Установка для відновної плавки і спосіб експлуатації установки для відновної плавки

Номер патенту: 110390

Опубліковано: 25.12.2015

Автори: Відер Курт, Бернер Франц, Вурм Йоханн, Плауль Ян-Фрідеманн

Є ще 2 сторінки.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Установка (1) для відновної плавки із завантажувальними пристроями для твердих носіїв (2) вуглецю, таких як кускове вугілля, і компонентів (3) шихти, що містять залізо, таких як частково і/або повністю відновлене губчасте залізо, із зоною плавильної газифікації, яка містить утворений твердими носіями (2) вуглецю і залізовмісними компонентами (3) шихти стаціонарний шар (4), з нижньою секцією для прийняття рідкого чавуну (6) або, відповідно, сталевого напівфабрикату, і рідкого шлаку (7), з льоткою (9) для випускання рідкого шлаку і рідкого чавуну, з багаточисельними фурмами (5) кисневого дуття, які розміщені в корпусі (10) установки (1) для відновної плавки, з живлячими трубопроводами для подачі кисневмісного газу або кисню до фурм (5) кисневого дуття, зокрема кільцевого трубопроводу, який кільцеподібно огинає корпус (10) установки (1) для відновної плавки, яка відрізняється тим, що багаточисельні фурми (5) кисневого дуття розміщені щонайменше у двох віддалених один від одного, зокрема у вертикальному напрямі, і розташованих паралельно один одному фурмених поясах, і розподілені по горизонталі навколо периметра корпусу установки для відновної плавки, і в різних фурмених поясах у кожному випадку розміщені зміщеними відносно одна одної, причому вертикальна відстань (В) між фурменими поясами, зокрема вертикальна відстань (С) між вихідними отворами фурм (5) кисневого дуття, є меншою або, в крайньому випадку, дорівнює горизонтальній відстані (А) між фурмами (5) кисневого дуття.

2. Установка для відновної плавки за п. 1, яка відрізняється тим, що щонайменше одна з фурм (5) кисневого дуття відносно горизонталі має направлений вниз нахил осі (17) фурми, зокрема під кутом 0-25°.

3. Установка для відновної плавки за п. 1 або 2, яка відрізняється тим, що щонайменше дві з фурм (5) кисневого дуття, які розміщені у двох різних фурмених поясах, мають різні, зокрема направлені вниз нахили осей (17) фурм.

4. Установка для відновної плавки за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що щонайменше одна фурма (5) кисневого дуття відносно горизонталі має менший нахил осі (17) фурми, зокрема 0-15°, ніж щонайменше одна фурма (5) кисневого дуття вищерозміщеного фурменого поясу, зокрема 6-25°.

5. Установка для відновної плавки за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що всі фурми (5) кисневого дуття одного фурменого поясу у кожному випадку мають однаковий, зокрема направлений вниз нахил осей (17) фурм відносно горизонталі.

6. Установка для відновної плавки за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що всі фурми (5) кисневого дуття розміщені таким чином, що газові (15) і/або рідинні потоки (16), які виходять з фурм (5) кисневого дуття і, відповідно, утворені киснем, взаємно не перекриваються.

7. Установка для відновної плавки за п. 1, яка відрізняється тим, що розташування фурм щонайменше у двох фурмених поясах і нахил осей фурм вибираються таким чином, що встановлюється мінімальна відстань між фурменими наконечниками всередині установки для відновної плавки.

8. Спосіб експлуатації установки для відновної плавки, в якому компоненти шихти, що містять залізо, такі як частково і/або повністю відновлене губчасте залізо, при додаванні твердих носіїв вуглецю і введенні кисневмісного газу або кисню через багаточисельні розподілені по периметру установки для відновної плавки фурми кисневого дуття в утворений з твердих носіїв вуглецю стаціонарний шар, за обставин повністю відновлюють і з одночасним утворенням СО- і Н2-вмісного відновного газу розплавляють у рідкий чавун або сталевий напівфабрикат, причому кисневмісний газ підводять через газопроводи до фурм кисневого дуття, звідки кисневмісний газ вдувають у стаціонарний шар, який відрізняється тим, що підведення кисневмісного газу в установку для відновної плавки виконують через фурми кисневого дуття, які розміщають щонайменше у двох віддалених один від одного, зокрема у вертикальному напрямі, і розташованих паралельно один одному фурмених поясах, і розподілені по горизонталі навколо периметра корпусу установки для відновної плавки, і причому фурми різних фурмених поясів у кожному випадку розміщують зміщеними відносно одна одної, причому вертикальна відстань (В) між фурменими поясами, зокрема вертикальна відстань (С) між вихідними отворами фурм 5 кисневого дуття, є меншою або, у крайньому випадку, дорівнює горизонтальній відстані (А) між фурмами (5) кисневого дуття.

9. Спосіб за п. 8, який відрізняється тим, що газові і/або рідинні потоки, які виходять з фурм і, відповідно, утворені кисневмісним газом або киснем, взаємно не перекриваються.

10. Спосіб за п. 8 або 9, який відрізняється тим, що кількості кисню, які вводять щонайменше через розміщені у двох фурмених поясах фурми, регулюють таким чином, що газові і/або рідинні потоки, що утворюються, не стикаються з фурмами, причому газовий потік від верхнього фурменого поясу сильніше відхилює вниз газовий потік від нижнього фурменого поясу до середини установки для відновної плавки, і внаслідок цього збільшується активно діючий поперечник стаціонарного шару.

Текст

Реферат: Показані установка (1) для відновної плавки і спосіб експлуатації установки для відновної плавки із завантажувальними пристроями для твердих носіїв вуглецю і компонентів шихти, що містять залізо, із зоною плавильної газифікації, яка містить утворений твердими носіями вуглецю і залізовмісними компонентами шихти стаціонарний шар (4), з нижньою секцією для прийняття рідкого чавуну (6) або, відповідно, сталевого напівфабрикату, і рідкого шлаку (7), з льоткою (9) для випускання рідкого шлаку і рідкого чавуну, з багаточисельними фурмами (5) кисневого дуття для подачі кисню, причому багаточисельні фурми кисневого дуття розміщені щонайменше у двох віддалених один від одного, зокрема у вертикальному напрямі, і розташованих паралельно один одному фурмених поясах, і розподілені по горизонталі навколо периметра корпусу (10) установки (1) для відновної плавки, і в різних фурмених поясах в кожному випадку розміщені зміщеними відносно одна одної. UA 110390 C2 (12) UA 110390 C2 UA 110390 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Галузь техніки, до якої належить винахід Винахід стосується установки для відновної плавки із завантажувальними пристроями для твердих носіїв вуглецю, таких як кускове вугілля, і компонентів шихти, що містять залізо, таких як частково і/або повністю відновлене губчасте залізо, із зоною плавильної газифікації, яка містить утворений твердими носіями вуглецю і компонентами шихти, що містять залізо, стаціонарний шар, з нижньою секцією для прийняття рідкого чавуну і, відповідно, сталевого напівфабрикату, і рідкого шлаку, з льоткою для випускання рідкого шлаку і рідкого чавуну, з багаточисельними фурмами кисневого дуття, які розміщені в корпусі установки для відновної плавки, з живлячими трубопроводами для подачі кисню до фурм кисневого дуття, зокрема, кільцевого трубопроводу, який кільцеподібно огинає корпус установки для відновної плавки, і з якого через газопроводи кисневмісний газ може бути підведений до фурм кисневого дуття. Крім того, винахід стосується способу експлуатації установки для відновної плавки. Рівень техніки З найближчого аналогу, наприклад, такого як патентний документ WO 01/14599 А1, відомі багаточисельні фурми кисневого дуття, розміщені по периметру установки для відновної плавки. Тим самим в установці для відновної плавки з утвореного твердими носіями вуглецю і залізовмісними компонентами шихти стаціонарного шару вдається отримувати CO- і Н2-вмісний відновний газ. Проте при такому типі розташування фурм кисневого дуття число фурм кисневого дуття і тим самим максимально досяжна продуктивність плавки і, відповідно, кількість отримуваного чавуну виявляються обмеженими. При таких способах відновної плавки, як, наприклад, COREX і FINEX, в яких використовується установка для відновної плавки, зокрема, плавильний газифікатор, фурми кисневого дуття змонтовані по периметру між горном (плавильною зоною) і вугільним шаром (стаціонарним шаром, шаром вугілля), щоб кисень по можливості рівномірно продувався по колу для газифікації вуглецю з утворенням відновного газу і для підведення необхідної енергії. На додаток, також відоме вдування вугільної дрібниці через фурми кисневого дуття, щоб скоротити витрату вугілля - конкретніше, витрати кускового вугілля або, відповідно, брикетів. Результати експлуатації показали, що виникають межі продуктивності плавки з розрахунку на фурму кисневого дуття, оскільки як дуже велика кількість газу, так і дуже велика кількість рідкого чавуну, що утворюється, і рідкого шлаку можуть викликати недостатню проникність перед поясом фурм кисневого дуття і/або нижче і/або вище за нього. З цього випливають підвищені вимоги до сировинних матеріалів, що вводяться, проте тим самим може досягатися і, відповідно, забезпечуватися відповідна стабільність стаціонарного шару. Ще одним слідством є обмеження вдування вугільної дрібниці, оскільки цей захід також може діяти як знижувальна проникність, так що можуть виникати порушення технологічного режиму, наприклад, такі як обмеження продуктивності або також коливання якості. Крім того, при недостатньому дренажі рідинних фаз (наприклад, чавуну, шлаку) це також може приводити до пошкодження фурм. Отримані до цих пір результати експлуатації подібних установок показують, що, можливо, існує взаємозв'язок між частотою пошкоджень фурм і продуктивністю плавки із розрахунку на фурму. Крім того, виявилось, що обмежена кількість вугільної дрібниці, яка може бути подана дуттям із розрахунку на фурму. Були випробувані всілякі підходи до вирішення з варіаціями геометрії фурм. Проте, результати до цих пір були незадовільними, зокрема, на установках із збільшеними кількостями вироблюваного чавуну. Крім того, є дослідно-конструкторські проекти, метою яких є більш високий об'єм виробництва чавуну. Відомі до цих пір варіанти розміщення фурм кисневого дуття із соплами в одному фурменому поясі і по колу установки для відновної плавки, внаслідок розміру фурмених опорних конструкцій і необхідної товщини листів металевої обшивки газифікатора між фурменими опорними конструкціями, ведуть до дуже малого числа фурм кисневого дуття і тим самим до установок з обмеженою продуктивністю, і, відповідно, до порушень технологічного режиму і меншої готовності до роботи внаслідок пошкоджень фурм. Крім того, підвищення продуктивності установки для відновної плавки може бути досягнуте шляхом збільшення площі горна, тобто, внутрішнього поперечника установки для відновної плавки, причому периметр зростає не в рівній мірі, так що в цьому відношенні також виникають обмеження. Сутність винаходу Тому задачею винаходу є створення установки для відновної плавки і способу експлуатації установки для відновної плавки, які дозволяють підвищити кількість вироблюваного чавуну при одночасно надійній роботі. 1 UA 110390 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Задача вирішена згідно з винаходом відповідно до відмітної частини Пункту 1 патентної формули, за допомогою багаточисельних фурм кисневого дуття, які розміщені щонайменше у двох віддалених один від одного, зокрема, у вертикальному напрямі, і розташованих паралельно один одному фурмених поясах, і по горизонталі розподілені по периметру корпусу установки для відновної плавки. Крім того, фурми різних фурмених поясів у кожному випадку розміщені зміщеними відносно одна одної. Фурми кисневого дуття можуть бути використані для введення технічно чистого кисню або також збагачених киснем газів, наприклад, таких як збагачене киснем повітря. Установки для відновної плавки служать для одержання рідкого чавуну або рідких сталевих напівфабрикатів. З компонентів шихти і вугілля, що містять залізо, коксу, компоненти шихти, що містять залізо, відновлюються до чавуну і розплавляються. Це відбувається у стаціонарному шарі, утвореному з вугілля або коксу і компонентів шихти, що містять залізо. Як установка для відновної плавки для цього відомі плавильні газифікатори. Рівним чином також може бути використана доменна піч, зокрема, доменна піч, що працює при подачі газів з високим вмістом кисню, в якій також відбувається утворення рідкого чавуну і шлаку із стаціонарного шару. Шляхом розташування фурм кисневого дуття у двох або багатьох фурмених поясах вдається підвищити або, відповідно, максимізувати число можливих фурм, які можуть бути розміщені в установці для відновної плавки. Щоб мати можливість підвищити кількість вироблюваного чавуну з розрахунку на установку для відновної плавки, перш за все необхідно вирішити проблему порушень технологічного режиму і частих пошкоджень фурм, оскільки для вищої продуктивності у виробництві чавуну потрібна також вища продуктивність плавки з розрахунку на фурму. Збільшення частоти пошкоджень фурм тісно пов'язане з тим, що внаслідок вищої продуктивності плавки з розрахунку на фурму посилюється потік чавуну і шлаку, які, у свою чергу, можуть вести до пошкодження або несправності фурм. Фурми кисневого дуття можуть бути рівномірно розподілені по колу установки для відновної плавки, причому розташування фурм кисневого дуття у кожному випадку може бути виконане групами, які розподілені по периметру. Тоді, наприклад, фурми кисневого дуття однієї групи могли б бути налагоджені спільно. Згідно з винаходом, розташуванням фурм кисневого дуття щонайменше у двох фурмених поясах може бути збільшене число фурм кисневого дуття, і тим самим знижена продуктивність плавки із розрахунку на фурму кисневого дуття, Завдяки зміщеному розташуванню фурм кисневого дуття щонайменше у двох фурмених поясах можна уникнути взаємного шкідливого впливу і, відповідно, пошкодження фурм кисневого дуття у фурмених поясах. Розташування фурм безпосередньо одна над одною у двох фурмених поясах приводило б до того, що вищерозміщені фурми кисневого дуття ушкоджувалися б потоком газу з фурм кисневого дуття, що пролягали нижче. Більш того, виникала б небезпека того, що потоки чавуну і шлаку з вищерозміщених фурм кисневого дуття могли б порушувати роботу нижніх фурм кисневого дуття або навіть ушкоджувати їх. Завдяки розташуванню згідно з винаходом можна збільшити число фурм кисневого дуття і тим самим продуктивність плавки всієї установки для відновної плавки в цілому, без ризику частіших пошкоджень фурм, які приводили б до скорочення готовності установки до роботи. Фурмені пояси розміщені паралельно одна одній, причому фурмені пояси розташовані перпендикулярно зазвичай вертикально висхідній осі установки для відновної плавки. Крім того, фурмені пояси розташовані таким чином, що фурми кисневого дуття знаходяться в області стаціонарного шару, який сформований в установці для відновної плавки. Згідно з одним переважним варіантом виконання відповідної винаходу установки для відновної плавки, відстань по вертикалі між фурменими поясами, зокрема, вертикальна відстань між вихідними отворами фурм кисневого дуття, є меншою або, у крайньому випадку, дорівнює відстані між фурмами по горизонтальному напряму. По можливості мала відстань між фурменими поясами має ту перевагу, що виключається взаємне пошкодження фурм. При цьому є сприятливою по можливості мала відстань між фурменими поясами. Це може бути досягнуто, наприклад, збільшенням відстані між фурмами по горизонтальному напряму. Зокрема, це визначається відстанню між точками виходу кисню з фурм кисневого дуття всередині установки для відновної плавки. Згідно з одним додатковим можливим варіантом виконання відповідної винаходу установки для відновної плавки, щонайменше одна з фурм має направлений вниз нахил осі фурми відносно горизонталі, зокрема, на кут від 0 до 16°, переважно 4-12°. Завдяки направленому вниз нахилу осі фурми перед фурмою кисневого дуття утворюється газовий міхур, який позначається як канал протікання, і який, у порівнянні з виходом кисню з 2 UA 110390 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 фурми кисневого дуття, розташовується глибше, ніж при горизонтальному розташуванні осі фурми. Тим самим рівень утворюваних в цій області рідин (наприклад, чавуну, шлаку) також розташований у газовому міхурі і, отже, нижче за фурму кисневого дуття, так що можуть бути майже повністю виключені пошкодження фурми кисневого дуття, оскільки кисень не вдувається безпосередньо у рідину, і тим самим також в рідині не утворюються міхури. Одним переважним варіантом виконання відповідної винаходу установки для відновної плавки передбачається, що щонайменше дві фурми, які розміщені у двох різних фурмених поясах, мають різні, зокрема, направлені вниз, нахили осей фурм. Тим самим можна відрегулювати канали протікання, що утворюються, в плані їх положення відносно фурм кисневого дуття і, при необхідності, узгоджувати кількості кисню. Згідно з винаходом, щонайменше одна фурма одного фурменого поясу має менший нахил відносно горизонталі, зокрема, 0-15°, ніж щонайменше одна фурма вищерозміщеного фурменого поясу, зокрема, 6-25°. Узгодженням кутів нахилу між фурменими поясами може бути відрегульована в цілому рівномірна варильна продуктивність фурм кисневого дуття, і може бути виключений взаємний шкідливий вплив фурм кисневого дуття внаслідок по можливості малої відстані по вертикалі всередині установки для відновної плавки. При цьому, зокрема, також можуть бути узгоджені кути нахилу фурм кисневого дуття, які, наприклад, застосовуються для вдування вугільної дрібниці. Згідно з одним із спеціальних варіантів виконання відповідної винаходу установки для відновної плавки, всі фурми кисневого дуття одного фурменого поясу у кожному випадку мають однаковий, зокрема, направлений вниз нахил осей фурм відносно горизонталі. Однакове орієнтування фурм кисневого дуття має ту перевагу, що монтажні елементи, наприклад, такі як фурмені опорні конструкції, можуть бути виконані однаковими. Крім того, тим самим може бути досягнута майже рівномірна продуктивність плавки по периметру установки для відновної плавки. Один особливо переважний варіант виконання відповідної винаходу установки для відновної плавки передбачає, що всі фурми кисневого дуття розміщені таким чином, що газові і/або рідинні потоки, які виходять з фурм кисневого дуття і які, відповідно, утворені киснем, взаємно не перекриваються. При роботі фурм кисневого дуття, з одного боку, виникають газові потоки, але також потоки чавуну і шлаку. Вони не повинні заподіювати жодних пошкоджень іншим фурмам кисневого дуття, і, відповідно, ці потоки і, відповідно, течії, не повинні взаємно накладатися або впливати одне на одного. На основі відомих експлуатаційних параметрів фурми кисневого дуття можуть бути розміщені таким чином, що це в діапазоні експлуатаційних параметрів не веде до нашарувань або, відповідно, перекривань, або взаємовпливу. Також є допустимим незначне перекривання газових і/або рідинних потоків, без того, щоб це приводило до пошкодження фурм. Це може бути відрегульовано шляхом експлуатаційних випробувань. Згідно з одним переважним варіантом виконання відповідної винаходу установки для відновної плавки, розташування фурм кисневого дуття щонайменше у двох фурмених поясах і нахил осей фурм вибираються таким чином, що встановлюється мінімальна відстань по вертикалі між фурменими наконечниками. Завдяки мінімальній відстані між фурменими наконечниками, у свою чергу, зменшується небезпека взаємного пошкодження фурм кисневого дуття. При цьому точки фурм кисневого дуття, з яких кисень виходить з фурм кисневого дуття, позиціюють по можливості близько одна до одної, і тим самим виключаються взаємні пошкодження. Крім того, задача вирішена за допомогою відповідного винаходу способу тим, що подача кисневмісного газу або кисню в установку для відновної плавки здійснюється через фурми кисневого дуття, які розміщені щонайменше у двох віддалених один від одного, зокрема, по вертикальному напряму, і розташованих паралельно один одному фурмених поясах, і горизонтально розподілені по периметру корпусу установки для відновної плавки, і причому фурми кисневого дуття різних фурмених поясів у кожному випадку розташовані зміщеними відносно одна одної. Завдяки переважному розташуванню може бути збільшене число фурм кисневого дуття, і при цьому значно підвищено виробництво чавуну, без виникнення при цьому небезпеки зниження готовності способу до дії. В результаті відповідного винаходу розташування фурми кисневого дуття можуть експлуатуватися із зниженою продуктивністю плавки із розрахунку на фурму кисневого дуття, завдяки чому, у свою чергу, знижується готовність і, відповідно, вірогідність пошкоджень фурм. Газові і/або рідинні потоки, що виходять з фурм кисневого дуття і, відповідно, утворені кисневмісним газом або киснем, переважно взаємно не перекриваються. Тим самим забезпечується такий режим роботи, що не виникають жодні пошкодження фурм, і досягається 3 UA 110390 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 оптимальна продуктивність плавки. Це, зокрема, також актуально при введенні вугільної дрібниці через фурми кисневого дуття, оскільки тим самим, у свою чергу, може бути заощаджене вугілля без зниження кількості отримуваного чавуну. При розміщених одна над одною фурмах кисневого дуття утворена на верхній фурмі кисневого дуття рідина стікає через нижню фурму кисневого дуття і додатково насичує або, відповідно, перенавантажує стаціонарний шар перед фурмою кисневого дуття, оскільки міра пористості стаціонарного шару недостатня для дренажу, так що це веде до зворотного натиску рідини в цій області. Газ нижньої фурми кисневого дуття протікає мимо верхньої фурми кисневого дуття. І те, і інше може вести до масованих порушень технологічного режиму і посилених пошкоджень фурм. У певних обставинах при зміщеному розташуванні все ще могли б мати місце аналогічні негативні ефекти. Проте як тільки нижні фурми кисневого дуття розміщені похило, і верхні відносно нижніх фурм кисневого дуття розміщені між ними і нахилені ще сильніше, виникає незначна відстань по вертикалі, причому потоки рідини і газів вже більше не наносять взаємних пошкоджень фурмам кисневого дуття. Згідно з винаходом, у фурмах кисневого дуття, що підводяться через розміщені щонайменше у двох фурмених поясах, кількості кисню регулюються таким чином, що утворювані газові і/або рідинні потоки не контактують ні з однією з фурм кисневого дуття. Завдяки розміщенню фурм кисневого дуття згідно з винаходом і питомої продуктивності плавки, що досягається на основі загального числа фурм кисневого дуття, і тим самим питомій кількості кисню з розрахунку на фурму кисневого дуття, з одного боку, розташування фурм і газові потоки і, відповідно, потоки чавуну і шлаку можуть бути узгоджені між собою таким чином, що фурми кисневого дуття не ушкоджуються, або не обмежуються в їх роботі. Газові і/або рідинні потоки при одній фурмі кисневого дуття одного фурменого поясу повинні впливати на фурми кисневого дуття іншого фурменого поясу лише такою мірою, щоб це не приводило до порушень технологічного режиму або до пошкодження фурм. Додатковий позитивний ефект виходить з того, що газовий потік від верхнього фурменого поясу сильніше відхилює вниз газовий потік від нижнього фурменого поясу до середини установки для відновної плавки, і внаслідок цього збільшується активно діючий поперечник стаціонарного шару. Обумовлені цим знижені швидкості протікання газу ведуть до стабільнішої роботи. В окружному напрямі завдяки більшому можливому числу фурм краще розподіляється енергія, що підводиться, і скорочується неактивна область між фурмами, причому досягаються кращий розподіл газу, зменшені локальні швидкості протікання газу, кращий розподіл рідин і тим самим підвищення продуктивності відносно кількості чавуну, покращуваної стабільності процесу і якості продукту. Короткий опис фігур Винахід роз'яснюється за допомогою схематичних Фіг. 1, 2 і 3 як прикладами і без обмеження. Фіг. 1: представляє вертикальний розріз, проведений через установку для відновної плавки, виконану у вигляді плавильного газифікатора; Фіг. 2: представляє фрагмент виду фурм кисневого дуття у змонтованому стані; Фіг. 3: представляє схематичне зображення розташування і масових потоків. Варіанти здійснення винаходу Фіг. 1 показує вертикальний розріз, проведений через установку для відновної плавки, виконану як плавильний газифікатор 1, у який зверху за допомогою завантажувальних пристроїв подаються тверді носії 2 вуглецю і компоненти 3 шихти, що містять залізо. Носії 2 вуглецю переважно утворені кусковим вугіллям, і/або коксом, і/або вугільними брикетами, компоненти шихти, що містять залізо, переважно складені частково і/або повністю відновленим губчастим залізом у вигляді шматків і/або тонкодисперсних частинок. Перед плавильним газифікатором 1 зазвичай розміщена одна або розміщено багато не представлених тут відновних установок, наприклад, шахтний реактор для прямого відновлення або установка з псевдозрідженим шаром, в яких матеріал, що містить оксиди заліза, за допомогою відновного газу, виробленого у плавильному газифікаторі 1, відновлюється до частково і/або повністю відновленого губчастого заліза. Це губчасте залізо подається з шахтного реактора для прямого відновлення і завантажується у плавильний газифікатор 1. Установка для відновної плавки також може бути виконана у вигляді доменної печі. Тут відновна зона і плавильна зона розташовані в установці таким чином, що установка для відновної плавки сформована нижньою частиною доменної печі, тоді як у верхній частині доменної печі відбувається попереднє відновлення. В зоні плавильної газифікації плавильного газифікатора 1 сформований стаціонарний шар 4, утворений з твердих носіїв 2 вуглецю. Рівним чином, в доменній печі стаціонарний шар формується в області фурм кисневого дуття. У цей стаціонарний шар 4 через фурми 5 4 UA 110390 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 кисневого дуття вдувається кисневмісний газ, переважно технічний кисень або кисневмісні гази. При цьому з одночасним утворенням відновного газу компоненти 3 шихти, що містять залізо, розплавляються з утворенням рідкого чавуну 6 і рідкого шлаку 7. Відновний газ, що утворився, виводиться з плавильного газифікатора через впускний трубопровід 8 для відновного газу. Рідкий чавун 7 і рідкий шлак 7 збираються в нижній секції плавильного газифікатора 1 і виводяться через льотку 9. Кисень або кисневмісний газ спочатку підводиться через непоказаний підвідний трубопровід, наприклад, такий, як через охоплюючий плавильний газифікатор 1 по колу кільцевий трубопровід. Так само доменна піч постачається через кільцевий трубопровід. Від підвідного трубопроводу через непоказані газопроводи можуть постачатися фурми 5 кисневого дуття. Фурми 5 кисневого дуття при цьому розміщені в зовнішній області корпусу плавильного газифікатора 1 і через просвердлений канал сполучені з внутрішністю плавильного газифікатора 1. Рахуючи від льотки 9, положення якої частіше всього визначається висотою ливарного цеху і жолобів для випуску чавуну і шлаку, встановлюється так звана висота горна (відстань між льоткою 9 і фурмами 5 кисневого дуття). Ця область служить для накопичення утворюваних рідин (чавуну і шлаку) і, відповідно, протікання металургійних реакцій. Вище фурм 5 кисневого дуття знаходиться проникний для газів вугільний шар (рухомий стаціонарний шар) аж до склепіння, яке утворює газову камеру для кондиціонування. Фіг. 2 показує схематичне зображення розташування фурм 5 кисневого дуття і в плавильному газифікаторі 1, причому фурми 5 кисневого дуття розміщені в корпусі 10 плавильного газифікатора 1. Фурмені опорні конструкції, які служать для монтажу фурм 5 кисневого дуття на корпусі плавильного газифікатора 1, тут намічені лише схематично. Фурми 5 кисневогодуття через позначений вогнетривкий шар 11 видаються у технологічну камеру плавильного газифікатора 1. Фурмені опорні конструкції також можуть бути виконані з іншим нахилом, ніж осі фурм кисневого дуття. Це можна бачити у зв'язку з нахилом стінки корпусу плавильного газифікатора або нахилом обшивки доменної печі. Наприклад, може бути застосований нахил стінки корпусу у 8°, і нахил осі фурми теж 8°, щоб використовувати осесиметричне виконання поверхні ущільнювача і конічного гнізда для вбудовування фурм кисневого дуття і фурмених опорних конструкцій у корпус установки. Але при певних геометричних формах корпусу є доцільними також неосесиметричні рішення. Фурми 5 кисневого дуття розміщені у двох розташованих один над одним фурмених поясах, проте по горизонталі зміщеними одна відносно одної так, що жодна з фурм 5 кисневого дуття не розміщена безпосередньо над фурмою 5 кисневого дуття, що пролягає нижче. Через фурми 5 кисневого дуття кисень і, за обставин, також тонкоподрібнені носії вуглецю, наприклад, такі як вугільний пил або вугільна дрібниця, уводяться у плавильний газифікатор і у розташований тут стаціонарний шар 4, який складається з кускових носіїв вуглецю. При цьому подається необхідна для роботи плавильного газифікатора 5 кількість кисню, щоб підвести необхідну енергію, вугілля піддається газифікації, і тим самим утворюється відновний газ. Таким чином, встановлюється продуктивність плавки з розрахунку на фурму 5 кисневого дуття, причому у кожному випадку утворюється потік чавуну і шлаку, і газовий потік. Це схематично представлено у Фігурі 3. Схематично показано можливе розташування фурм кисневого дуття по периметру корпусу 10 плавильного газифікатора 1. Одна група фурм кисневого дуття у кожному випадку розміщена у фурмених поясах 12 і 13. При цьому доцільний рівномірний розподіл фурм кисневого дуття по колу корпусу 10. Число фурм кисневого дуття в істотній мірі визначається периметром і, відповідно, діаметром плавильного газифікатора 1 і бажаною кількістю вироблюваного чавуну. Відстань А між двома фурмами кисневого дуття одного фурменого поясу вибирається так, щоб число фурм кисневого дуття в обох фурмених поясах 12 і 13 було максимальним, причому відстань В між фурменими поясами 12 і 13 витримується по можливості малою, щоб уникнути взаємного порушення роботи і, відповідно, пошкоджень фурм кисневого дуття. Здебільше відстань В вибирається меншою, ніж відстань А. Для досягнення безвідмовної роботи перш за все визначається відстань C між так званими фурменими наконечниками 14, тобто, відстань по вертикалі між вихідними отворами фурм 5 кисневого дуття двох фурмених поясів всередині установки для відновної плавки. Завдяки розташуванню фурм 5 кисневого дуття згідно з винаходом може бути здійснене набагато більше число, без того, щоб при цьому повинні виявитися недоліки відносно роботи фурм кисневого дуття і, відповідно, готовності установки до роботи. При цьому також переважно, щоб фурмені опорні конструкції могли бути простішим шляхом змонтовані на корпусі 10 плавильного газифікатора 1, щоб можна було використовувати менш складні і економічніші пристрої для монтажу фурм і, відповідно, фурмених опорних конструкцій. 5 UA 110390 C2 5 10 Осі 17 фурм 5 кисневого дуття орієнтовані нахиленими відносно горизонталі. Кути нахилу осей одного фурменого поясу можуть бути зроблені різними, але найчастіше вибирається однаковий кут нахилу для всіх фурм кисневого дуття одного фурменого поясу. Кут нахилу осей фурм кисневого дуття у вищерозміщеному фурменому поясі переважно є більшим, ніж передбачений для фурменого поясу, що пролягає нижче. Тим самим досягається те, що вихідні отвори фурм 5 кисневого дуття розташовані ближчим один до одного. Кисень і, при необхідності, вугільна дрібниця, що вводяться, поступають через фурмені наконечники 14 у технологічну камеру плавильного газифікатора, причому при кожній фурмі 5 кисневого дуття створюється направлений по суті вгору газовий потік 15 і направлений вниз потік чавуну і шлаку. Ці потоки схематично представлені в правій частині Фіг. 3, причому вочевидь, що ці потоки не стикаються з іншими фурмами кисневого дуття, що пролягають вище і нижче, або не досягають їх. Крім того, ці потоки також взаємно не перекриваються. Число фурмених поясів вибирається і, відповідно, доводиться до максимуму згідно з необхідною продуктивністю плавки, і також може бути збільшене до 3 або більше фурмених поясів. 15 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1. Установка (1) для відновної плавки із завантажувальними пристроями для твердих носіїв (2) вуглецю, таких як кускове вугілля, і компонентів (3) шихти, що містять залізо, таких як частково і/або повністю відновлене губчасте залізо, із зоною плавильної газифікації, яка містить утворений твердими носіями (2) вуглецю і залізовмісними компонентами (3) шихти стаціонарний шар (4), з нижньою секцією для прийняття рідкого чавуну (6) або, відповідно, сталевого напівфабрикату, і рідкого шлаку (7), з льоткою (9) для випускання рідкого шлаку і рідкого чавуну, з багаточисельними фурмами (5) кисневого дуття, які розміщені в корпусі (10) установки (1) для відновної плавки, з живлячими трубопроводами для подачі кисневмісного газу або кисню до фурм (5) кисневого дуття, зокрема кільцевого трубопроводу, який кільцеподібно огинає корпус (10) установки (1) для відновної плавки, яка відрізняється тим, що багаточисельні фурми (5) кисневого дуття розміщені щонайменше у двох віддалених один від одного, зокрема у вертикальному напрямі, і розташованих паралельно один одному фурмених поясах, і розподілені по горизонталі навколо периметра корпусу установки для відновної плавки, і в різних фурмених поясах у кожному випадку розміщені зміщеними відносно одна одної, причому вертикальна відстань (В) між фурменими поясами, зокрема вертикальна відстань (С) між вихідними отворами фурм (5) кисневого дуття, є меншою або, в крайньому випадку, дорівнює горизонтальній відстані (А) між фурмами (5) кисневого дуття. 2. Установка для відновної плавки за п. 1, яка відрізняється тим, що щонайменше одна з фурм (5) кисневого дуття відносно горизонталі має направлений вниз нахил осі (17) фурми, зокрема під кутом 0-25°. 3. Установка для відновної плавки за п. 1 або 2, яка відрізняється тим, що щонайменше дві з фурм (5) кисневого дуття, які розміщені у двох різних фурмених поясах, мають різні, зокрема направлені вниз нахили осей (17) фурм. 4. Установка для відновної плавки за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що щонайменше одна фурма (5) кисневого дуття відносно горизонталі має менший нахил осі (17) фурми, зокрема 0-15°, ніж щонайменше одна фурма (5) кисневого дуття вищерозміщеного фурменого поясу, зокрема 6-25°. 5. Установка для відновної плавки за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що всі фурми (5) кисневого дуття одного фурменого поясу у кожному випадку мають однаковий, зокрема направлений вниз нахил осей (17) фурм відносно горизонталі. 6. Установка для відновної плавки за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що всі фурми (5) кисневого дуття розміщені таким чином, що газові (15) і/або рідинні потоки (16), які виходять з фурм (5) кисневого дуття і, відповідно, утворені киснем, взаємно не перекриваються. 7. Установка для відновної плавки за п. 1, яка відрізняється тим, що розташування фурм щонайменше у двох фурмених поясах і нахил осей фурм вибираються таким чином, що встановлюється мінімальна відстань між фурменими наконечниками всередині установки для відновної плавки. 8. Спосіб експлуатації установки для відновної плавки, в якому компоненти шихти, що містять залізо, такі як частково і/або повністю відновлене губчасте залізо, при додаванні твердих носіїв вуглецю і введенні кисневмісного газу або кисню через багаточисельні розподілені по периметру установки для відновної плавки фурми кисневого дуття в утворений з твердих носіїв вуглецю стаціонарний шар, за обставин повністю відновлюють і з одночасним утворенням СО- і Н2-вмісного відновного газу розплавляють у рідкий чавун або сталевий напівфабрикат, причому 6 UA 110390 C2 5 10 15 кисневмісний газ підводять через газопроводи до фурм кисневого дуття, звідки кисневмісний газ вдувають у стаціонарний шар, який відрізняється тим, що підведення кисневмісного газу в установку для відновної плавки виконують через фурми кисневого дуття, які розміщають щонайменше у двох віддалених один від одного, зокрема у вертикальному напрямі, і розташованих паралельно один одному фурмених поясах, і розподілені по горизонталі навколо периметра корпусу установки для відновної плавки, і причому фурми різних фурмених поясів у кожному випадку розміщують зміщеними відносно одна одної, причому вертикальна відстань (В) між фурменими поясами, зокрема вертикальна відстань (С) між вихідними отворами фурм 5 кисневого дуття, є меншою або, у крайньому випадку, дорівнює горизонтальній відстані (А) між фурмами (5) кисневого дуття. 9. Спосіб за п. 8, який відрізняється тим, що газові і/або рідинні потоки, які виходять з фурм і, відповідно, утворені кисневмісним газом або киснем, взаємно не перекриваються. 10. Спосіб за п. 8 або 9, який відрізняється тим, що кількості кисню, які вводять щонайменше через розміщені у двох фурмених поясах фурми, регулюють таким чином, що газові і/або рідинні потоки, що утворюються, не стикаються з фурмами, причому газовий потік від верхнього фурменого поясу сильніше відхилює вниз газовий потік від нижнього фурменого поясу до середини установки для відновної плавки, і внаслідок цього збільшується активно діючий поперечник стаціонарного шару. 7 UA 110390 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Melting reduction assembly and method for operating a melting reduction assembly

Автори англійською

Berner, Franz, Plaul, Jan-Friedemann, Wieder, Kurt, Wurm, Johann

Автори російською

Бернер Франц, Плауль Ян-Фридеманн, Видер Курт, Вурм Йоханн

МПК / Мітки

МПК: C21B 13/14, C21B 13/00, F27B 1/16, C21B 7/16

Мітки: установки, плавки, відновної, спосіб, експлуатації, установка

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/10-110390-ustanovka-dlya-vidnovno-plavki-i-sposib-ekspluataci-ustanovki-dlya-vidnovno-plavki.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Установка для відновної плавки і спосіб експлуатації установки для відновної плавки</a>

Подібні патенти