SU1138039A3 - Способ получени губчатого железа и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

1. Способ получени  губчатого железа в шахтной печи, включакхций противоток загружаемой сверху руды и гор чего восстановительного газа рециркул цию и очистк от С02 колошникового газа, добавление к нему обессеренного газа из газификатора и регулирование температуры газа, подаваемого в зону восстановлени , в пределах 700-1000°С , о т л и чающийс  тем, что, с целью снижени  энергетических и капитальных затрат, часть рециркулируемого газа подают в газификатор, нагрев которого осуществл ют плазменной горелкой, a в газ, идущий от горелки, ввод т восстановитель в виде угольной пьши с размером частиц 0,840 ,02 мм. 1 :00 :оо

Description

2. Gnoeo6 по п. 1, отличающийс  тем, что рециркулируемый газ очищают от СО, до содержани  его 2,0-0,1%.

3. Способ по п. 1, о т л и чающийс  тем, что в качестве восстановител  примен ют кокс.

4. Устройство дл  получени  губчатого железа, содержащее шахтную печь контур рециркул ции с компрессором, приспособлени  дл  очистки, смешнвани , разделени  газовых потоков и iподачи газа в зону восстановлени , газификатор в виде шахты, заполненной твердым восстановителем, и приспособлени  дл  ввода окислител  и

вьгеода шлаков, отличающеес  тем, что газификатор снабжен плазменной горелкой с приспособление дл  ввода дополнительного порошкообразного восстановител .

5.Устройство по п. 4, отличающеес  тем, что компрессор расположен между приспособлени ми дл  очистки и дл  разделени  очищенного восстановительного газа.

6.Устройство по п. 4, о т л и ч ающе ее   тем, что приспособление дл  ввода порошкообразного восстановител  и/или окислител  имеет плоскость ввода перед горелкой .

Изобретение относитс  к способу и устройству дл  получени  губчатого железа, в которых в качестве восстановител  примен ют уголь. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му результату  вл етс  способполучени  губчатого железа в шахтной печи, включалощий противоток загружаемой сверху руды и гор чего восстановительного газа, добавление к нему обессеренного газа из газификатора и регулирование температуры газа, подаваемого в зону восстановле ни , в пределах 700-1000°С.Устройство дл  получени  губчатого железа содержит, шахтную печь, контур рециркул ции с компрессором, приспособлени  дл  очистки, смешивани , разделени  газовых потоков и по д-ачи газа в зону восстановлени , газификатор в виде шахты, заполненной твердым восстановителем, и приспособ лени  дл  ввода окислител  и вьшода imiaKOB. Примен етс  шахтна  печь в комбинации с устройством дл  газификации угл , которое основываетс  на частиг1ном сгорании Q . Недостатками известного способа  вл ютс , главным образом, зкстремально большие капиталовложени  на установление устройства дл  газификации угл  и большой расход энергии При осуществлении способа использует с  наход щийс  в твердой форме уголь, непосредственно газифицированный при применении плазменного генератора. Недостатком этого способа  вл етс  т&кже то, что подача угл  должна производитьс  чрезвычайно точно, причем при. применении углей некоторых сортов возникают проблемы, св занные с образованием золы. Кроме того, получаемьш газ отличаетс  более низким содержанием водорода, чем это необходимо дл  целей восстановлени  в идеальном случае Цель изобретени  - снижение энергетических затрат и капитальных затрат . Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу получени  губчатого железа в шахтной печи, включающему противоток загружаемой сверху руды и гор чего восстановительного газа, рециркул цию и очистку от СО  колошникового газа, добавление к нему обессеренного газа из газификатора и регулирование температуры газа, подаваемого в зону восстановлени , в пределах 700-1000 С, часть рециркулируемого газа подают, в газификатор , нагрев которого осуществл ют плазменной горелкой, а в газ, идущий от горелки, ввод т восстановитель в виде угольной пыли с размером частиц 0,84-0,02 мм. Рециркулируемый газ очищают от СО, до содержани  его 2,0-0,1%. В качестве восстановител  примен ют кокс. Поставленна  цель достигаетс  также тем, что в устройстве, дл  получени  губчатого железа, содержащем шахтную печь, контур рециркул ции с компрессором, приспособлени  дл  очистки, смешивани , разделени  газо-10 вых потоков и подачи газа в зону во становлени , газификатор в виде шах ты, заполненной твердым восстановителем , и приспособлени  дл  ввода окислител  и вывода шлаков, газификатор снабжен плазменной горелкой с приспособлением дл  ввода дополнительного порошкообразного восстановител . Компрессор расположен между приспособлени ми дл  очистки и дл  разделени  очищенного восстановительног газа. Приспособление дл  ввода порошкообразного восстановител  и/или окислител  имеет плоскость ввода перед горелкой. При осуществлении предлагаемого способа восстановительный газ пропускают через Шахтную печь противотоком по отиошению к окиси железа, причем этот восстановительный газ, который состоит главным образом из окиси углерода и водорода, получают из покидающего шахтную печь реакционного газа, а также из газа, который получают из твердого восстанови тел  с помощью плазменного генерато ра. Этот рециркул ционный газ сначал очищают от двуокиси углерода и воды а затем раздел ют на два отдельных потока, один из которых подают в плазменный генератор. Последний состоит из шахты, котора  заполнена таким твердым восстановителем, как кокс или тому подобный материал. . Плазменна  горелка расположена в н ижней области шахты, а в газовый поток, покидающий плазменный генера тор, подают воду и/или газообразный кислород, которые вступают в реакцию с восстановителем иобразуют смесь, б осто щую из окиси углерода и водорода. Температура полученного газа поддерживаетс  на таком уровне что содержаща с  в твердом восстановителе зола образует шлак. Покидающа  газогенератор нагрета  смесь окиси углерода и водорода смешиваетс  с другим потоком очищенного рециркул ционного газа в таком соотношении , что полученна  смесь газов имеет температуру, подход щую дл  осуществлени  способа восстановлени . Температура газа, получаемого в . шахте газогенератора, находитс  в температурных пределах 1300 - 1500 С. Предпочтительным  вл етс  случай. когда перед подачей готовой газовой смеси в нижнюю часть шахтной печи ее температуру довод т до 700-1000с посредством смешени  с вторым потоком . В соответствии с другой особенностью изобретени  реакционный газ очищают в скруббере до тех пор, пока содержание двуокиси углерода в нем не будет составл ть менее 2-0,1%. Верхний предел определ етс  необходимым качеством восстановительного газа, а нижний - возможност ми существующих способов очистки газа. Что касаетс  крупности y oльнoй пыли 0,84-0,02 мм, то верхний предел определ етс  возможностью эффективного сжигани  топлива в плазменной горелке , а нижний регламентируетс  стоимостью помола угл . На чертеже схематически представен пример осуществлений предлагаемого способа. Восстановление кусков окиси железа осуществл ют в восстановительной шахте 1. Куски окиси железа ввод т в щахту 1 через клиновую задвижку 2 и производ т их обработку подаваемым противотоком, нагретым восстановительным газом, который, главным образом , состоит из моноокиси углерода и газообразного водорода и который подают в нижнюю секцию 3 шахты. Губчатое железо, представл ющее собой конечный продукт, удал ют через выпускное приспособление 4 в нижней части щахты 1. Восстановительный газ удал ют из верхней части шахты I через выпускной трубопровод 5. Газ, удал емый указанным образом из шахты 1, содержит 50-70% моноокиси углерода и водорода, которые не вступили в реакцию, а также продукты реакции, представл ющие собой двуокись углерода и воду. Так как этот газ еще содержит относительно большое количество моноокиси углерода и водорода, он вновь может быты применен при осуществлении способа. Однако дл  того, чтобы этот газ вновь можно было применить в качестве восстановительного газа, содержание двуокиси углерода и воды в нем должно быть понижено менее чем до 5%. Это достигаетс  благодар  тому, что газ пропускают через скруббер (газоочиститель от д вуокиси углерода и воды) 6. Когда газ протекает через этот скруббер, Он не только освобоз1;даетс  от образовавшихс  в процессе реакции двуокиси углерода и воды, а фактически процесс очистки позвол ет сбалансировать количество газа таким образом, что можно избежать отдачу газа. Скруббер 6 может содержать в качестве активного вещества, например, моноэтаноламин, причем содержание двуокиси углерода в газе при прохождении через скруббе может снижатьс  ниже 2%. Из скруббера 6 газ попадает по трубопроводу в компрессор 7, в котором происходит повышение давлени  до необходимого значени , после чего поток газа раздел ют по крайней мере на два отдельных потока 8 и 9. Газовый поток 8, который имеет комнатную температуру, направл ют в газогенератор 10, в котором газовый поток 8 примен ют в качестве плазменного газа, а необходимое дл  процесса Газогенерации количество энергии получают в плазменной горелке 11. Газогенератор 10 заполнен твердым восстановителем, в качестве которого преимущественно примен ют кокс. Окислитель, предпочтительно воду и/или кислород, подают в газогенератор через форсунку 12 таким об разом, что он попадает в покидающий плазменную горелку 11 нагретый газовый поток через сопло 13. Этот допол}штельный восстановитель преимущественно представл ет собой угольную пыль с размером частиц менее 20 меш. Нагретый газовый поток, идущий от плазменной горелки, должён благодар  этому воздействовать на восстановитель и обраэовьшать моноокись углерода и водород. Подвод энергии в газогенератор 10 регулиру ют таким образом, что зола угольной пыли сплавл етс  с образованием шла ка, который может быть удален из ни ней части газогенератора через выпускной трубопровод 14 в жидкой или 1 9 С учетом состава золы твердой форме температуру преимущественно выбирают в интервале 1300-1500°С. Газообразную смесь из газификатора пропускают через фильтр 15 дл  тделени  серы (например, доломитовый фильтр), в котором содержание, серы понижают до уровн , приемлемого дл  осуществлени  способа получени  губчатого железа, предпочтительно до 75 и ниже. По другому варианту устройства фильтр 15 дл  отделени  серы может находитьс  в самом газогенераторе, причем в этом случае слой кокса снабжают подход щим дл  указанной цели материалом. После отделени  серы газ имеет температуру, значительно превышающую ту температуру, котора  необходима дл  осуществлени  способа получени  губчатого железа. Вследствие этого температуру газа понижают посредством смешени  его с холодным очищенным газом, идущим по трубопроводу 9, в результате достигаетс  подход ща  дл  осуществлени  способа температура, .например 750-1000с, предпочтительно 825°С. Дл  смешени  газа, идущего от газогенератора, с газовым потоком 9 может быть применено специальное смешивающее устройство . Кроме того, газовый поток 9 также можно частично или полностью направл ть сверху в газогенератор, причем в этом случае газогенератор одновременно выполн ет роль смесительной камеры. Пример. В нижней части газификатора температура составл ет примерно 1425-71550®С и во врем  прохож дени  по шахте температура уменьшаетс  примерно до IIOO C. В-серном фильтре температура дополнительно уменьшаетс  примерно на 50с. После чего газ охлаждаетс  примерно до 850 С при помощи рециркулирующего: газа перед входом в шахту 1. Б скруббере 6 НпО и СО вымьгоаютс  и вымытые объемы соответствуют примерно 510-580 м. 500 м поступают в линию 8 и через сопла 12 и 13 ; 75 м (г) и 100 м О добавл ют перед плазмотроном; 300-380 м промытого рециркуларующего газа с содержанием СО « 2% проход т через линию 9 и 1400 м газа подаетс  в нижнюю секцию шахты. в газификатор дополнительно вводитс  140 кг угольной пыли (размер меньше, чем 20 меш/0,84 мм) и сверху вводитс  примерно 35 кг твердого кускообразного углерода с размерами 10 - 40 мм. В плазмотрон подаетс  400 кВт.ч электроэнергии. Благодар  использованию способа и устройства достигаетс  значительный технический прогресс. Производство газа может иметь место при такой температуре, что зола образует шлак который легко удал етс  и просто может быть слит из газогенератора, не создава  при осуществлении способа проблем, св занных с закупоркой. Содержанне воды в восстановительном газе может быть доведено ДО такого количества, которое приемлемо дл  осуществлени  способа восстановлени  причем это достигаетс  в результате процесса очистки и последуийдего введени  воды и/или кислорода в газо генератор. Кроме того,комбинирование очистки газа и газогенерации при повышенной температуре дает совершен 398 но неожиданную возможность сбалансировани  количества газа в системе и регулировани  температуры восстановлени . Одновременно достигаетс  высокий энергетический выход, поскольку вьщел юща с  в плазменном генераторе энерги  в с цности полностью расходуетс  при осуществлении способа, т.е. установка желаемой температуры достигаетс  посредством добавлени  холодного циркулирующего восстановительного газа, вместо того , чтобы тепло .отбиралось системой. Если ожидаетс , что должны возникнуть затруднени  при св зывании золы, образующейс  из твердого восстановител , в шлаковой фазе, то могут быть применены добавки, которые оказывают вли йие на такие свойства шлака, как, например, на . температуру плавлени , абсорбцию серы и т.д., причем такими добавками могут быть, например, соединени  щелочных металлов и известь. Эти добавки преимущественным образом смеш{1вают с твердым восстановителем .

Claims (6)

1. Способ получения губчатого железа в шахтной печи, включающий противоток загружаемой сверху руды и горячего восстановительного газа, рециркуляцию и очистку от С0₂ колошникового газа, добавление к нему обессеренного газа из газификатора и регулирование температуры газа, подаваемого в зону восстановления, в пределах 700-1000°С .отличающийся тем, что, с целью снижения энергетических и капитальных затрат, часть рециркулируемого газа подают в газификатор, нагрев которого осуществляют плазменной горелкой, а в газ, идущий от горелки, вводят восстановитель в ввде угольной пыли с размером частиц 0,840,02 мм. §

2. Способ по π. 1_} отличающийся тем, что рециркулируемый газ очищают от СО* до содержания его 2,0-0,1%.

'

3. Способ по π. 1, от л и чающийся тем, что в качестве восстановителя применяют кокс.

4. Устройство для получения губчатого железа, содержащее шахтную печь, контур рециркуляции с компрессором, приспособления для очистки, смеши- \ вания, разделения газовых потоков и подачи газа в зону восстановления, газификатор в виде шахты, заполненной твердым восстановителем, и приспособления для ввода окислителя и вывода шлаков, отличающееся тем, что газификатор снабжен плазменной горелкой с приспособлением для ввода дополнительного порошкообразного восстановителя.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что компрессор расположен между приспособлениями для очистки и для разделения очищенного восстановительного газа.

6. Устройство по п. 4, о т л и ч ающе е с я тем, что приспособление для ввода порошкообразного восстановителя и/или окислителя имеет плоскость ввода перед горелкой.