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 для получения горячих металлизованных гранул или горячего железа губчатой структуры в шахтной печи прямого восстановления. Цель изобретения заключается в повышении производительности печи при получении готового продукта с повышенным содержанием углерода. Существо изобретения заключается в том, что на продукт восстановления в нижней зоне подают смесь горячего восстановительного газа и природного газа от источника без охлаждения продукта, для чего трубопровод от печи каталитического риформинга соединен с трубопроводом от источника газа и узлами измерения и регулирования соотношений подаваемых газов. Использование изобретения позволяет повысить содержание углерода без охлаждения горячего продукта. 2 с. и 8 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ss)s С 21 В 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ з.п.ф-лы, 1 ил.

1 (21) 4202225/05 (22) 20.03,87 . (31) 842514 (32) 21.03.86 (33) US (46) 07.03.92, Бюл. ¹ 9 (71) Мидрекс Интерйациональ Б.В., Роттврдам, Цюрих, Бранш (ЬП ) (72) Михаэль Нил Фрилэнд и Грегори Дарел .Хьюс (US) (53) 669.183.421 (088.8) (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЗ0, ВАННЫХ ГРАНУЛ ИЗ ОКСИДОВ ЖЕЛЕЗА В

ШАХТНОЙ ПЕЧЙИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области металлургии, к прямому восстановлению оксида железа для получения горячих

Изобретение относится к металлургии, к прямому восстановлению оксида железа для получения горячих металлизованных (т.е. содержащих более 75% металла, обычно более 85% металлического железа. s го-. товом продукте) групп или горячего железа губчатой структуры в шахтной печи прямого восстановления.

Цель изобретения —. повышение произ-.. водительности печи при получении готового продукта с повышенным содержанием угАерода, На чертеже представлена схема, демон-. стрирующая работу устройства..

Вертикальная восстановительная печь.

1 шахтного типа имеет верхнюю воестано-. вительную зону 2, зону 3 введения восстановительного газа в центральной зоне печи и зону 4 рвгулирования углерода и выгруЗКи

» Ы 1718725 АЗ металлизованных гранул или горячего железа губчатой структуры в шахтной печи прямого восстановления. Цель изобретения заключается в повышении производительности печи при получении готового продукта с повышенным содержащем углерода.

Существо изобретения заключается в том, что на продукт восстановления в нижней зоне подают смесь горячего восстановительного газа и природного газа от источника без охлаждения продукта, для чего трубопровод от печи каталитического риформинга соединен с трубопроводом от источника газа и узлами измерения и регулирования соотношений подаваемых газов, Использование изобретения позволяет повысить содержание углерода без охлаждения горячего продукта. 2 с, и 8 продукции в нижней части печи. Гранулы окиси железа,или другие материалы, такие ъ как крупнокусковая руда; загружаются в шахтную печь под действием силы тяжести для образования подвижного слоя, состоящего из частиц материала, содержащего окись железа, или шихты, внутри шахтной печи. Металлиэованный или восстановлен- ЬЭ ный материал извлекается из печи через Ql выход 5 в ее днище. Восстановительная и фурменная система 6 окружает шахтную . Ф печь, Горячий восстановительный газ вво- (Д дится в восстановительную зону через газовые порты в газовой восстановительной системе. Горячий восстановительный гаэ течет внутрь и вверх через восстановительную зону противотоком относительно направления движения шихты под действием силы тяжести. Восстановительный гаэ реагирует

1718725

30 учает сигнал с измерительной диафрагмы 18 природного газа и посылает сигнал к клапану 19. Оба регулятора 20 и 21 потока подключены к станции 22 соотношений, которая представляет собой автоматиэиро- 35 ванный регулятор с использованием 3ВМ.

Термодатчик 23, установленный в нижней части шахтной печи, может быть подключен к станции 22 соотношений, но обычно он снабжается оптическим считывающим уст- 40

/ ройством, используемым оператором. Термодатчик 24 в трубопроводе 16 со стороны шахтной печи в месте подключения трубки

17, которое является точкой смешивания газов, также может быть подключен к станции 45

22 соотношений. Гаэоанализатор 25 в трубопроводе 16 вблизи шахтной печи, который подключен к станции 22 соотношений, анализирует содержание метана в трубоп55 с шихтой, образуя колошниковый газ, который выходит из печи через газоотводную трубку 7 в верхней части печи.

Печь 8 для риформинга, имеющая топливные горелки и множество каталитических трубок 9 непрямого теплообменника с внешним подогревом (показана только одна) генерирует горячий восстановительный газ. Восстановительный газ течет от содержащих катализатор трубок 9 по трубопроводу 10 реформированного газа, Часть реформированного газа проходит через трубопровод 11 к восстановительной и фурменной системе 6, вторая часть реформированного газа течет по трубопроводу 12 к горячему расходомерному соплу 13. Газовая трубка 14 соединяет расходомерное сопло с клапаном 15, который соединен с нижней конической частью.4 печи трубопроводом 16.

Источник природного газа N подключен к трубопроводу 16 трубкой 17 для природного газа, которая имеет измерительную диафрагму 18 и регулирующий клапан 19 потока.

Устройства электрического регулирования процесса включают регулятор 20 потока, который получает сигнал с горячего расходомерного сопла 13 и управляет клапаном 15, регулятор 21 потока, который полроводе 16.

8 процессе работы технологический газ от источника G, который может представлять собой отработавший колошниковый гаэ иэ газоотвода 7 шахтной печи, природный гаэ, метан или их смесь, реформируется в основном в СО и Кр. Реформированный газ разделяется, частично поступая непосредственно я восстановительную и фурменную систему 6 в качестве т осстанпвитсльного газа, а вторая часть до5

25 зировано проходит через горячее расходомерное сопло 13, которое выдает сигнал регулятору 20 потока. который возбуждает горячий клапан 15 дпя поддержания потока в заданных параметрах. Природный газ от источника N подается в систему при окружающей температуре и дозируется через диафрагму 18. Измерительная диафрагма генерирует сигнал к регулятору 21 потока.

Сигнал потока от горячего расходомерного . сопла реформированного газа передается от регулятора 20 потока к станции 22 соотношений.

На станции 22 соотношений рассчитывается заданный параметр для регулятора

21 потока природного газа и передается к регулятору 21 для реализации. С помощью этой управляющей системы поддерживается постоянное соотношение между реформированным газом и природным газом в смеси. Газоанализатор 25 определяет содержание метана (СН4) 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 реформированного. газа для получения желаемого содержания метана.

Термодатчик 23, расположенный в зоне

4 выгрузки продукции печи 1, регистрирует температуру шихты после ее прохождения через точку ввода газовой смеси, Если температура после ввода газовой смеси снижается слишком значительно, станция 22 может либо снизить количество природного газа в смеси, либо снизить скорость ввода потока смеси в печь или, сократив количество природного газа в смеси, увеличить поток, подводимый в печь. Если температура в зоне 4 выгрузки возрастает слишком сильно. может быть увеличен поток природного газа либо увеличена скорость притока газовой смеси или 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 термодатчиком 24, По мере снижения добавки природного газа эта температура приближается к температуре горячего реформированного газа с учетом внутренних теплопотерь в трубопроводе. Резкое увеличение .температуры, регистрируемое термодатчиком 23 в камере вырузки продукции, может указывать на слишком большую реакцию C0,,и в этом случае следует увеличить приток природного газа во избежание локального пеоегрева шихты. Содержание углерода в

1718725 готовом метализированном гранулированном железе зависит от содержания углеводородного газа в смеси, определяемой смешиванием составляющих смеси в соот-. ветствующем соотношении для уравнОвешивания эндотермических и экзотермических реакций в зоне 4 выгрузки продукции из печи.

Изобретение решает проблему, связанную с охлаждением железа прямого восста10 новления, посредством эндотермического расщепления метана или его эквивалента для получения углерода и посредством экзотермической диссоциации окиси углеромические реакции в разгрузочной части шахтной печи.

Формула изобретения

1. Способ получения металлизованных гранул из оксидов железа в шахтной печи, включающий загрузку материала в шахтную печь сверху, получение восстановительного "

25 газа каталитическим риформингом и его вдувание в среднюю зону печи для восстановления в противотоке с опускающимся материалом, удаление и рециркуляцию колошникового газа, вдувание углеводородсодержащих газов в зону выгрузки, науглероживание продукта и выгрузку его

30 из печи, отличающийся тем,:что, с целью повышения производительности печи при получении готового продукта с повышенным содержанием углерода, в зону 35 выгрузки печи вводят смесь холодного природного газа и горячего восстановительного газа, полученного каталитическим риформингом, а содержание углерода регулируют

40 изменением соотношений компонентов смеси или скорости ее ввода.

2, Способ по п1, отл и ча ю щи йс я тем, что в качестве газа, подаваемого s установку риформинга, используют метан, природный газ, рециркулируемый газ или их смесь.

3. Устройство для. получения металлизованных гранул из оксидов железа, содержащее шахтную печь с верхним участком, средним восстановительным участком, 50 нижним участком науглероживания и выгрузки продукта, механизм данной выгрузки, средства ввода восстановительного газа и вывода колошникового газа и его рецирда для получения углерода, уравновешивая 15 таким образом экзотермические и эндотер- . куляции, источник природного газа и установку каталитического риформинга, источник и средства для введения технологического газа в установку риформинга и соединительные трубопроводы, о т— личающееся тем,что,сцельюповышения производительности при получении готового продукта с повышенным содержанием углерода, устройство снабжено двумя дополнительными трубопроводами, первый из которых соединяет установку каталитического риформинга с участком науглероживания выгрузки готового продукта, а второй связывает первый дополнительный трубопровод с источником природного газа, при этом оба трубопровода оборудованы средствами регулирования количеств подаваемых газов.

4. Устройство по п.З, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что средства регулирования количеств подаваемых газов выполнены в виде расходомерного сопла горячего газа и связанного с ним регулирующего клапана со средствами его управления, 5, Устройство по п.3, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что средства регулирования количеств газов на трубопроводе от источника природного газа выполнены в виде измерительной диафрагмы и связанного с ней регулирующего клапана со средствами управления.

6. Устройство по пп. 3 и 5, о т л и ч а ющ е е с я тем, что средства управления регулирующими клайанами;выполнены в. виде регуляторов потока газов.

7, Устройство,по пп. 3 и 6, о т л и ч а ющ е е с я тем, что оно снабжено ЭВМ, соединенной со средствами регулирования количества подаваемых газов, которые соединены с регуляторами потоков газов.

8. Устройство по п.З, о т л и ч а fo щ е ес я тем, что оно снабжено термодатчиком, установленным внутри печи на участке науглероживания между газоподводящим трубопроводом и механизмом выгрузки.

9. Устройство по п.3, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что оно снабжено газоанализатором, установленным на трубопроводе подачи газа на участок науглероживания, 10. Устройство по п.3, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что оно снабжено датчиком температуры. установленным на газоподающем трубопроводе после соединения его струбопроводом от источника природного газа.

Составитель А, Савельев

Редактор H. Химчук Техред M.Моргентал Корректор М. Кучерявая

Заказ 892 Тираж

Ю

Подписное.

В НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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