Способ получения жидкого чугуна или продуктов стали и восстановительного газа в плавильном газификаторе

Р 0 ЦшлшржаЦшго газа образуется первая жопа 16 Псевпоожнженного слоя на ЧЗСТТПЦ ТСОКСЕ С СИЛЬНЫМ ддвижецнем тшстпп Пал плоскостью вдувания (первая пцоскосп 15 вдувания. Н параша нлШ гшшпюожпжыпюго слон сверку П 0 Цанпся гшспцшл губчатого железа И/или предварительно восстановленные ЧЕЦЛИЦЫ Желеяосодержаицего материала 8 с преимущественной долей цдстдц величиной более 3 мм. При применении В ОСНОВНОМ Жепезвсодержапцего материала с величиной частичек более 3 мм И/РППЛ при применении угля низкого качылва, а также для повышения цснпщшпуры металлического расплава паспкпжо чтобы были облегчены мстаьпрьнчсшош реакции С полуценРпобрешпве относится к способу дТЧд НПЦШЮГО чугуна или продукТОВ стали н восстановительного Раю в плавильном газнфнкаторе в Котором путем добавления угля н вдувапня кнслороцсодержащего газа образутюя первая зона псевдоожпженного слоя из частиц кокса с усиленным лрижепиеи частиц над плоскостью вдувания первая плоскость вдувания) чаопцщ губчатого желсыт н/или предварнтевлпп восстановленных частиц жекюпой руды со значительной долей часпп размером более 3 мм, при этом используется плавильный реактор для осуществления способа, состоящий изщшуда с огнеупорной футеровкой с дпнсрспоопт для подачи угля, железосолержаппяо материала, а также длявыпуска полученного восстановительного газа, далее с отверстиями для выпуска расплава металла н шлаков,а также с трубами н соплям, которые выходят в плавильный реактор над зеркалом шлака, по меньшей мере, на двух разных высотах.Целью изобретения является повыпшпне производительности плавки.На чертеже представлен плавильный 1 яшктор для реализации способа, разрез В плавильном реакторе стенки 2 сВНУтренней стороны облицованы Огненым жидким чугуном или предварительПЫН МПТЦРНЦЛОМ СТПЛБНН 11 УНЕНЬШЕ ПНЯ высоты ПЩЪЦПЦЧЬНОГО реактора ниве пщшой эшоскостн 15 вдувания и выше зеркала шнековой ванны лежит вторая плошожть 21 вдувания кислородсодеркащего газа. Здесь подвод ъаза ршупнрушюя лак. Та ЕдУ 058 Н мн плоскостями 2 Д 15 вдувания образуется вторая зона 17 псевдоожиженпого слоя на частиц кокса со слабым или незаметным движением частиц НЛН ГЗЗОГПРОННЦЭЕМОГО СЛОН ТОСТЕПН НЗ твердого вещества (из частиц кокса). Температура во второй зоне 17 поддерживается выше температуры плавления железосодержащего материала 8.упорной футеровкой. Крышка 3 плавильного реактора 1 имеет три сквозных отверстия 4-6. Отверстие 4 служит для засыпки угля или кокса 7 РЗЭПНЧ ной зернистости или крупности кусков. Через отверстие 5 добавляется имеющдй форму частичек железосодержащий материал 8, предпочтительно губчатое железо со значительной долей частичек величиной более 3 мм. Целесообраэ нм является подвод губчатого железаи а т С температурои около 700 С. Для ОТ вода получающегося восстановительного газа предУсмотреН трубопровод 9,вставленный в отверстие 6. 0 ТВ 8 дННЪШ восстановительный газ применяется преимущественно для предварительного восстановления или восстановления окисной железной руды.Плавильный реакТ 0 Р ИНВЗТ НИЖНЮ часть А, среднюю часть В и междУ обеими этими частями промежуточнУЮ часть С, далее над средней частью В верхнюю часть В, поперечное сечение которой расширено н которая служит в качестве успоконтельной части.В области дна нижней части А плавильного реактора 1, которая слу па кит для приема расплавленного метал в стенке 2 ПредУСТН жидких шлаков,рено выпускное отверстие плана 11. НЕСКОЛЬКО вышеВ нижней области средней части В плавильного реактора 1 через отверстие 13 В стенке 2 пропущена сопловня труба 1 д по которой подается киспородсодержащий несущий газ и носиГСЛЬ углерода В ПЕРВУЮ горизонтальную плоскость 15 вдувания в плавильный реактор 1. Предпочтительно следует иметь много отверстий 13 с сопловымм трубами 14 в этой плоскости плавильного реактора. В средней части В образуется первая зона псевдоожнженного слоя 16 из частиц кокса с сильным движением частиц.Промежуточная часть С, которая сделана цилиндрической, предусмотрена для приема второй зоны 17 псевдоожит ЖВННОГО СЛОЯ НЗ ЧаСТНЧЕК КОКС-З. СО слабым или незаметным движением частичек или из неподвижной постели из частичек кокса.Через стенку промежуточной части С проведены направленные на центральную ось 18 плавильного реактора 1 подающие устройства, в данном случае сопловые трубы 19, для кислородсодержащсго газа и носителей углерода,которые выступают во вторую зону 17 из частиц кокса и выход которьж нат ходится немного выше слоя шлака 20. На чертеже изображена только одна сопловая труба 19. В зависимости от величины плавильного реактора могут быть предусмотрены 1 ОО предпочтительно 20-30, сопповых труб 19, входы которых расположены во второй горизонтальной плоскости 21 вдувания. Сопловые трубы 19 установлены с возможностью поворота вертикально по направлению двойной стрелки 22. Соп ловые трубы 1 д, по которым подается несущий газ или дополнительное топливо в первую зону псевдоожиженного слоя 16, выполнены с возможностью поворота вертикально.железосодержащий материал 8, ввет деннй через отверстие 5 после того,как он провалится через служащую успокоительным пространством верхнюю часть В плавильного реактора попадает в первую зону псевдоожиженногс слоя 16, в которой он ПРитОРН 8 дН 3 а ется н нагревается. Мелкие ЧЗСТИЧКН расплавляютсв просачиваются через зону 17 из частиц кокса н попадаютв иннлюю часть А. Более крупные частички сначала остаются лежатьна второй зоне 17 или удерживаютсяв верхнем слое этой зоны до тех пор,пока они под воздействием вьшокой температуры в области первой плоско сти 15 вдувания не расплавятся.Во второй зоне просачивающийся внизметаллический расплав перегревается Н может быть при необходимости бработан путем реакции с мелкими частинами лрисадочных веществ, подаваемых О СОПЛОВЫМ Трубам 19. Выпускаемый НЭ Отверстия 10 достаточно горячий металлический расплав 11 может быть Подвергнут дальнейшим металлургичест ким операциям по его обработке. Над расплавом 11 собираетсв.слой жидких шлаков 2 О, которые отводятся через выпускное отверстие 12.Частицы угля во время работы плавильного реактора должны быть непрерывно пополняемы через отверстие 4, при этом более крупные куски, кот торые употреблены для построения второй зоны 17, проваливаются сквозь первую зону 16.Способ осуществляют следующим образом.Под первой зоной псевдоожнженного слоя из частиц кокса с усиленным движением частиц образуется дальнейшая зона из частиц кокса со слабым или незаметным движением частиц или из гааопроницаемой неподвижной постели из частиц кокса. Это происходит таким путем, что под первой плост костью вдувания для первой зон псевдоожиженного слоя предусмотрена вторая плоскость вдувания для второй зоны. Подвод газа во вторую плос кость вдувания регулируется частицам кокса во второй воне,которые слабо движутся или практически совсем не движутся. В каждом случае эта вторая зона должна быть газопроницаемой для того, чтобы можно было горючие газы,образованные во втоРЙ ЗОНЕ ВДУВЗ ния, отвести вверх. Вторая зона построена из относительно больших частиц кокса. Предпочтительно вторая зона образуется в основном из частиц кокса величиной зерен 2-70 м, в частности из зерен величиной 10 30 мм. С этой цепью КрУПН 0 КУСВй уголь подается сверку в плавильные реактор, который при прохожденииЧЧРВЗ ПЕРВУЮ зону псевдоожиженного СПОЯ Не Гд 3 ПФНЦируется полностьюН В Ф 0 пне более крупных частиц кокса Собирается во второй зоне. дополнит тельио в качестве носителей углерода для построения второй воны можно также применить кокс высокотемпературнып буроугольный кокс (ВНТ кусковой кокс. огласно предлагаемону способу к первой и второй плоскостям вдувания подводятся кислородсодержащие газы (воздух, технически чистый кислород или их смеси, которые путем экзотермических реакций обеспечивают высокий подвод тепла. Вторая зона из спокойных частиц кокса или из слабо движущихся частиц кокса находится между.дпумя высокотемпературными зонами, именно между обеими плоскостями вдувания кислот родсодержащик газов, и поскольку через нее проходят горячие газы второй нижней плоскости вдувания (даже при плохом качестве угля) зона нагревается сама до температуры, превышающей температур Плавлеищя железосодержащего материала. Предпочтительно, температура во второй зоне поддерживается на 100-300 С выше температуры плавления жидкого металла н шлаков. Благодаря относительно компактной постели из частиц кокса во второйзоне процесс расплавления более круп ных частиц губчатого железа переносится из шлаковой ванны наверх, поскольку заторможенные и нагретые в первой зоне псевдоожнженного слоя более крупные частицы губчатого железа не могут непрсредственно попасть до самой шлаковой ванны, а остаются лежать на или в верхних слоях второй зон и расплавляются в районе первой зоны вдувания .Расплавленный материал ПР 0 СаЧНВдеТ ся через нижнюю вторую зону и достигает при этом температуры ПРННЕРНО 1400150 ПС. В области этих темпера тур при реакции углерода с кислого дом через СО получается нсключнтельт во окись углерода, в этой восстанавливающей атмосфере полученнй чугун не может быть снова окнспен ПОСЛЕ восстановления. ВО ВТОРОЙ ЗОНЕ В 3 ножные такие металлургические ВЕЗК цин как науглероживание, восстановлет иие кремния и марганца. Это относитт ся в частности, также к очистке отСЦрНПКГГТЛХ СОСЦНПЦЕЕПЙ П К ВОССТННОН леппю геод содержащегося в шпаках. Качество продуктов металла поддается воздействию путем ввода носителей углерода и/или прнсадочнык веществ во вторую зону, Поскольку плоскость расплавлении для более крупных частиц губчатого железа перемещена из шлаковой ванны в верхнюю часть второй зоны и в шпако вую ванну попадает только расплавленный материал с соответствующей высот кой температурой, возможно даже при применении низкосортного угля достичь достаточно высокой температуры в шлаковой ванне и в расплаве, при этом после выпуска чугуна или материала стали зона имеет достаточную высокую температуру для того, чтобы провести после этого желаеме металлургические реакции. Более крупные частицы губчатого железа которые остаются лежать сверху на второй во не, могли бы быть Здесь расплавлены. т.е. в первую плоскость вдувания между первой зоной псевдоожиженного слоя и второй зоной подводится кислородсодержащнй гав, и в этой области достигается протекание зкяотермичест кой реакции.Положение газопроницаемой постели из зернистых твердых веществ завит сит принципиально от величины зерен и плотности твердого материала, а также от скорости струящегося ГазаПотеря давлениягава взависимости от высоты постели возрастает СРОСТОН СКО рости газа до тех пор, пока не будет ДОСТИГНУТЗ ГОЧКЗ разрыхления ПОстелн из твердого вещества, в которой постель переходит в состояние псевдоовиженного слоныЕсли вторая зона построена из крупнокускового слоя кокса, тогда газ может проходить через нее с относительно высокой скоРСТЬЮ 533 того, чтобы появилось разрыхление этого слоя.Если вторая зона образована из частиц кокса с примерно ОдИНай величиной зерен Как Н В ер зоне псевдоожиженного слоя, Т-ена частиц диаметром 0.5-10 НМ Редпочтнтддьнд 1-3 мм, газы во втоРУЮ зону должны быть введены С СТ 5 етственно более низкой скоР 0 СТЬю Е В первую зону псевдоожиженного СЛОЯ 2492выгодной нвлпется высота второй зоны 1,0-3,0 Н, предпочтительно около 2 м.Подача энергии во вторую зону ПРОИСХОДИТ ПУТЕМ сжигании частиц кокса с помощью подведенного кислорода,ЛЛН дальнейшего регулирования температуры или для того, чтобы уменьшить скорость горения кокса во второй зоне В НЕЙ ВВОДИТСЯ Часть полученных восстанавливающих газов, жидкие углеводороды и/или угольная мелочь дополнительно в качестве носителей углерот да.Кислородсодержащий газ и при необходимости носители углерода, инли присадочные вещества могут быть введены во вторую зону в любом месте. Предпочтительно они вводятся сбоку в нижнюю часть этой зоны.Кислородсодержащий газ и/или носители углерода, и/или присадочные вещества вводятся во вторую зону из частиц кокса В разных плоскостях.Целесообразно кислородсодержащие газы и/или носители углерода вводить во вторую зону из частиц кокса в предварительно нагретом виде.Для регулирования температуры второй зоны содержащий СО, газ, наприт мер колошииковый газ, включенный в процесс восстановительной шахты, может быть обратно введен в горячую вторую зону. При этом в Эндотермическом восстановлении СО, превращает си в СО. Отсюда получается снова полезный восстанавлнвакщий газ, который дополнительно поступает в процесс. Вместо колошникового газа используются углеводороды в жидком или газообразном виде.Для того, чтобы получить равномерное проникновение газа и по возможности сильный нагрев нт 0 ройЗ 0 нЫ газы во второй плоскости вдувания вдУР 3 юТ ся со скоростью, лежащей ниже скорости разрыхления постели из твердого вещества.Расстояние поверхности сопел от дна плавильных реакторов может быть вычислено по следупцим формуламбы препятствовать заливке сопел жидким шлаком) Ен Пущении плотности расплава,ЕС константа 2,98 (при до производительностъ планле НИЛп Тд интервал между выпусками,Ъ диаметр плавильного реактора высота верхней (первой) плоскости вдувания, М константа материала топлива, М, Не Ь, 0,5 Си. (2) Высота нижней зоны вдувания нацдном плавильного реактора получается исхода из мощности (пбьема)пъпцска н поперечного сечения основания плат вильного реактора газификации. Напрнт мер, высота Нижнейплоскостн вдувания при производительности плавления в до Б, интервале между выпусками 2 Ь н диаметре в свету в основании плавильНОГО реактора Н 3 н составляет 3,18 3,28 м. Значение для С, варьируется от 1 до 5 и в зависимости от качества примененного топлива. Если применяется мелкокусковое топливо с большой теплотворной способностью и с хорошей реактивностью, значение для Сд приближается к 1 м, что соответствует расстоянию плоскостей вдувания между собой около 0,5 м. Если газификации подвергается крупнокусковой материа 1 с низкой теплотой сгорания н/или низкой реактивностью, это значение для Се повышается до 5 М и отсюда получается расстояние между обеим плоскостями вдувания по отношению друг к другу около 2,5 М.Газы во вторую плоскость вдуваются с периодически изменяющейся пулЬси рующей скоростью. Таким образом. Над но надежно избежать эавихрений в этой зоне, возможные в постели не подвижного кокса максимумы давления могут быть снижены, т.е. местные скопления излишнего кнслородС 0 деР 3 щего газа или восстановителЬНОГ 0 газа лучше распределяются в неподвнж ной постели.