SU1479006A3

SU1479006A3 - Способ получени жидкого чугуна или продуктов стали и восстановительного газа в плавильном газификаторе

Info

Publication number: SU1479006A3
Application number: SU843710339A
Authority: SU
Inventors: Кепплингер Вернер; Хаук Рольф
Original assignee: Фоест-Альпине (Фирма); Корф Инжинеринг Гмбх (Фирма)
Priority date: 1984-11-26
Filing date: 1984-03-14
Publication date: 1989-05-07
Also published as: EP0183677A3; JPS61130412A; US4699655A; AU5003685A; BR8505907A; EP0183677A2; ZA858610B; DD244359A5; AT381117B; ATA373084A

Abstract

Изобретение относитс к способу получени жидкого чугуна или продуктов стали и восстановительного газа в плавильном газификаторе. Цель - повышение производительности плавки. В плавильном реакторе 1 путем подачи угл 7 и посредством вдувани кислородосодержащего газа образуетс перва зона 16 псевдоожиженного сло из частиц кокса с сильным движением частиц над плоскостью вдувани /перва плоскость 15 вдувани /. В первую зону псевдоожиженного сло сверху подаютс частицы губчатого железа и/или предварительно восстановленные частицы железосодержащего материала 8 с преимущественной долей частиц величиной более 3 мм. При применении в основном железосодержащего материала с величиной частичек более 3 мм и/или при применении угл низкого качества, а также дл повышени температуры металлического расплава 11 настолько, чтобы были облегчены металлургические реакции с полученным жидким чугуном или предварительным материалом стали, дл уменьшени высоты плавильного реактора ниже первой плоскости 15 вдувани и выше зеркала шлаковой ванны лежит втора плоскость 21 вдувани кислородосодержащего газа. Здесь подвод газа регулируетс так, что между обеими плоскост ми 21, 15 вдувани образуетс втора зона 17 псевдоожиженного сло из частиц кокса со слабым или незаметным движением частиц или газопроницаемого сло постели из твердого вещества (из частиц кокса). Температура во второй зоне 17 поддерживаетс выше температуры плавлени железосодержащего материала 8. 5 з.п.ф-лы, 1 ил.

Description

1

Изобретение относитс к способу получени жидкого чугуна или продуктов стали и восстановительного газа в плавильном газификаторе, в котором путем добавлени угл и вдувани кислородсодержащего газа образуетс перва зона псевдоожиженного сло из частиц кокса с усиленным движением частиц над плоскостью вдувани (перва плоскость вдувани ) частиц губчатого железа и/или предварительно восстановленных частиц железной руды со значительной долей частиц размером более 3 мм, при этом используетс плавильный реактор дл осуществлени способа, состо щий из сосуда с огнеупорной футеровкой с отверсти ми дл подачи угл , железосодержащего материала, а также дл выпуска полученного восстановительного газа, далее с отверсти ми дл выпуска расплава металла и шлаков, а также с трубами и соплами, которые выход т в плавильный реактор над зеркалом ишака, по меньшей мере, на двух разных высотах.

Целью изобретени вл етс повышение производительности плавки.

На чертеже представлен плавильный реактор дл реализации способа, разр

В плавильном реакторе стенки 2 с внутренней стороны облицованы огнеупорной футеровкой. Крышка 3 плавильного реактора 1 имеет три сквозных отверсти 4-6. Отверстие 4 служит дл засыпки угл или кокса 7 различной зернистости или крупности кусков. Через отверстие 5 добавл етс имеющий форму частичек железосодержащий материал 8, предпочтительно губчатое железо со значительной долей частичек

0 величиной более 3 мм. Целесообразным вл етс подвод губчатого железа с температурой около 700 С. Дл отвода получающегос восстановительного газа предусмотрен трубопровод 9,

вставленный в отверстие 6. Отведенный восстановительный газ примен етс преимущественно дл предварительного восстановлени или восстановлени окисной железной руды.

Плавильный реактор имеет нижнюю часть А, среднюю часть В и- между обеими этими част ми промежуточную часть С, далее над средней частью В верхнюю часть П, поперечное сечение которой расширено и котора .служит в качестве успокоительной части. В области дна нижней части А плавильного реактора 1, котора служит дл приема расплавленного металла

0 и жидких шлаков, в стенке 2 предусмотрено выпускное отверстие 10 дл расплава 11. Несколько выше в нижней

0

5

части А находитс отверстие 12 дл

выпуска шлаков.

I

В нижней области средней части В

плавильного реактора 1 через отверстие 13 в стенке 2 пропущена соплова труба 14, по которой подаетс ки лородсодержащий несущий газ и носитель углерода в первую горизонтальную плоскость 15 вдувани в плавильный реактор 1. Предпочтительно следует иметь много отверстий 13 с сопловыми трубами 14 в этой плоскости плавильного реактора. В средней части В образуетс перва зона псев- доожиженного сло 16 из частиц кокса с сильным движением частиц.

Промежуточна часть С, котора сделана цилиндрической, предусмотрен дл приема второй зоны 17 псевдоожи- женного сло из частичек кокса со слабым или незаметным движением част чек или из неподвижной постели из частичек кокса.

Через стенку промежуточной части С проведены направленные на центральную ось 18 плавильного реактора 1 подающие устройства, в данном случае сопловые трубы 19, дл кислородсодержащего газа и носителей углерода, которые выступают во вторую зону 17 из частиц кокса и выход которых находитс немного выше сло шлака 20. На чертеже изображена только одна соплова труба 19, В зависимости от величины плавильного реактора могут быть предусмотрены 10-40, предпочтительно 20-30, сопловых труб 19, входы которых расположены во второй горизонтальной плоскости 21 вдувани Сопловые трубы 19 установлены с возможностью поворота вертикально по направлению двойной стрелки 22. Сопловые трубы 14, по которым подаетс несущий газ или дополнительное топливо в первую зону псевдоожиженного сло 16, выполнены с возможностью поворота вертикально.

Железосодержащий материал 8, введенный через отверстие 5 после того, как он провалитс через служащую успокоительным пространством верхнюю часть Г плавильного реактора попадает в первую зону псевдоожиженногс сло 16, в которой он притормажива- етс и нагреваетс . Мелкие частички расплавл ютс , просачиваютс через зону 17 из частиц кокса и попадают

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

в нижнюю часть А. Е олге крупные частички сначала остаютс лежать на второй зоне 17 или удерживаютс в верхнем слое ттой -юны до тех пор, пока они под воздействием вьюокой температуры в области первой плоскости 15 вдувани не расплав тс . Во второй зоне просачивающийс вниз металлический расплав перегреваетс и может быть при необходимости обработан путем реакции с мелкими частицами присадочных веществ, подаваемых по сопловым трубам 19. Выпускаемый из отверсти 10 достаточно гор чий металлический расплав 11 может быть подвергнут дальнейшим металлургическим операци м по его обработке. Над расплавом 11 собираетс слой жидких шлаков 20, которые отвод тс через выпускное отверстие 12.

Частицы угл во врем работы плавильного реактора должны быть непрерывно пополн емы ерез отверстие 4, при этом более крупные куски, кот. торые употреблены дл построени второй зоны 17, проваливаютс сквозь первую зону 16.

Способ осуществл ют следующим образом .

Под первой зоной псевдоожиженного сло из частиц кокса с усиленным движением частиц образуетс дальнейша зона из частиц кокса со слабым или незаметным движением частиц или из газопроницаемой неподвижной постели из частиц кокса. Это происходит таким путем, что под первой плоскостью вдувани дл первой зоны псевдоожиженного сло предусмотрена втора плоскость вдувани дл второй зоны. Подвод газа во вторую плоскость вдувани регулируетс частицами ко кса во второй зоне, которые слабо движутс или практически совсем не движутс . В каждом случае эта втора зона должна быть газопроницаемой дл того, чтобы можно было горючие газы, образованные во второй зоне вдувани , отвести вверх. Втора зона построена из относительно больших частиц кокса. Предпочтительно втора зона образуетс в основном из частиц кокса величиной зерен 2-70 мм, в частности из зерен величиной 10- 30 мм. С этой целью крупнокусковой уголь подаетс сверху в плавильные реактор, который при прохождении

через первую зону псевдоожиженного сло не газифицируетс полностью и в -форме более крупных частиц кокса собираетс во второй зоне. Дополнительно в качестве носителей углерода дл построени второй зоны можно также применить кокс - высокотемпературный буроугольный кокс (ВНТ - кусковой кокс). Согласно предлагаемому способу к первой и второй плоскост м вдувани подвод тс кислородсодержащие газы (воздух, технически чистый кислород или их смеси), которые путем экзотермических реакций обеспечивают высокий подвод тепла. Втора зона из спокойных частиц кокса или из слабо движущихс частиц кокса находитс между двум вь соко- температурными зонами, именно между обеими плоскост ми вдувани кислородсодержащих газов, и поскольку через нее проход т гор чие газы второй нижней плоскости вдувани (даже при плохом качестве угл ) зона нагреваетс сама до температуры, превышающей температуру плавлени железосодержащего материала. Предпочтительно , температура во второй зоне под сернистых соединений и к восстанов- ленпю РеО содержащегос в шлаках. Качество продуктов металла поддает- с воздействию путем ввода носителей углерода и/или присадочных веществ во вторую зону.

Поскольку плоскость расплавлени дл более крупных частиц губчатого

железа перемещена из шлаковой ванны в верхнюю часть второй зоны и в шлаке вую ванну попадает только расплавленный материал с соответствующей высокой температурой возможно даже при

5 применении низкосортного угл достичь достаточно высокой температуры в шлаковой ванне и в расплаве, при этом после выпуска чугуна или материала стали зона имеет достаточную

0 высокую температуру дл того, чтобы провести после этого желаемые металлургические реакции. Более крупные частицы губчатого железа, которые остаютс лежать сверху на второй зо5 не, могли бы быть здесь расплавлены, т.е. в первую плоскость вдувани между первой зоной псевдоожиженного сло и второй зоной подводитс кислородсодержащий газ, и в этой области

держиваетс на JOO-300 С выше темпера- 30 достигаетс протекание экзотермичестуры плавлени жидкого металла и шлаков . Благодар относительно компактной постели из частиц кокса во второй зоне процесс расплавлени более крупных частиц губчатого железа перено- ситс из шлаковой ванны наверх, поскольку заторможенные и нагретые в первой зоне псевдоожиженного сло более крупные частицы губчатого железа не могут непрсредственно попасть до самой шлаковой ванны, а остаютс лежать на или в верхних сло х второй зоны и расплавл ютс в районе первой зоны вдувани .

Расплавленный материал просачивает с через нижнюю вторую зону и достигает при этом температуры примерно 1400-1500°С. В области этих температур при реакции углерода с кислоро- дом через СО получаетс исключительно окись углерода, в этой восстанавливающей атмоссЬере полученный чугун не может быть снова окислен после восстановлени . Во второй зоне воз- можные такие металлургические реакции как науглероживание, восстановление кремни и марганца. Это относитс , в частности, также к очистке от

кои реакции.

Положение газопроницаемой постели из зернистых твердых веществ зависит принципиально от величины зерен и плотности твердого материала, а также от скорости стру щегос газа. Потер давлени газа в зависимости от высоты постели возрастает сростом скорости газа до тех пор, пока не будет достигнута точка разрыхлени nor стели из твердого вещества, в которой постель переходит в состо ние псевдоожиженного сло .

Если втора зона построена из крупнокускового сло кокса, тогда газ может проходить через нее с относительно высокой скоростью без того, чтобы по вилось разрыхление этого сло .

Если втора зона образована из частиц кокса с примерно одинаковой величиной зерен, как и в первой зоне псевдоожиженного сло , т.е. из частиц диаметром 0,5-10 мм, предпочтительно 1-3 мм, газы во вторую зону должны быть введены с соответственно более низкой скоростью, -чем в первую зону псевдоожиженного сло

7147

Выгодной вл етс высота второй зоны 1,0-3,0 м, предпочтительно около 2 м.

Подача энергии во вторую тону происходит путем сжигани частиц кокса с помощью подведенного кислорода. Дл дальнейшего регулировани температуры или дл того, чтобы уменьшить скорость горени кокса во второй зоне в ней вводитс часть полученных восстанавливающих газов, жидкие углеводороды и/или угольна мелочь дополнительно в качестве, носителей углерода .

Кислородсодержащий газ и при необходимости носители углерода, и/или присадочные вещества могут быть введены во вторую зону в любом месте. Предпочтительно они ввод тс сбоку в нижнюю часть -этой зоны.

Кислородсодержащий газ и/или носители углерода, и/или присадочные

вещее-11 вводитс во вторук. зону из

i

частиц кокса в разных плоскост х.

Целесообразно кислородсодержащие газы и/кли носители углерода вводить во вторую зону из частиц кокса в предварительно нагретом виде.

регулировани температуры вто- 30 h интеРвале между

дном плавильного ре исход из мощности поперечного сечени вильного реактора г мер, высота нижней п при производительно Т

рой зоны содержащий С0а газ, например колошниковый газ, включенный в процесс восстановительной шахты, может быть обратно введен в гор чую вторую зону. При этом в эндотермическом восстановлении СО, превращаетс в СО. Отсюда получаетс снова полезный восстанавливающий газ, который дополнительно поступает в процесс . Вместо колоиникового газа ис- пользуютс углеводсфоды в жидком или газообразном виде.

Дл того, чтобы получить равномерное проникновение газа и но возможности сильный нагрев второй зоны, газы во второй плоскости вдувани вдуваютс со скоростью, л еж ante и ниже скорости разрыхлени постели из твердого вещества.

Рассто ние поверхности сопел от дна плавильных реакторов может быть вычислено по следупщим формулам:

Ь|.П( , (1)

где h - высота нижней (второй) плоскости вдувани , м; С, - константа от 0,20 до 0,30м (безопасное значение, что8

бы преп тствовать эллт ке сопел жидким шлаком);

константа 2,98 --j (при допущении плотности расплава, t

равной 7,6

гО

п

15

г..

20

5

4

производительность плавлеТ ни -;

интервал между выпусками,

h;

диаметр плавильного реактора , м;

высота верхней (первой) плоскости вдувани , м; константа материала топлива , м,

i; r

г

+ 0,5 С

0 h интеРвале между

(-)

Высота нижней зоны вдувани над

дном плавильного реактора получаетс исход из мощности (объем)выпуска и поперечного сечени основани плавильного реактора газификации. Например , высота нижней плоскости вдувани при производительности плавлени в 40 Т

вытгсками 2h и

5

о

диаметре в свету в основании пллвилъ- ного реактора в 3 м составл ет 3,18 - 3,28 м. Значение дл С. варьируетс от 1 до 5 м в зависимости от качества примененного топлива. Если примен етс мелкокусковое топливо с большой теплотворной, способностью и с хорошей реактивностью, значение дл Сг приближаетс к 1 м, что соответствует рассто нию плоскостей вдувани между собой около 0,5 м. Если газификации подвергаетс крупнокусковой материал с низкой теплотой сгорани и/или низкой реактивностью, это значение 5 дл С2 повышаетс до 5 м; и отсюда получаетс рассто ние между обеими плоскост ми вдувани по отношению друг к другу около 2,5 м.

Газы во вторую плоскость вдуваютс с периодически измен ющейс (пульсирующей ) скоростью. Таким образом, можно надежно избежать завихрений в этой зоне, возможные в постели неподвижного кокса максимумы давлени могут быть снижены, т.е. местные скоплени излишнего кислородсодержащего газа или восстановительного газа лучше распредел ютс в неподвижной постели.

0

5

914

Предпочтительно во второй плоскости вдувани газа пульсирующие вдуваютс с продолжительностью периодичности от 10 с до 2 мин, при этом пиковые значени периодически мен ющейс скорости кратковременно превышают скорости разрыхлени , соответствующие образованию в неподвижной постели сквозных скоростей.

Если предусмотрено несколько со- .пел дл введени газа во вторую зону , они могут быть попеременно нагружаемы большим или меньшим количеством газа, при этом продолжительность периода в зависимости от ди - метра и от высоты второй зоны точно

также могутбыть установлены между 10 с и 2 мин. Поскольку потер давлени газа в постели кокса при превышении скорости разрыхлени проходит через максимум при описанном пульсирующем вводе газа, во вторую зону могут быть введены большие массы газа. Величина начального давлени , подлежащего установлению, на выходе из газоподвод щего устройства получаетс в основном путем суммировани потери давлени в первой зоне коксового псевдоожиженного сло и потери давлени во второй зоне.

Форм ула изобретени

Claims

1. Способ получени жидкого чугуна или продуктов стали и восстановительного газа в плавильном газификаторе , включающий подачу сверху угл и вдувание сбоку кислородсодержащего газа или носител углерода дл образовани выше плоскости вдувани псевдрожиженного сло из частиц угл , подачу в него сверху частиц губчатого железа или предварительно .

0

006

10

восстановленного железа с размером частиц 3 мм, отличающийс тем, что, с целью повышени производительности плавки, дл образовани промежуточного сло из частиц кокса дополнительно вдувают кислородсодержащий газ ниже первой плоскости вдувани кислородсодержащего газа, но выше плоскости плавлени губчатого железа и/или предварительно восстановленного железа, при этом температуру в промежуточном слое поддерживают на 100-300 Г. выше температуры плавлени

содержащего железо материала изменением подачи кислорода.

2.Способ поп.1, о т л и ч а ю - щ и и с тем, что газы в промежуточный слой вдувают периодически пульсирующим потоком с переменной скоростью при длительности вдувани от

10 с до 2 мин, при этом максимальное значение скорости вдувани поддерживают выше скорости разрыхлени частиц кокса в промежуточном слое в течение 1-30 с.

3.Способ попп.1 и 2, отличающийс тем, что носители углерода вдувают в нижнюю часть промежуточного сло в газообразной, жидкой или высокодисперсной форме.

4.Способ по пп.1-3, о т л и - чающийс тем, что в нижней

части промежуточного сло ввод т добавки.

5.Способ по пп.3-4, отличающийс тем, что кислородсодержащий газ и/или носители углерода , и/или добавки ввод т в различных плоскост х промежуточного сло .

6.Способ по п.5, отличающийс тем, что кислородсодержащий газ и/или носители углерода предварительно нагревают.