RU2674374C2

RU2674374C2 - Способ работы доменной печи

Info

Publication number: RU2674374C2
Application number: RU2016111184A
Authority: RU
Inventors: Дайки ФУДЗИВАРА; Акинори МУРАО
Original assignee: ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН
Priority date: 2013-08-28
Filing date: 2014-08-26
Publication date: 2018-12-07
Also published as: JPWO2015029424A1; EP3040426A4; WO2015029424A1; RU2016111184A; CA2917759C; US20160208349A1; EP3040426A1; CA2917759A1

Abstract

Изобретение относится к способу работы доменной печи. Горячий воздух вдувают в доменную печь из фурмы доменной печи. Угольную пыль вдувают в доменную печь из фурмы через копье одновременно со вдувом горячего воздуха. Обеспечение массового процентного содержания частиц угольной пыли, диаметр которых больше или равен 75 мкм, равного 65 мас.% или менее от общего количества угольной пыли, способствует эффективному смешиванию по меньшей мере одного из СПГ и кислорода, вдуваемого из копья, с угольной пылью и ускоряет реакцию между угольной пылью и кислородом и/или значительно увеличивает температуру угольной пыли за счет теплоты сгорания СПГ. В результате обеспечивается увеличение температуры горения, обеспечивающей снижение удельного расхода топлива. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу работы доменной печи, который позволяет повысить производительность и снизить удельный расход восстанавливающего агента за счет повышения температуры горения в результате вдувания из дутьевой фурмы в доменную печь твердого восстановителя, такого как угольная пыль и легко воспламеняемого восстановителя, в частности, СПГ (сжиженный природный газ) или газа, поддерживающего горение, такого как кислород.

Уровень техники

В последнее время становится все более актуальной проблема глобального потепления, связанная с увеличением выбросов в атмосферу двуокиси углерода. Именно в черной металлургии снижение выбросов СО₂ является важной проблемой. В связи с этим в последние годы доменные печи в значительной степени переводят на функционирование с низким удельным расходом восстановительного агента (сокращенно именуемым УРВ, представляющим собой общее количество восстановителя, вдуваемого через фурмы, и кокса, вводимого через верх печи, приходящееся на 1 тонну доменного чугуна). При работе доменной печи в качестве восстановителей используют, главным образом, кокс и угольную пыль. Для обеспечения низкого содержания восстановительного агента эффективным решением является замена кокса и подобного вещества материалом, имеющим высокое содержание водорода, таким как отходы пластмассы, СПГ, мазут, или повышение сгораемости восстановителя.

Для повышения сгораемости угольной пыли, которую вдувают в качестве восстановителя, в патентном документе D1 (патент Японии №3176680) предложено выполнение форсунки для вдувания восстановителя из фурмы в виде форсунки с двойной стенкой, при этом из внутренней трубки двойной трубки вдувают СПГ, а угольную пыль вдувают из зазора между внутренней трубкой и внешней трубкой. В патентном документе D2 (опубликованная рассмотренная заявка на патент Японии №1-29847) предложена инжекционная форсунка для вдувания восстановителя из фурмы, выполненная подобным образом в виде двойной трубки, при этом угольную пыль вдувают из внутренней трубки форсунки с двойной стенкой, а СПГ вдувают из зазора между внутренней трубкой и внешней трубкой. В патентном документе D3 (опубликованная не рассмотренная заявка на патент Японии №2013-40402) для вдувания восстановителя предложено использовать два инжекционных копья. Одно копье, предназначенное для вдувания угольной пыли в качестве твердого восстановителя, имеет конструкцию с двойной стенкой, при этом угольную пыль вдувают из внутренней трубки копья с двойной стенкой, кислород вдувают из зазора между внутренней трубкой и внешней трубкой копья, а СПГ нагнетают из другого копья. В соответствии с патентным документом D4 (патент Японии №4980110) предлагается повысить сгораемость угольной пыли путем увеличения в угольной пыли процентного содержания частиц, диаметр которых составляет 20 мкм или более.

Раскрытие изобретения

Техническая проблема, решаемая настоящим изобретением

Способы работы доменной печи, описанные в патентных документах D1-D3, более эффективны для повышения температуры горения и уменьшения удельного расхода восстановителя по сравнению со способом, включающим вдувание из фурмы только угольной пыли. Однако эти способы не могут быть достаточно эффективными в зависимости от размера частиц угольной пыли и скорости газа-носителя (транспортирующего газа) для угольной пыли. А именно, с увеличением размера твердых частиц и скорости газа-носителя траектория движения частиц угольной пыли отделяется от потока газов, таких как СПГ и кислород. Следовательно, способность угольной пыли смешиваться с газами, такими как СПГ и кислород, ухудшается. В результате ухудшается сгораемость угольной пыли. В патентном документе D4 предлагается повысить сгораемость угольной пыли за счет повышения содержания в угольной пыли частиц, диаметр которых равен или менее 20 мкм. Однако в указанном документе не принимается во внимание способность угольной пыли перемешиваться с легко воспламеняемым восстановителем и газом, поддерживающим процесс горения. Следовательно, в изобретении согласно документу D4 еще имеются возможности дальнейшего улучшения сгораемости твердого восстановителя (угольной пыли).

Настоящее изобретение уделяет основное внимание решению вышеуказанных проблем. В этой связи задача настоящего изобретения заключается в обеспечении способа работы доменной печи, который позволяет дополнительно увеличить температуру горения и уменьшить удельный расход восстановителя.

Решение проблемы

Сущность настоящего изобретения для решения отмеченных выше проблем заключается в следующем.

(1) Способ работы доменной печи включает в себя этапы, на которых: вдувают горячий воздух в доменную печь из фурмы доменной печи; и вдувают по меньшей мере один из легко воспламеняемого восстановителя и поддерживающего горение газа и используемой в качестве восстановителя угольной пыли в доменную печь из фурмы через копье одновременно с дутьем горячего воздуха; при этом твердый восстановитель содержит 65 мас. % или менее частиц, диаметр которых больше или равен 75 мкм.

(2) В способ в соответствии с изложенным выше способом (1) дополнительно включено вдувание из копья части кислорода, который обогащает горячий воздух, при этом газ, поддерживающий горение, имеет концентрацию кислорода, которая больше или равна 50 объем. %.

(3) В способе в соответствии с изложенным выше (1) или (2) твердый восстановитель представляет собой угольную пыль.

(4) В способе по любому из изложенных выше (1)-(3) воспламеняемым восстановителем является любой один из газообразного водорода, СПГ, газообразного пропана, конвертерного газа, доменного газа, коксового газа и сланцевого газа.

Положительные эффекты изобретения

В соответствии со способом работы доменной печи, соответствующим настоящему изобретению, вдувание из одного копья твердого восстановителя и по меньшей мере одного из легко воспламеняемого восстановителя и газа, поддерживающего горение, при массовом процентном содержании твердых частиц, диаметр которых больше или равен 75 мкм, составляющим 65 мас. % или менее от общего количества твердого восстановителя, вдуваемого из копья, эффективно способствует улучшению смешивания по меньшей мере одного из легко воспламеняемого восстановителя и газа, поддерживающего горение, вдуваемого из копья вместе с твердым восстановителем, и ускоряет химическую реакцию между твердым восстановителем и газом, поддерживающим горение, или значительно повышает температуру твердого восстановителя за счет теплоты сгорания легко воспламеняемого восстановителя. Таким образом, скорость горения твердого восстановителя увеличивается, в результате чего значительно повышается температура горения. Соответственно, удельный расход восстановителя может быть уменьшен.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - пример используемой доменной печи, вид в вертикальном разрезе.

Фиг. 2 - иллюстрация процесса горения в случае, когда через копье, показанное на фиг. 1, вдувают только угольную пыль.

Фиг. 3 - изображение, поясняющее механизм горения угольной пыли, иллюстрируемого на фиг. 2.

Фиг. 4 - иллюстрация механизма горения в случае вдувания угольной пыли, СПГ и кислорода.

Фиг. 5 - конструкция и геометрические характеристики копья, используемого в одном эксперименте.

Фиг. 6 - иллюстрация потока угольной пыли в том случае, когда диаметр частиц угольной пыли больше или равен 75 мкм.

Фиг. 7 - иллюстрация потока угольной пыли в случае, когда диаметр частиц угольной пыли составляет менее 75 мкм.

Фиг. 8 - схематическое изображение экспериментальной установки для проведения эксперимента с горением.

Фиг. 9 - иллюстрация зависимости степени сгорания угольной пыли от диаметра частиц угольной пыли, полученной по результатам проведения эксперимента с горением.

Осуществление изобретения

Ниже описан способ работы доменной печи в соответствии с воплощением настоящего изобретения и со ссылками на чертежи. Воплощение описано здесь для случая использования СПГ в качестве легко воспламеняемого восстановителя. На фиг. 1 представлено схематическое изображение доменной печи. В доменной печи 1 кокс и железную руду подают с верха печи, при этом железная руда восстанавливается и плавится так, что производится доменный чугун. Сопло 2 присоединено к фурме 3, которая смонтирована в нижней части доменной печи 1, и в сопло 2 введено копье 4 так, что оно проходит через боковую стенку сопла 2. При работе доменной печи в нижней части внутреннего объема доменной печи 1 осаждается кокс с образованием слоя осажденного кокса. В фурму 3 через сопло 2 подают горячий воздух, а угольную пыль вдувают в фурму из копья 4. Впереди фурмы 3, в направлении вдува горячего воздуха, над слоем осажденного кокса образуется зона горения, которую называют также зоной 5 циркуляции. В этой зоне горения подвергаются сжиганию, главным образом, восстановители, такие как угольная пыль и кокс, и происходит газификация этих восстановителей. Хотя на фиг. 1 в сопло 2, находящееся с левой стороны боковой стенки доменной печи 1, введено только одно копье 4, копье 4 может быть введено в любое одно из сопел 2 и любую фурму 3, установленные вдоль периметра боковой стенки доменной печи 1. Количество копьев 4 в одной фурме 3 не ограничено одним копьем. Могут быть введены два или большее число копий 4. Могут быть использованы следующие типы копьев: копье с двойной стенкой, копье с тройной стенкой и копье, содержащее некоторое количество инжекционных трубок.

На фиг. 2 показан процесс горения в случае, когда из копья 4 вдувают только используемую в качестве восстановителя угольную пыль 6. Угольную пыль 6 вдувают из копья 4 и далее через фурму 3 в зону 5 циркуляции. Вместе с коксом 7 сгорают химически связанный углерод и летучее вещество угольной пыли 6. Совокупность частиц несгоревшего остаточного углерода и золы, обычно называемая полукоксом, удаляют в виде несгоревшего полукокса 8 из зоны 5 циркуляции. Скорость горячего дутья перед фурмой 3, в направлении подачи горячего воздуха (направление вдувания), составляет приблизительно 200 м/с, а протяженность зоны присутствия O₂ в зоне 5 циркуляции от конца копья 4 составляет приблизительно от 0,3 до 0,5 м. Таким образом, по существу необходимо увеличить эффективность контактирования частиц угольной пыли с О₂ (повысить их способность к рассеиванию (диспергированию)) и повысить температуру частиц с достижением уровня 1/1000 сек.

На фиг. 3 показан механизм горения в том случае, когда в сопло 2 из копья 4 в качестве твердого восстановителя вдувают только угольную пыль 6 (УП на фиг. 3). Угольную пыль 6 вдувают вместе с газом-носителем (транспортирующим газом), таким как N₂. Угольную пыль 6 вдувают в зону 5 циркуляции из фурмы 3. Сначала угольная пыль 6 нагревается за счет конвективного теплообмена с вдуваемым воздухом. Затем, за счет передачи теплоты излучением и теплопроводностью от пламени в зоне 5 циркуляции температура твердых частиц резко увеличивается, и начинается термическое разложение при достижении температуры, по меньшей мере, 300°С, при которой происходит возгорание летучего вещества. Это приводит к появлению пламени, и температура горения достигает 1400-1700°С. Если из угольной пыли 6 выделяется летучее вещество, угольная пыль 6 превращается в вышеупомянутый полукокс 8. Полукокс 8 представляет собой, главным образом, химически несвязанный углерод, так что одновременно с реакцией горения протекает также так называемая реакция растворения углерода. В то же время увеличение количества летучего вещества, выделяющегося из угольной пыли, вдуваемой в сопло 2 из копья 4, способствует возгоранию угольной пыли, так что увеличение количество сгорающего летучего вещества приводит к увеличению скорости повышения температуры и максимальной температуры угольной пыли. При этом увеличение способности к рассеиванию и температуры приводит к повышению скорости реакции полукокса. То есть имеются основания считать, что поскольку летучее вещество распространяется за счет газификации, угольная пыль рассеивается, и происходит сжигание летучего вещества, и благодаря выделению теплоты сгорания этого вещества угольная пыль быстро нагревается, и ее температура быстро увеличивается. В результате, к примеру, происходит сгорание угольной пыли вблизи стенки доменной печи.

Фиг. 4 иллюстрирует механизм горения в том случае, когда вместе с угольной пылью 6 из копья 4 в сопло 2 вдувают СПГ в качестве легко воспламеняющегося восстановителя и кислород в качестве газа, поддерживающего горение. В рассматриваемом случае угольную пыль 6, СПГ 9 и кислород О₂ вдувают одновременно параллельными потоками. На фиг. 4 в целях сравнения со случаем вдувания только угольной пыли, иллюстрируемым на фиг. 3, показана также штрих-пунктирная, линия, соответствующая температуре частиц для этого случая. При этом штриховая линия на фигуре показывает для сравнения температуру горения частиц при вдувании только угольной пыли, иллюстрируемом на фиг. 3. Если угольную пыль, СПГ и кислород вдувают, как было отмечено выше, одновременно, считается, что в случае одновременного вдувания указанным путем угольной пыли, СПГ и кислорода прохождение потока газов, СПГ и кислорода приводит к рассеиванию угольной пыли (на фиг. 4 указано как «рассеивание»), при этом контакт между СПГ и кислородом приводит к сжиганию СПГ, в результате чего за счет теплоты сгорания СПГ угольная пыль быстро нагревается, и ее температура быстро увеличивается. Это ускоряет возгорание угольной пыли. Таким образом, для улучшения сгораемости угольной пыли важно, чтобы угольная пыль была смешана с потоком газов, таких как СПГ и О₂, и не отделялась от этих газов.

Фиг. 5 иллюстрирует пример конструктивного выполнения и геометрических параметров копья 4 для одновременного вдувания угольной пыли, СПГ и кислорода. Указанное копье 4 представляет собой копье с тройными стенками, содержащее внутреннюю трубку I, среднюю трубку М и внешнюю трубку О. В копье 4 с тройными стенками трубка из нержавеющей стали, которая имеет номинальный диаметр 8А и номинальную толщину для сортамента труб 10S, используется в качестве внутренней трубки I; трубка из нержавеющей стали, которая имеет номинальный диаметр 15А и номинальную толщину для сортамента труб 40, используется в качестве средней трубки М; и трубка из нержавеющей стали с номинальным диаметром 20А и номинальной толщиной сортамента труб 10S, используется в качестве внешней трубки О. Геометрические параметры каждой трубки из нержавеющей стали приведены на фиг. 5. При указанных на фиг. 5 параметрах зазор между внутренней трубкой I и средней трубкой М составляет 1,15 мм, а зазор между средней трубкой М и внешней трубкой О составляет 0,65 мм. В копье с двойной стенкой, которое описании ниже, отсутствует внешняя трубка, используемая в копье с тройной стенкой, а копье с одной стенкой содержит только внешнюю трубку, используемую в копье с тройной стенкой. Если используется указанное копье с тройной стенкой, то можно вдувать угольную пыль из внутренней трубки I, СПГ или кислород - из зазора между внутренней трубкой I и средней трубкой М, а кислород или СПГ - из зазора между средней трубкой М и внешней трубкой О.

Фиг. 6 и 7 иллюстрируют смешивание угольной пыли и газа в зависимости от диаметра частиц угольной пыли, когда, используя такое копье 4, одновременно с угольной пылью 6 в сопло 2 вдувают СПГ 9 и кислород. Фиг. 6 иллюстрирует случай, в котором диаметр частиц угольной пыли больше или равен 75 мкм, а фиг. 7 иллюстрирует случай, в котором диаметр частиц угольной пыли составляет менее 75 мкм. Частица угольной пыли, диаметр которой больше или равен 75 мкм, при ее вдувании в печь с помощью газа-носителя движется благодаря силам инерции, в то же время газы, такие как СПГ и кислород, протекают непосредственно в направлении потока дутья и в его окружении. В результате, угольная пыль отделяется от потока газов. В этом случае считается, что эффект улучшения сгораемости за счет одновременного вдувания угольной пыли и СПГ и кислорода уменьшается. С другой стороны, считается, что поскольку частица угольной пыли, диаметр которой составляет менее 75 мкм, следует непосредственно по потоку дутья и в его окружении вместе с газами, таким как СПГ и кислород, менее вероятно, что указанная частица угольной пыли отделиться от вдуваемого потока, и, следовательно, может быть обеспечен эффект улучшения сгораемости за счет одновременного вдувания указанных компонентов.

С учетом приведенной выше информации был проведен эксперимент с угольной пылью, подаваемой с помощью описанного выше копья 4. На фиг. 8 схематически показана экспериментальная установка для сжигания, используемая в эксперименте с горением. Экспериментальная установка для проведения экспериментов с горением представляет собой установку, в которой моделируется внутренний объем в доменной печи 1 вблизи конца фурмы. Указанная экспериментальная установка содержит экспериментальный реактор 11, в который загружен кокс, и сопло 12, которое присоединено к фурме, смонтированной в экспериментальном реакторе 11. Сопло 12 установлено с возможностью подачи в него горячего воздуха. К соплу 12 присоединена горелка 13 для сжигания топлива. Соответственно, предварительно заданное количество горячего воздуха, полученного с помощью топочной горелки 13, может быть направлено в экспериментальный реактор 11, и за счет подачи в экспериментальный реактор 11 горячего воздуха у конца фурмы формируется зона 15 циркуляции. Затем в сопло 12 вводят копье 4. Из копья 4 в сопло 12 может быть осуществлено вдувание одного или более компонентов из угольной пыли, СПГ и кислорода; при этом можно регулировать степень обогащения кислородом горячего воздуха, который вдувается в экспериментальный реактор 11. Экспериментальный реактор 11 снабжен смотровым окном. Из указанного смотрового окна можно наблюдать внутренний участок зоны 15 циркуляции. К верхней части экспериментального реактора 11 посредством трубопровода присоединен сепаратор 16, именуемый циклоном. С помощью сепаратора 16 отходящий газ, который образуется в экспериментальном реакторе 11, разделяется на отходящий газ и пыль. После этого отходящий газ направляется в оборудование для очистки отходящего газа, например, во вспомогательную печь, а пыль собирается с помощью сборника-накопителя 17.

В эксперименте с горением в качестве копья 4 использовали три типа копьев, а именно, копье с одной стенкой, копье с двойной стенкой и копье с тройной стенкой. Пробу несгоревшего полукокса отбирали на расстоянии 300 мм от конца каждого копья, и были рассчитаны скорости горения для соответствующих указанных ниже случаев. Эти случаи включают случай, в котором вдували только угольную пыль, используя копье с одной стенкой; случай, в котором использовали копье с двойной стенкой, и угольную пыль вдували из внутренней трубки копья с двойной стенкой, а СПГ вдували из зазора между внутренней трубкой и внешней трубкой; и случай, в котором угольную, пыль вдували из внутренней трубки копья с тройной стенкой, СПГ вдували из зазора между внутренней трубкой и средней трубкой, а кислород вдували из зазора между средней трубкой и внешней трубкой. Несгоревшие частицы полукокса были собраны с помощью пробоотборника с задней стороны зоны циркуляции, после чего был проведен химический анализ золы. Степени сгорания были вычислены с помощью метода индикации золы с помощью трассеров. Исходя из предположения, что зола полукокса до и после реакции не изменяется, по изменению содержания золы была вычислена степень сгорания η (%) полукокса по нижеприведенной формуле (1)

где ash₀ - начальное содержание золы (мас. %) в угольной пыли (до сжигания), и ash - содержание золы (мас. %) в пробе полукокса.

В данном случае угольная пыль содержала 77,8 мас. % химически связанного углерода (FC), 13,6 мас. % летучего вещества (VM) и 8,6 мас. % золы. Угольную пыль вдували с расходом 51 кг/ч (эквивалентно параметру 150 кг/т исходя из потребления угольной пыли на единицу получения доменного чугуна). СПГ вдували с расходом 3,6 кг/час (эквивалентно 5 Нм³/ч, 100 кг/т исходя из потребления СПГ на единицу получения доменного чугуна). Параметры дутья: температура дутья 1200°С, расход 300 Нм³/ч, скорость потока 80 м/с, и обогащение кислородом -3,7 объем. % (концентрация кислорода 24,7 объем. %, т.е. обогащение составляет 3,7 объем. % по отношению к концентрации кислорода в воздухе равной 21 объем. %). При обработке экспериментальных данных были проведены расчеты для копья с двойной стенкой и копья с тройной стенкой соответственно, с учетом интенсивность горения в том случае, когда из копья с одной стенкой вдували только угольную пыль (в качестве газа-носителя использовали N₂). При вдувании О₂ в качестве газа, поддерживающего горение, часть кислорода, с помощью которого был обогащен воздух дутья, использована так, что общее количество О₂, направленного в доменную печь не изменилось. В качестве газа, поддерживающего горение, может быть использован воздух. В настоящем изобретении газ, поддерживающий горение, имеет концентрацию кислорода, которая больше или равна 50 объем. %. По этой причине, если концентрация кислорода составляет, по меньшей мере, 50 объем. %, для содействия процессу горения может быть использован материал, иной чем поддерживающий горение газ.

На фиг. 9 приведены результаты описанного выше эксперимента с горением. Из фиг. 9 хорошо видно, что если массовое процентное содержание угольной пыли, в которой диаметр частиц больше или равен 75 мкм, составляет 65 мас. % или менее от общего количества угольной пыли, вдуваемой из копья, эффект улучшения сгораемости достигается для копья с двойной стенкой и копья с тройной стенкой и, в частности, улучшается сгораемость вблизи копья с двойной стенкой и сгораемость вблизи копья с тройной стенкой. Следует понимать, что в любом копье из копья с одной стенкой, копья с двойной стенкой и копья с тройной стенкой, если массовое процентное содержание угольной пыли, в которой диаметр частиц больше или равен 75 мкм, превышает 65 мас. %, сгораемость угольной пыли резко ухудшается. Как отмечено выше, считается, что при обеспечении массового процентного содержания угольной пыли, в которой диаметр частиц больше или равен 75 мкм, составляющего 65 мас. % или менее от общего количества угольной пыли, вдуваемой из копья, создается эффект улучшения сгораемости за счет одновременного вдувания угольной пыли, СПГ и кислорода при отсутствии отделения угольной пыли от газового потока, содержащего СПГ и кислород.

Более предпочтительно, чтобы массовое процентное содержание угольной пыли, в которой диаметр частиц больше или равен 75 мкм, составляло 20 мас. % или менее. Из фиг. 9 видно, что хотя с увеличением указанного массового процентного содержания степень сгорания угольной пыли имеет тенденцию к снижению, в том случае, если его величина составляет 20 мас. % или менее, степень сгорания угольной пыли поддерживается на высоком уровне почти без уменьшения ее величины.

При использовании стальных трубок в качестве трубок копья 4 с двойной стенкой, если температура поверхности копья, имеющего более чем одну стенку, превышает 880°С, происходит деформация ползучести, приводящая к сгибанию трубки, в результате чего происходит изгибание копья, имеющего более чем одну стенку. Следовательно, в случае охлаждения копья путем повышения эффективности охлаждения за счет скорости потока, выходящего из внешней трубки копья, имеющего более чем одну стенку, составляющей более 20 м/с или равной 20 м/с, указанное копье не деформируется или не изгибается. С другой стороны, если скорость выходящего потока в зазоре между внешней трубкой и внутренней трубкой копья с двойной стенкой превышает 120 м/с, такая скорость не является приемлемой с точки зрения затрат на эксплуатацию оборудования. Таким образом, верхний предел скорости выходящего потока для копья с двойной стенкой составляет 120 м/с. В связи с этим, поскольку тепловая нагрузка на копье с одной стенкой меньше, чем для копья с двойной стенкой, указанную скорость выходящего потока устанавливают на уровне 20 м/с или более в соответствии с необходимостью.

Предпочтительно вдувать часть кислорода, с помощью которого обогащается горячий воздух дутья, из копья 4. Это позволяет избежать подачи излишнего количества кислорода, не нарушая при этом оптимальное соотношение газов в доменной печи.

Хотя в описанном выше воплощении в качестве легко воспламеняемого восстановителя используется СПГ, выбор легко воспламеняемого восстановителя в настоящем изобретении не ограничивается только СПГ. В качестве легко воспламеняемого восстановителя, иного чем СПГ, предпочтительно использовать одно вещество, выбранное из водорода, городского газа, газообразного пропана, конвертерного газа, доменного газа, коксового газа и сланцевого газа. Сланцевый газ является природным газом, добытым из сланцевых пластов, и эквивалентен СПГ. Поскольку сланцевый газ добывают в местах, отличных от существующих газовых месторождений, его называют нетрадиционным источником природного газа. Легко воспламеняемые восстановители, такие как городской газ, воспламеняются/подвергаются сжиганию очень быстро. Легко воспламеняемые восстановители с высоким содержанием водорода характеризуются высокой теплотой сгорания. Указанные легко воспламеняющиеся восстановители, в отличие от угольной пыли, с точки зрения вентиляции и теплового баланса являются предпочтительным восстановителями, поскольку не содержат золу.

Хотя в описанном выше воплощении в качестве твердого восстановителя используется только угольная пыль, выбор твердого восстановителя согласно настоящему изобретению не ограничивается лишь угольной пылью. В качестве твердого восстановителя могут быть использованы, например, пылевидные отходы пластмассы.

Соответственно, в способе работы доменной печи согласно изобретению, когда угольную пыль (твердый восстановитель) 6 и, по меньшей мере, один компонент из СПГ (легко воспламеняемый восстановитель) 9 и кислорода (газ, поддерживающий горение) вдувают из одного копья 4, обеспечение массового процентного содержания частиц угольной пыли 6, имеющих диаметр частиц 75 мкм или более, равного 65 мас. % или менее от общего количества твердого восстановителя способствует эффективному смешиванию по меньшей мере одного из СПГ 9 и кислорода, вдуваемого из копья 4, с угольной. пылью 6, и ускоряет реакцию между угольной пылью 6 и кислородом или значительно увеличивает температуру угольной пыли за счет теплоты сгорания СПГ 9. Таким образом, интенсивность горения угольной пыли 6 увеличивается так, что значительно увеличивается температура горения. Соответственно, в результате может быть уменьшен удельный расход восстановителя.

Условные обозначения

1 - доменная печь

2 - сопло доменной печи

3 - фурма

4 - копье

5 - зона циркуляции

6 - угольная пыль (твердый восстановитель)

7 - кокс

8 - полукокс

9 - СПГ (легко воспламеняемый восстановитель)

11 - экспериментальный реактор

12 - сопло экспериментального реактора

13 - горелка для сжигания топлива

15 - зона циркуляции (образованная в экспериментальном реакторе)

16 - сепаратор

17 - сборник-накопитель

Claims

1. Способ подачи в доменную печь дутьевых потоков, включающих по меньшей мере один из измельченного твердого восстановителя, легко воспламеняемого восстановителя и газа, поддерживающего горение, включающий

вдувание горячего воздуха в доменную печь из фурмы доменной печи,

вдувание по меньшей мере одного из легко воспламеняемого восстановителя и газа, поддерживающего горение, а также измельченного твердого восстановителя в доменную печь из фурмы через копье одновременно с вдуванием горячего воздуха,

обеспечение массовой доли твердого восстановителя, диаметр частиц которого больше или равен 75 мкм, в пределах 65 мас.% или менее от общего количества твердого восстановителя при эффективном смешивании твердого восстановителя с по меньшей мере одним из легко воспламеняемого восстановителя и газа, поддерживающего горение.

2. Способ по п. 1, в котором осуществляют вдувание из копья части кислорода, который обогащает горячий воздух, при этом газ, поддерживающий горение, имеет концентрацию кислорода 50 об.% или больше.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором твердый восстановитель представляет собой угольную пыль.

4. Способ по п. 1 или 2, в котором легко воспламеняемым восстановителем является любой из газообразного водорода, городского газа, сжиженного природного газа (СПГ), газообразного пропана, конвертерного газа, доменного газа, коксового газа и сланцевого газа.