Способ очистки нагретых отходящих газов печей жидкофазного восстановления от шихтной пыли, капель металла и шлака и устройство для его осуществления

Способ очистки нагретых отходящих газов печей жидкофазного восстановления от шихтной пыли, капель металла и шлака и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано в черной металлургии при очистке отходящих капель металла и шлака газов печей жидкофэзного восстановления от шихтной пыли. Сущность: в качестве жидкой среды в пылеуловителе используется расплавленный доменный шлак. Устройство для очистки отходящих газов печей жидкофазного восстановления от шихтной пыли, капель металла и шлака включает осадительную камеру, центральный вертикальный входной газопровод грязного газа и выходной патрубок очищенного газа, расположенные в куполе осадительной камеры. Внутренняя поверхность осадительной камеры пылеуловителя футерована медными кессонами, камера снабжена загрузочным отверстием с откидной футерованной крышкой, угольными электродами, расположенными в нижней части осадительной камеры, для наведения шлака и поддержания его в расплавленном состоянии и леткой для удаления уловленных материалов .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5045080/02 (22) 07.04.92 (46) 30.1 1.93 Бюл. ¹ 43 — 44 (71) Московский институт стали и сплавов (72) Вегман ЕФ.; Юсфин Ю.С.; Цейтлин МА; Па— реньков А.Е; Черноусов П.И.; Зуев Г.П; Туктамышев

И.Ш. (73) Московский институт стали и сплавов (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ НАГРЕТЫХ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ПЕЧЕЙ ЖИДКОФАЗНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОТ ШИХТНОЙ ПЫЛИ, КАПЕЛЬ

МЕТАЛЛА И ШЛАКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано в чер— ной металлургии при очистке отходящих капель металла и шлака газов печей жидкофазного восстановления от шихтной пыли. Сущность: в качест(в) RU (и) 2ОО3693 CI (51) 5 CИ В7 ОО ве жидкой среды в пыпеуловителе используется расплавленный доменный шлак Устройство для очистки отходящих газов печей жидкофазного восстановления от шихтной пыли, капель металла и шлака включает осадительную камеру, центральный вертикальный входной газопровод грязного газа и выходной патрубок очищенного газа, расположенные в куполе осадительной камеры. Внутренняя поверхность осадительной камеры пылеуловителя футерована медными кессонами, камера снабжена загрузочным отверстием с откидной футерованной крышкой, угольными злектродами, расположенными в нижней части осадительной камеры, для наведения шлака и поддержания его в расплавленном состоянии и леткой для удаления уловленных материалов.

2003693

10

45 выпадающих из потока частиц, капель ме-. талла и шлака в нижней части осадительной 50 камеры. Пыль со шллаком и металлом харак55

Изобретение относится к черной металлургии, а точнее к технологии очистки высоконагретых отходящих газов печей жидкофазного восстановления от шихтной пыли, капель металла и шлака, Известны (1) пособы улавливания шихтной пыли, капель металла и шлака из высоконагретых до 1200 — 2000 С газов, в которых поток запыленного газа подается B цилиндрической камере тангенциально (co рячил циклон) или сверху вниз вдоль оси осадительной камеры, В первом случае частицl,l пыли, капли металла и шлака прижима котся к внутренней поверхности футеровки осадительной камеры центробежными силами, выпадают из потока, после чего газ отводится через купол камеры.

Во втором случае, при выходе газа из верхнего газопровода в осадительную камеру, диаметр которой намного превышает диаметр газопровода, происходит резкое падение скорости газа, отводимого затем через купол печи. Твердые частицы и капли металла и шлака по инерции продолжают движеl ие и скапливаются в нижней части камеры.

Устройство радиального пылеуловителя включаег: осадительную камеру, как правило, цилиндрической формы, центральный газопровод для запыленного газа, верхнее днище пылеуловителя с патрубками для отвода очищенного газа, нижнее днище пылеуловителя с люком для удаления выпадающей из потока газа пыли (1).

Устройство "горячего" циклона включает: входной патрубок для подвода грязного газа, распределительную камеру, циклонные элементы с завихрящими конструкциями (различной формы: "винт", "розетка" и т.п,), выхлопные трубы, выходную камеру, выходной патрубок для очищенного газа, пылевой бункер с люком для удаления пыли (1), Недостатком таких способов и устройств является приваривание горячей пыли, капель металла и шлака к внутренней поверхности футеровки пылеулавливающих устройств, что особенно характерно для центробежных циклонов, или сваривание теризуется минимальной сыпучестью, а при охлаждении превращается в монолитные куски, которые не могут быть выведены из рабочего пространства осадительной камеры с помощью традиционных шнеков, Наиболее близким техническим решением является способ очистки нагретых отходящих газов, включающий подачу в нижнюю часть осадительной камеры пылеу15

40 лавливающего устройства жидкой среды и периодическое удаление продуктов очистки (2). При таком способе пылеудаления шихтные частицы захватываются жидкой средой с низкой температурой (как правило, водой) в нижней части осадительной камеры в виде шлама, Устройство пылеуловителя с жидкой средой включает осадител ьную камеру, центральный вертикальный входной газопровод грязного газа и выходной патрубок (выходные патрубки) очищенного газа, расположенные в куполе осадительной камеры (2, с, 146 — 148).

Помимо перечисленных выше устройство пылеуловителя с жидкой средой оснащается системами для подачи жидкости в осадительную камеру и шламовой канализацией.

К недостаткам прототипа следует отнести интенсивное парообразование, которое имеет место в осадительной камере при соприкосновении горячих (1200 — 2000 С) газов, шихтных частиц, капель металла и шлака с холодной водой. Таким образом, к очищенному газу присоединяется большое количество паров, что практически исключает возможность использования очищенного газа для вдувания его в фурмы доменной печи в качестве ГВГ (горячего восстановительного газа). Дело в том, что при взаимодействии паров воды с коксом перед фурмами доменной печи интенсивно протекает реакция; HzOnap+C=Ha+CO — 5,57

МДж/м Н20пар, требующая больших затрат

3 тепла. Затраты тепла в высокотемпературной зоне печи неизбежно приводят к увеличению удельного расхода кокса, Кроме того, соприкосновение высоконагретых газов с холодной водой и затраты тепла на испарение воды: Н20Ж - HzO ap — 1,97

МДж/M 1420пар приводят к охлаждению газ за, снижению его энтальпии в момент подачи к воздушным фурмам доменной печи, то есть уменьшает возможную экономию кокса, Необходимо отметить, что при соприкосновении крупных комков шихты и крупных капель шлака и металла с водой возможно мгновенное парообразование с хлопками и выбросами материалов через газоотводы в куполе осадительной камеры.

Другими словами, удаление раскаленных комков и капель с водой является весьма опасной операцией и, кроме того, ухудшает качество очищенного газа. Так, например, если очищенный газ используется затем в шахтной печи "Мидрекс" для восстановления окатышей или кусковой руды, то присутствие в нем паров снижает

2003693

55 восстановительную способность газа, а при больших концентрациях водяного пара может привести даже к окислению железа в рабочем пространстве печи "Мидрекс". Таким образом, при любой схеме использования очищенного горячего газа печей жидкофазного восстановления удаление пыли, капель металла и шлака с помощью проточной воды должно быть исключено.

Следовательно, основная идея способа, принятого за прототип, не может быть использована для печей жидкофазного восстановления, В основу настоящего изобретения положена задача разработки способа и устройства для его осуществления, исключающего возможность попадания водяных паров в. горячий газ, получаемый в агрегатах жидкофазного восстановления, в процессе его очистки от шахтной пыли, капель металла и шлака.

Сущность изобретения заключается в этом, что в способе очистки нагретых отходящих газов печей жидкофазного восстановления от шихтной пыли, капель металла и шлака, включающем подачу в нижнюю часть осадительной камеры пылеулавливающего устройства жидкой среды и периодическое удаление из пылеуловителя продуктов очистки, согласно изобретению, в качестве жидкой среды подают доменный шлак, а удаление шихтной пыли, капель металла и шлака из пылеуловителя осуществляется вместе с расплавленным шлаком, Сущность изобретения заключается также в том, что s устройстве для очистки отходящих газов печей жидкофазного восстановления от шихтной пыли, капель металла и шлака, включающем осадительную камеру с центральным вертикальным газопроводом для грязного газа и выходным патрубком (выходными патрубками) очищенного газа, расположенными в куполе осадительной камеры, согласно изобретению внутренняя поверхность осадительной камеры футеруется медными кессонами, а сама осадительная камера снабжена загрузочным отверстием с откидной поворотной футерованной крышкой, угольными электродами, расположенными в нижней части осадительной камеры, для наведения шлака и поддержания его в расплавленном состоянии и леткой для удаления уловленных материалов.

Техническим результатом настоящего изобретения является получение горячего восстановительного газа (ГВ Г), очищенного от шихтной пыли, капель металла и шлака и не содержащего водяных паров.

Использование ГВГ, очищенного от шихтной пыли, капель металла и шлака и не содержащего водяных паров, позволяет дополнительно экономить в ходе доменной плавки до 1,5 кг кокса/100 м ГВГ, вдуваемого в доменную печь.

Для реализации способа очистки нагретых отходящих газов от печи жидкофазного восстановления предлагается конструкция устройства пылеуловителя, использующего в качестве пылеулавливающего агента жидкий доменный шлак.

На чертеже дана схема устройства реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит осадительную камеру {1), рабочее IlpocTpBHcTBo которой защищено от воздействия высоконагретого газа, пыли и капель металла и шлака медными кессонами (2), прикрепленными к стальному кожуху (3).

Осадительная камера снабжена футерованным медными кессонами осевым вертикальным газопроводом 4 грязного газа и футерованными медными кессонами газопроводами 5 очищенного газа, расположенными в куполе осадительной камеры (1), а также загрузочным отверстием {6) с откидной поворотной футерованной крышкой (7).

В нижней части осадительная камера футеруется огнеупорным кирпичом (8). В огнеупорной кладке располагается шлаковая летка (9), а рядом с устройством — шлаковый желоб (10). В нижней части осадительной камеры располагаются также графитовые электроды (11).

Порядок работы устройства ясен из следующего примера его применения. Для наведения первого слоя шлака, при пуске устройства, в осадительную камеру {1) через загрузочное отверстие (6) с откидной поворотной крышкой (7) загрузили доменный гранулированный шлак и плавиковый шпат, понижающий температуру плавления доменного шлака, на высоту футерованной огнеупорным кирпичом (8) части осадительной камеры (1). Через графитовые электроды (11), оказавшиеся в слое граншлака, в течение 1,5 ч пропускали постоянный ток до тех пор, пока в результате выделения "Джоулева тепла" в слое граншлака он не был расплавлен и не образовал жидкую шлаковую среду(12) стемпературой

1650 С. После того, как жидкая шлаковая среда (12) была сформирована, поток грязного газа, содержащего 66,8;4, СО; 29,3%

Н ; 1,5% С02; 0,6% Н20 и 1,8% Мр, с температурой 1740 С от печи жидкофазного восстановления ввели в рабочее пространство осадительной камеры (1) через ее купол вертикально по газопроводу (4). При выходе из

2003693 газопровода (4) в широкое сечение осадительной камеры (1) гаэ теряет скорость и изменяет направление движения в сторону газопроводов (5) в куполе осадительной камеры (1). Твердые шихтные частицы. капли металла и шлака, движущиеся по инерции вниз осадительной камеры, захватываются жидкой шлаковой средой (12). Часть частицы, увлекаемая газом к стенкам осадительной камеры, в первые 0,5 ч эксплуатации устройства сформировала на поверхности кессонов слой гарнисажа (13). Попавшие в слой расплавленного шлака(12) частицы руды и флюса растворялись в шлаке,. капли шлака присоединялись к основной массе шлака, а частицы угля и металла "взвешивались" в слое шлака, Таким образом, масса расплава в устройстве постепенно pocha.

Периодически, один раз в смену(один раз в

8 ч) осуществляли выпуск шлака через летку (9) и желоб (10) в шлаковый ковш (не показан). Степень очистки газа составила 92 )ь.

Поддержание шлака в расплавленном состоянии осуществлялось за счет энергии газа, отходящего от печи жидкофазного восстановления, так как купол и наклонные стены камеры, а также сами высоконагретые грязные и чистые газы излучают на поверхность шлака большое количество тепла, Следует отметить, что при вынужденных ос<формула изобретения

1. Способ очистки нагретых отходящих газов печей жидкофазного восстановления 35 от шихтной пыли, капель металла и шлака, включающий подачу в нижнюю часть осадительной камеры пылеулавливающего устройства жидкой среды и периодическое удаление из пылеуловителя продуктов очи- 40 стки, отличающийся тем, что в качестве жидкой среды в пылеуловителе используют доменный шлак, а удаление шихтной пыли, капель металла и шлака из пылеуловителя осуществляют вместе с расплавлен-45 ным шпаком.

2. Устройство для очистки нагретых oT" ходящих газов печей жидкофазного востановках печей жидкофазного восстановл.*ния (при замене фурм, отсутствии шихты и т.п.) температура жидкого шлака поддерживается на необходимом уровне (15005 1700 С) за счет электроэнергии, выделяемой при прохождении постоянного тока через угольные электроды и слой гранулана. При эксплуатации устройства также возможен комбинированный нагрев жидко10 ro шлака газом и электроэнергией.

Главным достоинством заявляемых способа и устройства является возможность получения чистого восстановительного га15 эа, несодержащего водяных паров для дальнейшего использования в доменных печах (или других восстановительных агрегатах), без значительного снижения температуры и потери давления. Известные в настоящее

20 время способы очистки высоконагретых газов требуют предварительного их охлаждения и не могут работать с давлением до 5 атм в рабочем пространстве.

25 (56) 1. Старк С.Б..Пылеулавливание и очистке газов в металлургии. М.: Металлургия, с. 16 и 32, 2, Юдашкин M.ß. Пылеулавливание и очитка газов в черной металлургии,,М,: Ме30 таллургия, 1984, с. 146-149, становления от шихтной пыли, капель металла и шлака, включающее осадительную камеру, центральный вертикальный входной газопровод грязного газа и выходной патрубок (выходные патрубки) очищенного газа, расположенные в куполе осадительной камеры, отличающееся тем, что внутренняя поверхность осадительной камеры футерована медными кессонами, осадительная камера снабжена загрузочным отверстием с откидной футерованной крышкой, угольными электродами, расположенными в нижней части камеры, для наведения шлака и поддержания его в расплавленном состоянии и леткой для удаления уловленных материалов.

2003693

Составитель Е.Вигман

Техред M. Mîðãåíòàë

Редактор С.Кулакова

Корректор С. Юско

Заказ 3309

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101