Способ получения губчатого железа и устройство для его осуществления

Способ получения губчатого железа и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Способ получения губчатого железа в шахтной печи, включакхций противоток загружаемой сверху руды и горячего восстановительного газа рециркуляцию и очистк от С02 колошникового газа, добавление к нему обессеренного газа из газификатора и регулирование температуры газа, подаваемого в зону восстановления, в пределах 700-1000°С , о т л и чающийся тем, что, с целью снижения энергетических и капитальных затрат, часть рециркулируемого газа подают в газификатор, нагрев которого осуществляют плазменной горелкой, a в газ, идущий от горелки, вводят восстановитель в виде угольной пьши с размером частиц 0,840 ,02 мм. 1 :00 :оо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ПВ (Ш

4(5I) С 21 В 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К IlATEHTV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3261943/22-02 (22) 30. 03, 81 (46) 30. Ol . 85. Бюл. 11 4 (72) Свен Сантен и Берье Йоханссон

{ Шв еция) (71) СКФ Стил Инджиниринг Актиеболаг .(Швеция1 (53) 669.181.423(088.8) (56) l. Заявка ФРГ У 2438790, кл. С 21 В )3/02, 13.08.74. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГУБЧАТОГО ЖЕЛЕЗА И УСТРОИСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) l, Способ получения губчатого железа в шахтной печи, включающий противоток загружаемой сверху руды и горячего восстановительного газа, рециркуляцию и очисткф от С02 колош никового газа, добавление к нему обессеренного газа из газификатора и регулирование температуры газа, подаваемого в зону восстановления, в пределах 700-1000 С, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью снижения энергетических и капитальных затрат, часть рециркулируемого газа подают в гаэификатор, нагрев которого осуществляют плазменной горелкой, а в гаэ, идущий от горелки, вводят восстановитель в виде угольной пыпи с размером частиц 0,840,02 мм. 1138039

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что рециркулируемый газ очищают от СО до содержания его 2,0-0,1Х. 3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве восстановителя применяют кокс.

4, Устройство для получения губчатого железа, содержащее шахтную печь. контур рециркуляции с компрессором, приспособления для очистки, смешивания, разделения газовых потоков и подачи газа в зону восстановления, газификатор в ниде шахты, заполнен. ной твердым восстановителем, и приспособления для ввода окислителя и

Изобретение относится к способу и устройству для получения губчатого железа, в которых в качестве восстановителя применяют уголь.

Наиболее близким к предлагаемому S по технической сущности и достигаемому результату является способ получения губчатого железа в шахтной печи, включающий противоток за— гружаемой сверху руды и горячего восстановительного газа, добавление к нему обессеренного газа из газификатора и регулирование температуры газа, подаваемого в зону восстановления, в пределах 700-1000 С.. о

Устройство для получения губчатого железа содержит. шахтную печь, контур рециркуляции с компрессором, приспособления для очистки, смешивания, разделения газовых потоков и по->О дачи газа в зону восстановления, газификатор в виде шахты, заполненной твердым восстановителем, и приспособ. ления для ввода окислителя и вывода шлаков. Применяется шахтная печь в комбинации с устройством для газификации угля, которое основывается на частичном сгорании (11.

Недостатками известного способа являются, главным образом, экстремально большие капиталовложения на установление устройства для газификации угля и большой расход энергии.

При осуществлении способа используетвывода шлаков, о тл ич ающ е" е с я тем,что газификатор снабжен плазменной горелкой с приспособлением для ввода дополнительного порошкообразного восстановителя.

5. Устройство по п. 4, о т л и " ч а ю щ е е с я тем, что компрессор расположен между приспособлениями для очистки и для разделения очищенного восстановительного газа.

6. Устройствб по п. 4, о т л и — ч а ю щ е е с я тем, что приспособление для ввода порошкообразного восстановителя и/или окислителя имеет плоскость ввода перед горелкой. ся находящийся в твердой форме уголь, непосредственно газифицированный при применении плазменного генератора.

Недостатком этого способа является также то, что подача угля должна производиться черезвычайно точно, причем при. применении углей некоторых сортов возникают проблемы, связанные с образованием золы. Кроме того, получаемый газ отличается более низким содержанием водорода, чем это необходимо для целей восстановления в идеальном случае.

Цель изобретения — снижение энергетических затрат и капитальных затрат.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения губчатого железа в шахтной печи, включающему противоток загружаемой сверху руды и горячего восстановительного газа, рециркуляцию и очистку от С0 колошникового газа, добавление к нему обессеренного газа из газификатора и регулирование температуры газа, подаваемого в зону восстанов0 ления, в пределах 700-1000 С, часть рециркулируемого газа подают в газификатор, нагрев которого осуществляют плазменной горелкой, а в газ, идущий от горелки, вводят восстановитель в виде угольной пыли с размером частиц 0,84-0,02 мм.

1138039

Рециркулируемый газ очищают от СО до содержания его 2,0-0,17.

В качестве восстановителя применяют кокс

Поставленная цель достигается 5 также тем, что в устройстве для получения губчатого железа, содержащем шахтную печь, контур рециркуляции с компрессором, приспособления для очистки, смешивания, разделения газо- f0 вых потоков и подачи газа в зону восстановления, гаэификатор в виде шахты, заполненной твердым восстановителем, и приспособления для ввода окислителя и вывода шлаков, газифи- f5 катор снабжен плазменной горелкой с приспособлением для ввода дополнительного порошкообразного восстановителя.

Компрессор расположен между приспособлениями для очистки и для раз-. деления очищенного восстановительного газа.

Приспособление для ввода порошкообразного восстановителя и/или окис25 лителя имеет плоскость ввода перед горелкой.

При осуществлении предлагаемого способа восстановительный газ пропускают через шахтную печь противотоком по отношению к окиси железа, причем этот восстановительный газ, который состоит главным образом из окиси углерода и водорода, получают из покидающего шахтную печь реакци- 35 онного газа, а также из газа, который получают иэ твердого восстановителя с помощью плазменного генератора. Этот рециркуляционный газ сначала очищают от двуокиси углерода и воды, 40

% а затем разделяют на два отдельных потока, один из которых подают в плазменный генератор. Последний состоит иэ шахты, которая заполнена таким твердым восстановителем, как 45 кокс или тому подобный материал.

Плазменная горелка расположена в нйжней области шахты, а в газовый поток, покидающий плазменный генератор, подают воду и/или газообразный 50 кислород, которые вступают в реакцию с восстановителем и образуют смесь, состоящую иэ окиси углерода и водорода. Температура полученного газа поддерживается на таком уровне, 55 что содержащаяся в твердом восстановителе эола образует шлак. Покидающая газогенератор нагретая смесь

4 окиси углерода и водорода смешивается с другим потоком очищенного рециркуляционного газа в таком соотношении, что полученная смесь газов имеет температуру, подходящую для осуществления способа восстановления.

Температура rasa, получаемого в . шахте газогенератора, находится в температурных пределах 1300 — 1500 С. о

Предпочтительным является случай, когда перед подачей готовой газовой смеси в нижнюю часть шахтной печи ее температуру доводят до 700-1000 С о посредством смешения с вторым потоком.

В соответствии с другой особенностью изобретения реакционный ras очищают в скруббере до тех пор, пока содержание двуокиси углерода в нем не будет составлять менее 2-0,1Х.

Верхний предел определяется необхо. димым качеством восстановительного газа, а нижний — возможностями существующих способов очистки rasa.

Что касается крупности угольной пыли 0,84-0,02 мм, то верхний предел определяется возможностью эффективного сжигания топлива в плазменной горелке, а нижний регламентируется стоимостью помола угля.

На чертеже схематически представлен пример осуществлений предлагаемого способа.

Восстановление кусков окиси железа осуществляют в восстановительной шахте l. Куски окиси железа вводят в шахту 1 через клиновую задвижку 2 и производят их обработку подаваемым противотоком, нагретым восстановительным газом, который, главным образом, состоит из моноокиси углерода и газообразного водорода и который подают в нижнюю секцию 3 шахты.

Губчатое железо, представляющее собой конечный продукт, удаляют через выпускное приспособление 4 в ниж.ней части шахты 1. Восстановительный газ удаляют иэ верхней части шахты 1 через выпускной трубопровод 5.

Газ, удаляемый указанным образом из шахты 1, содержит 50-70Х моноокиси углерода и водорода, которые не вступили в реакцию, а также продукты реакции, представляющие собой двуокись углерода и воду. Так как этот

t. газ еще содержит относительно большое количество моноокиси углерода и водорода, он вновь может быть

1138039 применен при осуществлении способа.

Однако для того, чтобы этот гаэ вновь можно было применить в качестве восстановительного газа, содержание двуокиси углерода и воды в нем 5 должно быть понижено менее чем до

5Х. Это достигается благодаря тому, что газ пропускают через скруббер (газоочиститель от двуокиси углерода и воды) 6. Когда газ протекает через этот скруббер, он не только освобождается от образовавшихся в процессе реакции двуокиси углерода и воды, а фактически процесс очистки позволяет сбалансировать количество газа таким образом, что можно избежать отдачу газа. Скруббер 6 может содержать в качестве активного вещества, например, моноэтаноламин, причем содержание двуокиси углерода в газе при прохождении через скруббер может снижаться ниже 22.

Из скруббера 6 гаэ попадает по трубопроводу в компрессор 7, в котором происходит повышение давления до необходимого значения, после чего поток газа разделяют по крайней мере на два отдельных потока 8 и 9.

Газовый поток 8, который имеет комнатную температуру, направляют в газогенератор !О, в котором газовый поток 8 применяют в качестве плазменного газа, а необходимое для процесса гаэогенерации количество энергии получают в плазменной горел- З5 ке ll. Газогенератор 10 заполнен твердым восстановителем, в качестве которого преимущественно применяют кокс, Окислитель, предпочтительно воду и/или кислород, подают в газо- 40 генератор через форсунку 12 таким образом, что он попадает в покидакяций плазменную горелку II нагретый газовый поток через сопло 13. Этот дополнительный восстановитель преи- 4 мущественно представляет собой угольную пыль с размером частиц менее 20 меш. Нагретый газовый поток, идущий от плазменной горелки, должен благодаря этому воздействовать на восстановитель и образовывать моноокись углерода и водород. Подвод энергии в газогенератор 10 регулируют таким образом, что зола угольной пыли сплавляется с образованием шла- 5 ка, который может быть удален из нияз ней части газогенератора через выпускной трубопровод 14 в жидкой или твердой форме. С учетом состава эолы температуру преимущественно выбирают в интервале 1300-15000С.

Газообразную смесь из газификатора пропускают через фильтр 15 для отделения серы (например, доломитовый Фильтр), в котором содержание, серы понижают до уровня, приемлемого для осуществления способа получения губчатого железа, предпочтительно до 75 млн 1 и ниже.

По другому варианту устройства фильтр 15 для отделения серы может находиться в самом газогенераторе, причем в этом случае слой кокса снабжают подходящим для указанной цели материалом.

После отделения серы газ имеет температуру, значительно превышающую ту температуру, которая необходи.ма для осуществления способа получения губчатого железа. Вследствие этого температуру газа понижают посредством смешения его с холодным очищенным газом, идущим по трубопроводу 9, в результате достигается подходящая для осуществления способа температура, например 750-1000 С, 0 предпочтительно 825оС Для смешения газа, идущего от газогенератора, с газовым потоком 9 может быть применено специальное смешивающее устройство, Кроме того, газовый поток 9 также можно частично или полностью направлять сверху в газогенератор, причем в этом случае газогенератор одновременно выполняет роль смесительной камеры.

Пример. В нижней части газифи.. катора температура составляет примерно 1425-1550 С и во время прохождения по шахте температура уменьшает. ся примерно до 1100 С. В .серном фильтре температура дополнительно уменьшается примерно на 50%. После чего газ охлаждается примерно до о

850 С при помощи рециркулирующего. газа перед входом в шахту 1.

В скруббере 6 Н О и СО2 вымываются и вымытые объемы соответствуют примерно 510-580 м . 500 м поступают в линию 8 и через сопла 12 и 13

75 м Н20 (г) и 100 м 07 добавляют перед плазмотроном; 300-380 м промытого рециркулнрующего газа с содержанием СО 2X проходят через линию 9 и 1400 м газа подается в нижнюю секцию шахты.

1138039

Составитель: В. Черняков

Редактор И. Петрова Техред С.Легеза Корректор Л. Пилипенко

Заказ !0561/45 Тираж 552 Подписное

ВНННРН Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

В газификатор дополнительно вводится 140 кг угольной пыли (размер меньше, чем 20 меш/0,84 мм) и сверху вводится примерно 35 кг твердого кускообразного углерода с размерами

10 — 40 мм.

В плазмотрон подается 400 кВт.ч электроэнергии.

Благодаря использованию способа и устройства достигается значительный 10 технический прогресс. Производство

rasa может иметь место при такой температуре, что эола образует шлак, который легко удаляется и просто может быть слит иэ газогенератора, 15 не создавая при осуществлении способа проблем, связанных с закупоркой.

Содержание воды в восстановительном газе может быть доведено до такого количества, которое приемлемо для осуществления способа восстановления, причем это достигается в результате процесса очистки и последующего введения воды и/или кислорода в газогенератор. Кроме того, комбинирование очистки газа и гаэогенерации при повышенной температуре дает совершенно неожиданную воэможность сбалансирования количества газа в системе и регулирования температуры восста-, новления. Одновременно достигается высокий энергетический выход, поскольку вццеляющаяся в плазменном генераторе энергия в сущности полностью расходуется при осуществле" нии способа, т.е. установка желаемой температуры достигается посредством добавления холодного циркулирукщего . восстановительного газа, вместо того, чтобы тепло отбиралось системой.

Если ожидается, что должны возникнуть затруднения при связывании эолы, образующейся из твердого восстановителя, в шлаковой фазе, то могут быть применены добавки, которые оказывают влияние на такие свойства шлака, как, например, на температуру плавления, абсорбцию серы и т.д., причем такими добавками.могут быть, например, соединения щелочных металлов и известь.

Эти добавки преимущественным образом смешивают с твердым восстановителем.