Спосіб подачі гарячих відновлювальних газів в фурмене вогнище доменної печі

Реферат: Спосіб подачі гарячих відновлювальних газів у фурмене вогнище доменної печі включає вдування вугільного пилу в змонтований на фурменому приладі реактор-газифікатор для отримання гарячого відновного газу з регульованим коефіцієнтом надлишку окислювача. Гаряче дуття, збагачене киснем, подають з кільцевого повітропроводу до кожної фурми двома дуттьовими потоками. Перший - на газифікацію вугілля, другий - на газифікацію коксу. UA 117035 U (12) UA 117035 U UA 117035 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до чорної металургії, зокрема до доменного виробництва, і може бути використана для подачі гарячих відновлювальних газів, що генеруються в прифурменому реакторі-газифікаторі пиловугільного палива, в фурмене вогнище доменної печі. Відомим аналогом є спосіб подачі пиловугільного палива (ПВП) в осередок горіння перед фурмою доменної печі, що включає його введення у вісь потоку гарячого дуття в соплі фурменого приладу [Ефименко Г.Г., Гиммельфарб А.А., Левченко В.Е. Металлургия чугуна. - К: Вища школа, 1981. - 496 с.]. Недоліком аналога є обмеження збільшення витрати вугільного пилу внаслідок неможливості повного спалювання вугілля у вогнищі горіння перед фурмою доменної печі. Найближчим аналогом є спосіб подачі гарячих відновлювальних газів у фурмене вогнище доменної печі, що включає вдування вугільного пилу в змонтований на фурменому приладі реактор-газифікатор для отримання гарячого відновного газу, що подається в доменну піч, причому вугільний пил вдувають в кількості, що визначається за умови досягнення коефіцієнта надлишку окислювача (КНО) у межах 0,4-0,5, після чого варіюють його витрату у зазначених межах до отримання мінімального значення співвідношення СО 2 газу/tгазу [Патент РФ № 2030458, С 21В 5/00, 1995]. Недоліком найближчого аналога є те, що весь потік гарячого дуття подають у піч через реактор-газифікатор, тоді як для газифікації вугілля необхідна значно менша витрата гарячого дуття. Це значно збільшує габарити реактора-газифікатора і ускладнює розташування його в обмеженому просторі фурменої зони існуючих доменних печей. В основу корисної моделі поставлена задача зменшення витрат коксу в доменній плавці за рахунок вибору раціональних параметрів її технології, до яких, при вдуванні продуктів газифікації низькосортного вугілля, відноситься витрата ПВП і вміст кисню в дутті, а також спосіб подачі гарячого дуття і кисню на газифікацію коксу у фурм печі і вугілля в реакторігазифікаторі. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб подачі гарячих відновлювальних газів у фурмене вогнище доменної печі, включає вдування вугільного пилу в змонтований на фурменому приладі реактор-газифікатор для отримання гарячого відновного газу з регульованим коефіцієнтом надлишку окислювача, згідно з корисною моделлю, гаряче дуття, збагачене киснем, подають з кільцевого повітропроводу до кожної фурми двома дуттьовими потоками, перший - на газифікацію вугілля, другий - на газифікацію коксу, при цьому витрати дуттьових потоків через реактор-газифікатор і фурму визначають з виразів: 3 3 QДГВ=ПВП•СПВП•КНО•1,867/ω•n, м /хв.; QДГК = QΣ/n-QДГВ, м /хв., де: QДГВ - витрата дуття на газифікацію вугілля, що подається в один реактор-газифікатор, 3 м /хв.; ПВП - сумарна витрата ПВП, кг/хв.; СПВП - вміст у вугіллі незв'язаного вуглецю, кг/кг; КНО 3 3 - коефіцієнт надлишку окислювача; ω - вміст кисню в дутті, м /м ; n - кількість працюючих фурм, 3 шт.; QДГК - витрата дуття на газифікацію коксу, що подається через одну фурму, м /хв.; QΣ 3 загальна витрата гарячого дуття, допустима за умовами газодинаміки стовпа шихти, м /хв. Спосіб здійснюється наступним чином. Однією з найважливіших проблем технології є вибір раціональних параметрів газифікації вугілля, що визначають основні характеристики одержуваних газоподібних продуктів, які включають вміст CO, CO2, Н2, Н2О, N2, твердого вуглецю та ін., температуру, ентальпію потоку відновного газу. Комплекс отриманих характеристик формує технологічні властивості продуктів газифікації вугілля, що безпосередньо впливають на показники доменної плавки. Дослідження впливу параметрів дуття на хід процесів в об'ємі доменної печі і показники плавки при вдуванні продуктів газифікації вугілля показало, що при заміні гарячого дуття для газифікації коксу непідігрітим киснем у міру збільшення відношення О/С (величина мольної витрати кисню на газифікацію вуглецю газифікованого вугілля, моль/моль) відбувається скорочення витрати непідігрітого кисню на газифікацію коксу, що сприяє скороченню витрати коксу. Також встановлено, що збільшення витрати кисню, що вдувається для газифікації вугілля при відношенні О/С > 0,5 моль/моль, сприяє зростанню витрат коксу за рахунок зростання питомих втрат теплоти, обумовлених скороченням продуктивності доменної печі, а також за рахунок зменшення тепловіддачі продуктів газифікації вугілля, обумовленої зростанням частки азоту. У зв'язку з цим поділ гарячого дуття на два потоки - на газифікацію вугілля і газифікацію коксу - дозволяє підібрати найбільш бажані режими технології, як з позиції витрат коксу, так і продуктивності доменної печі, при цьому обсяги дуттьових потоків у часі визначають з виразів: 3 3 QДГВ=ПВП•СПВП•КНО•1,867/ω•n, м /хв.; QДГК=QΣ/n-QДГВ, м /хв., де: QДГВ - витрата дуття на газифікацію вугілля, що подається в один реактор-газифікатор, 3 м /хв.; ПВП - сумарна витрата ПВП, кг/хв.; СПВП - вміст у вугіллі незв'язаного вуглецю, кг/кг; КНО 3 3 - коефіцієнт надлишку окислювача; ω - вміст кисню в дутті, м /м ; n - кількість працюючих фурм, 1 UA 117035 U 3 5 10 15 20 шт.; QДГК - витрата дуття на газифікацію коксу, що подається через одну фурму, м /хв.; QΣ 3 загальна витрата гарячого дуття, допустима за умовами газодинаміки стовпа шихти, м /хв. Приклад здійснення способу. 3 На доменній печі об'ємом 5000 м виплавляється 7390 тонн чавуну на добу, питома витрата 3 коксу - 426,8 кг/т, витрата дуття - 7280 м /хв., що подається через 42 повітряні фурми, тиск дуття 3 3 298 кПа, температура дуття - 1050 °C, концентрація кисню в дутті - 0,27 м /м і витрата ПВП 100 кг/т чавуну (513,2 кг/хв.), що вдувається в реактор-газифікатор; для поділу гарячого дуття на два потоки - на газифікацію вугілля і газифікацію коксу - виконали розрахунки, прийнявши для газового вугілля СПВП = 67 %: 3 QДГВ=ПВП•СПВП•КНО•1,867/ω•n=(513,2•0,67•0,4•1,867)/0,27•42=22,64 м /хв.; 3 QДГК=QΣ/n-QДГВ=7280/42-22,64=150,69 м /хв. При вдуванні ПВП - 200 кг/т чавуну (1026,4 кг/хв.) і концентрації кисню в дутті, що подається 3 3 в реактор-газифікатор, - 0,35 м /м для поділу гарячого дуття на два потоки - на газифікацію вугілля і газифікацію коксу - виконали розрахунки, прийнявши для газового вугілля СПВП = 67 %: 3 QДГВ = ПВП•СПВП•КНО•1,867/ω•n=(1026,4•0,67•0,4•1,867)/0,35•42=34,94 м /хв.; 3 QДГК = QΣ/n-QДГВ=7280/42-34,94=138,39 м /хв. При цьому витрата коксу знизиться до 347 кг/т чавуну. Таким чином, вибір раціональних параметрів технології доменної плавки, до яких при вдуванні продуктів газифікації низькосортного вугілля належить витрата ПВП і вміст кисню в дутті, а також спосіб подачі гарячого дуття і кисню на газифікацію коксу у фурм доменної печі і вугілля в реакторі-газифікаторі, призводить до зниження витрати коксу на доменну плавку на 18,7 %. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 Спосіб подачі гарячих відновлювальних газів у фурмене вогнище доменної печі, що включає вдування вугільного пилу в змонтований на фурменому приладі реактор-газифікатор для отримання гарячого відновного газу з регульованим коефіцієнтом надлишку окислювача, який відрізняється тим, що гаряче дуття, збагачене киснем, подають з кільцевого повітропроводу до кожної фурми двома дуттьовими потоками, перший - на газифікацію вугілля, другий - на газифікацію коксу, при цьому витрати дуттьових потоків через реактор-газифікатор і фурму визначають з виразів: 3 3 QДГВ=ПВП•СПВП•КНО•1,867/•n, м /хв.; QДГК=Q/n - QДГВ, м /хв., де: QДГВ - витрата дуття на газифікацію вугілля, що подається в один реактор-газифікатор, 3 м /хв.; ПВП - сумарна витрата ПВП, кг/хв.; СПВП - вміст у вугіллі незв'язаного вуглецю, кг/кг; КНО 3 3 - коефіцієнт надлишку окислювача;  - вміст кисню в дутті, м /м ; n - кількість працюючих фурм, 3 шт.; QДГК - витрата дуття на газифікацію коксу, що подається через одну фурму, м /хв.; Q 3 загальна витрата гарячого дуття, допустима за умовами газодинаміки стовпа шихти, м /хв. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2