ sza wydajnosc. 5. Zwiekszenie sprawnosci cieplnej wielkiego pieca. Podgrzewacze powietrza (np. aparat Cowpera i t. d.) potrzebne przy normalnym ruchu wielkopiecowym staja sie tutaj zbedne. Dzieki temu, a takze wo¬ bec mniejszych rozmiarów wielkiego pieca straty na promieniowanie sa znacznie mniejsze. Równiez mniejsza jest ilosc ga¬ zów wielkopiecowych, a wiec i mniejsza strata ciepla w postaci utajonego ciepla ga¬ zów wielkopiecowych. Gazy wielkopiecowe moga byc prócz tego zastosowane do róz¬ nych celów w odróznieniu od nofriialriegó ruchu wielkopiecowego, przy którym znacz¬ na czesc gazów wielkopiecowych zost&jc zuzyta na ogrzewanie aparatów Cowpera, a wiec do ruchu tegoz wielkiego pieca.Na rysunku przedstawiono dwa przy¬ klady konstrukcji wielkiego pieca sluzace¬ go do wykonywania sposobu wedlug wyna¬ lazku, przy czym piece te moga byc nazwa¬ ne „plomieniowymi'6 piecami wielkimi. Fig. 1 rysunku przedstawia przyklad wykonania plomieniowego pieca wielkiego w schema¬ tycznym przekroju podluznym; fig. 2 — przekrój wzdluz linii // — // na fig. 1; fig. 3 — inna odmiane wielkiego pieca plomie¬ niowego w schematycznym przekroju po¬ dluznym, a fig. 4 — przekrój wzdluz linii IV — IV na fig. 3. .Na rysunku litera A oznacza wielki piec normalnej budowy, ladowany w znany spo¬ sób z góry ruda, dodatkami i koksem albo weglem drzewnym. Wedlug wynalazku na obwodzie podstawy pieca rozmieszczone sa równomiernie palniki B (fig. 1 i 2), do któ¬ rych z jednej strony wprowadza sie przez przewód a tlen lub powietrze wzbogacone w tlen i ewentualnie nasycone para wodna, a z drugiej strony przez przewód 6 wpro¬ wadza sie w niniejszym przykladzie paliwa gazowe, np. gaz generatorowy albo wlasne gazy wielkopiecowe. Gazy te spala sie w palnikach, tworzacych komory spalania, a plomienie, których temperatura wynosi oko¬ lo 1000 — 2000°C, wchodza ewentualnie z nadmiarem tlenu przez dysze C do przy- stawy pieca. W tym miejscu wegiel z koksu rozzarzonego do bialosci odtlenia wprowa¬ dzony wraz z plomieniem dwutlenek wegla na tlenek wegla i rozklada pare wodna.Glówna czesc utworzonego tlenku wegla i wodoru powoduje posrednia redukcje rudy, natomiast pozostala czesc uchodzi z gaza¬ mi wielkopiecowymi podwyzszajac ich war¬ tosc opalowa.Komora spalania moze byc oczywiscie przystosowywana kazdorazowo do danych — 3 —potrzeb i stosowanego paliwa. Moze to byc np. pojedyncza komora spalania Df przyla¬ czona do wielkiego pieca (fig. 3 i 4), do której wprowadza sie paliwo i czynnik spa¬ lajacy (np. przez palnik BJ i z której plo¬ mien przechodzi przez kanal dymowy E do dysz plomieniowych F. Zamiast palnika Bx mozna zastosowac jakiekolwiek palenisko, np. palenisko rusztowe, palenisko na pyl weglowy, palenisko olejowe i t. d. W ko¬ morze spalania D moze byc równiez umie¬ szczona wymiennica ciepla G, np. w posta¬ ci rur wodnych lub powietrznych, rozmie¬ szczonych na wewnetrznym obwodzie ko¬ mory, za pomoca których cieplo plomieni wzglednie cieplo promieniowania komory spalania mozna wyzyskac do podgrzewania powietrza lub wytwarzania pary wodnej.Ponizej podane sa dane ruchu wielkie¬ go pieca prowadzonego sposobem wedlug wynalazku przy przeróbce hutniczej rudy bauksytowej i wydajnosci dziennej okolo 100 ton surowca; Do wielkiego pieca w przeciagu 24 go¬ dzin wprowadza sie z góry: 424 000 kg bauksytu surowego 594 000 kg drobnoziarnistego koksu li¬ gnitowego (paliwo wtórne) 305 000 kg wapniaka i od dolu pieca (w postaci plomieni) 118000 kg pary wodnej 303 000 m3 tlenu przemyslowego 165 000 m3 gazów wielkopiecowych (pa¬ liwo pierwotne).Wprowadzone surowce i paliwo maja sklad nastepujacy: bauksyt 49,18% Al20, 26,00% Fe20, 2,50% Si02 2,32% Ti02 20,00% H20 koks lignitowy 100,00% 63,43% 0,55% 0,65% 1,02% 8,20% C s 02 + N2 H20 26,15% popiolu - 100,00% Wartosc opalowa L 5310 kal. popiól (koks lignitowy) 30,41% CaO 5,60%- MgO 22,90% Si02 15,78% Fe20, 12,85% Al203 1 ,76% K20 + Na20 10,70% S03 100,00% wapniak 55,08% CaO 0,47% MgO 0,23% Fe20, 0,15% Si02 11,00% H20 33,07% C02 100,00% Tlen przemyslowy 80% 02 20% N2 100% Gazy wielkopiecowe patrz nizej W przeciagu 24 godzin otrzymuje sie produkty nastepujace: 100 000 kg surowca 656 000 kg cementu topnego 1 115 000 m3 gazów wielkopiecowych, z czego 165 000 m3 zwraca sie do wielkiego pie¬ ca jako paliwo pierwotne (patrz wyzej).Otrzymane produkty maja sklad naste¬ pujacy: - 4 —Surowiec 95,17% Fe At00% C 0,80% Si 0,03% S 100,00% Cement 42,65% Al203 7,28% Si02 39,80% CaO 1,62% MgO 3,70% FeO 1,88% Ti02 0,42% K20,Na20 2,65% CaS Surowiec zawiera nieco Ti, co jednak mozna pominac. modul hydrauliczny CaO + MgO mh A/203 + Si02 = 0,83 100,00% Gazy wielkopiecowe 67,90% CO 22,35% H2 8,64% N2 1,11% C02 wartosc opalowa: 26*35; kal/m3 100,00% Zuzycie ciepla na 1 kg surowca i ce¬ mentu wynosi przy tym 1445 kalorji, co stanowi okolo polowy ciepla zuzywanego w obecnie stosowanych sposobach znanych. PL