SU1634141A3 - Способ газообразного пр мого восстановлени гранулированной железной руды и шахтна печь дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии , к процессам металлизации оку- скованной железной руды в шахтных печах с последующей подачей нагретого продукта на гор чее брикетирование или плавку Цель изобретени  - улучшение структуры потока частиц и повышение эффективности Способ заключаетс  в том, что окускованна  руда после восстановлени  поступает в зону охлаждени  конической формы с гладкой охлаждаемой поверхностью,где частицы,примыкающие к поверхности, охлаждаютс  до 50-400 С« При этом охлаждающий конус шахтной печи выполнен металлическим с принудительным вод ным охлаждением с конусным углом 10-20°, а система средств регулируемого охлаждени  выполнена в виде концентрических смежных участков ,, 2 с. и 4 ЗоПо ф-лы, 3 ил о 3 (Л с:

Description

Изобретение относитс  к металлургии , к процессам металлизации окус- кованной железной руды в шахтных печах с последующей подачей нагретого продукта на гор чее брикетирование или плавкуо

Целью изобретени   вл етс  улучшение структуры потока частиц и повышение эффективности,,

На фиг01 представлена шахтна  печь дл  осуществлени  способа, вертикальный разрез; на фиг.2 - график, показывающий относительную скорость ,частиц вдоль радиусов конуса при различных углах конуса (угол отсчитываетс  от центральной линии данного выпускного конуса до его наружной стенки, т,е0 0 Ј: в Ј 1Ь°) дл  трех различных высот конуса: К,, К , и R2); на фиг.,3 - диаметрально противоположный график, показывающий вычисленные профили температур от стенки выпускного конусао

Способ осуществл ют в шахтной печи дл  пр мого восстановлени  частиц железной руды в форме кусков, гранул или их смесейо

Шахтна  печь содержит верхнюю секцию 1 обычно цилиндрической формы, котора  теплоизолирована и футероваоъ

ОЗ Јь

О4

на, причем в этой печи опускающийс  слой частиц железной руды контактирует в противотоке с поднимающимс  потоком гор чего восстановительного газа дл  превращени  железной руды в металлическое желеэос

Частицы железной руды подаютс  в шахтную печь по меньшей мере, по одной подающей трубе 2, котора  вмес- те с верхней частью печи образует нагнетательную систему, раздел ющую газ, и сообщающуюс  с выпускным отверстием 3 дл  газа, через которое выходит из печи отработанный восста- новительный газс

Слой частиц 4 нагреваетс  гор чим восстановительным газом, поступающим в печь через впускное отверстие 5 дл  газа, и затем газ проходит в распре- делительную нагнетательную систему 6, где он равномерно распредел етс  и подаетс  в слой частиц через питающие сопла 7 о Эти сопла могут быть выполнены в некоторых случа х в виде непре рывной нагнетательной системы,, Слой 4 достигает его максимальной температуры пор дка 700-1000°С примерно вблизи точки ввода восстановительного газа и затем продолжает течь вниз через нижнюю секцию 8 печи«

Секци  8 имеет коническую форму, сужающуюс  в направлении выпускного отверсти  9 дл  твердых частиц, причем она имеет гладкую металлическую поверхность, изготовленную из углеродистой стали и наход щуюс  в пр мом .контакте с гор чими частицами железа пр мого восстановлени ,, Коническа  стенка 10 окружена множеством тепло- обменных рубашек II - 13, причем кажда  имеет отдельное средство дл  циркул ции через нее охлаждающей среды, преимущественно воды или пара, и соответствующее регулирующее средство (не показано) обычного типа дл  выборочного регулировани  или отсечени  количества охлаждающей среды, котора  циркулирует через рубашки„ Таким образом , температуру стенки и, следо- вательно, частиц железа пр мого восстановлени  в зонах 14 - 16 поддерживают на заданных уровн х дл  обеспечени  равномерного и плавного потока сло  частиц железа пр мого восстановлени  через печь с,

В самой нижней части конической секции 8 расположена металлическа  стенка 17, прикрепленна  к емкости,

.

JQ J5

20 ( 5 зд

, Q 5

5

образованной стенкой 10, посредством соответствующего опорного средства 18, таким образом допускаетс  тепловое расширение и деформаци  этой стенки 17, которые возможны в результате температуры частиц железа пр мого восстановлени , наход щихс  в контакте со стенкойс Стенка 17 может быть окружена слоем изолирующего материала 19, когда это необходимо дл  уменьшени  потерь тепла, и закрыта продолжением стенки 10о

Посредством регулировани  количества охлаждающей среды, циркулирующей через рубашки И - 13, слои частиц, которые наход тс  в контакте с зоной 14 стенки 10, довод тс  до уровней оптимальной температуры 100-300°С и таким образом достигаетс  равномерный поток твердых частиц через восстановительную секцию 1 посредством обеспечени  правильных условий дл  потока массы в коническом днище 8

Скорости охлаждени  и относительные размеры охлаждающих рубашек и изолированной части конуса можно соответственно регулировать в данной конструкции дл  достижени  требуемой средней температуры выпускаемого железа пр мого восстановлени  о

В некоторых примерах воплощени  изобретени  изолированна  часть 20 конуса может быть минимального или несущественного размера или она может быть заменена другой охлаждающей рубашкой (не показана) в зависимости от характеристик потока, температуры , при которой должна восстанавливатьс  руда в восстановительной секции печи, и заданной температуры на выходе железа пр мого восстановлени  и ТоД,, Когда слой частиц 4 движетс  вниз дл  прохождени  через коническую часть 8 днища, диаметр печи уменьшаетс  и между центральной линией и стенкой конуса создаетс  перепад в скорости, таким образом частицы вблизи центра движутс  быстрее , чем частицы, расположенные ближе к стенке. Когда они опускаютс , средн   скорость всех частиц увеличиваетс  по отношению к скорости выше любого данного уровн  Это графически показано на фиг„2 как скорость, вычисленна  дл  данного материала и поверхности стенки, где верхн   часть конической секции 8 (там, где она внутренне встречаетс  с секцией 10)

представлена как R, а выпускное от

верстие в днище секции 12 представлено как Кл, тогда как R обозначает промежуточное положение в центре секции 12„ Крива  Кл показывает различие в скорости от стенки (угол 16°) до центральной линии (угол 0°) на выходе . Можно увидеть, что различи  в скорости, обозначенные кривой дл  R, наверху конической секции 8, сравнительно небольшие (хот  форма кривой очень сходна, если смотреть в увеличенном масштабе)

Когда частицы наход тс  в контакте с водоохлаждаемой поверхностью 10 секции 14, то слой частип, расположенный ближе всего к стенке, охлаждаетс  о Таким образом, гор чий слой частиц движетс  вниз по граничному слою холодных частиц, которые проход т вдоль стенки, причем не требуетс  очень крутой угол стенки„

На фигоЗ дан температурный профиль частиц вблизи стенки 10 коничес- кой секции 8, вычисленный по математической модели дл  такого же материала , поверхности стенки и размеров , примен емых на Это означает , что все частицы при R имеют одинаковую температуру 8000С„ Но изотерме температуру 800°С можно увидеть , что большинство частиц выпускают баз какого-либо охлаждени  (несмотр  на охлаждение, примен емое дл  стенок с целью улучшени  характеристик выпускаемого потока)0Средн   температура частиц на выходе из отверсти  9 равна в этом примере 697 Со

Граничный слой  вл етс  достаточ- но тонким по сравнению с размерами реактора из-за низкого значени  коэффициента диффузии сло  частиц железа пр мого восстановлени . Почти все частицы остаютс  гор чими, тогда как сравнительно небольшое количество частиц, наход щихс  в контакте со стенкой или расположенных очень близко от стенки, охлаждаютс  достаточно сильно. После выхода частиц из реак- тора они обычно повторно смешиваютс  во врем  дальнейшей обработки и таким образом охлажденные частицы повторно нагреваютс  остальными частицами . Температура  вл етс  рав- номерной и она соответствует даль- i нейшей гор чей обработке железа пр мого восстановлени , например дл  гор чего брикетировани  иди немед

е lb .JM41б

ленной плавки о Эффективность увеличиваетс  за счет уменьшени  слипани  частиц с поверхностью конуса, улучшени  структуры потока частиц

5

0

0

5

Q 5 0 5

5

Claims (6)

1.Способ газообразного пр мого восстановлени  окомкованной железной РУДЫ, включающий загрузку исходного материала в виде комков, гранул или их смеси в верхнюю часть шахтной печи , поддержание температуры восстанавливаемого потока материала выше 700°С, формирование потока восстановленного материала в нижней зоне разгрузки печи конусообразной гладкой поверхностью, охлаждение и выгрузку готового продукта при средней температуре свыше 500°С через по крайней мере одно разгрузочное отверстие, отличающийс  тем что,

с целью повышени  эффективности процесса за счет улучшени  структуры потока частиц, частицы потока материала , контактирующие при движении с конусообразной поверхностью, охлаждают по крайней мере верхней частью этой поверхности до достижени  в нижней части поверхности температуры 50-400 С

2.Способ по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что частицы потока материала, контактирующие при движении с конусообразной поверхностью, охлаждают до достижени  в нижней части поверхности температуры 100 - 3000С„

Зо Способ по и 2, о т л и - ч ающийс  тем, что верхнюю часть конической поверхности охлаждают смыванием охлаждающего агента вокруг нее

4о Шахтна  печь дл  газообразного пр мого восстановлени  окомкованной железной руды, содержаща  узел загрузки кусковой руды, окатышей или их смеси, верхнюю вертикальную восстанавливающую секцию, нижнюю секцию , выполненную в виде конуса с сужением вниз, сообщающегос  с отверстием дл  выгрузки, отличающа с  тем, что, с целью повышени  эффективности путем улучшени  структуры потока частиц, печь снабжена системой средств регулируемого охлаждени , установленной по крайней мере в верхней части конической секции , при этом коническа  секци  выполнена с гладкой металлической поверхностью , а угол между образующей конуса и вертикальной осью составл ет 10-20вС.

5. Печь по п.4, отличающа  с   тем, что система средств регулируемого охлаждени  выполнена

в виде концентрически расположенных по конусообразной поверхности смежных участков с возможностью раздельного регулировани  их температуры.

6. Печь по шг.4 и5, отличающа  с   тем, что она снабжена теплоизол цией, расположенной между корпусом печи и нижней частью конической поверхности

81