Спосіб доменної плавки

Спосіб доменної плавки, що включає завантаження шихтови х матеріалів у першу доменну піч, подачу дуття, що містить природний газ і кисень, проплавлення залізорудних матеріалів з одержанням відновлювального газу, чавун у і шла 3 21170 Відомо технічне рішення способу доменної плавки відповідно до патенту SU, a. c. №1138036 А, МПК С 21 В 5/00 від 30.01.85 р., (пріор. США від 12.06.80 р.) "Спосіб роботи доменної печі і система для виробництва рідкого чавуну і відновлювального газу" (найближчий аналог). Відповідно до відомого патенту, спосіб доменної плавки включає завантаження шихти в 1-у і 2-у доменну піч, введення в ши хту обох печей вміщуючи х вуглець матеріалів (вугілля), подачу гарячого дуття, збагаченого киснем, нагрів шихтових матеріалів і коксу, плавлення, випуск рідких продуктів плавки. При цьому в 1-у піч в якості вміщуючи х вуглець матеріалів завантажують дешеві вугілля або промислові (побутові) відходи, а в 2-у піч - кокс у кількості, необхідній для утворення рухливої насадки для дренажу рідких продуктів плавки і проходження газів. У 1-у піч вводять газ, що містить СО2 і Н 2О у верхню частину заплечиків. Таке введення газу з СО2 і Н2О, що вступають в ендотермічну реакцію з вуглецем при температурі вище 1273 К з утворенням CO і Н2, дозволяє без використання металізованої сировини одержати відновлювальний газ, який по спеціальній газопровідній системі транспортується у 2-у піч для використання в доменній плавці. Колошниковий газ використовують окремо, або змішують з відновлювальним газом. Відоме технічне рішення дозволяє більш ефективно використовувати енергоресурси в комплексній роботі двох доменних печей. Однак, для реалізації відомого технічного рішення необхідна спеціальна система з додаткового уста ткування, відповідно до якої кожна з печей додатково повинна містити ряд фурм, розміщених у верхній частині заплечиків печі і два ряди фурм, розташованих у нижній частині шахти. Додаткові ряди фурм першої і другої печі з'єднані спеціальною системою газотранспортного устаткування. Складне і дороге устаткування необхідне для рішення задачі відмивання газу від СО2. Наслідком вищесказаного є те, що капітальні витрати для реалізації відомого способу значні. З іншого боку, очевидно, що задача економії коксу вирішується за рахунок інших джерел енергії, які повинні надійти в зону заплечиків першої печі, оскільки відмивання відновлювального газу від СО2 відбувається при забезпеченні необхідної для ендотермічної реакції температури понад 1373 К. Передбачене у відомому технічному рішенні використання дешевих, вміщуючи х вуглець, матеріалів не забезпечить якісний результат роботи першої доменної печі по виплавленню чавуну. По суті, перша піч буде спалювати сміття і використовуватися винятково як частина системи капітального устаткування для виробництва відновлювального газу, але не як доменна піч для виробництва чавуну в комплексному процесі двох доменних печей, тобто в результаті маємо спосіб, при якому з двох доменних печей, що беруть участь у процесі, одна піч працює як продуцент відновлювального газу, а інша - у режимі доменної печі, споживаючи цей відновлювальний газ. Продуктивність такої системи буде відповідати продуктивності однієї доменної печі, а енергоємність на 4 тонну виплавленого чавун у буде високою. Задачею винаходу, що заявляється, є зниження енергоємності способу доменної плавки за рахунок комплексного використання енергії на всіх етапах підготовки і здійснення комплексного процесу доменної плавки в двох доменних печах з одночасним підвищенням продуктивності процесу. Поставлена задача вирішується тим, що в способі доменної плавки, що включає завантаження шихтови х матеріалів у першу доменну піч, подачу дуття, що містить природний газ і кисень, проплавлення залізорудних матеріалів з одержанням відновлювального газу, чавуну і шлаку, а також завантаження шихтови х матеріалів у другу доменну піч, подачу в якості дуття відновлювального газу, отриманого в першій доменній печі, одержання чавуну і шлаку, відповідно до винаходу, у першій доменній печі при завантаженні знижують рівень засипкки до рівня досягнення температури колошникового газу не менше, ніж 1173 К, шихтові матеріали - агломерат (катуни) і кокс завантажують у першу піч гарячими з температурою до 1373 К, а колошниковий пил разом з відновлювальним газом транспортують у др угу доменну піч. Сутність те хнічного рішення, що заявляється, полягає в тому, що відновлювальний газ одержують без спеціального устаткування, а за рахунок визначеного режиму роботи доменної печі - зниження рівня засипку в першій печі до рівня досягнення температури колошникового газу не менше, ніж 1173 К, при одночасному створенні температурних умов за рахунок утилізації високотемпературної енергії гарячої шихти, що завантажують у першу піч. У результаті такого режиму роботи першої доменної печі виключається зона непрямого відновлення і створюються умови, при яких практично не утвориться СО2, тобто одержують відновлювальний газ високої якості з температурою 1173 К для другої доменної печі і при цьому обидві печі випускають чавун високої якості. До достоїнств способу, що заявляється варто віднести раціональне використання устаткування без капітальних витрат на його додаткове оснащення і переробку, використання енергії й енергоресурсів на всіх етапах підготовки палива та сировини і здійснення доменної плавки у двох доменних печах, - у способі використовується енергія нагрітого у процесі випічки коксу й агломерату (катунив), і в такий спосіб вилучені витрати теплової енергії на нагрівання коксу і агломерату (катунив). Слід зазначити, що кокс виштовхують із коксової печі з температурою вище 1373 К. Процес остигання його в спеціальній коксосушильній вежі і на рампі до температури навколишнього середовища супроводжується втратою 1373х1,5=2,06 ГДж енергії. (Тут 1,5 КДж/кг·К - теплоємність коксу при температурі 1373 К) на тонну коксу, (Вегман Е.Ф. "Короткий довідник доменщика., М., Ме талургія, 1981 р., с. 240). Одночасно відпадає необхідність у використанні складних пристроїв і витрат на охолодження і сортування коксу і залізовмісної сировини. Агломерат наприкінці процесу спікання має 5 21170 температуру близько 1273 К, а в доменний цех приходить холодним, тобто губиться 1273х1,05=1,34 ГДж (1,05 КДж/кг·К - теплоємність агломерату при цій температурі) на тонну агломерату. Приблизно стільки ж енергії губиться і при охолодженні катунив. Утилізація енергії неохолоджених компонентів шихти дозволяє понизити енергоємність комплексного процесу доменної плавки в двох доменних печах. За рахунок вдування дешевого високотемпературного колошникового газу в другу доменну піч, витрати коксу знижується і підвищується продуктивність печі. Знижуються також витрати на нагрівання дуття для другої доменної печі. Відсутні витрати на очищення колошникового газу першої доменної печі. Використання колошникового пилу в складі колошникового газу за рахунок змісту в ній 40-55 % заліза і близько 15 % коксу підвищує ефект зниження витрат, а крім того, виключаються витрати на очищення колошникового газу в першій доменній печі. Режим роботи першої доменної печі сприяє поліпшенню її рівності ходу і, крім того, немає необхідності раціонально розподіляти шихтові матеріали по поперечному перерізі колошника, що дозволить спростити конструкцію завантажувального пристрою. Таким чином, в порівнянні з найближчим аналогом, загальну економію енергоресурсів і витрат доповнює зниження капітальних витрат на газоочистку, повітронагрівачі і завантажувальні пристрої, а також підвищення продуктивності способу і значне зниження капітальних витрат на придбання і монтаж додаткового устаткування (ряди фурм у др угій печі і газотранспортній системі). У результаті, сук упність істотних ознак технічного рішення, що заявляється, вирішує поставлену задачу - знизити енергоємність способу доменної плавки при одночасному підвищенні продуктивності за рахунок комплексного використання енергії на всіх етапах підготовки і здійснення доменної плавки в комплексному процесі на двох доменних печах. При цьому заощаджуються засоби на капітальні витрати. Комп’ютерна в ерстка Д. Шев ерун 6 Приклад. Для здійснення способу використовували першу і др угу доменні печі, підключені до газопроводу, що з'єднує колошник першої печі з нижньою зоною другої печі. У першу доменну піч завантажували гарячу, з температурою до 1373 К шихту - агломерат (катуни) і кокс. Рівень засипки знизили до рівня, при якому колошниковий газ має температуру не нижче 1173 К. При завантаженні немає необхідності раціонально розподіляти шихтові матеріали по поперечному перерізі колошника. Завантажувальний пристрій може бути максимально простим, наприклад, одноконусний з клапанами. Потім, у першу піч вдували дуття, що містить природний газ і кисень (з розрахунку). У шахті першої доменної печі одержали відновлювальний газ, який не містить CО2, з температурою близько 1173 К, що по газопроводу транспортували у др угу доменну піч, попередньо завантажену ши хтовими матеріалами. У результатіроботи обох доменних печей був отриманий чавун і шлак. За рахунок вдування в другу доменну піч гарячого відновлювального газу витрати коксу знизилися на 20-30 %, а продуктивність підвищилася на 7-11 %, у порівнянні з автономним режимом доменної печі. За рахунок утилізації колошникового пилу, що містить 40-55 % заліза і близько 15 % коксу, економія коксу склала близько 5 кг/т чавун у. Використання для першої доменної печі високотемпературної енергії неохолоджених агломерату (катунив) і коксу заощаджує: 2,06х0,5+1,34х1,8=3,442 ГДж енергії на тонну чавун у (0,5 і 1,8 - витрата коксу й агломерату на тонну чавуна відповідно), що відповідає 3,442х100/14,51=23,72 % або близько 120 кг коксу на тонну чавуну Вилучені енерговитрати на очищення колошникового газу першої доменної печі. Загальна економія коксу на двох печах склала близько 150 кг/т чавуну при зниженні капітальних витрат і загальних енерговитрат на доменну плавку в порівнянні з найближчим аналогом. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601