Установка і спосіб отримання чавуну і/або губчастого заліза

1 Установка для отримання чавуну і/або губчастого заліза, що включає як мінімум один реактор з псевдозрідженим шаром (1, 2), призначений для завантаження дрібнозернистої залізної руди, живильний трубопровід відновного газу (7), який входить в згаданий реактор з псевдозрідженим шаром (1, 2), ВІДВІДНИЙ трубопровід відпрацьованого газу (8), що виходить з реактора з псевдозрідженим шаром (1), і розвантажувальний пристрій (17), переважно брикетуючий пристрій (6), призначений для продукту відновлення, що утворюється в реакторі з псевдозрідженим шаром (1, 2), де ВІДВІДНИЙ трубопровід відпрацьованого газу (8) з реактора з псевдозрідженим шаром (1) спрямовано в пристрій очищення, такий як скрубер (9), потім разом з трубопроводом (14) для подання свіжого відновного газу спрямовано в двоступеневі пристрої нагріву (12, 13) і, нарешті, в живильний трубопровід відновного газу (7) реактора з псевдозрідженим шаром (1, 2), яка відрізняється тим, Винахід відноситься до установки для отримання чавуну і/або губчастого заліза, що включає як мінімум один реактор з псевдозрідженим шаром, призначений для завантажування дрібнозернистої залізної руди, живильний трубопровід відновного газу, який входить в згаданий що в живильному трубопроводі відновного газу (7) є пристрій видалення ССЬ (11), причому трубопровід (14) для подання свіжого відновного газу спрямовано в живильний трубопровід відновного газу (7) в обхід пристрою видалення ССЬ (11), пристрій нагріву має конструкцію, що використовує дві стадії, і що пристрій нагріву для відновного газу являє собою теплообмінник (12), після якого послідовно приєднаний пристрій допалювання (13) для відновного газу з пристроєм подачі кисню (16) 2 Спосіб отримання чавуну і/або губчастого заліза, що використовує установку по п 1, який відрізняється тим, що дрібнозернисту руду відновлюють в губчасте залізо відновним газом в зоні прямого відновлення з псевдозрідженим шаром (5) способом псевдозрідженого шару, при цьому обчищений відпрацьований газ, що утворюється в зоні прямого відновлення з псевдозрідженим шаром (5), подають в зону прямого відновлення з псевдозрідженим шаром (5) як добавку до свіжого відновного газу, і тим, що цей відпрацьований газ, що подається в зону прямого відновлення з псевдозрідженим шаром (5), звільняють від СО2 і нагрівають в дві стадії, переважно разом з свіжим відновним газом, а саме, на першій стадії (12) - в теплообміннику, а на другій стадії (13) - в зоні допалювання за допомогою кисню, який подають як мінімум в часткову КІЛЬКІСТЬ ВІДНОВНОГО газу, причому свіжий відновний газ подають в зону прямого відновлення з псевдозрідженим шаром (5) в обхід пристрою видалення СОг (11), призначеного для відпрацьованого газу із зони прямого відновлення з псевдозрідженим шаром (5) 3 Спосіб по п 2, який відрізняється тим, що пряме відновлення здійснюють в псевдозрідженому шарі (5) в дві або декілька стадій реактор з псевдозрідженим шаром, ВІДВІДНИЙ трубопровід відпрацьованого газу, що виходить з реактора з псевдозрідженим шаром, і розвантажувальний пристрій, переважно брикетуючий пристрій, призначений для продукту відновлення, що утворюється в реакторі з псевдозрідженим ша О 00 (О 46829 ного шара, при цьому очищений відпрацьований газ, що утворюється в зоні прямого відновлення з псевдозрідженим шаром, подають в зону прямого відновлення з псевдозрідженим шаром як добавку до свіжого відновного газу, і тим, що цей відпрацьований газ, який подається в зону прямого відновлення з псевдозрідженим шаром, нагрівають в дві стадії, переважно разом з свіжим відновним газом, а саме, на першій стадії - в теплообміннику, а на другій стадії - в зоні допалювання за допомогою кисню, який подають як мінімум в часткову КІЛЬКІСТЬ відновного газу Щоб знизити до бажаної міри вміст СЬ2 у відновному газі, що подається в зону прямого відновлення з псевдозрідженим шаром, відпрацьований газ із зони прямого відновлення з псевдозрідженим шаром переважно піддають видалянню СОг Переважно свіжий відновний газ подають в зону прямого відновлення з псевдозрідженим шаром в обхід пристрою видалення СОг, призначеного для відпрацьованого газу із зони прямого відновлення з псевдозрідженим шаром Пряме відновлення в способі псевдозрідженого шара може здійснюватися в, дві або декілька стадій, як відомо, наприклад, з US-A - 5,082,251 Крім того, можливе проведення прямого відновлення за допомогою циркулюючого псевдозрідженого шара, відомого, наприклад, з ЕР-В - 0 364 865 Далі винахід буде описаний більш детально на прикладі одного з варіантів здійснення, зображеного на малюнку, який являє собою блок-схему установки по винаходу Установка включає два реактори з псевдозрідженим шаром 1, 2, розташованих послідовно, при цьому дрібнозерниста руда проходить через подаючий трубопровід дрібнозернистої руди 3 в реактор з псевдозрідженим шаром 1, а звідти через транспортуючий трубопровід 4 - в наступний реактор з псевдозрідженим шаром 2 Матеріал, повністю відновлений в одній із зон прямого відновлення з псевдозрідженим шаром 5 кожного з реакторів з Задачею даного винаходу є удосконалення псевдозрідженим шаром 1, 2 (губчасте залізо), установки описаного типу таким чином, щоб виропісля виходу з другого реактора з псевдозріджеблюваний продукт, тобто чавун і/або губчасте заним шаром 2, подається в брикетуючий пристрій 6, лізо, відповідав високому стандарту якості при де брикетується гарячим або холодним способом мінімальному споживанні енергії, зокрема, забезПеред введенням дрібнозернистої руди в реактор печував високу міру металізації і чистоти, так щоб з псевдозрідженим шаром 1 вона зазнає відповідподальша переробка здійснювалася без якихної підготовки, такої як сушка (детально не поканебудь проблем зана) В установці даного винаходу ця задача вирі ром, де ВІДВІДНИЙ трубопровід відпрацьованого газу з реактора з псевдозрідженим шаром йде в пристрій очищення, такий як скрубер, потім в пристрій нагріву і, нарешті, в живильний трубопровід відновного газу реактора з псевдозрідженим шаром Крім того, винахід відноситься до способу отримання чавуну і/або губчастого заліза за допомогою цієї установки Найбільш близьким рішенням, на думку заявника, являється установка для отримання чавуну і/або губчастого заліза, описана в патенті US-A 5,082,251, що включає як мінімум один реактор з псевдозрідженим шаром, призначений для завантаження дрібнозернистої залізної руди, живильний трубопровід відновного газу, який входить в згаданий реактор з псевдозрідженим шаром, ВІДВІДНИЙ трубопровід відпрацьованого газу, що виходить з реактора з псевдозрідженим шаром, і розвантажувальний пристрій, переважно брикетуючий пристрій, призначений для продукту відновлення, що утворюється в реакторі з псевдозрідженим шаром, де ВІДВІДНИЙ трубопровід відпрацьованого газу з реактора з псевдозрідженим шаром спрямовано в пристрій очищення, такий як скрубер, потім разом з трубопроводом для подання свіжого відновного газу спрямовано в двоступеневі пристрої нагріву і, нарешті, в живильний трубопровід відновного газу реактора з псевдозрідженим шаром Ця установка передбачає переробку дрібнозернистої руди в губчасте залізо в реакторі з псевдозрідженим шаром, в якій відновний газ виробляється шляхом каталітичного перетворення десульфурованого і заздалегідь нагрітого природного газу за допомогою перегрітої водяної пари в печі реформінга Такий спосіб дає можливість отримання високоякісного губчастого заліза з дрібнозернистої руди Але при цьому способі відновний газ містить дуже високу долю водню, що призводить до протікання ендотермічної реакції, при якій температура в реакторах може значно знизитись Щоб уникнути цього недоліку, збільшують енергетичні затрати шується тим, що пристрій нагріву має конструкцію, що використовує дві стадії, і що пристрій нагріву для відновного газу являє собою теплообмінник, після якого послідовно приєднаний пристрій допалювання для відновного газу з пристроєм подачі кисню Доцільно В живильному трубопроводі відновного газу, який входить в реактор з псевдозрідженим шаром, мати пристрій видалення ССЬ для зниження вмісту СОг у відпрацьованому газі, що утворюється в реакторі з псевдозрідженим шаром Спосіб по винаходу для отримання чавуну і/або губчастого заліза відрізняється тим, що дрібнозернисту руду відновлюють в губчасте залізо відновним газом в зоні прямого відновлення з псевдозрідженим шаром за способом псевдозрідже Відновний газ передається через газовий трубопровід 7 протитечією відносно течи руди з реактора з псевдозрідженим шаром 2 в реактор з псевдозрідженим шаром 1, тобто в зони прямого відновлення з псевдозрідженим шаром 5, що є в реакторах з псевдозрідженим шаром 1 і 2, і виводиться з першого реактора з псевдозрідженим шаром 1 у вигляді відпрацьованого газу через ВІДВІДНИЙ трубопровід відпрацьованого газу 8 протитечією відносно напряму течи руди Відпрацьований газ, відведений з реактора з псевдозрідженим шаром 1, охолоджується і зазнає очищення в пристрої очищення 9, переважно виконаного у вигляді вологого скрубера, і потім змішується зі свіжим відновним газом внаслідок з'єднання живильного трубопровода відновного газу 46829 10, що подає свіжий відновний газ, і ВІДВІДНОГО трубопровода відпрацьованого газу 8 Змішаний газ, отриманий таким чином, проходить через пристрій видаляння СО2 11, переважно виконаний у вигляді вологого скрубера СОг, і очищається від СО2 Потім проводиться нагрів змішаного газу в теплообміннику 12 в дві стадії до температури біля 400°С Після теплообмінника розташовано пристрій допалювання 13, в якому частина змішаного газу спалюється при подачі кисню, внаслідок чого змішаний газ набуває температуру, необхідну для прямого відновлення в реакторах з псевдозрідженим шаром 1, 2, тобто біля 850°С Після цього нагрітий змішаний газ придатний для використання в реакторах з псевдозрідженим шаром 1, 2 як відновний газ Згідно З переважним варіантом здійснення, тільки відпрацьований газ з реакторів з псевдозрідженим шаром 1, 2 зазнає скруберне очищення від СОг, а свіжий відновний газ, що подається через трубопровід 14, змішується з відпрацьованим газом тільки після очищення відпрацьованого газу від СО2 Брикетоване губчасте залізо обробляється на компактному сталеливарному заводі, наприклад, обладнаному електропечами і конвертерами Якщо необхідно, брикетоване губчасте залізо за допомогою транспортувального пристрою може бути також завантажене в плавильно-газифікаційний апарат і плавитися там Це сприятливе, зокрема, в тих випадках, коли в плавильно-газифікаційному апараті є надлишкова КІЛЬКІСТЬ енергії Зручне також те, що робота теплообмінника 12 здійснюється за допомогою частини відпрацьованого газу після відновлення в псевдозрідженому шарі, який подається через трубопровід 15 Відпрацьований газ, який не потрібний для відновного процесу або теплообмінника 12, подається іншим споживачам через ВІДВІДНИЙ трубопровід експортного газу 16 ВІДВІДНИЙ трубопровід 16 входить в газово-накопичувальну ємність, таку як газометр, для проміжного зберігання експортного газу Таким чином, ВІДМІННОСТІ у виробітку газу і відхилення тиску всередині системи можуть відстежуватися і вирівнюватися зручним способом Брикетуючий пристрій 6 можна замінити розвантажувальним пристроєм 17, таким як, наприклад, пристрій холодного розвантаження Всі транспортувальні пристрої і газові трубопроводи оснащені звичайними органами управління або компресорами, ВІДПОВІДНО Приклад Дрібнозерниста руда, яку завантажують в реактор з псевдозрідженим шаром 1, складається з руди з максимальним розміром зерна 8мм Цю руду відновлюють в губчасте залізо в дві стадії і потім брикетують гарячим способом Брикетоване губчасте залізо має міру металізації (FeHeT/Fe3ar) 92% Відновний газ, що вводиться в реактори з псевдозрідженим шаром 1, 2, отримують шляхом змішування доменного газу, що відводиться з відновної шахтної печі, що служить для прямого відновлення кускової руди, з частиною відпрацьованого газу, що відводиться з реактора з псевдозрідженим шаром 1, розташованого першим в на прямі течи дрібнозернистої руди Цей відпрацьований газ виробляється в КІЛЬКОСТІ 189766Нм3/г і має ХІМІЧНИЙ склад, приведений нижче Таблиця І CO [%] ГТ\ 41,41 25,28 17,10 1,50 22,31 3,50 11,21 ГО/ 1 о1-І 2 ГО/ 1 и L'Oj П [ /OJ 2 1-І Г\ ГО/ 1 п 2 и L'Oj Н23млн-1 I^LJ ГО/ 1 v^n 4 [ /oj N2, Ar [%] го теплотворна здатність становить 8337кДж/Нм 20905 Нм цього відпрацьованого газу відводять як експортний газ для інших цілей через ВІДВІДНИЙ трубопровід експортного газу 16 151000Нм3/г цього відпрацьованого газу змішують з доменним газом, що відводиться з відновної шахтної печі, після очищення доменного і відпрацьованого газів у вологому скрубері Отриманий таким чином змішаний газ (311000Нм3/г) має теплотворну здатність 7873кДж/Нм31 наступний ХІМІЧНИЙ склад о о Таблиця CO [%] СО2 [%] Н2 [%] Н2О [%] СН4 [%] N 2 l Аг [%] 41,87 30,73 16,43 1,89 75,14 2,24 6,83 Після очищення цього змішаного газу від СОг в СО2-скрубері 11 його ХІМІЧНИЙ склад має наступний вигляд Таблиця III CO [%] с о 2 [%] н 2 [%] Н2О [%] НгЄмлн 1 СН4 [%] N 2 l Аг [%] 61,34 0,45 24,07 0,70 1,11 3,32 10,11 Його КІЛЬКІСТЬ становить 210140Нг ', а його теплотворна здатність 11547кДж/Нм З СО2скрубера 11 в КІЛЬКОСТІ 100860Нм3/г відводиться газ, який в основному містить СО2 Його ХІМІЧНИЙ склад приведений в таблиці IV Таблиця IV CO [%] СО2 [%] Н2 [%] Н2О [%] СН4 [%] N2, Аг [%] 1,29 93,81 0,51 4,37 229,38 0,00 0,00 46829 8 3 кості 210846Нм /г, з теплотворною здатністю в теплообміннику 12 за допомогою спалення від10947кДж/Нм^ Його ХІМІЧНИЙ склад приведений в працьованого газу, що відводиться з реактора з таблиці V псевдозрідженим шаром 1 через газовий трубопровід 15, в КІЛЬКОСТІ 17861Нм /г Для його згорянТаблиця V 7 Після ЦЬОГО ЗДІЙСНЮЮТЬ нагрів змішаного газу 3 ня потрібна подача повітря в КІЛЬКОСТІ 32184НМ /Г CO [%] СО2 [%] Н2 [%] Н2О [%] ФІГ. ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 со" СН4 [%] N 2 l Аг [%] 58 ,16 60 22 ,82 2, 19 1, 11 15 10 .09 со" У пристрої допалювання 13 в змішаний газ, нагрітий таким чином в теплообміннику 12, пода3 ють кисень в КІЛЬКОСТІ 5083Нм /г, внаслідок чого відбувається часткове згоряння змішаного газу Цей змішаний газ, нагрітий до температури 820°С, тепер придатний для використання як відновний газ для прямого відновлення дрібнозернистої руди в реакторах з псевдозрідженим шаром 1 і 2 в кіль