Спосіб підготовки відновних газів для доменної плавки

Реферат: Спосіб підготовки відновних газів для доменної плавки включає підготовку твердого палива і газифікацію у вигляді паровугільної суспензії плазмотермічним методом. Для одержання паровугільної суспензії додатково використовують очищений від пилу колошниковий газ у 3 кількості 500-525 м /т чавуну. UA 118446 U (12) UA 118446 U UA 118446 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до чорної металургії і може бути використана для отримання гарячих відновних газів (ГВГ) для застосування в доменній плавці, а також в електро- і теплоенергетиці для генерації електроенергії і тепла. Відомий спосіб підготовки відновних газів [1], використовуваний в процесі Мідрекс (США), в якому відновлюють сирі окатиші, отримані з магнетитового концентрату. Як відновник використовують продукти конвертації природного газу в спеціальних реформерах-конверторах. Суть конверсії полягає у взаємодії природного газу з водяною парою, оксидом вуглецю або кисню при температурі 900-1450 °C по реакціях: СН4 + Н2О → СО + 3Н2-206567 кДж; СН4 + СО2 → 2СО + 2Н2-247629 кДж; СН4+0,5О2 → СО + Н2+35615 кДж. Ці реакції протікають за наявності спеціальних каталізаторів. Умовою успішного їх протікання є попереднє очищення природного газу від сірки. Недоліком каталітичної конверсії природного газу для підготовки відновних газів є також його технологічна складність. Крім цього велике число споживачів природного газу, а також кон'юктура світового ринку можуть привести до зниження економічної ефективності при його використанні в процесі підготовки відновних газів для доменної плавки. Відомий спосіб підготовки синтез - газу (СГ) для вдування в доменну піч [2] - прототип, в якому СГ, що є відновними газами, отримують шляхом газифікації вугілля - пиловугільного палива (ПВП), який подрібнюють і у вигляді паровугільної суспензії подають на газифікацію в реактор плазмотермічним методом, звідки синтез-газ з температурою 1200 °C автори [2] рекомендують використовувати для вдування в доменну піч. Недоліком даної технологічної схеми є підвищені енерговитрати, пов'язані з подрібненням твердого палива і не використовується енергетичний потенціал колошникових газів. У основу корисної моделі поставлено задачу удосконалити спосіб підготовки відновних газів, в якому зміна умов здійснення дій дозволяє підвищити енергоефективність процесу підготовки відновних газів. Для вирішення поставленої задачі в пропонованому способі підготовки відновних газів для доменної плавки, що включає підготовку твердого палива і газифікацію у вигляді паровугільної суспензії плазмотермічним методом, згідно з корисною моделлю, для одержання паровугільної суспензії додатково використовують очищений від пилу колошниковий газ у кількості 500-525 3 м /т чавуну, а для підготовки твердого палива перед його помелом додають поверхнево-активну речовину, наприклад поліметиленнафталінсульфонат у кількості 0,01-0,065 мас. %, крім того водяну пару для паровугільної суспензії отримують за рахунок використання тепла частини відновних газів. Спосіб підготовки відновних газів (ГВГ) для доменної плавки пояснюється схемою, показаною на кресленні, на якому І - основна (робоча) блок-схема, II - резервна блок-схема генерації гарячих відновних газів. Резервна блок-схема II передбачена для гарантії надійності роботи за пропонованим способом підготовки ГВГ, яку включають в роботу при виході зі строю блок-схеми І, тому складові елементи блок-схем І і II ідентичні і мають однакові на кресленні цифрові позначення. Блок-схема III призначена для підготовки твердого палива (ПВП) для газифікації і роботи з блок-схемами І і II по черзі, залежно від того, яка блок-схема І або II включена в роботу. Реактор-газифікатор 1 встановлений в кожній блок-схемі І і II, які розташовані біля доменної печі для виключення тепловтрат при транспорті ГВГ, наприклад, з ТЕЦ. Для гарантії надійності роботи в схемі (кресленні) передбачена резервна лінія подачі не запиленого ВГ з ТЕЦ. У блок-схеми І і II окрім реактора-газифікатора 1 входять: 2 - бункер для золи реактора, 3 циклон для видалення зольного залишку з ГВГ, 4 - регенеративний повітронагрівач для підігріву повітря для пальників реактора 1, 5 - паровугільний змішувач, 6 - бункер подрібненого вугілля, 7 - плазмотрон. У блок-схемі III підготовки твердого палива (ПВП): 8 - бункер вугілля, 9 - сушка вугілля димовими газами, що відходять з реактора 1, 10 - бункер сухого вугілля, куди подають ПАР поверхнево активну речовину, 11-млин, 12, 13 - циклони очищення газів від вугільних частинок. Окрім блок-схем І-ІII в загальну схему підготовки ГВГ входить повне очищення колошникового газу від пилу 14, котел-утилізатор 15, водяний насос 16, компресор 17, дроселі 18, 19 і димар 20, куди надходять відпрацьовані димові гази реактора 1. Спосіб підготовки ГВГ, показаний на кресленні, здійснюється таким чином. Тверде паливо, наприклад, вугілля, згідно блок-схемі III, проходить стадії підготовки для газифікації. З бункера 8 вугілля подають на сушку 9 димовими газами, що відходять з ректора-газифікатора 1, і які 1 UA 118446 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 перед подачею в димар 20 в циклонах 12, 13 очищаються від коксівно-вугільного залишку, який подають в бункер подрібненого вугілля 6. Після сушки 9 в бункер сухого вугілля 10 до подрібнення в млині 11 вводять добавку ПАР, наприклад поліметиленнафталінсульфонат, в кількості 0,01-0,065 мас. %, який є інтенсифікатором помелу [3]. Оскільки енергоємність нашого внутрішнього валового продукту в 3 рази вища, ніж в економічно розвинених державах, тому зниження енергоспоживання є пріоритетним завданням всіх галузей промисловості. На гірничо-металургійний комплекс доводиться найбільша частка споживання паливно-енергетичних ресурсів, половина з яких припадає на подрібнення і підготовку матеріалів (руда, вугілля, вогнетриви і ін.) [3]. Застосувати можна і інші інтенсифікатори помелу, які, потрапляючи в мікротріщини подрібнюваного матеріалу, надають розклинюючу дію і тим самим сприяють підвищенню ефективності помелу. Молекули, що адсорбуються, або іони проникають на значну глибину в зону твердого тіла, що деформується, по численних мікродефектах, що з'являються в процесі деформації, і надають активну розклинюючу дію. Застосування інтенсифікаторів помелу дозволяє підвищити продуктивність млина, збільшити тонкість помелу, поліпшити гранулометрію, скоротити час помелу на 30 %, що призводить до значного зниження енерговитрат і дозволяє зменшити знос устаткування, що меле. Подрібнене паливо після млина 11 подають в бункер 6. Для газифікації подрібнене паливо з бункера 6 подають в паровугільний змішувач 5, куди надходить також водяна пара з котла-утилізатора 15, який підживлюється водяним насосом 16. 3 У паровугільний змішувач подають у кількості 500-525 м / т чавуну очищений від пилу 14 колошниковий газ, що нагнітається компресором 17. Паровугільна суспензія, що утворилася, подається в реактор-газифікатор 1, де газифікація твердого палива з метою отримання ГВГ йде з участю як окислювачів кисню водяної пари і вуглецю по реакціях: С + 0,5О2 = СО + 117940 кДж; С + Н2О= СО + Н2-124870 кДж; С + СО2=2СО - 166320 кДж. Внаслідок значного вмісту азоту використання повітря як окислювача неприпустимо. Тому в способі використовують технологічний кисень і водяний пар. Використання для газифікації колошникового газу виключає необхідність його очищення по складній технологічній схемі, внаслідок чого знижуються енергетичні витрати і скорочуються питомі витрати твердого палива (ПВП) на генерацію необхідного об'єму ГВГ. Для отримання водяної пари в котлі-утилізаторі 15 використовують тепло частини ГВГ, подачу якого регулюють дроселем 18. ГВГ після котла-утилізатора 15 подають на пальники реактора 1, куди також подають колошниковий газ через дросель 19. Регенеративний повітронагрівач 4 подає на пальники реактора 1 повітря, нагріте димовими газами, що відходять з реактора. Відновні гази після реактора 1, очищаються від зольного залишку в циклоні 3 і подаються в доменну піч. Зола з ректора 1 і зольний залишок з циклону 3 надходять в бункер для золи 2. У даному способі не потрібно компремірування ГВГ, транспорт якого здійснюється за рахунок надмірного тиску пари на вході в реактор 1. Перед кільцевим газоходом для подачі в горно додатково нагрітих ГВГ встановлені плазмотрони 7 постійного струму загальною потужністю 20-40 МВт, які включають в роботу при необхідності короткочасного переходу доменної печі на форсований режим з температурою дуття до 1400 °C. Пропонований спосіб дозволяє підвищити енергоефективність процесу підготовки відновних газів для доменної плавки шляхом зниження енерговитрат на підготовку ПВП і використання енергетичного потенціалу колошникового газу. Джерела інформації: 1. Н.А. Тулин [и др.] / Развитие бескоксовой металлургии. - М.: "Металлургия". - 1987. - 325 с. 2. В.А. Фролов [и др.]. Перспективы создания экологически чистых энерготехнологических комплексов в черной металлургии // Сталь. - 1990. - № 9. - С. 42-46. 3. СВ. Маркова [и др.]. Интенсификаторы помола нового поколения // Сталь. - 2012. - № 11. С. 89-93. 55 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 1. Спосіб підготовки відновних газів для доменної плавки, при якому виконують підготовку твердого палива і газифікацію у вигляді паровугільної суспензії плазмотермічним методом, який відрізняється тим, що для одержання паровугільної суспензії додатково використовують 3 очищений від пилу колошниковий газ у кількості 500-525 м /т чавуну. 2 UA 118446 U 5 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що для підготовки твердого палива перед його помелом додають поверхнево активну речовину, наприклад, поліметиленнафталінсульфонат в кількості 0,01-0,065 мас. %. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що водяну пару для паровугільної суспензії отримують за рахунок використання тепла частини відновних газів. Комп’ютерна верстка О. Рябко 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 3