Спосіб повної утилізації тепла конвертерних газів з одержанням гарячого й холодного м’якообпаленого вапна та гарячої води

Спосіб повної утилізації тепла конвертерних газів з одержанням гарячого й холодного м'яковідпаленого вапна та гарячої води, що включає подачу як кальцієвмісного матеріалу вапняку величиною більше 8 мм; введення відпаленого вапна в конвертер у нагрітому до температури 700-1200 °С стані; повне допалювання гарячих конвертерних газів, що утворюються при продувці сталі киснем; охолодження гарячих конвертерних газів, утворених після їх повного допалювання, за рахунок змішування з підсмоктуваним повітрям, яке подають у кількості, що забезпечує температуру одержуваної газової суміші в межах 1250-1350 °С; охолодження конвертерних газів, утворених після розведення підсмоктуваним повітрям, за рахунок відпалу вапняку, до температури 820-850 °С, за рахунок додаткового одержання холодного м'яковідпаленого вапна для реалізації на сторону; охолодження виробленого для реалізації на сторону м'яковідпаленого вапна повітрям до температури не більше 50 °С; пакування охолодженого м'яковідпаленого вапна в тару із вологозахисного матеріалу; остаточне охолодження конвертерних газів, утворених після відпалу вапняку в теплообмінному пристрої; здійснення підігріву, зневоднювання, нагрівання і декарбонізації вапняку, а також нагрівання свіжовідпаленого вапна; організацію зростання швидкості віднесення знову утвореної в порах відпалюваного матеріалу дрібнозернистої фракції від зони U 2 UA 1 3 вапняку величиною більш 8 мм; введення відпаленого вапна в конвертер у нагрітому до температури 700-1200 °С стані; повне допалювання гарячих конвертерних газів, що утворюються при продувці сталі киснем; охолодження гарячих конвертерних газів, утворених після їх повного допалювання, за рахунок змішування з підсмоктуваним повітрям, охолодження конвертерних газів, утворених після розведення підсмоктуваним повітрям, за рахунок відпалу вапняку; остаточне охолодження конвертерних газів, утворених після відпалу вапняку в теплообмінному пристрої; здійснення підігріву, зневоднювання, нагрівання і декарбонізації вапняку, а також нагрівання свіжовідпаленого вапна; організацію зростання швидкості віднесення знову утвореної в порах відпалюваного матеріалу дрібнозернистої фракції від зони нагрівання свіжовідпаленого вапна, через зони декарбонізації, нагрівання і зневоднювання, до зони підігріву відпалюваного вапняку при русі гарячих конвертерних газів знизу вверх через шар відпаленого вапна і відпалюваного вапняку; регулювання витрати і температури гарячих конвертерних газів, що утворюються при їх допалюванні і розведені підсмоктуваним повітрям, за рахунок зміни розрідження в зоні підсмоктування повітря; а також підігрів, зневоднювання і часткове нагрівання вапняку теплом гарячих конвертерних газів, що утворюються перед і після продувки сталі киснем, при цьому подачу вапняку в зону відпалу здійснюють порціями заданого об'єму протягом усього часу виплавки сталі, а вивантаження утвореного м'яковідпаленого вапна з зони відпалу здійснюють порцією/порціями заданого об'єму тільки під час подачі вапна в процес виплавки сталі, подачу вапняку в зону відпалу порціями заданого об'єму протягом усього часу виплавки сталі здійснюють у кількості, необхідній для утворення м'яковідпаленого вапна на одну плавку, з урахуванням виносу пилу, повітря, що підсмоктується на змішування для охолодження гарячих конвертерних газів, утворених після їх повного допалювання, подають у кількості, що забезпечує температуру одержуваної газової суміші в межах 12501350 °С; регулювання температури гарячих конвертерних газів, що утворюються при їх допалюванні і розведенні підсмоктуваним повітрям, за рахунок зміни розрідження в зоні підсмоктування повітря, здійснюють шляхом використання димососа з частотно-регульованим числом обертів електродвигуна. Недоліком відомого способу виплавки сталі є його низька ефективність, що обумовлена високою собівартістю виплавки сталі через велику витрату природного газу на одержання використовуємого при виплавці сталі відпаленого вапна. Відомий також спосіб утилізації тепла конвертерних газів з одержанням гарячого й холодного м'яковідпаленого вапна (Див., наприклад, Заявки на одержання патентів України № u 201105921 від 11.05.2011 p., та № а 2.011 05920 від 11.05.2011 p.). Даний спосіб включає подачу в якості кальцієвмісного матеріалу вапняку величиною більш 8 мм; введення відпаленого вапна в конвертер у нагрітому до температури 700-1200 °С стані; 66839 4 повне допалювання гарячих конвертерних газів, що утворюються при продувці сталі киснем; охолодження гарячих конвертерних газів, утворених після їх повного допалювання, за рахунок змішування з підсмоктуваним повітрям, яке подають у кількості, що забезпечує температуру одержуваної газової суміші в межах 1250-1350 °С; охолодження конвертерних газів, утворених після розведення підсмоктуваним повітрям, за рахунок відпалу вапняку; остаточне охолодження конвертерних газів, утворених після відпалу вапняку в теплообмінному пристрої; здійснення підігріву, зневоднювання, нагрівання і декарбонізації вапняку, а також нагрівання свіжовідпаленого вапна; організацію зростання швидкості віднесення знову утвореної в порах відпалюваного матеріалу дрібнозернистої фракції від зони нагрівання свіжовідпаленого вапна, через зони декарбонізації, нагрівання і зневоднювання, до зони підігріву відпалюваного вапняку при русі гарячих конвертерних газів знизу вверх через шар відпаленого вапна і відпалюваного вапняку; регулювання витрати і температури гарячих конвертерних газів, що утворюються при їх допалюванні і розведені підсмоктуваним повітрям, за рахунок зміни розрідження в зоні підсмоктування повітря шляхом використання димососа з частотнорегульованим числом обертів електродвигуна; підігрів, зневоднювання і часткове нагрівання вапняку теплом гарячих конвертерних газів, що утворюються перед і після продувки сталі киснем; подачу вапняку в зону відпалу порціями заданого об'єму протягом усього часу виплавки сталі в кількості, необхідній для утворення м'яковідпаленого вапна на одну плавку, з урахуванням виносу пилу; вивантаження утвореного м'яковідпаленого вапна з зони відпалу порцією/порціями заданого об'єму тільки під час подачі вапна в процес виплавки сталі, при цьому подачу вапняку в зону відпалу порціями заданого об'єму протягом усього часу виплавки сталі здійснюють у кількості, що забезпечує охолодження гарячих конвертерних газів, утворених після їх повного допалювання й змішування з підсмоктуємим повітрям, до температури 820-850 °С; охолодження . конвертерних газів, утворених після розведення підсмоктуваним повітрям, за рахунок відпалу вапняку, здійснюють до температури 820-850 °С за рахунок додаткового одержання холодного м'яковідпаленого вапна для реалізації на сторону; вироблене для реалізації на сторону м'яковідпалене вапно охолоджують повітрям до температури не більш 50 °С, а потім упаковують у тару із вологозахисного матеріалу. Даний спосіб утилізації тепла конвертерних газів з одержанням гарячого й холодного м'яковідпаленого вапна є найбільш близьким до технічного рішення, що заявляється (способу повної утилізації тепла конвертерних газів з одержанням гарячого й холодного м'яковідпаленого вапна та гарячої води) по технічній сутності й по ефекту, що досягається, і обраний у якості найближчого аналога. Недоліком даного способу утилізації тепла конвертерних газів з одержанням гарячого й хо 5 лодного м'яковідпаленого вапна є його низька ефективність. Низька ефективність обумовлена високою собівартістю виплавки сталі через малий ступінь утилізації тепла конвертерних газів. Сукупними ознаками найближчого аналога й технічного рішення, що заявляється (способу повної утилізації тепла конвертерних газів з одержанням гарячого й холодного м'яковідпаленого вапна та гарячої води) є: подача в якості кальцієвмісного матеріалу вапняку величиною більш 8 мм; введення відпаленого вапна в конвертер у нагрітому до температури 700-1200 °С стані; повне допалювання гарячих конвертерних газів, що утворюються при продувці сталі киснем; охолодження гарячих конвертерних газів, утворених після їх повного допалювання, за рахунок змішування з підсмоктуваним повітрям, яке подають у кількості, що забезпечує температуру одержуваної газової суміші в межах 1250-1350 °С; охолодження конвертерних газів, утворених після розведення підсмоктуваним повітрям, за рахунок відпалу вапняку до температури 820-850 °С за рахунок додаткового одержання холодного м'яковідпаленого вапна для реалізації на сторону; вироблене для реалізації на сторону м'яковідпалене вапно охолоджують повітрям до температури не більш 50 °С, а потім упаковують у тару із вологозахисного матеріалу; остаточне охолодження конвертерних газів, утворених після відпалу вапняку в теплообмінному пристрої; здійснення підігріву, зневоднювання, нагрівання й декарбонізації вапняку, а також нагрівання свіжовідпаленого вапна; організація зростання швидкості віднесення знову утвореної в порах відпалюваного матеріалу дрібнозернистої фракції від зони нагрівання свіжовідпаленого вапна, через зони декарбонізації, нагрівання й зневоднювання, до зони підігріву відпалюваного вапняку при русі гарячих конвертерних газів знизу вверх через шар відпаленого вапна й відпалюваного вапняку; регулювання витрати й температури гарячих конвертерних газів, що утворюються при їх допалюванні й розведені підсмоктуваним повітрям, за рахунок зміни розрідження в зоні підсмоктування повітря шляхом використання димососа з частотно-регульованим числом обертів електродвигуна; підігрів, зневоднювання й часткове нагрівання вапняку теплом гарячих конвертерних газів, що утворюються перед і після продувки сталі, киснем; подачу вапняку в зону відпалу порціями заданого об'єму протягом усього часу виплавки сталі в кількості, що забезпечує охолодження гарячих конвертерних газів, утворених після їх повного допалювання й змішування з підсмоктуємим повітрям, до температури 820-850 °С з урахуванням виносу пилу; вивантаження утвореного м'яковідпаленого вапна з зони відпалу порцією/порціями заданого об'єму тільки під час подачі вапна в процес виплавки сталі. 66839 6 В основу технічного рішення, що заявляється, поставлено задачу вдосконалення способу повної утилізації тепла конвертерних газів з одержанням гарячого й холодного м'яковідпаленого вапна та гарячої води шляхом підвищення ступеня охолодження конвертерних газів за рахунок утилізації низькотемпературного тепла, що дозволить підвищити ефективність процесу виплавки сталі. Очікуваним технічним результатом технічного рішення, що заявляється, є підвищення ефективності процесу виплавки сталі шляхом зниження її собівартості за рахунок утилізації низькотемпературного тепла конвертерних газів. Зазначений технічний результат досягається тим, що в способі повної утилізації тепла конвертерних газів з одержанням гарячого й холодного м'яковідпаленого вапна та гарячої води, що включає подачу в якості кальцієвмісного матеріалу вапняку величиною більш 8мм; введення відпаленого вапна в конвертер у нагрітому до температури 700-1200 °С стані; повне допалювання гарячих конвертерних газів, що утворюються при продувці сталі киснем; охолодження гарячих конвертерних газів, утворених після їх повного допалювання, за рахунок змішування з підсмоктуваним повітрям, яке подають у кількості, що забезпечує температуру одержуваної газової суміші в межах 1250-1350 °С; охолодження конвертерних газів, утворених після розведення підсмоктуваним повітрям, за рахунок відпалу вапняку, до температури 820-850 °С за рахунок додаткового одержання холодного м'яковідпаленого вапна для реалізації на сторону; охолодження виробленого для реалізації на сторону м'яковідпаленого вапна повітрям до температури не більш 50 °С; пакування охолодженого м'яковідпаленого вапна в тару із вологозахисного матеріалу; остаточне охолодження конвертерних газів, утворених після відпалу вапняку в теплообмінному пристрої; здійснення підігріву, зневоднювання, нагрівання і декарбонізації вапняку, а також нагрівання свіжовідпаленого вапна; організація зростання швидкості віднесення знову утвореної в порах відпалюваного матеріалу дрібнозернистої фракції від зони нагрівання свіжовідпаленого вапна, через зони декарбонізації, нагрівання і зневоднювання, до зони підігріву відпалюваного вапняку при русі гарячих конвертерних газів знизу вверх через шар відпаленого вапна і відпалюваного вапняку; регулювання витрати і температури гарячих конвертерних газів, що утворюються при їх допалюванні і розведені підсмоктуваним повітрям, за рахунок зміни розрідження в зоні підсмоктування повітря шляхом використання димососа з частотнорегульованим числом обертів електродвигуна; підігрів, зневоднювання і часткове нагрівання вапняку теплом гарячих конвертерних газів, що утворюються перед і після продувки сталі киснем; подача вапняку в зону відпалу порціями заданого об'єму протягом усього часу виплавки сталі в кількості, що забезпечує охолодження гарячих конвертерних газів, утворених після їх повного допалювання й змішування з підсмоктуємим повітрям, до температури 820-850 °С; з урахуванням виносу пилу; вивантаження утвореного 7 м'яковідпаленого вапна з зони відпалу порцією/порціями заданого об'єму тільки під час подачі вапна в процес виплавки сталі, відповідно до технічного рішення, що заявляється, повітря на охолодження до температури не більш 50 °С виробленої о для реалізації на сторону м'яковідпаленого вапна подають у кількості, що забезпечує одержання відпрацьованогогарячого повітря з температурою, що не перевищує 350 °С, при цьому відпрацьоване гаряче повітря з температурою, що не перевищує 350 °С, змішують із охолодженими конвертерними газами, утвореними за рахунок додаткового одержання холодного м'яковідпаленого вапна і направляють на остаточне охолодження конвертерних газів у теплообмінному пристрої, наприклад, у водогрійному котлі. Суть технічного рішення, що заявляється, полягає в наступному. При подачі повітря на охолодження до температури не більш 50 °С виробленого для реалізації на сторону м'яковідпаленого вапна в кількості, що забезпечує одержання відпрацьованого гарячого повітря з температурою, що не перевищує 350 °С, при змішуванні відпрацьованого гарячого повітря з температурою, що не перевищує 350 °С, з охолодженими конвертерними газами, утвореними за рахунок додаткового одержання холодного м'яковідпаленого вапна і подачі отриманої суміші на остаточне охолодження конвертерних газів у теплообмінному пристрої, наприклад, у водогрійному котлі, підвищується ефективність процесу виплавки сталі шляхом зниження її собівартості за рахунок утилізації низькотемпературного тепла конвертерних газів. Таким чином, сукупність відмінних ознак технічного рішення, що заявляється (способу повної утилізації тепла конвертерних газів з одержанням гарячого й холодного м'яковідпаленого вапна та гарячої води) веде до підвищення ефективності процесу виплавки сталі, тобто до досягнення зазначеного вище технічного результату. Застосування способу повної утилізації тепла конвертерних газів з одержанням гарячого й холодного м'яковідпаленого вапна та гарячої води, що заявляється, ілюструється наступним прикладом конкретного здійснення. Приклад. У конвертер завантажують тверду металеву шихту й заливають чавун у кількостях, що забезпечують виплавку 142 т готової сталі. Зону відпалу перед початком компанії повністю завантажують готовим відпаленим вапном у 3 кількості 38,497 м (50,046 т). Вихідне завантаження вапна в такій кількості забезпечує згодом необхідний час контактування з конвертерними газами вихідного вапняку, що безупинно вводиться, з розміром шматків 8-50 мм (86,142 т/годину). Необхідний час контактування (0,625 години), що безупинно вводиться вихідного вапняку з конвертерними газами забезпечує його повну декарбонізацію з утворенням гарячого (близько 950 °С) м'яковідпаленого вапна в кількості 45,538 т/годину. Попередньо очищений від дрібнозернистої фракції вихідний вапняк з 66839 8 розміром шматків 8-50 мм (із середньою крупністю 37,5 мм, з вологістю 2 %, зі вмістом карбонату кальцію 94% і домішок 4% у вигляді глини й піску при температурі 15 °С) завантажують безупинно в кількості 71,785 т/годину в зону його відпалу. Безперервне завантаження здійснюють протягом усього періоду виплавки сталі тривалістю 50 хв. Конвертерні гази, що утворюються при продувці 142 т сталі киснем протягом 20 хв, у кількості 3 57,056 т/годину (321749,047 м /годину при температурі 1652 °С та тиску 98000 Па) зі вмістом 92 % CO, 6 % CO2 і 2 % N2 піддають допалюванню шляхом контрольованого підсмоктування повітря через пристрій забору конвертерних газів. Регулювання витрати підсмоктуємого повітря й температури гарячих конвертерних газів, що утворюються при їх допалюванні й розведенні підсмоктуємим повітрям, здійснюють за рахунок зміни розрідження в зоні підсмоктування повітря. Для зміни розрідження в зоні підсмоктування повітря використовують димосос із частотнорегульованим числом обертів електродвигуна. Підсмоктуєме повітря подають у кількості 355,204 3 т/годину (300092,977 м /годину при температурі 15 °С). Тепло, що виділяється від допалювання гарячих конвертерних газів, становить 147,372 Мвт. Отримані після допалювання й розведення підсмоктуємим повітрям конвертерні гази, що містять 20,84 % CO2, 12,54% О2 і 66,62 % N2, у 3 кількості 412,260 т/годину (1708022,206 м /годину при температурі 1250 °С та тиску 96000 Па) використовують у якості теплоносія для здійснення процесу відпалу вапняку з одержанням м'яковідпаленого вапна. Конвертерні гази, охолоджені за рахунок нагрівання відпаленого вапна, отриманого в попередній плавці, а також за рахунок протікання реакції декарбонізації й процесів нагрівання й зневоднювання свіжозавантаженого вихідного вапняку, що містить 26,97% CO2, 0,38 % Н2О, 11,51 % О2 і 61,14 % N2, у 3 кількості 449,215 т/годину (1348615,284 м /годину при температурі 850 °С і тиску 95000 Па), направляють для остаточного охолодження у водогрійний котел. Разом з охолодженими до температури 850 °С газами виноситься дрібнозернистий й тонкодисперсний пил, що містить 60,02 % CаO, 6,00 % домішок і 33,97 % CаСО3, у кількості 3,649 т/годину при температурі 850 °С. Тепло на декарбонізацію нагрітого вапняку становить 33,444 МВт, а тепловтрати через зовнішні поверхні апаратів і від гарячого відпаленого вапна - 7,854 МВт або 6,6 % від тепла допалювання утворених гарячих конвертерних газів. Частина гарячого відпаленого вапна, що містить 92,94 % СаО й 7,06 % домішок, при температурі 950 °С у кількості 6,875 т завантажують двома порціями в конвертер через 8 хв і 12 хв після початку продувки сталі киснем. Іншу частину гарячого відпаленого вапна в кількості 8,637 т з горизонтального бункера прямокутного перетину подають у систему відводу нагрітого повітря пристрою охолодження гарячого відпаленого вапна. По вертикальних чотиригранних каналах для проходження зверху вниз нагрітого матеріалу, а знизу вверх - охолодженого повітря, гаряче відпалене вапно направляють у робочий об'єм 9 горизонтального футерованого теплообмінника. У вертикальних каналах горизонтального футерованого теплообмінника відбувається охолодження гарячого м'яковідпаленого вапна, що опускається вниз. Утворене холодне м'яковідпалене вапно в кількості 25,911 т/годину з вертикальних каналів горизонтального футерованого теплообмінника вивантажують у вертикальні канали системи підведення охолодженого повітря. З вертикальних каналів системи підведення охолодженого повітря холодне м'яковідпалене вапно подають у перевернену порожню горизонтальну піраміду розвантажувального вузла. Через прямокутний отвір (для вільного проходження матеріалу, що вивантажується, під дією гравітаційної сили) у малій нижній основі переверненої порожньої горизонтальної піраміди холодне м'яковідпалене вапно вивантажують крізь механізм вивантаження (при відкритому шибері) і направляють у систему пакування охолодженого м'яковідпаленого вапна. Вивантаження холодного відпаленого вапна з перевернутої порожньої горизонтальної піраміди здійснюють через вертикальні канали механізму вивантаження, що забезпечують вільне проходження матеріалу, що вивантажується, під дією гравітаційної сили. Для охолодження гарячого м'яковідпаленого вапна використовують атмосферне повітря в кількості 100,852 т/годину 3 (81863,560 м /годину при температурі 15 °С і тиску 102000 Па), яке через вузол введення охолодженого повітря подають у пристрій охолодження гарячого відпаленого вапна. У пристрої охолодження гарячого відпаленого вапна відбувається нагрівання повітря й зниження температури гарячого м'яковідпаленого вапна при їх безпосередньому контакті. Відпрацьоване нагріте повітря в 3 кількості 100,852 т/годину (194224,230 м /годину при температурі 350 °С і тиску 93000 Па) через вузол виводу нагрітого повітря додатковим димососом при регулюванні розрідження обладнанням регулювання швидкості відсмоктування нагрітого повітря, подають по теплоізоляційному повітроводу на вхід водогрійного котла. Подаване на вхід водогрійного котла нагріте повітря в у 3 кількості 100,852 т/годину (194224,230 м /годину при температурі 350 °С і тиску 93000 Па) змішують із конвертерними газами, охолодженими за рахунок нагрівання відпаленого вапна, отриманого в попередній плавці, а також за рахунок протікання реакції декарбонізації й процесів нагрівання й зневоднювання свіжозавантаженого вихідного вапняку, що містять 26,97 % CO2, 0,38 % Н2О, 11,51 % О2 і 61,14 % N2, у кількості 449,215 т/годину 3 (1348615,284 м /годину при температурі 850 °С и тиску 95000 Па), і отриману суміш (нагрітого до Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 66839 10 350 °С повітря й охолоджених до 850 °С конвертерних газів) направляють для остаточного охолодження у водогрійний котел. У водогрійному котлі здійснюють остаточне охолодження суміші конвертерних газів з нагрітим повітрям і пилу, що уноситься, до температури 150 °С. Після остаточного охолодження суміші конвертерних газів з нагрітим повітрям (550,067 т/годину) обсяг їх ста3 новить 710387,161 м /годину при тиску 85000 Па. Задану температуру остаточно охолоджених конвертерних газів (150 °С) забезпечують за рахунок подачі води на охолодження в кількості 364,895 т/годину при температурі 15 °С. Утворену гарячу воду в кількості 364,895 т/годину використовують на технологічні й господарські потреби підприємства. Остаточно охолоджену до температури 150 °С суміш конвертерних газів і повітря, яке містить пил, що уноситься, у кількості 2,649 т/годину, подають на очищення від дрібнозернистої фракції. Очищення від дрібнозернистої фракції здійснюють у відцентровім полі в циклоні. Вловлений у циклоні дрібнозернистий продукт у кількості 1,038 т/годину при температурі близько 125 °С накопичують у бункері дрібнозернистого продукту, де останній прохолоджується до температури навколишнього середовища (15 °С). Накопичений дрібнозернистий продукт періодично відвантажують споживачеві. Очищену від дрібнозернистої фракції суміш конвертерних газів і повітря при температурі близько 125 °С, що містять тонкодисперсний пил у кількості 1,611 т/годину відсмоктують із циклону й нагнітають на остаточне доочищення від тонкодисперсного пилу. Остаточне доочищення від тонкодисперсного пилу здійснюють на фільтрах. Уловлений на фільтрах тонкодисперсний продукт періодично вивантажують у бункер, де відбувається його накопичення й охолодження до температури навколишнього середовища (15 °С). Накопичений тонкодисперсний продукт у кількості 1,611 т/годину періодично відвантажують споживачеві. Очищені від тонкодисперсного пилу й охолоджені конвертерні гази при регулюванні їх витрати й температури шляхом використання димососа із частотно-регульованим числом обертів електродвигуна викидають у навколишню атмосферу при температурі близько 100 °С. Застосування способу повної утилізації тепла конвертерних газів з одержанням гарячого й холодного м'яковідпаленого вапна та гарячої води, що заявляється, дозволить підвищити ефективність процесу виплавки сталі шляхом зниження її собівартості за рахунок утилізації низькотемпературного тепла конвертерних газів. Підписне Тираж 23 прим. 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