Пристрій для одержання рідкого чавуну прямим відновленням

УКРАЇНА UA С2 (ID 27580 (із) (51)6 С21В7/22, С21В11/00 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ОДЕРЖАННЯ РІДКОГО ЧАВУНУ ПРЯМИМ ВІДНОВЛЕННЯМ (33) NL ** (46) 15.09.2000, Бюл. № 4, 2000 р. (72) Клаассен Антоніус Адріанус Mapia (NL), Мейер Хендрікус Коенрад Альбертус (NL) (73) ХОГОВЄНС СТАЛЬ Б.В. (NL) (56) Патент Голландии NL - С - 257692 . (57) 1. Устройство для получения жидкого чугуна прямым восстановлением железной руды, вклю чающее металлургическую емкость для окончатель ного восстановления железной руды и получения технологического газа, средства для подачи угля в металлургическую емкость, средства для подачи кислорода в металлургическую емкость, и плавиль ный циклон для предварительного восстановления и расплавления железной руды, сообщенный с ме таллургической емкостью, отличающееся тем, что металлургическая емкость имеет верхнюю часть в форме кожуха высокого давления, имеющего внут реннюю стенку, снабженную водоохлаждаемыми трубками для охлаждения этой внутренней стенки, и нижнюю часть с ванной для расплавленного железа и слоя шлака, причем нижняя часть имеет внутрен нюю огнеупорную футеровку со средствами для ее водяного охлаждения. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что смежные зоны упомянутых верхней и нижней частей металлургической емкости образуют со вместную соединительную зону для размещения слоя шлака., внутреннее горизонтальное попе речное сечение которой больше, чем внутренние горизонтальные поперечные сечения верхней и нижней частей металлургической емкости выше и ниже этой зоны. * 3. Устройство по пп.1 или 2, отличающееся тем, что упомянутая верхняя часть металлургической емко сти снабжена средствами для ее фиксации в рабо чем положении, а нижняя часть установлена с воз можностью ее отсоединения от упомянутой верхней части и удаления. 4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что упомянутый плавильный циклон установлен непосредственно над упомянутой металлургической емкостью и находится в непосредственном открытом соединении с нею таким образом, чтобы нисходящий канал от плавильного циклона к металлургической емкости существенно не имел сужений площади поперечного сечения. 5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что упомянутая внутренняя стенка верхней час ти металлургической емкости снабжена изнутри на пиленным огнеупорным покрытием. 6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что внутренняя огнеупорная футеровка нижней части металлургической емкости содержит постоян ное покрытие и изнашиваемое покрытие, а упомяну тые средства для охлаждения водой этой футеровки охватывают, по крайней мере, зону расположения слоя шлака. 7. Устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что средства подачи кислорода в металлурги ческую емкость включают центральную кислородную фурму. 8. Устройство по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что средства подачи кислорода в металлурги ческую емкость включают множество кислородных фурм, введенных непосредственно во внутреннее пространство металлургической емкости в про странство над зоной расположения слоя шлака. 9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что упо мянутые кислородные фурмы расположены наклон но вниз к их выпускным концам. 10. Устройство по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что упомянутые средства для подачи угля в металлургическую емкость включают, по крайней мере, один лоток для подачи угля в форме больших кусков, проходящий через упомянутую внутреннюю стенку верхней части металлургической емкости. 11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сред ства для подачи угля в металлургическую емкость включают, по крайней мере, одну угольную фурму для подачи тонко просеянного угля транспортирую щим газом. 12. Устройство по п. 11, отличающееся тем. что упомянутая угольная фурма введена в зону распо ложения слоя шлака. Изобретение относится к устройству для получения жидкого чугуна прямым восстановле нием железной руды, включающему металлургическую емкость, снабженную средствами для по (21) 96031232 (22)29.03.1996 (24) 15.09.2000 (31)9500600 (32)29.03.1995 СМ О 00 ю CM оГ 27580 дачи угля и кислорода в нее, в которой осуществляют окончательное восстановление железной руды и частичное послегорение технологического газа, и плавильный циклон, в котором железную руду предварительно восстанавливают и плавят перед транспортировкой в металлургическую емкость. Прямое получения чугуна из руды описано в US-A-3462263, GB-A-2100755 и ЕР-А-209149. но в них не описаны детали конструкции печи и требующегося охлаждения. Процесс ЦКП (циклонной конвертерной печи), который используется в данном изобретении, описан в статье "Плавильно-восстановительная емкость, использующая предвосстановительный циклон". - Steel Times International, часть 17, № З, март 1993, Redhill, Surrey, GB, с. 24. Процесс осуществляют следующим образом. В металлургической емкости находится ванна расплавленного железа со слоем шлака сверху. Предварительно восстановленную железную руду окончательно восстанавливают в слое шлака. Для этого кислород и уголь подают в металлургическую емкость посредством центральной вертикальной фурмы. В процессе окончательного восстановления производится технологический газ, содержащий восстановительный СО, который частично поспесгорает выше слоя шлака в металлургической емкости, в результате чего ссвобо>ццается тепло, необходимое для окончательного восстановления. Восстановительный технологический газ далее послесгорает в плавильном циклоне с кислородом, подаваемым в плаэильный циклон по каналу. Железная руда, также подаваемая по каналу, предварительно восстанавливается приблизительно до FeO и расплавляется. Предварительно восстановленная железная руда затем опускается или стекает вниз в металлургическую емкость. Чугун и шлак выпускают через выпускное отверстие. Технологический газ выпускают через выпускное отверстие. Процесс протекает при температуре от 1500°С до 1800°С. Давление в устройстве поддерживают в диапазоне от 1 до 6 Бар. Наиболее близкое к настоящему изобретению устройство [1} для получения жидкого чугуна прямым восстановлением железной руды, которое включает металлургическую емкость для окончательного восстановления железной руды и получения технологического газа", средства для подачи угля в металлургическую емкость, средства для подачи кислорода а металлургическую емкость, и плавильный циклон для предварительного восстановления и расплавления железной руды, сообщенный с металлургической емкостью. Однако в известном устройстве для ЦКП (циклонно-конвертерная печь) -процесса не решены следующие проблемы. Во-первых, предварительно восстановленная железная руда FeO является очень едкой средой, особенно в зоне расположения слоя шлака в металлургической емкости. Во-вторых, слой шлака имеет тенденцию сильно пениться, вызывая сильные колебания уровня слоя шлака и, следовательно, условий процесса В-третьих, кислород и уголь должны подаваться способом, наиболее оптимальным для процесса В известном решении эти проблемы не получили полного разрешения, что препятствует его осуществлению в промышленном масштабе Задачей настоящего изобретения является создание устройства для промышленного использования ЦКП-процесса, которое способно осуществить процесс с минимальными затратами на обслуживание. Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве для получения жидкого чугуна прямым восстановлением железной руды, включающем металлургическую емкость для окончательного восстановления железной руды и получения технологического газа, средства для подачи угля в металлургическую емкость, средства для подачи кислорода в металлургическую емкость, и плавильный циклон для предварительного восстановления и расплавления железной руды, сообщенный с металлургической емкостью, упомянутая металлургическая емкость имеет верхнюю часть, в форме кожуха высокого давления, имеющего внутреннюю стенку, снабженную водоохлаждаемыми трубками для охлаждения этой внутренней стенки, и нижнюю часть с ванной для расплавленного железа и слоя шлака, причем нижняя часть имеет 'внутреннюю огнеупорную футеровку со средствами для ее водяного охлаждения. Водоохлаждаемая огнеупорная футеровка нижней части металлургической емкости (конвертера) обеспечивает приемлемый срок службы, в то время как потери тепла послегорения в верхней части металлургической емкости поглощаются охлаждающими трубками. Предпочтительно, смежные зоны упомянутых верхней и нижней частей металлургической емкости образуют совместную соединительную зону для размещения слоя шлака, внутреннее горизонтальное поперечное сечение которой больше, чем внутренние горизонтальные поперечные сечения верхней и нижней частей металлургической емкости выше и ниже этой зоны Таким образом, металлургическая CMKOCTD может быть более широкой в зоне слоя шлака. Верхняя и нижняя части могут быть легко разъемными. Для этого верхняя часть предпочтительно снабжена средствами для ее фиксации в рабочем положении, а нижняя часть установлена с возможностью ее отсоединения от упомянутой верхней части и удаления Только нижняя часть металлургической емкости затем должна быть перемещена и, если необходимо, заменена. Однако, если огнеупорная футеровка нижней части имеет существенный срок службы, эта разъемность нижней и верхней частей не требуется. Предпочтительно упомянутый плавильный циклон установить прямо над металлургической емкостью и в непосредственной связи с нею таким образом, чтобы организовать нисходящий канал для потока от плавильного циклона к металлургической емкости вниз без существенного сужения площади поперечного сечения потека. Это создает очень простое устройство без внутренних транспортных потерь. Предпочтительно водоохлаждаемую внут-1 реннюю стену (трубчатую стену) верхней части металлургической емкости снабдить внутри огнеупорным напыленным покрытием. Это защищает трубчатую стену от любых повреждений химиче 27580 ского, термического и механического происхождения. Также предпочтительно, чтобы огнеупорная футеровка нижней части металлургической емкости содержала постоянное покрытие и изнашиваемое покрытие, а упомянутые средства для охлаждения водой этой футеровки охватывали по крайней мере зону расположения слоя шлака. Эта конструкция доменной печи, которая сама по себе хорошо известна, является менее известной в конструкции конвертера и продлевает срок службы в ее наиболее уязвимой точке, т е. в зоне слоя шлака. В предпочтительном варианте средства для подачи кислорода в емкость включают центральную кислородную фурму, те. фурму закрепленную вертикально в центральной части емкости Это позволяет кислороду всегда подаваться в металлургическую емкость в одно и то же место над слоем шлака, даже когда уровень шлака меняется. В другом предпочтительном варианте средства подачи кислорода в металлургическую емкость включают множество кислородных фурм, введенных непосредственно во внутреннее пространство металлургической емкости в про