Спосіб роботи доменної печі в режимі газогенератора

Спосіб роботи доменної печі в режимі газогенератора, що включає завантаження на колошник некоксівного вугілля, вдування через повітряні фурми дуття й двоступінчасте охолодження газу в процесі газифікації, що полягає в завантаженні з вугіллям необхідної кількості суміші твердих охолоджувачів і подачі охолоджувального газу над C2 2 (19) 1 3 ня. Перший ступінь проводять в стовпі шихти за рахунок завантаження з вугіллям суміші необхідної кількості твердих кускових "охолоджувачів" газу (шлаків силікомарганцю, феромарганцю, конвертерних шлаків, зварювальних шлаків й ін.), що забезпечують охолодження газів до температури 500-650°С. Другий ступінь охолодження роблять при виході газу зі стовпа шихти шляхом подачі над рівнем засипки матеріалів охолоджувального газу, що забезпечує зниження температури газу, що відходить, до 200-400°С (рециркуляція газу). Недоліками відомого способу є, по-перше, збільшення експлуатаційних витрат, пов'язаних з нагріванням дуття, по-друге, при заданих дуттьових параметрах завантаженням необхідної кількості твердих "охолоджувачів" газу можливо знизити температуру шахтного газу лише до температур 500-650°С, оскільки при подальшому збільшенні в шихті частки твердих "охолоджувачів" газу буде мати місце рудно-флюсове навантаження, близьке до доменної плавки при властивостях вугілля, що істотно поступаються коксу, що приведе до порушення усталеної роботи печі. Тому кількість твердих кускових "охолоджувачів" не може бути більше гранично-припустимого за умовами максимальноможливого рудно-флюсового навантаження, величина якої визначається експериментально на кожному агрегаті. В основу способу роботи доменної печі в режимі газогенератора поставлена задача одержання генераторного газу за рахунок організації процесу газифікації некоксованого вугілля у доменній печі, що забезпечує зниження експлуатаційних витрат. Поставлена задача вирішується так, що в способі роботи доменної печі в режимі газогенератора, що включає завантаження на колошник некоксованого вугілля, вдування через повітряні фурми дуття й двоступінчасте охолодження газу в процесі газифікації, що полягає в завантаженні з вугіллям необхідної кількості суміші твердих "охолоджувачів" з подачею над рівнем засипки матеріалів охолоджувального газу, дуття вдувають у повітряні фурми від повітродувної машини без нагрівання зі збагаченням киснем до 23-25%, а у випадку відхилення в завантаженні твердих "охолоджувачів" від необхідної кількості подають охолоджувальний газ, кількість якого визначають із вираження: Voх=KH×(tг×cг-tгд×сгд)/(tгд×cгд-toх×coх), де: Voх - кількість охолоджувального газу, м3/м3, toх, - температура охолоджувального газу, °С сох - теплоємність охолоджувального газу; кДж/м3×К tг - фактична температура генераторного газу на виході, °С сг - фактична теплоємність генераторного газу на виході, кДж/м3×К tгд - припустима температура генераторного газу на виході, °С сгд - припустима теплоємність генераторного газу на виході, кДж/м3×К КН - коефіцієнт надлишку, що визначається експериментально з умови задовільного змішання 87917 4 охолоджувального газу з генераторним газом, що відходить, на колошнику (КН>1). Пропоновані дуттьові параметри дозволяють забезпечити необхідну температуру у фурм (не менш 1800°С), що припускає досягнення необхідного перегріву рідких продуктів плавки при високій теплотворності одержуваного газу. Крім того, при даних дуттьових умовах можлива усталена робота доменної печі в режимі газогенератора без другого ступеня охолодження (вдування охолоджувального газу на колошнику). Реальне вдування охолоджувального газу робиться періодично при тимчасовому недоліку або відсутності твердих "охолоджувачів" газу й кількісно визначається з вираження, зазначеного у формулі винаходу. Спосіб здійснюється таким чином. На колошник доменної печі завантажують кускове некоксоване вугілля, шлаки силікомарганцю (феромарганцю), конвертерні шлаки, зварювальні шлаки й інші кускові металовмісні й вапновмісні матеріали. Кількість металовмісних і вапновмісних матеріалів визначають із умов одержання температури колошникового газу 100-400°С, але не більше 500°С (з теплового балансу) і офлюсування золи вугілля й шлакоутворюючих при заданій основності кінцевих шлаків. У фурми доменної печі-газогенератора подають дуття від повітродувної машини без підігріву (з урахуванням стиску ця температура становить ~200°С), збагачене киснем до 23-25%. Кількість охолоджувального газу подається періодично при відхиленні температури генераторного газу на виході зі стовпа шихти від припустимого значення (менш 500°С). Оскільки ця кількість невелика, можливе вдування сторонніх газів (у т.ч. компримірованих доменних газів). Потрібна балансова величина витрати охолоджувальних газів у розрахунку на 1м3 генераторного газу, що відходить, визначається з наведених нижче співвідношень. Нехай: tг×cг+Vox×tох×сox - ентальпія газу при фактичній температурі газу, що відходить tг; tгд×cгд×(1+Vox) - ентальпія газу при припустимій температурі газу, що відходить tгд. Рівність цих ентальпій дає рівняння: tг×cг+Vox×tох×сox=tгд×cгд×(1+Vox), перетворення якого дає формулу: Vox=( tг×cг-tгд×cгд)/( tгд×cгд-tох×сox), м3/м3 генераторного газу, де Vox, tox, cox - кількість (м3/м3), температура (°С) і теплоємність (кДж/(м3×К)) охолоджувального газу; tг, сг - фактична температура (°С) і теплоємність (кДж/(м3×К)) генераторного газу; tгд, сгд - припустима температура (°С) і теплоємність (кДж/(м3×К)) генераторного газу. Приклад реалізації способу. Доменна піч об'ємом 1719м3, що працює в режимі газогенератора з подачею дуття без його підігріву безпосередньо від повітродувної машини. Для поліпшення процесів шлакоутворення й плавлення дуття збагачують киснем до 23-25%. У якості палива застосовується суміш пісного вугілля й антрациту, у якості твердих "охолоджувачів" і флюсу - конвертерний шлак збагачений і вапняк. 5 87917 Нижче в таблиці приводяться результати порівняння основних показників процесу газифікації в доменній печі суміші антрациту й пісного вугілля, що отримані запропонованим способом (І) і способом роботи на гарячому дутті й рециркуляцією газу, Патент України 60609 (II). Таким чином, за рахунок запропонованого дуттьового режиму вирішується поставлена зада 6 ча й досягається технічний результат, що полягає в одержанні генераторного газу в доменній печі в охолодженому стані з наступним його використанням у технологічних і енергетичних агрегатах. Споживчий результат виразиться в заміні природного газу продуктами газифікації вугілля й скороченні витрати коксу на доменних печах підприємства. Таблиця Значення Показники Температура шахтного газа, °С Температура газу на виході, °С Кіл-ть охолоджувального газу, тис.м3/час Витрата вугілля (50%П + 50%А), (т/доб) Витрата КШЗБАГ, кг/кг вугілля, (т/доб) Витрата вапняку, кг/кг вугілля, (т/доб) Теоретична температура горіння, °С Кіл-ть дуття, м3/кг вугілля, (тис.м3/год) Температура дуття, °С Вміст кисню в дутті, % Вихід газу, м3/кг вугілля, (тис.м /год) Склад вологого газу, %: СО СО2 Н2 S, г/м3 Теплота згоряння, кДж/м3 Метал: маса, кг/кг вугілля, (т/доб) Шлак: маса, кг/кг вугілля, (т/доб) Витрата умовного палива, кг/МДж теплоти газу (без урахув. рециркуляції) Комп’ютерна верстка М. Ломалова І 300 300 0 1500 2,03 (3048) 0,049 (73,5) 1837 2,38 (148,7) 200 23 3,5 (218,8) 35,2 0,41 10,0 1,07 5533 1,14 (1713) 1,06 (1584) II 500 300 184,5 1500 2,76 (4140) 0,031(46,5) 2308 2,47 (154,1) 1000 21 3,58 (223,5) 33,3 0,45 9,82 0,85 5267 1,54(2313) 1,37(2050) 2,39 2,41 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601