W wielkich piecach stosuje sie zazwy¬ czaj w charakterze paliwa koks, zasypywa¬ ny w gardziel pieca naprzemian z ruda.Pewna czesc koksu spala sie bezposrednio na dwutlenek wegla przed dyszami w po¬ wietrzu, wdmuchiwanem w wysokiej tempe¬ raturze dosiegajacej 800° lub wiecej, z wy¬ wiazywaniem znacznych ilosci ciepla, po- czem dwutlenek ten, stykajac sie z koksem rozzarzonym do czerwonosci, redukuje sie do tlenku weglowego, spalajac tylez na wa¬ ge wegla, ile go zawieral pomieniony dwu¬ tlenek wegla. Ostatecznie wiec prad gazów, wznoszacy sie poprzez ladunek rudy i pali¬ wa wielkiego pieca unosi z soba tylko azot i tlenek wegla, stanowiacy czynnik reduku¬ jacy dla przerabianej rudy zelaznej.Stosowano juz doprowadzanie paliwa do wielkich pieców przez dysze, lecz do¬ tychczas procesy tym sposobem prowadzo¬ ne nie dawaly rezultatów zadawalajacych, poniewaz nie uwzglednialy warunków nor¬ malnych procesu wielkiego pieca.Proponowano naprzyklad zastepowanie calkowitej ilosci koksu wprowadzanego do ladunku weglem sproszkowanym wdmuchi¬ wanym wraz z powietrzem do pieca pirzez dysze, tak ze ladunek pieca skladal sie wy¬ lacznie z przerabianej rudy i topników.W procesie podobnym powietrze wdmu¬ chiwane wraz z weglem reguluje sie w ten sposób, by, praktycznie rzecz biorac, po¬ wstawal li tylko tlenek-wegla, przeznaczo¬ ny do redukowania rudy.Proces powyzszy nie wytrzymuje jed- ftak krytyka przedewszystkiem ze wzgledu, *? ze nalezy ujrzyma'c wlasciwa przenikliwosc 'ladunku pieca, czego nie mozna osiagnac, gdy do pieca ladujemy sama tylko rude o- raz topniki, zeskwarzajace sie pod wply¬ wem goraca i tamujace przeplyw tlenku weglowego, Powtóre nalezy koniecznie u- trzymywac temperature bardzo wysoka w sasiedztwie dysz, dla ulatwienia potrzeb¬ nych reajkc^j chemicztnydi oraz topienia zuzla szklistego trudno topliwego i mas me¬ talowych zredukowanych tlenkiem wegla.W procesach zwyklych W piecach hutni¬ czych przenikliwosc ladunku osiaga sie dzidki koksowi, doprowadzanemu do pieca w kolejnych dawkach naprzemian z ruda i topnikami; zas wysoka temperatura wpo- blizu dysz otrzymuje sie dzieki spalaniu zupelnemu czesci ladunku koksu na pozio¬ mie dysz na dwutlenek wegla, redukowany nastepnie na tlenek koksem rozzarzonym do bialosci i opadajacym z warstw wyz¬ szych ladunku pieca.Z powodów powyzszych nowe te meto¬ dy, zmierzajace do czesciowego lub calko¬ witego zastapienia koksu paliwem sproszko¬ wanem, doprowadzanem przez dysze do pieca, nie moga dac i nie daly faktycznie dotychczas zadnych praktycznie zadawala¬ jacych wynikowi.Przyjmujac pod uwage powyzej Wska¬ zane normalne waruniki procesu! wielkopie¬ cowego, wynalazek niniejszy Wprowadza zamiane calkowita lub czesciowa tej ilosci koksu, która sie spala na dwutlenek Wegla przed dyszami w goracem powietrzu (ilo¬ sci, jaka wynosi maksymalnie 50% koksu w ladunku) paliwem sproszkowanem, ja¬ kiem moga byc wszelkie gatunki wegla ka¬ miennego, antracyt, koks, wegiel drzewfcy i t. d.; przyczetn paliwo to doprowadzane do Wskazanej przestrzeni umozliwia zacho¬ wanie ilosci- koksu w ladunku pieca nie¬ zbednej do zapewnienia przenikliwosci dla gazów. ¦ ¦ ! j ; j !¦"•'; Doprowadzac sproszkowane to paliwo nalezy z uwzglednieniem warunków naste¬ pujacych: 1) aby paliwo przetwarzalo sie calkowicie w dwutlenek wegla i 2) aby tem¬ peratura goracego dmuchu nie ulegla zad¬ nym zmianom wzgledem wymaganej.Tym sposobem rozwija sie na poziomie dysz bafdzo wysoka temperatura, prak¬ tycznie nie mniejsza niz ta, jaka sie otrzy¬ muje przy procesach wielkopiecowych zwy¬ czajnych skutkiem spalania na dwutlenek wegla dawki koksu, o jakiej byla mowa po¬ wyzej, a jaka niniejszy proces pozwoli za¬ oszczedzic, * zastepujac ja paliwem spro¬ szkowanem doprowadzanem w sposób o- mówiony powyzej.Ta bardzo wysoka temperatura gazu bezwzglednie jest potrzebna dla normalne¬ go funkcjonowania wielkiego pieca oraz dla otrzymywania róznorodnych surowców, ja¬ kie przytem ma wytwarzac.Prad dwutlenku weglowego o tempera¬ turze bardzo wysokiej wdmuchiwany po¬ wyzszym sposobem do wielkiego pieca, na¬ potyka przed dyszami koks, który dodaje sie do ladunku pieca w stosunku Wpraw¬ dzie zmniejszonym, zawsze jednak w ilosci wystarczajacej, by zapewnic przenikliwosc ladunku pieca i zredukowac cala ilosc dwu¬ tlenku na tlenek weglowy, który w szybie oraz spadku wielkiego pieca dokona reduk¬ cji rudy, jak o tern juz wspomniano wy- zetj.W wielkich piecach pracujacych na we¬ glu drzewnym mozna tak samo zastapic pewna czesc wegla drzewnego z ladunków paliwem sproszkowanem w taki sam spo¬ sób, jak w piecu pracujacym na koksie.Proces stanowiacy przedmiot wynalaz¬ ku niniejszego uwzglednia wiec warunki prawidlowej pracy wielkiego pieca, czyli zachowanie niezbednej przenikliwosci la¬ dunku oraz wysokiej temperatury w sa¬ siedztwie dysz.Wynalazek niniejszy tyczy sie zarówno przyrzadów doprowadzajacych, jak i wdmu- — 2 —chujacych sproszkowane paliwo wraz z po¬ wietrzem, np, o temperaturze 760° — 800°.Sproszkowane paliwo powinno byc do¬ prowadzone do wylotu dysz bez zmian i przedwczesnego zapalania i wprowadzane z goracem powietrzem sposobem ciaglym jednostajnie. Ilosc wprowadzanego paliwa powinna dawac sie regulowac sposobem do¬ godnym i niezaleznym dla poszczególnej dyszy, aby osiadanie naboju wysokiego pie¬ ca odbywalo sie równomiernie. Jesli ten warunek nie zostanie spelniony, ladunek o- siadalby nierównomiernie i proces odbywal¬ by sie z szybkoscia zbyt wielka.Oprócz tego sposób ten zapewnia te wielka dogodnosc, ze pozwala zmieniac i- losc wdmuchiwanego paliwa przez kazda z dysz, jak to sie okaze w dalszym ciagu opi¬ su. Nalezy oprócz tego przedsiewziac spe¬ cjalne srodki ostroznosci, by gorace powie¬ trze nie moglo dostawac sie do aparatu wstrzykujacego, rur doprowadzajacych o- raz do zbiorników sproszkowanego paliwa, gdzie moglloby ono zapalic wegiel, a nawet wywolac wybuchy.W pierwszem urzadzeniu zasadniczem organem czesci doprowadzajacych paliwo do wylotu jest sruba, umieszczona badzto w przewodzie doprowadzajacym, jak to wy¬ kazuje przekrój podluzny na fig, 1, lub na- zewnatrz przewodu. Slimak V jednoczesnie zasila i wstrzykuje sproszkowane paliwo.Miesci sie on posrodku rury dyszy chlodzo¬ nej strumieniem wody i umocowanej w na¬ sadzie rury powietrznej, a tylny jego ko¬ niec obraca sie w lozysku kulkowem. Silnik elektryczny M nadaje slimakowi znaczna szybkosc obrotowa przy pomocy odpowied¬ niej pedni redukcyjnej. Slimak mozna wy¬ konac w postaci dwusrubowego, dla zapo¬ biezenia miazdzeniu materjalu we wglebie¬ niach sruby, przyczem zwoje winny byc za¬ ostrzone stozkowo ku koncom, by miec moz¬ nosc wprowadzenia paliwa wedlug po¬ wierzchni rozchylonej w formie stozka, któ¬ ra posiada dysza na swym przednim koncu.Szybkosc sruby jest tak znaczna, ze paliwo zostaje energicznie wtlaczane w prad go¬ racego powietrza, który je unosi i spala na dwutlenek wegla u wylotu dyszy pieca.Sproszkowane paliwo doplywa u prze¬ ciwleglego konca slimaka przez rure, umie¬ szczona miedzy przewodem powietrznym a lozyskiem slimaka.Caly zespól mozna z latwoscia wyjac z dyszy po usunieciu czterech klinów, mocu¬ jacych ujscie rury powietrznej u nasady dyszy.Na wyzszym poziomie wpoblizu pieca znajduja sie nad kazda z dysz po dwa u- stawione obok siebie zbiorniki R± i R2, od¬ grywajace role lejów zasypowych dla pa¬ liwa (fig. 2 13). Zbiorniki posiadaja slimaki W o szybkosci zmiennej, lub jakiekolwiek inne urzadzenia do prawidlowego i ciagle¬ go zasilania przyrzadu wstrzykujacego przy pomocy rury C, dolaczonej w koncu E sru¬ by, jak to bylo wskazane powyzej.Zbiorniki zasilajace posiadaja u góry u- rzadzenia zamykajace, np, zasuwy podobne do uzywanych zazwyczaj w przewodach z goracem powietrzem, Tym sposobem mozna utrzymac nad paliwem i opróznionym zbior¬ nikiem cisnienie wystarczajace, doprowa¬ dzajac powietrze z dmuchawy rurami T za- opatrzonemi w zawór T1 regulujacy doplyw powietrza tak, by uniknac powrotnego przedmuchiwania powietrza przez srube za¬ silajaca, która nie posiada szczelnosci, oraz zapalenia z tego powodu paliwa, lub jego spierania sie w bryly. Jeden silnik m poru¬ sza obie sruby zasilajace calej grupy zbior¬ ników zasypowych, przyczem gdy jeden pracuje, to drugi zostaje wylaczony. Wla¬ czajac silniki napedne i narzady rozdziel¬ cze paliwa na linji o jednym oporniku o- trzymuje sie moznosc, przez prosty obrót wylacznika tego ostatniego, zmieniac w pewnej chwili i w jednakowym stosunku i- losc paliwa spalanego u wylotu dyszy i tym samym wplywac natychmiast w pewnych granicach na bieg wielkiego pieca. Mozna — 3 —takze regulowac kazdy z motorów oddziel¬ nie, by w miare potrzeby wdmuchiwac róz¬ ne ilosci paliwa przez kazda z dysz, Poruszajac wentyle V1 i V2 mozna przerwac doplyw paliwa z tego luib innego zbiornika, by umozliwic napelnienie pali¬ wem jednego z nich, gdy drugi zasila dy¬ sze. Kazdy z tych zbiorników zasypowych posiada taka pojemnosc, ze moze zasilac dysze bez przerwy przez okres czasu po¬ trzebny na napelnienie sproszkowanem pa¬ liwem drugiego sasiedniego zbiornika.W jednym z typów urzadzenia przed¬ stawionego na fig. 4 (przekrój podluzny) oraz na fig. 5 (przekrój poprzeczny wedlug x — x) slimak V, zasilajacy sproszkowa¬ nem paliwem, jest otoczony rura, umieszczo¬ na u górnej czesci dyszy, która posiada uj¬ scie u wylotu tejze z otworem specjalnego ksztaltu, talk, ze paliwo dochodzace do uj¬ scia rury spada szeroka warstwa na prad goracego powietrza ja unoszacego. Dysze wielkiego pieca posiadaja forme specjalna, by móc umiescic w nich rury doprowadza¬ jace paliwo. Slimak tego urzadzenia jest tak poruszany i zasilany weglem, jak i w poprzednim wypadku.To urzadzenie posiada te wyzszosc, ze rura powietrzna oraz dysza sa kompletnie wolne.Mozna takze usunac srube V, a na jej miejsce ustawic jakiekolwiek inne urzadze¬ nie wdmuchuj aoe typów znanych, np. nur¬ nik utworzony przez tlok wciskajacy spro¬ szkowane paliwo w rure pozioma chlodzo¬ na woda, umieszczona w kazdej z dysz wielkiego pieca; przytern amplituda oraz czestotliwosc ruchów tloka jak i szybkosc tychze powinny byc regulowane przyrzadem specjalnie do tego przeznaczonym w taki sposób, aby ilosc sproszkowanego paliwa doprowadzanego do pieca zawsze odpowia¬ dala ilosci wdmuchiwanego powietrza, ce¬ lem otrzymania zupelnego spalania paliwa na dwutlenek wegla.Mozna takze wdmuchiwac sproszkowa¬ ne paliwo do pieca zapomoca strumienicy pneumatycznej jakiegokolwiek znanego ty¬ pu, np. skladajacej sie z rury poziomej, u- mieszczonej w dmuchawce chlodzonej woda i wprowadzonej w dysze pieca, przyczem rura pozioma jest stale napelniana spro¬ szkowanem paliwem dzieki polaczeniu jej z odpowiedniemu zbiornikami zasilajaoemi, ustawionemi na wyzszym poziomie okolo pieca; prad zas sprezonego powietrza prze¬ latuje przez wyzej wspomniana dmuchawke i unosi paliwo do pieca w ilosci zapewnia¬ jacej zupelne spalanie na dwutlenek wegla.To sprezone powietrze powinno miec jednak cisnienie wystarczajace, by ciezar mieszaniny jego z powietrzem goracem byl niewielki, oraz by calkowita ilosc powie¬ trza doprowadzanego do wielkiego pieca nie byla chlodzona dodatkowym strumie¬ niem sprezonego powietrza. Warunek ten jest ogromnie wazny z punktu widzenia e- konomicznego biegu wielkiego pieca.Mozna takze w wypadku, gdy nie chce¬ my wprowadzac paliwa jednym ze sjposo- bów mechanicznych opisanych powyzej, ce¬ lem zmniejszenia chlodzenia przez dodat¬ kowy strumien powietrzny, podgrzewac tenze tak, by temperatura mieszaniny po¬ wietrza goracego i chlodnego odpowiadala tej, jaka jest niezbedna dla dobrego funk¬ cjonowania wielkiego pieca.Wlasciwie mówiac, powyzsza ostroz¬ nosc nalezy zachowywac tylko wtedy, gdy sie wdmuchuje sproszkowane paliwo zim¬ nym strumieniem sprezonego powietrza ce¬ lem unikniecia przedwczesnego spiekania sie paliwa w bryly lub destylacji (w wy¬ padku np. wegla kamiennego). Ostroznosc ta jest calkiem zbyteczna przy zastosowa¬ niu takiego paliwa, jak koks, antracyt lub wegiel drzewny, które mozna wdmuchiwac bez obawy zapomoca strumienia goracego sprezonego powietrza.Uzywanie paliwa w stanie sproszkowa¬ nym pozwala nietylko zmieniac bardzo szybko, zaleznie od potrzeby, ilosc paliwa — 4 —spalonego przez dysze wielkopiecowe, lecz takze oddzialywac na sklad chemicztny zu¬ zli, dodajac do paliwa przy jego mieleniu bardzo drobnego piasku krzemowego lub gliny, lub wreszcie mielonego topniku, np. fluorku wapnia (Ca Fl2).Prowadzenie wielkiego pieca, zawdzie¬ czajac powyzszym ulatwieniom, jest znacz¬ nie dokladniejsze, a ryzyko jakichkolwiek przykrych wypadków podczas biegu pieca znacznie mniejsze, poniewaz mozna przed¬ siebrac srodki zaradcze prawie ze natych¬ miast po okazaniu sie takiej .potrzeby.Rodzaj paliwa moze sie wahac w szero¬ kich granicach, t. j. moze niem byc antra¬ cyt, koks luib wegiel drzewny, az do gatun¬ ków wegla o znacznej zawartosci cial lot¬ nych, w zaleznosci od produkowanego leiwa, Korzysci, jakie mozna otrzymac, uzy¬ wajac do wielkich pieców paliwa w stanie sproszkowanym, a jakie zostaly obszernie wyluszczone w opisie niniejszego wynalaz¬ ku, dadza sie strescic w punktach nastepu¬ jacych: 1. Zaoszczedzenie koksu dochodzace, az do 50% uzywanej obecnie ilosci. 2. Zwiekszenie wydajnosci wielkiego pieca spowodowane z jednej strony zmniej¬ szaniem objetosci ladunku paliwa, a z dru¬ giej strony jako konsekwencja korzystniej¬ szego gospodarczo biegu calego pieca. 3. Zmniejszenie kosztów produkcji (ze wzgledu na paliwo), polaczone ze zwiekszo¬ na wydajnoscia wielkiego pieca. 4. Zmniejszenie ceny sprzedaznej pro¬ duktu z powodu zastapienia czesci koksu paliwem w stanie sproszkowanym oraz zmniejszenie kosztów wyrobu, wobec pod¬ niesienia sie jego intensywnosci. 5. Moznosc wplywania bezposrednie¬ go na niedokladnosci w biegu wielkiego pie¬ ca niezaleznie od tego, czy bedzie to ozie¬ bienie, czy tez zmiany w skladzie chemicz^ nym zuzli; stad zas wyplywa nowe obnize¬ nie sie ceny sprzedaznej.Oczywiscie, bez zmiany istoty wynalaz¬ ku mozna stosowac rózne modyfikacje W u- rzadzeniach opisanych powyzej. PL