Спосіб об’єднання доменної печі з установкою для розділення газоподібного повітря і установка для цього

1. Спосіб об'єднання n ( 1) доменних печей з принаймні однією установкою для розділення газоподібного повітря, у якому n доменних печей і установка для розділення газоподібного повітря, яка виробляє кисень, живляться повітрям від принаймні n+1 компресора, оскільки кожна доменна піч живиться принаймні одним компресором з принаймні n+1 наявних компресорів, при цьому принаймні один з компресорів, який не живить доменну піч ("другий компресор"), використовують для живлення установки для розділення газоподібного повітря, який відрізняється тим, що як тільки один з компресорів ("перший компресор"), який живить доменну піч, подає повітря з витратою потоку, нижчою за наперед встановлену витрату потоку Dmin, то згаданий перший компресор від'єднують від згаданої доменної печі, а другий компресор з'єднують зі згаданою доменною піччю і переважно від'єднують від установки для розділення газоподібного повітря. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що додатковий компресор видає стиснене повітря і/або 2 (19) 1 3 91589 4 ром (16), або з трубопроводом (5, 6) для подачі повітря для принаймні однієї з доменних печей (1, 2) або з установкою (20) для розділення газоподібного повітря, або з ними обома. Представлений винахід відноситься до способу об'єднання принаймні однієї доменної печі з принаймні однією установкою для розділення газоподібного повітря, у якому n доменних печей і принаймні одна установка для розділення газоподібного повітря живляться повітрям від принаймні n+1 компресора з n 1 і переважно >1. Доменна піч є найбільш широко використовуваним обладнанням для виробництва переробного чавуну, головним чином, до складу якого входить залізо (92 - 95 вагових %), вуглець (3-5 вагових %) та інші елементи в малих кількостях, такі як кремній, марганець, фосфор, сірка і тому подібне. Потім цей переробний чавун перетворюють на сталь в кисневому конвертері шляхом введення в нього кисню у рідкому стані, зокрема окислюючи вуглець. Потім одержану сталь рафінують і доводять до бажаного сорту (кремнієва сталь, марганцева сталь і подібне) перед відливанням з одержанням болванок, слябів, блюмів або білетів. Доменна піч головним чином живиться залізною рудою (головним чином 1,3 - 1,6 тон на тону одержаного переробного чавуну) у формі агломератів або котунів, які вводяться з її верхньої частини, коксом (250 - 500кг на тону переробного чавуну), який також подається з її верхньої частини, розпиленим вугіллям, яке подається у фурми, при цьому введена кількість може змінюватися від 0 до 250кг на тонну переробного чавуну, або будь-яким іншим пальним, таким як природний газ, топковий мазут, газ коксування, пластичні речовини, і повітрям, також названим "вітром", з витратою потоку, що може змінюватися від 800 до 1200м3 на тонну виробленого переробного чавуну, при цьому повітря збагачується киснем або ні, причому це збагачення може варіюватися від 0 до приблизно 15 об'ємних %, тобто від 0 до 150м3 кисню на тону виробленого переробного чавуну. Ця доменна піч виробляє головним чином переробний чавун, шлак (200 - 400кг на тону виробленого переробного чавуну), який потім може використовуватися в різних застосуваннях, і гази, які включають, зокрема, азот (40 - 60 об'ємних %), моноксид вуглецю CO (20 - 25 об'ємних %), діоксид вуглецю СО2 (20 - 25 об'ємних %) і водень (1 7 об'ємних %). Можуть також одержуватися різні інші елементи з вмістом менш ніж 1%. Газ або газова суміш, яка видається доменною піччю, головним чином відновлюється і використовуються для одержання його теплоти згорання або прямим теплообміном для пониження його температури і підвищення температури газу або текучої субстанції, яка, у свою чергу, здійснює теплообмін, або спалюванням, наприклад CO з киснем для одержання додаткової теплоти. Вітер доменної печі, або збагачений киснем або ні, подається в основі доменної печі по фурмам, що розподілені по її периметру. Цей вітер подається під тиском, що може змінюватися від 1 до 7х105Па для усунення перепаду тиску в доменній печі і тиску у її верхній завантажувальній частині. Необхідні витрати потоку повітря дуже високі і змінюються від 5000м3/год для дуже малих доменних печей (наприклад для печей, які можна побачити в даний час особливо в Китаї) до 500000м3/год для дуже великих промислових доменних печей. Для доведення тиску навколишнього повітря до цього тиску, використовуються дуже потужні повітряні компресори або "повітродувки", при цьому одна (або більша кількість) повітродувок передбачена для однієї доменної печі. На заводі, який виготовляє переробний чавун і має більше ніж одну доменну піч, загальною практикою є наявність n доменних печей з використанням принаймні n+1 повітродувки і інколи n+2 повітродувок для забезпечення безперервного виробництва переробного чавуну, коли одна з них ймовірно поламалась (або повинна бути зупиненою для технічного обслуговування або з іншої причини). Тепер, резервні повітродувки (також названі другими повітродувками), які є резервними відносно кількості доменних печей, головним чином під час роботи встановлюються коло інших повітродувок і знаходяться в запасному положенні, готовими до запуску для забезпечення безперервного виробництва переробного чавуну, навіть коли виявлено, що тиск повітря і/або витрата потоку в повітродувці має наперед визначену величину, нижче якої потрібно замінювати цю повітродувку однією з резервних. Головним чином, для збагачення повітряного потоку киснем, одна або більша кількість великих установок для виробництва кисню, головним чином кріогенних установок для розділення повітря, які виробляють кисень промислової чистоти, тобто головним чином чистоти, більшої за 80 об'ємних %, переважно більшої за 90 об'ємних %, більш переважно, більшої за 95 об'ємних %, і інколи чистоти, більшої за 99 об'ємних %, встановлюються на місці виробництва переробного чавуну біля доменних печей або з'єднуються з ними трубопровідними лініями. Питання підвищення вимоги до кисню у місці виробництва переробного чавуну може поставати або у випадку підвищення виробництва переробного чавуну в існуючих доменних печах або додаванням однієї або більшої кількості нових доменних печей на місці, або підвищенням спеціального споживання кисню в кожній доменній печі в результаті, наприклад, додавання більшої кількості палива, такого як вугілля, природний газ, топковий мазут, газ коксування, пластичні матеріали і подібне (це додавання головним чином відбувається у фурмах). Це підвищення може витікати з викорис 5 тання кисню з іншої технічної задачі, такої як, наприклад, збагачення повітря, передбаченого для попереднього нагрівання каупера. У цьому випадку, підвищення вимоги до кисню може призводити до конструювання нової установки для виробництва кисню, або кріогенної установки для розділення повітря або установки, яка виробляє кисень за допомогою так званих способів VPSA (Короткоциклова Адсорбція при Розрідженні). Коли необхідно вкласти такі кошти в нову установку для розділення газоподібного повітря, беручи до уваги її високу вартість, то необхідно або бажано використовувати компоненти, які вже наявні на місці. Спосіб згідно з винаходом включає таким чином поставлену задачу. Він відрізняється тим, що, оскільки кожна доменна піч живиться принаймні одним компресором з принаймні n+1 наявного компресора, то принаймні один з компресорів, який не живить доменну піч (далі названий "другий компресор"), використовується для живлення установки для розділення газоподібного повітря, тоді як тільки один з компресорів (далі названий "перший компресор"), який живить доменну піч, виробляє повітря з витратою потоку, нижчою за наперед встановлену витрату потоку Dmin, при цьому згаданий перший компресор від'єднується від згаданої доменної печі, а другий компресор з'єднується із згаданою доменною піччю і переважно від'єднується від установки для розділення газоподібного повітря. Витрата потоку Dmin типово відповідає мінімальній витраті потоку, необхідної для доменної печі, до якої він під'єднується для коректної роботи. У цей спосіб, використовується один з наявних компресорів або повітродувок (другий компресор), коли інші повітродувки (перші компресори) працюють нормально і зазвичай живлять їх відповідну доменну піч для живлення установки для розділення газоподібного повітря стисненим повітрям (головним чином в додатковому малому компресорі для підвищення тиску повітря, відібраного для установки для розділення газоподібного повітря до величини принаймні приблизно 5 105кПа і/або для поповнення об'єму повітря, відібраного для установки для розділення повітря), і, коли виявляється проблема в одному з перших компресорів, який живить доменну піч, перший компресор, який має проблему, зупиняється і замінюється компресором, який в той час відповідає за живлення установки для розділення газоподібного повітря стисненим повітрям, при цьому ця установка перебуває під час цього періоду в резервному положенні, доки (інший) другий компресор стає доступним (після ремонту першого компресора) для живлення установки для розділення газоподібного повітря стисненим повітрям. Переважно, встановлюється додатковий компресор, передбачений для установки для розділення газоподібного повітря, для видачі принаймні деякої порції стисненого повітря, необхідного для цієї установки, і/або необхідного надлишкового тиску. В представленому контексті, компресор повинен «з'єднуватися» або "під'єднуватися" до до 91589 6 менної печі або до установки для розділення газоподібного повітря, коли згаданий компресор живить доменну піч, або відповідно установку для розділення газоподібного повітря стисненим повітрям. Подібним чином, компресор повинен "від'єднуватися" від доменної печі або від установки для розділення газоподібного повітря, коли він не живить доменну піч або відповідно установку для розділення газоподібного повітря стисненим повітрям. В залежності від витрати повітряного потоку, необхідної для доменної печі і установки для розділення газоподібного повітря, і від максимальної витрати потоку, яку може забезпечувати наявна повітродувка (другий компресор), для установки для розділення газоподібного повітря буде можливим, за певних обставин, продовжувати роботу під час періоду знаходження в резервному положенні, проте з послабленим потоком стисненого повітря (послабленого потоком, необхідним для доменної печі, до якої на даний момент ця повітродувка під'єднана). Можливі різні альтернативні форми винаходу: Одна або більша кількість повітродувок, присутніх на місці і передбачених для стиснення повітря або вітру, що подається до доменної печі, головним чином резервними повітродувками, може використовуватися для стиснення принаймні деякої порції повітря, необхідного для виробництва кисню однією або більшою кількістю установок для розділення газоподібного повітря. Характеристики однієї або більшої кількості повітродувок, початково розроблених для роботи в робочих діапазонах, узгоджених з спеціальними вимогами до тиску і витрати потоку для доменної печі, можуть підганятися до спеціальних вимог до тиску і витрати потоку для установки для виробництва кисню. Повітря, стиснене до абсолютного тиску, в усіх випадках вищого 2 бар і надане однією з повітродувок, початково передбаченого для доменної печі, може подаватися до установки для виробництва кисню або до доменної печі. За "нормальної" роботи, тобто, коли усі повітродувки працюють, повітря від резервної повітродувки (другого компресора) усе або тільки частково буде подаватися до випускного отвору установки для розділення газоподібного повітря. На противагу цьому, в аварійній ситуації, тобто, коли недостатня кількість повітродувок працює нормально для введення вітру в доменні печі, повітря від цієї додаткової повітродувки може потім подаватися знову до доменної печі, при цьому робота установки для виробництва кисню зупиняється або пристосовуються до пониженого режиму, сумісного з бажаною роботою доменних печей. Може передбачатися система трубопроводів для подачі стисненого повітря для одного або інших призначень (доменна піч або установка для розділення газоподібного повітря). Переважно, регулювання системи буде використовуватися для оптимізації пристосування, тоді як робочий діапазон повітродувки або повітродувок, які початково перебувають в запасному положенні, будуть розроблятися для надання можли 7 вості зручного пристосування до різних можливих ситуацій. Робота установки для розділення газоподібного повітря, яка виробляє кисень, може повністю зупинятися, якщо вимога доменних печей до виробництва переробного чавуну потребує цього і вибрана оператором вищого пріоритету. Переважно, установка для розділення газоподібного повітря виробляє кисень з чистотою, більшою за 90 об'ємних % (також названий неочищеним киснем) і переважно з чистотою кисню, більшою за 95 об'ємних %. Також переважно, допоміжний компресор, передбачений для установки для розділення газоподібного повітря, буде встановлюватися для видачі певної кількості повітря, необхідного для установки для розділення газоподібного повітря (якщо потребується велика кількість повітря, занадто велика для потужності однієї повітродувки). Окрім того, цей допоміжний компресор може використовуватися для роботи установки для розділення повітря, коли доменна піч вимагає повітродувки (другого компресора). Цей додатковий компресор може також використовуватися як заміняюча повітродувка у випадку двох одночасних поламок, у випадку чого установка для розділення повітря буде зупинена). Кисень, вироблений установкою для розділення газоподібного повітря, може передбачатися частково для доменних печей або частково для інших установок, які головним чином присутні на місці, таких як конвертери. Таким чином, деяка частина кисню, виробленого установкою для розділення газоподібного повітря, використовується у принаймні одному з конвертерів, присутніх на місці збирання. Згідно з варіантом, установка для розділення газоподібного повітря має два робочі режими, а саме так званий "нормальний" робочий режим і так званий "послаблений" робочий режим. Типово, установка для розділення газоподібного повітря працює в постійному робочому режимі, коли другий компресор живить її повітрям, і в послабленому робочому режимі, коли другий компресор під'єднаний до доменної печі, тобто під час періоду простоювання установки для розділення газоподібного повітря. Згідно з першим варіантом виконання, установка для розділення газоподібного повітря виробляє кисень з чистотою більше ніж 90 об'ємних % в постійному робочому режимі і з чистотою 90% або менше - в послабленому робочому режимі. Згідно з іншим варіантом виконання, установка для розділення газоподібного повітря виробляє кисень з чистотою більше ніж 95 об'ємних % в постійному робочому режимі і 95% або менше в послабленому робочому режимі. Установка для розділення газоподібного повітря може також генерувати перший потік кисню в постійному робочому режимі і другий потік кисню, слабший за перший - в послабленому робочому режимі. Таким чином, установка для розділення газоподібного повітря може видавати кисень і, зокрема, живити киснем трубопроводи для стисненого 91589 8 повітря, з'єднані з доменною піччю, навіть під час періоду простоювання. Згідно з іншим варіантом виконання, установка для розділення повітря має трубопроводи (18, 19) і клапани (7, 8, 13) для з'єднання другого компресора (16) або з принаймні одним із трубопроводів (5, 6) для живлення доменних печей повітрям або з установкою (20) для розділення газоподібного повітря, або з обома ними. Винахід буде краще зрозумілим за допомогою наступного ілюстративного варіанту виконання, описаного на єдиній фігурі, яка показує варіант виконання винаходу, який використовує дві доменні печі, одну установку для розділення газоподібного повітря і три компресори. Доменні печі 1 і відповідно 2 з'єднані з компресорами 3 і відповідно 4 через трубопроводи 5 і 6 для подачі стисненого повітря. На трубопроводі 5 розташований датчик 9 витрати, який вимірює мінімальну витрату потоку в трубопроводі 5, і датчик 10 витрати, який регулює потік стисненого повітря від компресора 3. Ті ж детектори 11 вимірювання мінімальної витрати потоку знаходяться на трубопроводах 6 і 12 для регулювання компресора 4. Компресори 3 і 4 є повітродувками, які зазвичай використовуються для живлення їх відповідних доменних печей. На місці розташований додатковий компресор або повітродувка, передбачений для послаблення наслідків поламок компресора 3 або 4. Цей додатковий компресор 16 з'єднаний живильним трубопроводом 19 і клапаном 13 з установкою 20 для розділення газоподібного повітря, з одного боку, і трубопроводом 18-з клапанами 7 і 8, при цьому останні з'єднані з живильними лініями 5 і відповідно 6. На живильному трубопроводі 19 встановлений датчик 17 витрати, який відповідає за регулювання потоку повітря, який подається компресором 16 до установки 20 для розділення газоподібного повітря, коли згаданий компресор працює. Установка 20 для розділення газоподібного повітря з'єднана живильними трубопроводами 21 і відповідно 22 з клапанами 14 і 15, що живлять трубопроводи 6 і відповідно 5. Робота цієї системи є наступною: за нормальної роботи, тобто, коли компресори 3 і 4 працюють нормально, тобто, коли потік повітря, який подається до доменних печей 1 і відповідно 2, перевищує мінімум, потрібний для нормальної роботи цих доменних печей, і який вимірюється детекторами 9 і відповідно 11, при цьому клапани 14 і 15, а також клапан 13, перебувають в робочому положенні. У цьому випадку, замінюючий компресор 16 живить через відкритий клапан 13 установку для розділення газоподібного повітря, яка сама по собі випускає свій кисень крізь відповідні клапани 14 і 15 до трубопроводів для подачі вітру доменних печей 6 і 5 для збагачення цього вітру бажаною кількістю кисню. Однак, коли один і/або інший з двох детекторів 9 або 11 виявляють дефект потоку в трубопроводі 5 або 6, то клапан 13, який був відкритий в трубопроводі 19, потім закривається або частково закри 9 91589 вається, при цьому детектори 9 і/або 11 одночасно відкривають клапани 7 і/або 8 (які зазвичай закриті під час "нормального" робочого періоду) для надання можливості живити трубопроводи 5 і/або 6 стисненим повітрям через ці клапани 7 і 8. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 10 В залежності від вибору, зробленого оператором, або дозволеним установкою, клапани 14 і 15 будуть або повністю закриватися (переважний режим) або частково закриватися, якщо установка 20 для розділення газоподібного повітря може продовжувати працювати в послабленому режимі. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601