Способ получения металлизованных гранул из оксидов железа в шахтной печи и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области металлургии, к прямому восстановлению оксида железа и получению горячих металлизованных гранул или горячего железа губчатой структуры в шахтной печи прямого восстановления. Целью изобретения является повышение производительности печи. Существо изобретения заключается в способе регулируемого смешивания объемов холодного природного газа с горячим восстановительным, полученным каталитическим риформингом с конечной температурой, по крайней мере, 700°С, и подачи смеси в нижнюю зону печи. Шахтная печь снабжена дополнительной установкой каталитического риформинга с трубопроводом, который соединен с нижней частью печи и источником холодного природного газа трубопроводом, при этом трубопроводы снабжены узлами измерения и регулирования газоподачи. Использование изобретения позволяет повысить содержание углерода в горячем восстановленном продукте без его переохлаждения. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

) С 21 В 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4202226/02 (22) 20.03.87 (31) 842513 (32) 21.03.86 (33) US (46) 30.08.91. Бюл. ¹ 32 (71) Мидрекс Интернациональ Б.В.Роттердам, Цюрих. Бранш (NL) (72) Поль Макс Лав и Брюс Гильберт Келли (US) (53) 669.421.183 (088.8) (56) Патент СССР

N 978735, кл. С 21 В 13/00, 1980. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЗОВАННЫХ ГРАНУЛ ИЗ ОКСИДОВ ЖЕЛЕЗА

В ШАХТНОЙ ПЕЧИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к металлургии, а именно к прямому восстановлению оксида железа и получению горячих металлиэованИзобретение относится к металлургии, а именно к прямому восстановлению оксида железа и получению горячих металлизованных гранул или горячего железа губчатой структуры в шахтной печи прямого восстановления, т.е. содержащих 75-85 и более процентов металла.

Цель изобретения — повышение производительности печи при получении готового продукта с повышенным содержанием углерода.

На чертеже представлено устройство для реализации предлагаемого способа, Устройство содержит вертикальную восстановительную печь 1 шахтного типа, имеющую верхнюю восстановительную эо„„. И„„1674693 А3 ных гранул горячего железа губчатой структуры в шахтной печи прямого восстановления.

Цель изобретения — повышение производительности печи. Сущность изобретения заключается в способе регулируемого смешивания объемов холодного природного газа с горячим восстановительным, полученным каталитическим риформингом с конечной температурой по крайней мере

700 С, и подачи смеси в нижнюю зону печи.

Шахтная печь снабжена дополнительной установкой каталитического риформинга с трубопроводом, который соединен с нижней частью печи и источником холодного природного газа трубопроводом, при этом трубопроводы снабжены узлами измерения и регулирования гаэоподачи. Использование изобретения позволяет повысить содержание углерода в горячем восстановленном продукте без его переохлаждения. 2 с. и 8 з.п.ф-лы, 1 ил. ну 2 в верхней зоне печи, зону 3 введения восстановительного газа в центральной зоне печи и зону 4 регулирования углерода и выгрузки продукции в нижней части печи.

Гранулы окиси железа или другие материалы, такие как крупнокусковая руда, загружаются в шахтную печь под действием силы тяжести для образования подушки из частиц материала, содержащего окись железа, или шихты внутри шахтной печи. Металлизованный или восстановленный материал извлекается из печи через выход 5 в ее днище. Фурменная система 6 подачи восстановительного газа окружает шахтную печь. Горячий восстановительный газ вводится в восстановительную зону через газо1674693 вводы. Горячий восстановительный газ течет внутрь и вверх через восстановительную зону противотоком относительно движения шихты. Во -.становительный газ реагирует с шилтой. образуя колошниковый газ, который выходит из печи через гаэпотводную трубку 7 в BPðõíåé части печи.

Печь 8 для риформинга, имеющая топливные горелки (Hp. показаны) и множество каталитических трубок 9 непрямо о теплообменника с внешним подогревом, иэ которых показана только одна, генерирует горячий восстановительный газ, Печь 8 для риформинга питается технологическим газом от источника 6. Восстановительный гаэ подается от заполненных катализатором труб 9 к восстановительной зоне через фурменную систему 6.

Вторая печь 10 для каталитического риформинга конверсии. имеющая топливные горелки (не показаны) и множество каталигическил конверсионных труб 11 непрямого теплообменника с внешним подогревом, из которых показана олько одна, генерирует газ. Этот газ течет от содержащих катализатор трубок 11 через трубопровод 12 риформированного газа к горячему расходомерному соплу 13. Трубопровод 14 соединят расходомерное сопло 13 с клапаном 15, > огорый в свою очередь соединен с нижней коническими ч;. :,-ью печи трубопроводом 1

Источник природного газа N подкnючLн к трубопроводу 16 трубопроводом 17 пр«родного газа, который имеет «эмеритепьную диафрагму 18 и регулирующий клапан

19 г1о ока, Устройства электрического регулирования процесса включают в себя регулятор?0 потока, который получает сигнал с горячего расходо; ерного сопла 13 и управляет клапаном 15, регулятор 21 потока, который получает сигна . с измор«1ельной диафрагмы 1Р

ПРИРОДНОГО Гаэа И ПОСЫЛаЕт СИГHan K КЛаПану 19. Регуляторы 20 и 21 потока подключены к с1анции 22 соотношений, которая представляет собой автоматизированный регулятор с использованием ЭВМ. Термодатчик 23, установленный в нижней <асти шахтной печи. при желании может быть подключен к регулятору 22 соотношении. но обычно он снабжается оптическим считывающим vcTpoMOTRQM для использования оператором Термодатчик 24 в трубопроводе 16 со стороны шахтной печи в месте подключения трубы 17, которое является точкой сме шивания газов. также может бы в подключен к станции 22 соотношений. Газоанализатор 25 в трубопроводе 16 вблизи шахтной печи. который подключен к стан10 смеси природного газа и воздуха при отно15,шении воздуха к газу примеоно от 2:1 до 3;1.

При желании весь воздух или часть его мо20

Я5

55 ции 22 соотношений. анализирует содержание метана в газе в трубопроводе 16.

В процессе работы технологический гаэ от источника G, который может представлять собой отработавшии колошниковый газ из газоотвода 7 шахтной печи, риформируется в печи 8 для каталитического риформинга в основном в СО и Нр, Риформированный газ вводится непосредственно в восстановительную и фурменную систему 6 в качес1ве восстановительного газа, Эндотермический газ получается в риф зрминг-установке 10 в результате реакции жет быть заменен кислородом. Крома то о, природный аэ может быть замене.«любым газообра.- ным или газиф "J«poBaHHblM угле"..i,дородпм. Г1слученный гаки,х образом эндотермичаск«й r зэ,гозированно пропугк,зется ереэ горячее расходомерное сопло

13, которое выдает сигнал регулятору 20 потока, который ьоэбуждает горячий клапан

15 д1я поддержания потока в заданных пар л етрах. Пр«родный газ от источника N подлетс в систему пр«окружающей температуре и дозируе-.с черг диафрагму 18.

Иэмерител: эя диафраг ла генерирует curl an к оегулятору 21 готока. Сигнал потока от срячего расходомерно о сопла рифор;, 1пованного газа и;-;редается от регулятора

20 потока к станции 22 соотношений.

На станции 22 соотношений рассчитывае;ся заданный параметр для регулятора

21 потока природного газа и подается на него v. регулятору. При помощи этой управляющей системь; поддерживается постоянное соотноше ие между риформированным и природным газами в смеси. Газоанализатор 25 определяет содержание метана в газовой смеси до ее ввода в нижний конус и передает считанное значение содержания метана на станцию 22 соотношений, которая регулирует отношение потока природного газа к потоку эндотермического газа для получения желаемого содержания метана, Термодатчик 23, расположенный в камере 4 выгрузки продукции печи 1, регистрирует температуру шихты после ее прохождения через точку ввода газовой смеси Если температура после ввода гаэово i смеси снижается слишком значительно, ст"-нция 22 может либо снизить количество природного газа в смеси, либо снизить скорость вв >да потока смеси в печь. Если теми",.ратура в камере 4 выгрузки возрастает слишком сильно, может быть увеличен по то. природного газа чибо увеличена скоро1674693

55 сть притока газовой смеси оба эти способа снизят температуру до желаемого диапазона. Станция 22 определяет, какой способ следует выбрать, т.е. меняет соотношение компонентов в смеси или изменяет скорость потока смеси в зависимости от температуры смеси. регистрируемой Тррмодатчиком 24. По мере снижения добавки природного газа эта температура приближается к температуре горячег о эндотермического газа с учетом внутренних теплопотерь в трубопроводе. Резкое увеличение температуры, регистрируемое термодатчиком 23 в камере выгрузки продукции, может указывать на слишком большую реакци о СО. В этом случае следует увеличить приток природного газа во избежание локального перегрева шихты.

Изобретение решает проблему, связанчую с допустимым охлах дением железа прямого восстановления, посредством эндотермического расщепления метана для получения углерода и посредством экзотермической диссоциации окиси углерода для получения углерода, уравновешивая таким образом экзотермические и эндотермические реакции в разгрузочной части шахтной печи.

Формула изобретения

1, Способ получения металлизованных гранул иэ оксидов железа в шахтной печи, включающий загрузку материала в шахтную печь сверху, получение восстановительного газа каталитическим риформингом и его вдувание в среднюю зону пе il для восстановления в противотоке с опускающимся материалом, удаление и рециркуляцию колошникового газа, вдувание углеводородсодержащих газов в зону выгрузки, науглероживание продукта и выгрузку его из печи, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности печи при получении готово о продукта с повышенным содержанием углерода, а зону выгрузки печи вводят смесь холодного природного газа и горячего восстановительного газа, полученного кислородной или воздушной, или кислородно-воздушíой каталити«еской конверсией углеводородсодержащих газов в установке для риформинга, при этом содержание углерода в готовом продукте регулируют изменением скоростей ввода холодного природного и горячего восстановительного газов, 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру газовой смеси, подаваемой в зону разгрузки. устанавливают не менее 700 "С.

3. Способ по п,1, отличающийся тем, что в качестве углеводородсодержащих

40 газов используют метан, природный газ, рециркулированный колошниковый газ или их смесь.

4. Способ по пп,1 — 3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что горячий восстановительный газ получают при объемном соотношении природного газа и воздуха 1:2-3.

5. Устройство для получеНия металлизованных гранул из оксидов железа, в шахтной печи, содержащее шахтную печь с верхним участком, промежуточным восстановительным участком, участком науглероживания и выгрузки продукта снизу печи, механизм донной выгрузки, средства ввода восстановительного газа и вывода колошникового газа и его рециркуляции, установку каталитического риформинга, соединенную трубопроводом с участком восстановления шахтной печи, источники природного и технологического газов, средства для ввода технологического газа в установку каталитического риформинга и соединительные трубопроводы,отличающееся тем.что оно снабжено дополнительной установкой каталитического риформинга и трубопроводом со средствами регулирования количества вводимых газов, соединяющим дополнительную установку каталитического риформинга и источник природного газа с участком науглероживания и выгрузки готового продукта.

6. Устройство по п.5, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что средства регулирования количества вводимых газов на трубопроводе от дополнительной установки риформинга выполнены в виде расходомерного сопла и соединенного с ним регулирующего клапана.

7. Устройство по п.5, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что средства регулирования количества подаваемых газов, размещенные на трубопроводе от источника природного газа, выполнены в виде измерительной диафрагмы и клапана регулирования потока со средствами его управления.

8. Ус ройство по п.7, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что средства управления клапанами выполнены в виде регуляторов потока газа, 9. Устройство по п,5, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что оно снабжено регулятором соотношений газовых потоков и соединенной с ним ЭВМ.

10. Устройство по и. 5, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что оно снабжено средствами определения температуры и передачи данных на средства регулирования, установленными после места соединения трубопроводов восстановительного газа от дополнительной установки риформинга и источника природного газа.

1674693

Составитель А Савельев

Редактор М.Петрва Техред М.Моргентал Корректор Т.Малец

Заказ 2937 Тираж 370 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва. Ж-35. т аушская наб.. 4/5

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