Способ подачи природного газа в фурмы доменной печи

Способ подачи природного газа в фурмы доменной печи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 960266 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 191280 (21) 3219577/22-02 (51}М.Кл з

С 21 В 5/00 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комнтет

СССР но делам нзобретеннй н открытнй (23) ПриоритетОпубликовано 2 0%82 . Бюллетень № 35 (53} УДК 669.162. .267.4(088.8) Дата опубликования описания 23.09.82 (72) Авторы изобретения

В. Г. Тихонов, В. К .. Kopae в, В.Е. Гаспарян

П.П. Мишин, M.A. Цейтлин, Л.С. Загайнов и A.Ô. Скормин бСЕСОЮЙЫ"

1 ПАТЕНТНО-:; - т 1 .

ПБХНИЧЭСКАЯ

1 черьйВ@Ы0 П о " (71) Заявитель

Научно-нроиэводственное объединение "Тул (54) СПОСОБ ПОДАЧИ ПРИРОДНОГО ГАЗА В ФУРМЫ

ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к получению чугуна в доменной печи, и сюжет быть использовано при выплавке чугуна в доменных печах, работающих с применением для вдувания в горн при« родного газа.

Наиболее близким по, технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ подачи природного газа в фурвы доменной печи, включающий ввод природного газа в поток горячего дутья с различной степенью обогащения кислородом. Известный способ позволяет улучшить . смешение природного газа с дутьем и эффективность использования газа в плавке 51).

Однако и при этом удельные расходы природного газа остаются ограниченными и более .низкими, чем определенные теоретическими расчетаWe

Неполноту горения природного газа в горне доменной печи вюжно объяснить условиями его горения.

Время протекания реакций окисления в доменной печи ограничено временем порядка 0,06 с, что уже само по себе требует хорошо подготовленного, в сьысле реакционной .способности и дисперсности, топлива.

Металлургический кокс, как известно, этими качествами обладает.

Известно, что при сжигании природ ного газа с кислородом на углеродной поверхности преимущество получает гетерогенная реакция горения углерода с кислородом, а природный газ при этом крекируется со значительным выходом продуктов уплотнения, представляющим систему конденсированных ароматических углеводородов: фенантренов, антраценов, 15 хризенов, короненов и так далее, до 1 кг на моль реагирующего метана.

Наличие в зоне циркуляции двуокиси углерода ьюжет приводить к

20 сокращению выхода продуктов уплотнения эа счет протекания реакций конверсии СОв метаном.

Однако энергетические затраты при этом остаются достаточно вели25 ки.

В итоге можно утверждать, что ввод природного rasa в эоны циркуляции доменной печи должен cofipoвождаться снижением температур30 ного н теплового уровней зон с

960266

СН4 + 0,2- СН + НО )

Сн + 0,2- НСЙО + OH; (1) .(П) 65 одновременным снижением интенсив-. ности горения кокса из-за отложений на частицах кокса компенсированных фаз. Эти обстоятельства можно преодолеть только эа счет применения специальных мер: интенсификации горения и дополнительного подвода тепла в горн.

К недостаткам рассматриваемого

1способа: введения природного газа в доменную печь относятся большое вре- !О мя индукции, объясняемое природой метана и ограничениями процессов диффузии кислорода в струю природного газа: развитие реакций C + О по отношению к реакциям СН4 + 0, проте-)5 кающих на поверхности кокса; образование значительных количеств продуктов уплотнения в результате крекинга метана по скеме (СН4 - ((СН4)н (пН .)рддр- ((СН4)п - 20 яН - eL) > + mH + eL, где L - молекулы нескольких видов, отщепляющиеся в ходе поликонденсации, адсорбция образующейся ароматики в порах кокса приводит к снижению его реакционной способности» развитие реакций конверсии двуокиси углерода метаном с образованием влаги. .Так.как некоторое количество метана подвергается крекигпу, то для уменьшения вероятности протекания этой реакции необходимо подавать в зону циркуляции подготовленную заранее кислороднометановую смесь.

Целью изобретения является снижение расхода кокса.

Поставленная цель достигается тем, что сОгласно способу подачи природного газа в фурм» доменной печи, включающему ввод природного га- 40 за в поток горячего дутья с различной степенью обогащения кислородом, природный гаэ перед вводом в фурму предварительно смешивают с технологическим кислородом с различной сте- 45 пенью чистоты, причем концентрация кислорода в газокислородной смеси составляет 0,5-5,0% при скорости истечения смеси в воздушный поток выше 10 м/с и 5-25% при скорости исте- 50 чения смеси свыше 50 м/с.

При вводе в метан свободного кислорода даже при .Сохранении средней величины энергии возникают метильные радикалы СН, наличие которых предопределяет развитие цепного механизма окисления метана.

При окислительном пиролизе метана ьюжно рассматривать следующую совокупность протекакщих реакций: 60 сн - сн, + н» (1 ) н+о,- но (1 ) 2380

10300

26,5

530

0,8

При реализации изобретения часть кислорода в количестве 450 м /ч подают в газопроводы природного газа перед фурмами. Суммарное количество кислорода остается неизменным.

За:счет предварительного смешения природного газа с кислородом эффективный расход природного газа увеличивается на 10В, а коэффициBHT замены кокса от 0,8 возрастет

ОН + СН4 -i CHg + НУО»

НС + СН4 СНЭ + И О«.

СН, + СН - С Н + С Н4. +

+ %На» (Ч)

НСНО -у СО + Н ) (Ч1)

2Н О -э 2H O + Og (VP)

Для этих реакций кинетическое« уравненйе-. принимает вид

- — у — — = «<„(<>43 ««)

d(cv )

+ к (Он)(с»:4).

Э

Так как К fOH) ECH4J>I 2К ГСН4.)ГО ), то — + -- к (он (сн« . г

Таким образом, свободный гидроксил - OH играет весьма важную роль при oKHcJIHTBJIbHoM пиролизе метана.

Лимитирующей же реакцией является реакция (1 ), так как составляющая

}скорости: реакции (Х) может быть разложена на скорости реакции (Х ) и (1 ), в которых (1 ) преобладает.

Для подготовлейныхметаллокислородных смесей время протекания реакций окисления составляет 0,003 с, что определяет окончание горения природного газа непосредственно у рыла фурмы. .Таким образом, процесс окислительного пиролиза природного газа завершается в пределах зоны окисления с положительным тепловым эффектом, определяем)м относительным содержанием кислорода в подготовленной для вдувания газокислородной смеси.

Пример. Доменная печь

1386 м (в условиях НПО "Тулачермет"), выплавляюцая предельный чугун с вдуванием кобинированного дутья имеет показатели:

Производительность, т/сут

Расход дутья с t =

1200 С, мэ/мин 2270

Расход природного газа, м /ч

Расход кислорода, м >/ч 11200

Концентрация кислорода в дутье, Ъ

Расход кокса, кг/т

Эквивалент замены кокса природным газом, кг/и з

960266 формула изобретения

Составитель" В. Коробов

Техред A.Áàáÿíåö Корректор У. Пономаренко.

Редактор Л. Лукач

Заказ 7152/32 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ 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 до 0,82 по аналогии с результатамн по известному способу).

Расход кокса на тонну чугуна снижается на 2,07%.

Производительность печи за счет сокращения расхода кокса нескслько увеличивается. При снижении расхода кокса на 2В повышение производительности может быть ориентировочно на 0,5%.

Способ подачи природного газа в фуроры доменной печи, включающий ввод природного газа в поток горячего дутья с различной степенью обогащения кислородом, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью снижения расхода кокса, природный гаэ перед вводом в фурму предварительно смешивают с технологическим кислородом, причем концентрация кислорода в газокислородной смеси составляет 0,5-5,0% при скорости истечения смеси в воздушный поток выше 10 м/с и 5-25% при ско1О рости истечения смеси выше 50 м/с.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Тихомиров Е.Н. Комбинированное

tS,äóòüå доменных печей. М., "Иеталлур гия", 1974, с. 65-119.