RU2015172C1

RU2015172C1 - Method of producing hot reducing gases used in blast-furnace melting process

Info

Publication number: RU2015172C1
Authority: RU
Inventors: Б.Б. Потапов; И.Г. Товаровский; А.Н. Веденьев; Ю.И. Розенгарт; А.П. Пухов; И.Я. Толмачев; Ю.А. Дронов; Е.Г. Шадек
Original assignee: Днепропетровский Металлургический Институт
Priority date: 1991-02-07
Filing date: 1991-02-07
Publication date: 1994-06-30

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: method involves supplying raw top gas into multi-section cyclone-type gas generator. Top gas is injected by steam, which is obtained in gas generator evaporative cooling system. EFFECT: high quality of melting. 1 dwg

Description

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к доменному производству, и может быть использовано при выплавке чугуна с подачей через фурмы горячих восстановительных газов, полученных за пределами печи в циклонном газогенераторе. The invention relates to ferrous metallurgy, namely to blast furnace production, and can be used in the smelting of cast iron with the supply through the tuyeres of hot reducing gases obtained outside the furnace in a cyclone gas generator.

Известен способ получения горячих восстановительных газов в фурменном приборе доменной печи путем газификации пылеугольного топлива (а.с. 1527270 СССР, кл. С 21 В 7/16). A known method of producing hot reducing gases in a tuyere device of a blast furnace by gasification of pulverized coal (as.with. 1527270 USSR, class C 21 V 7/16).

Недостатками этого способа являются: ограничение производительности фурменного прибора по углю; с восстановительным газом вдуваются в горн печи зола и вредные компоненты угольного топлива, что усложняет ведение технологического процесса плавки; требуется высокотемпературный нагрев дутья (1000-1200^оС).The disadvantages of this method are: limiting the performance of the tuyere device for coal; with reducing gas, ash and harmful components of coal fuel are blown into the furnace hearth, which complicates the process of melting; high-temperature heating of the blast is required (1000-1200 ^о С).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является схема получения восстановительного газа, которая включает в себя: газогенератор с паровым инжектором и форсункой для ископаемого топлива, шахтную печь и газовые трубы для колошникового и восстановительного газов (а.с. СССР N 1155162, кл. С 21 В 13/02). The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a scheme for producing reducing gas, which includes: a gas generator with a steam injector and nozzle for fossil fuels, a shaft furnace and gas pipes for blast furnace and reducing gases (A.S. USSR N 1155162, C. C 21 B 13/02).

Недостатками этого способа являются: высокое содержание окислителей (СО₂+Н₂О) в получаемом газе, что снижает эффективность их использования в доменном процессе выплавки чугуна; низкая для доменного процесса температура восстановительных газов (750-1050^оС); не используется избыточное давление колошникового газа, отходящего из печи, и его физическое тепло; не решены вопросы утилизации тепла охлаждения элементов технологического комплекса.The disadvantages of this method are: a high content of oxidizing agents (CO ₂ + H ₂ O) in the resulting gas, which reduces the efficiency of their use in the blast furnace process of smelting cast iron; low temperature for the blast furnace process of reducing gases (750-1050 ^о С); the overpressure of the top gas leaving the furnace and its physical heat are not used; not resolved issues of utilization of heat of cooling of the elements of the technological complex.

Цель изобретения - повышение эффективности энергоиспользования процесса получения горячих восстановительных газов для ввода их в горн доменной печи и снижение удельного расхода кокса. The purpose of the invention is to increase the energy efficiency of the process of producing hot reducing gases for entering them into the furnace of a blast furnace and to reduce the specific consumption of coke.

Цель достигается тем, что горячие восстановительные газы, подаваемые через фурмы в горн доменной печи, получают путем парокислородной газификации пылеугольного топлива (ПУТ) совместно с колошниковым газом в многосекционном циклонном газогенераторе (МЦГ). При этом в МЦГ совместно с ПУТ и кислородом подают колошниковый газ в неочищенном виде посредством инжекции его паром, который получают в системе испарительного охлаждения (СИО) МЦГ. The goal is achieved by the fact that hot reducing gases supplied through tuyeres to the furnace of a blast furnace are obtained by vapor-oxygen gasification of pulverized coal fuel (PUT) together with blast furnace gas in a multi-section cyclone gas generator (MCG). At the same time, the blast furnace gas in the crude form is supplied to the MCH together with the PUT and oxygen by injecting it with steam, which is obtained in the MCH for evaporative cooling (SIO).

По сравнению с прототипом из технологической схемы исключается ряд промежуточных элементов, таких как холодильник-скруббер, холодильник, пылеосадительный циклон, компрессор колошникового газа, следовательно повышается экономичность процесса получения горячих восстановительных газов. Compared with the prototype, a number of intermediate elements, such as a refrigerator-scrubber, a refrigerator, a dust precipitation cyclone, a top gas compressor, are excluded from the technological scheme, therefore, the efficiency of the process for producing hot reducing gases is increased.

Организация циклонного движения, и как следствие, разная инерционность частиц угля и газа реализуется в сепарации твердой фазы для очистки целевого газа и интенсификации теплообмена из-за увеличения относительной скорости фаз. The organization of cyclone motion, and as a result, different inertia of coal and gas particles is realized in the separation of the solid phase to purify the target gas and intensify heat transfer due to an increase in the relative phase velocity.

Многосекционный принцип компоновки газогенератора обусловлен необходимостью создания достаточной степени крутки двухфазного потока для аппаратов большой производительности. The multi-section principle of the gas generator layout is due to the need to create a sufficient degree of twist of the two-phase flow for high-performance devices.

В связи с этим увеличение производительности достигается добавлением секций в комплексе. In this regard, an increase in productivity is achieved by adding sections in the complex.

Неочищенный колошниковый газ содержит коксовую и железорудную пыль, имеет давление 0,25-0,35 МПа и температуру 100-300^оС. Так как в МЦГ процесс газификации протекает под давлением 0,4-0,5 МПа, то повышение давления колошникового газа осуществляется инжектированием его паром с давлением 0,8-0,9 МПа, полученным в СИО МЦГ. Это позволяет полностью использовать физический и химический потенциал выходящего из доменной печи колошникового газа для получения ГВГ.The crude blast furnace gas and coke comprises iron ore dust, the pressure is 0.25-0.35 MPa and a temperature of 100-300 ° ^C. Since the ITF gasification process takes place under pressure 0.4-0.5 MPa, then increasing the top gas pressure It is carried out by injecting it with steam with a pressure of 0.8-0.9 MPa, obtained in SIO MCG. This allows you to fully use the physical and chemical potential of the blast furnace gas leaving the blast furnace to produce SHG.

Пар, вырабатываемый в СИО газогенератора и копильника золы за счет утилизации тепла жидкого золового расплава и охлаждения стенок камер МЦГ, имеет низкую стоимость, так как является вторичным энергоресурсом. The steam produced in the SIO of the gas generator and the ash collector due to the heat recovery of the liquid ash melt and cooling of the walls of the ICH chambers has a low cost, since it is a secondary energy resource.

При парокислородной газификации угля в МЦГ процесс протекает при высоких температурах в две стадии: в циклонных камерах и в копильнике жидкого золового расплава. In the case of steam-oxygen gasification of coal in the MCH, the process proceeds at high temperatures in two stages: in cyclone chambers and in the collection box of liquid ash melt.

Поэтому получаемые ГВГ имеют температуру 1400-1500^оС, содержат не более 3% окислителей (СО₂+Н₂О) и имеют показатель качества 10-15 по восстановителям (отношение СО+Н₂ к СО₂+Н₂О), что значительно выше, чем по прототипу. Подача через фурмы в горн доменной печи ГВГ с такими параметрами позволяет экономить значительное количество кокса.Therefore, the obtained SHGs have a temperature of 1400-1500 ^о С, contain no more than 3% of oxidizing agents (СО ₂ + Н ₂ О) and have a quality index of 10-15 for reducing agents (ratio of СО + Н ₂ to СО ₂ + Н ₂ О), which significantly higher than the prototype. Feeding through tuyeres in the forge of a blast furnace of SHG with such parameters allows to save a significant amount of coke.

Отличительные признаки предлагаемого способа отсутствуют в прототипе и выявленных аналогах. Distinctive features of the proposed method are absent in the prototype and identified analogues.

На чертеже представлена схема осуществления предлагаемого способа. The drawing shows a diagram of the implementation of the proposed method.

Многосекционный циклонный газогенератор 2 располагается рядом с доменной печью и имеет небольшие по длине тракты подачи колошникового газа и ГВГ, что позволяет получить высокую температуру восстановительных газов. The multi-section cyclone gas generator 2 is located next to the blast furnace and has short supply paths of flue gas and SHG, which makes it possible to obtain a high temperature of reducing gases.

Часть неочищенного колошникового газа из доменной печи 1 инжектируется паром высокого давления, который получают в СИО МЦГ 4 и копильнике 3 золового расплава, через тангенциальные сопла в камеры МЦГ. Для этого используется один инжектор 5, так как количество колошникового газа составляет не более 20% от всего дутья, поступающего в МЦГ. Кислород вводится через другие сопла в камеры МЦГ. Сверху через течки подают пылеугольное топливо. Part of the crude top gas from the blast furnace 1 is injected with high-pressure steam, which is obtained in the SIE MTSG 4 and the ash bank 3 of the ash melt through tangential nozzles into the chambers of the MCH. For this, one injector 5 is used, since the amount of blast furnace gas is not more than 20% of the total blast entering the MCH. Oxygen is introduced through other nozzles into the ICH chambers. Pulverized coal is fed from above through estrus.

В объеме камер МЦГ и копильнике золового расплава осуществляется парокислородная газификация ПУТ в две стадии. При этом СО₂ и Н₂О, которые содержатся в колошниковом газе, восстанавливаются до СО и Н₂ за счет взаимодействия с углеродом ПУТ. Полученный ГВГ вдувают в горн доменной печи через фурмы 6 совместно с кислородом.In the volume of the ICH chambers and in the ash melt piggy bank, vapor-oxygen gasification of PUT in two stages is carried out. In this case, CO ₂ and H ₂ O, which are contained in the top gas, are reduced to CO and H ₂ due to the interaction with carbon of PUT. The obtained SHG is blown into the furnace of a blast furnace through tuyeres 6 together with oxygen.

Циклонный газогенератор позволяет отсепарировать зольную часть угля на стенки камер в процессе газификации, жидкая зола стекает в копильник 3 расплава. Выходящие из камер газы проходят через копильник расплава, изменяют характер движения с закрученного на прямоточное, при этом происходит очистка от взвешенных частиц. The cyclone gas generator allows you to separate the ash part of the coal on the walls of the chambers during gasification, liquid ash flows into the pool 3 of the melt. The gases escaping from the chambers pass through the melt storage, change the nature of the movement from swirling to straight-through, and this removes suspended particles.

Жидкая зола из копильника 3 расплава поступает на грануляцию и последующую утилизацию. Вся технология является малоотходной и позволяет снизить выбросы вредных веществ в атмосферу. Liquid ash from the piggy bank 3 of the melt enters the granulation and subsequent disposal. All technology is low-waste and allows to reduce emissions of harmful substances into the atmosphere.

Преимущество предлагаемого технического решения заключается в повышении эффективности энергоиспользования при выплавке чугуна в доменных печах с вводом ГВГ в горн, что выражается в замене дорогостоящего кокса дешевыми видами топлива (колошниковый газ, пылеугольное низкосортное топливо, пар из СИО). При этом достигается экономия кокса 14 кг на тонну чугуна по сравнению с аналогом (а.с. СССР N 1527270). The advantage of the proposed technical solution is to increase the efficiency of energy use in the smelting of pig iron in blast furnaces with the introduction of SHG into the furnace, which is reflected in the replacement of expensive coke with cheap types of fuel (blast furnace gas, low-grade pulverized coal fuel, steam from SIO). In this case, coke savings of 14 kg per ton of pig iron are achieved in comparison with the analogue (USSR AS No. 1527270).

Claims

METHOD FOR PRODUCING AND USING HOT REDUCTIVE GASES IN BLAST FILLING by steam-oxygen gasification of pulverized coal together with blast furnace gas in a cyclone gas generator and supplying them through tuyeres in a blast furnace hearth, characterized in that it is fed into the gas generator by grate get in the evaporative cooling system of a multi-section cyclone gas generator and a ash melt piggy bank.