Спосіб керування доменною плавкою

Реферат: Винахід належить до чорної металургії. Спосіб керування доменною плавкою включає вдування повітряно-кисневої суміші в повітропровід доменної печі, причому одночасно з повітрянокисневою сумішшю у повітропровід вдувають перегріту водяну пару. Для цього воду разом з повітряно-кисневою сумішшю подають до повітронагрівачів, де суміш нагрівають до температури 800-1000 °С і через фурми доменної печі спрямовують на розжарений кокс або інше тверде паливо, при цьому поступово зменшують вдування повітряно-кисневої суміші до 20 %, замінюючи її перегрітою водяною парою. Створено дешевий спосіб, який гарантує високу теплоту згорання твердого палива і зменшує шкідливі викиди в атмосферу. UA 100081 C2 (12) UA 100081 C2 UA 100081 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до чорної металургії, зокрема до доменного виробництва, і може бути використаний при виплавці чавуну в доменних печах, а також в інших печах, що використовують тверде і пилевугільне паливо, відходи коксу та збагачувальних виробництв і природний газ. Відомо спосіб подання природного газу в доменну піч, що включає підігрів природного газу до вводу його до фурми шляхом використання природного газу як охолоджуючого середовища для охолодження елементів фурмених приладів, причому підігрів природного газу здійснюють ступенево, послідовно пропускаючи його через порожнини елементів, що охолоджуються, фурменого приладу у напрямку руху дуття у фурменому приладі, а також у напрямку, протилежному руху дуття у фурменому приладі, підігріваючи природний газ на кожному ступені на 50-150 °C [RU № 2294377 С1, С21В 5/00, 2007]. Такий спосіб не забезпечує високу теплоту згоряння коксу і має нестабільну температуру виплавки чавуну. Найближчим до винаходу, що заявляється, є спосіб керування доменною плавкою, згідно з яким при вдуванні в доменну піч збагаченого киснем дуття і газової суміші, що містить окислювальні і відновлювальні компоненти, і регулюванні складу і температури чавуну зміною параметрів газової суміші як такої суміші, що містить природний газ, кисень, а також коксовий газ, і/або водяну пару, і/або відхідні гази металургійних печей при наступному співвідношенні компонентів, %: природний газ 5-95, кисень 5-40, коксовий газ 0-90, водяна пара 0-20, відхідні гази металургійних печей 0-50. Для регулювання температури чавуну і вмісту кремнію в ньому змінюють витрату газової суміші, що вдувають, а для зміни витрати газової суміші змінюють витрату природного газу і/або коксового газу, чи витрату водяної пари, і/або відхідних газів металургійних печей [RU № 2015168 С1, С21В5/00, 1994]. Використання у зазначеному способі водяної пари у кількості 0-20 % у складі з природним газом (5-95 %), киснем (5-40 %), коксовим газом (0-90 %), відхідними газами металургійних печей (0-50) підвищує температуру згоряння коксу, проте теплота згоряння є недостатньою. Крім того, при використанні цього способу є викиди шкідливих речовин в атмосферу. В основу винаходу поставлено задачу створення способу керування доменною плавкою, який був би дешевим, гарантував високу теплоту згоряння палива і запобігав - зменшенню викидів шкідливих речовин в атмосферу. Поставлену задачу вирішують тим, що в способі керування доменною плавкою, який включає вдування повітряно-кисневої суміші в повітропровід доменної печі, згідно з винаходом, одночасно з повітряно-кисневою сумішшю у повітропровід вдувають перегріту водяну пару, для чого воду насосом з електродвигуном під тиском до 12 атм. подають крізь дрібнодисперсний розпилювач у повітропровід і разом з повітряно-кисневою сумішшю подають до повітронагрівачів, де суміш нагрівають до температури 800-1000 °C і через фурми доменної печі спрямовують на розжарений кокс або інше тверде паливо, при цьому поступово зменшують вдування повітряно-кисневої суміші до 20 %, замінюючи її перегрітою водяною парою. Заміна повітряно-кисневої суміші на вдування перегрітої водяної пари дозволяє одержати дешеве штучне газоподібне паливо - водяний газ. Теплота згорання водяного газу становить до 3 3200 ккал/м , що створює стабільну підтримку потрібної температури для виплавки чавуну. При цьому зменшується час виплавки чавуну, покращується його якість, економиться кокс чи інше тверде паливо, природний газ, збільшується продуктивність доменної печі, покращуються екологічні показники. Водяна пара, що утворюється, при горінні водню в доменній печі, є буфером для шкідливих речовин, зв'язуючи їх і не даючи можливості їх викиду в атмосферу. Винахід пояснюється схемою, на якій зображено систему керування доменною плавкою. Система містить водяний насос 1 з електродвигуном, з'єднаний з дрібнодисперсним розпилювачем 2, який через повітропроводом 3 сполучено з повітродувною станцією 4, що з'єднана схемою трубопроводів з повітронагрівачами 5, 6, сполученими з фурмами доменної печі 7. Спосіб керування доменною плавкою здійснюють наступним чином. У повітропровід 3 і киснепропровід 8 доменної печі 7 здійснюють вдування повітрянокисневої суміші. Одночасно з повітряно-кисневою сумішшю у повітропровід 3 поступово подають насосом 1 з електродвигуном через дрібнодисперсний розпилювач 2 воду під тиском 12 атм. Дрібнодисперсну розпилену воду у вигляді туману подають до повітронагрівачів 5, 6, де нагрівають до перегрітої пари з температурою 800-1000 °C і через фурми доменної печі 7 спрямовують на розжарений кокс або інше тверде паливо, при цьому поступово зменшують вдування повітряно-кисневої суміші до 20 %, а потім повністю замінюючи його перегрітою водяною парою. У доменній печі відбуваються наступні термохімічні процеси: 1 UA 100081 C2 5 10 15 20 25 С+Н2О = СО+Н2 СО+Н2 - водяний газ. Одночасно оксид вуглецю СО(ІІ) не тільки горить, виділяючи велику кількість теплоти, але і оновлює залізняк до так званого губчастого заліза: 3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2 (IV) Fe3O4+CO=3FeO+CO2 (IV) FeO+CO=Fe+CO2 (IV) При використання водяного газу також відбувається пряме оновлення залізняку до губчастого заліза: Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 При надмірному оксиді вуглецю СО(ІІ) і перегрітої водяної пари Н 2О відбувається термохімічна реакція: СО+Н2О = СО2+Н2 У розжареному стані залізо вступає в термохімічну реакцію з водяною парою. У результаті реакції утворюється залізна окалина і водень. 3FeO+H2O=Fe3O4+4H2 Як видно з термохімічної реакції, при дутті тільки перегрітою водяною парою на розжарене паливо утворюється достатня кількість водню (Н2). ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Спосіб керування доменною плавкою, що включає вдування повітряно-кисневої суміші в повітропровід доменної печі, який відрізняється тим, що одночасно з повітряно-кисневою сумішшю у повітропровід вдувають перегріту водяну пару, для цього воду насосом з електродвигуном під тиском до 12 атм. подають крізь дрібнодисперсний розпилювач у повітропровід і разом з повітряно-кисневою сумішшю подають до повітронагрівачів, де суміш нагрівають до температури 800-1000 °С і через фурми доменної печі спрямовують на розжарений кокс або інше тверде паливо, при цьому поступово зменшують вдування повітрянокисневої суміші до 20 %, замінюючи її перегрітою водяною парою. Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2