Установка для производства расплавленного железа путем инжектирования мелкодисперсного углеродсодержащего материала в газогенераторную плавильную печь и способ производства расплавленного железа с использованием такой установки - RU2007105966A

Реферат

1. Способ производства расплавленного железа, включающий следующие этапы:

восстановление смесей, содержащих железную руду, в восстановительном реакторе и превращение смесей, содержащих железную руду, в восстановленные материалы,

приготовление кускового углеродсодержащего материала, содержащего летучие вещества, в качестве источника нагрева для плавления восстановленных материалов,

загрузку кускового углеродсодержащего материала в купольную верхнюю часть газогенераторной плавильной печи и образование уплотненного угольного слоя,

приготовление мелкодисперсного углеродсодержащего материала, содержащего летучие вещества, в качестве источника нагрева для плавления восстановленных материалов,

инжектирование кислорода и мелкодисперсного углеродсодержащего материала в уплотненный угольный слой через фурму, установленную в газогенераторной плавильной печи,

загрузку восстановленных материалов в газогенераторную плавильную печь, соединенную с восстановительным реактором, и производство расплавленного железа и

подачу восстановительного газа, образованного летучими веществами, содержащимися как в кусковом углеродсодержащем материале, так и в мелкодисперсном углеродсодержащем материале, из плавильной печи в восстановительный реактор.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что мелкодисперсный углеродсодержащий материал содержит летучие вещества в пределах от 8,0 до 35,0 мас.%, при этом на этапе приготовления мелкодисперсного углеродсодержащего материала, содержащего летучие вещества, в качестве источника нагрева для плавления восстановленных материалов летучие вещества содержат углерод и водород.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что степень набухания мелкодисперсного углеродсодержащего материала составляет не более 6,0.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что кусковые углеродистые материалы содержат летучие вещества в пределах от 20,0 до 35,0 мас. %, при этом на этапе приготовления кускового углеродсодержащего материала, содержащего летучие вещества, в качестве источника нагрева для плавления восстановленных материалов летучие вещества содержат углерод и водород

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что размер частиц кускового углеродсодержащего материала находится в пределах от 8 до 35 мм.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что этап приготовления кускового углеродсодержащего материала включает следующие стадии:

сортировку угольного сырья на мелкий уголь и кусковой уголь и

приготовление кускового углеродсодержащего материала, в процессе которого кусковой уголь входит в контакт с горячим газом и затем высушивается.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что он дополнительно включает инжектирование отсортированного мелкого угля в качестве мелкодисперсного углеродсодержащего материала в уплотненный угольный слой.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что он дополнительно включает транспортировку мелкого угля, который собирают при контактировании кускового угля с горячим газом, и инжектирование мелкого угля в качестве мелкодисперсного углеродсодержащего материала.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что кусковой углеродсодержащий материал содержит угольные брикеты, а этап приготовления кускового углеродсодержащего материала включает следующие стадии:

сортировку угольного сырья на мелкий уголь и кусковой уголь и

прессование мелкого угля с последующим изготовлением угольных брикетов.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что изготовление угольных брикетов включает следующие стадии:

сушку мелкого угля,

добавление связующего к мелкому углю и их перемешивание и

прессование мелкого угля после добавления связующего и перемешивания с последующим изготовлением угольных брикетов.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что он дополнительно включает транспортировку мелкого угля, собранного на стадии сушки мелкого угля, и инжектирование мелкого угля в качестве мелкодисперсного углеродсодержащего материала.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что мелкодисперсный углеродсодержащий материал получают дроблением угольного сырья, а размер частиц дробленого мелкодисперсного углеродсодержащего материала на этапе инжектирования мелкодисперсного углеродсодержащего материала в уплотненный угольный слой составляет 3 мм.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость потока мелкодисперсного углеродсодержащего материала, который инжектируется в уплотненный угольный слой, регулируется на этапе инжектирования мелкодисперсного углеродсодержащего материала в пределах от 40 до 70 м/с.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе подачи восстановительного газа в восстановительный реактор степень окисления восстановительного газа уменьшается в пределах от свыше 0% до 11,432% с увеличением инжектируемого количества мелкодисперсного углеродсодержащего материала.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что количество газа СН₄ в газогенераторной плавильной печи уменьшается с увеличением инжектируемого количества мелкодисперсного углеродсодержащего материала, а степень окисления восстановительного газа снижается с уменьшением количества газа СН₄.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что выполняется условие y=0.0001х, где х обозначает инжектируемое количество мелкодисперсного углеродсодержащего материала, а y обозначает восстанавливающее количество газа СН₄ в газогенераторной плавильной печи и

где х измеряется в кг/т, y измеряется в %, а 0,0001 имеет размерность %/(кг/т).

17. Способ по п.15, отличающийся тем, что выполняется условие - 3,4718≤1,6653х-y≤1,3824, где х обозначает количество газа CH₄ в газогенераторной плавильной печи, а y обозначает степень окисления восстановительного газа и

где х измеряется в объемных %, y измеряется в % и 1,3824 имеет размерность %/объем.%.

18. Способ по п.15, отличающийся тем, что выполняется условие 1,6653х-y=-1,1472, где х обозначает количество газа СН₄ в газогенераторной плавильной печи, а y обозначает степень окисления восстановительного газа и

где х измеряется в объемных %, y измеряется в % и 1,6653 имеет размерность %/объем. %.

19. Способ по п.15, отличающийся тем, что выполняется условие y=-2,10х+103,9, где х обозначает степень окисления восстановительного газа, а y обозначает степень восстановления восстановленных материалов и

где х измеряется в %, y измеряется в % и 103,9 имеет размерность %.

20. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура горения в газогенераторной плавильной печи уменьшается с увеличением инжектируемого количества мелкодисперсного углеродсодержащего материала на этапе инжектирования мелкодисперсного углеродсодержащего материала в уплотненный угольный слой.

21. Способ по п.20, отличающийся тем, что температуру горения в газогенераторной плавильной печи уменьшают на 200°С каждый раз, когда количество мелкодисперсного углеродсодержащего материала увеличивается на 50 кг на 1 тонну расплавленного железа.

22. Способ по п.1, отличающийся тем, что, при превращении смесей, содержащих железную руду, в восстановленные материалы на этапе восстановления указанных смесей в восстановительном реакторе и их превращения в восстановленные материалы указанные смеси псевдоожижают посредством многокаскадных восстановительных реакторов, соединяемых последовательно.

23. Способ по п.22, отличающийся тем, что он дополнительно включает уплотнение восстановленных материалов перед их загрузкой в газогенераторную газогенераторную плавильную печь.

24. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе восстановления смесей, содержащих железную руду, в восстановительном реакторе и превращения указанных смесей в восстановленные материалы в качестве восстановительного реактора используют реактор с псевдоожиженным слоем.

25. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе восстановления смесей, содержащих железную руду, в восстановительном реакторе и превращения указанных смесей в восстановленные материалы в качестве восстановительного реактора используют реактор с уплотненным угольный слоем.

26. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе инжектирования кислорода и мелкодисперсного углеродсодержащего материала в уплотненный угольный слой через фурму, установленную в газогенераторной плавильной печи, длина зоны горения, формируемой перед фурмой, находится в пределах от 0,7 до 1,0 м.

27. Установка для производства расплавленного железа, содержащая:

восстановительный реактор для восстановления смесей, содержащих железную руду, и превращения указанных смесей в восстановленные материалы,

устройство подачи угля для подачи кускового углеродсодержащего материала, содержащего летучие вещества, в качестве источника нагрева для расплавления восстановленных материалов,

газогенераторную плавильную печь, имеющую купольную верхнюю часть, в которую загружаются восстановленные материалы, и соединенную с восстановительным реактором, газогенераторную газогенераторную плавильную печь, в которую загружается кусковой углеродсодержащий материал, соединенную с устройством подачи угля, газогенераторную плавильную печь, в которую через фурмы, установленные сбоку от указанной плавильной печи, инжектируют кислород и мелкодисперсный углеродсодержащий материал, содержащий летучие вещества,

устройство подачи мелкодисперсного углеродсодержащего материала, и

трубопровод подачи восстановительного газа, образованного летучими веществами, содержащимися как в кусковом углеродсодержащем материале, так и в мелкодисперсном углеродсодержащем материале, из газогенераторной плавильной печи в восстановительный реактор.

28. Установка по п.27, отличающаяся тем, что мелкодисперсный углеродсодержащий материал содержит летучие вещества в пределах от 8,0 до 35,0 мас.%, а летучие вещества содержат углерод и водород

29. Установка по п.28, отличающаяся тем, что степень набухания мелкодисперсного углеродсодержащего материала составляет не более 6,0.

30. Установка по п.28, отличающаяся тем, что кусковой углеродсодержащий материал содержат летучие вещества в пределах от 20,0 до 35,0 мас.%, а летучие вещества содержат углерод и водород.

31. Установка по п.27, отличающаяся тем, что размер частиц кускового углеродсодержащего материала находится в пределах от 8 до 35 мм.

32. Установка по п.27, отличающаяся тем, что устройство подачи мелкодисперсного углеродсодержащего материала содержит:

накопительный бункер для хранения угольного сырья,

дробилку для измельчения угольного сырья и производства мелкодисперсного углеродсодержащего материала, соединенную с накопительным бункером для хранения угольного сырья,

накопительный бункер для хранения мелкодисперсного углеродсодержащего материала, соединенный с дробилкой,

устройство подачи в режиме компенсации давлений необходимого количества мелкодисперсного углеродсодержащего материала из накопительного бункера для хранения мелкодисперсного углеродсодержащего материала в газогенераторную плавильную печь,

разделитель, установленный над плавильной печью, для регулирования подаваемого количества мелкодисперсного углеродсодержащего материала и

трубопровод для подачи мелкодисперсного углеродсодержащего материала в фурму, соединенный с устройством подачи необходимого количества мелкодисперсного углеродсодержащего материала.

33. Установка по п.27, отличающаяся тем, что имеется несколько разделителей, соответственно соединенных с фурмами, а мелкодисперсный углеродсодержащий материал равномерно подается на разделители и затем на соответствующие фурмы.

34. Установка по п.27, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит:

смесительную камеру, установленную около фурмы,

трубопровод для подачи вспомогательного газа в смесительную камеру, соединенный со смесительной камерой,

трубопровод для инжектирования мелкодисперсного углеродсодержащего материала, соединенный со смесительной камерой и фурмами, при этом

смесительная камера соединена с устройством подачи мелкодисперсного углеродсодержащего материала, причем мелкодисперсный углеродсодержащий материал, подаваемый с указанного устройства его подачи, инжектируется с помощью вспомогательного газа в газогенераторную плавильную печь через трубопровод для инжектирования мелкодисперсного углеродсодержащего материала.

35. Установка по п.34, отличающаяся тем, что мелкодисперсный углеродсодержащий материал подается в смесительную камеру с помощью транспортирующего газа.

36. Установка по п.34, отличающаяся тем, что скорость потока мелкодисперсного углеродсодержащего материала, выгружаемого из трубопровода для его инжектирования, регулируется в пределах от 40 до 70 м/с путем регулирования количества вспомогательного газа, подаваемого из трубопровода для подачи вспомогательного газа.

37. Установка по п.34, отличающаяся тем, что в качестве вспомогательного газа используют горючий газ.

38. Установка по п.34, отличающаяся тем, что трубопровод для подачи вспомогательного газа образует угол в пределах от 30 до 90° с трубопроводом для инжектирования мелкодисперсного углеродсодержащего материала.

39. Установка по п.27, отличающаяся тем, что устройство подачи угля содержит оборудование для изготовления и подачи угольных брикетов путем прессования мелкого угля.

40. Установка по п.39, отличающаяся тем, что оборудование для изготовления угольных брикетов содержит:

сушильную камеру для сушки мелкого угля,

пылеуловитель для сбора пыли, образующейся в сушильной камере,

смеситель, соединенный с сушильной камерой, добавляющий связующее к высушенному мелкому углю и перемешивающий их, и

пару валков, соединенных со смесителем, которые производят угольные брикеты посредством прессования мелкого угля после добавления связующего и перемешивания.

41. Установка по п.40, отличающаяся тем, что пылеуловитель подает собранную пыль в качестве мелкодисперсного углеродсодержащего материала на устройство его подачи.

42. Установка по п.39, отличающаяся тем, что устройство подачи мелкодисперсного углеродсодержащего материала соединено с оборудованием для изготовления и подачи угольных брикетов, при этом мелкодисперсный углеродсодержащий материал подается с указанного устройства его подачи.

43. Установка по п.27, отличающаяся тем, что в качестве восстановительных реакторов используются многокаскадные реакторы с псевдоожиженным слоем, соединенные последовательно.

44. Установка по п.43, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит устройство для производства спрессованного железа путем уплотнения восстановленных материалов, которое соединено с восстановительным реактором, при этом спрессованное железо, полученное на указанном устройстве для его производства, подается в газогенераторную газогенераторную плавильную печь.

45. Установка по п.27, отличающаяся тем, что в качестве восстановительного реактора используется реактор с уплотненным угольный слоем.

46. Установка по п.27, отличающаяся тем, что длина зоны горения, формируемой перед фурмой, находится в пределах от 0,7 до 1,0 м.