Способ и система подачи горячего железа прямого восстановления для многочисленных потребителей
Изобретение относится к способу и системе подачи непрерывного потока горячего железа прямого восстановления из шахтной печи прямого восстановления или нагревательной печи для железа прямого восстановления в установку для горячего брикетирования и плавильную печь. В изолированном трубопроводе, через который проходит поток горячего железа прямого восстановления, снижают давление, после снижения давления поток горячего железа прямого восстановления разделяют по меньшей мере на два потока горячего железа прямого восстановления. При этом первый поток горячего железа прямого восстановления непрерывно направляют в установку для горячего брикетирования под действием силы тяжести в первой закрытой трубопроводной системе. Второй поток горячего железа прямого восстановления непрерывно направляют в соседнюю плавильную печь одним из вариантов: под действием силы тяжести во второй закрытой трубопроводной системе и с помощью комбинации силы тяжести во второй закрытой трубопроводной системе и по существу горизонтального загрузочного конвейера. Изобретение позволит подавать горячее железо прямого восстановления одновременно нескольким потребителям при уменьшении потерь тепла и обеспечении возможности его перемещения в непрерывном и контролируемом режиме. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 3 ил.
ОПИСАНИЕ
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ПАТЕНТНУЮ ЗАЯВКУ
Настоящая патентная заявка претендует на приоритет Предварительной Патентной Заявки США № 60/921,539, поданной 2 апреля 2007 года и озаглавленной «СПОСОБ И СИСТЕМА ПОДАЧИ ГОРЯЧЕГО ЖЕЛЕЗА ПРЯМОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЛЯ МНОГОЧИСЛЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ», а также Патентной Заявки США № 12/057,910, поданной 28 марта 2008 года и озаглавленной «СПОСОБ И СИСТЕМА ПОДАЧИ ГОРЯЧЕГО ЖЕЛЕЗА ПРЯМОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЛЯ МНОГОЧИСЛЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ», которые полностью включены в настоящее описание посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение в общем относится к способу и системе подачи непрерывного потока горячего железа прямого восстановления (HDRI) из шахтной печи прямого восстановления (DR) или нагревательной печи для железа прямого восстановления (DRI) к месту снаружи шахтной печи прямого восстановления (DR) или нагревательной печи для железа прямого восстановления (DRI), где поток горячего железа прямого восстановления (HDRI) разделяется по меньшей мере на два потока горячего железа прямого восстановления (HDRI). Первый поток горячего железа прямого восстановления (HDRI) непрерывно направляется на установку для горячего брикетирования под действием силы тяжести в закрытой трубопроводной системе. Второй поток горячего железа прямого восстановления (HDRI) непрерывно направляется в соседнюю плавильную печь, также под действием силы тяжести в закрытой трубопроводной системе, с промежуточным бункером и подающими устройствами, или с помощью комбинации силы тяжести в закрытой трубопроводной системе, также с промежуточным бункером и подающими устройствами, и по существу горизонтального загрузочного конвейера. Необязательно, третий поток горячего железа прямого восстановления (HDRI) используется для непрерывного снабжения многочисленных емкостей для горячей транспортировки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Большинство обычных установок прямого восстановления (DR) в мире предназначено и действует для производства, охлаждения и выгрузки железа прямого восстановления (DRI) при температурах менее чем около 100°С. Эти установки прямого восстановления (DR) типично размещены в сталеплавильном комплексе или поблизости от такового, и железо прямого восстановления (DRI) используется поблизости в электродуговых печах (EAF). Однако некоторые предприятия прямого восстановления (DR) не находятся в сталеплавильном комплексе или поблизости от такового. По большей части это коммерческие предприятия прямого восстановления (DR), торгующие железом прямого восстановления (DRI) на рынке по всему миру. Коммерческие предприятия прямого восстановления (DR) предпочитают продавать железо прямого восстановления (DRI), которое было компактировано и уплотнено для обеспечения более простой и надежной транспортировки, а также хранения и отгрузки. Коммерческие предприятия прямого восстановления (DR) типично брикетируют железо прямого восстановления (DRI), пока оно еще остается горячим (то есть с температурой выше чем около 600°С), чтобы обеспечить высокую насыпную плотность горячего брикетированного железа (HBI). Горячее брикетированное железо (HBI) типично получают восстановлением гранул и кусков в шахтной печи прямого восстановления (DR) или мелких рудных фракций в реакторе с псевдоожиженным слоем и подачей горячего железа прямого восстановления (HDRI) непосредственно и непрерывно на установку для горячего брикетирования. После брикетирования горячее брикетированное железо (HBI) охлаждают до температуры менее чем около 100°С, для отгрузки.
В дополнение к этим традиционным предприятиям прямого восстановления (DR) и установкам для получения горячебрикетированного железа (HBI), есть предприятия, которые либо используют, либо хотели бы использовать горячее железо прямого восстановления (HDRI) из установок прямого восстановления (DR) в соседнем сталеплавильном комплексе, вместо подачи холодного железа прямого восстановления (DRI) в плавильную печь. В дополнение к подаче горячего железа прямого восстановления (HDRI) в плавильную печь, эти предприятия предполагают производить горячее брикетирование любого избыточного горячего железа прямого восстановления (HDRI) из установки прямого восстановления (DR). Это горячебрикетированное железо (HBI) может быть складировано в запас и использовано позднее в сталеплавильном комплексе, или же может быть продано третьей стороне как HBI.
Два бывших предприятия прямого восстановления (DR) по технологии “Purofer” (в настоящее время не работающие) производили горячебрикетированное железо (HBI) с выгрузкой горячего железа прямого восстановления (HDRI) из шахтной печи прямого восстановления (DR) в контейнеры и затем перемещали контейнеры на установку для горячего брикетирования для производства горячебрикетированного железа (HBI). В одной из этих установок прямого восстановления (DR) по технологии “Purofer” контейнеры также использовали для загрузки горячего железа прямого восстановления (HDRI) в сталеплавильную печь. Подобным образом, предприятие в Индии в настоящее время производит и поставляет горячее железо прямого восстановления (HDRI) из шахтной печи прямого восстановления (DR) как на установку для горячего брикетирования, так и в изотермические контейнеры, которые транспортируются к соседней плавильной печи для производства стали.
Принцип получения горячего железа прямого восстановления (HDRI) в установке прямого восстановления (DR), использующей уголь в качестве твердого восстановителя, и поставки такового множеству расположенных ниже по потоку потребителей или систем, таких как установка для горячего брикетирования, изотермические контейнеры, плавильная печь или охладитель, хорошо известен специалистам с обычной квалификацией в этой области техники. Например, патент США 5873925 на имя Rinker et al. предлагает поставку горячего железа прямого восстановления (HDRI) из работающей на угле печи с вращающимся подом в изотермический контейнер, агрегат для горячего прессования или охладитель. Патент США 5570775 на имя Meissner et al. раскрывает подачу горячего железа прямого восстановления (HDRI) из работающей на угле печи с вращающимся подом в установку для горячего брикетирования или горячий передаточный бункер, изотермические контейнеры, плавильную печь или охладитель. Патент GB 1004428, фирма Metalgesellschaft, предлагает выгрузку горячего железа прямого восстановления (HDRI), полученного из необожженных сферических агломератов (“greenballs”) в работающей на угле печи с вращающимся подом (то есть обжиговой печи), для горячего брикетирования или плавления. Патент США 6409790 на имя Calderon et al. раскрывает получение железа прямого восстановления (DRI) с твердым углеродным восстановителем и передачу в горячем состоянии в агрегат для окислительной плавки, и выгрузку горячего железа прямого восстановления (HDRI) в установку для горячего брикетирования или изотермические контейнеры. Однако все эти литературные ссылки описывают работу на угле и предлагают поставку горячего железа прямого восстановления (HDRI) одному потребителю в каждый момент времени. Ни один из литературных источников не раскрывает поставку горячего железа прямого восстановления (HDRI) одновременно нескольким потребителям.
Концепция производства горячего железа прямого восстановления (HDRI) в установке прямого восстановления (DR) типа шахтной печи, работающей на газе, также хорошо известна специалистам с обычной квалификацией в этой области техники. Например, патент США 6162050 на имя Bueno et al. раскрывает одновременную поставку горячего железа прямого восстановления (HDRI) в установку для горячего брикетирования, плавильную печь и охладитель. Скорость каждой выгрузки регулируют независимо. Патент США 5296015 на имя Novoa et al. предлагает пневматический транспорт горячего или холодного железа прямого восстановления (DRI) из выпускного канала восстановительного реактора (то есть шахтной печи прямого восстановления (DR)) к одному или более местам обработки, таким как установка для горячего брикетирования, бункер-хранилище и/или плавильная печь. Патент США 6214086 на имя Montague et al. раскрывает одновременное снабжение горячим или холодным железом прямого восстановления (DRI) под действием силы тяжести из шахтной печи прямого восстановления (DR). Горячее железо прямого восстановления (HDRI) выгружают для брикетирования, транспортирования и/или плавления. Однако во всех этих литературных источниках горячее железо прямого восстановления (HDRI) находится в форме гранул, кусков или агломератов.
Таким образом, то, что по-прежнему требуется в технике, так это способ и система для подведения непрерывного потока горячего железа прямого восстановления (HDRI) из шахтной печи прямого восстановления (DR) или нагревательной печи для железа прямого восстановления (DRI) к месту снаружи шахтной печи прямого восстановления (DR) или нагревательной печи для железа прямого восстановления (DRI), причем поток горячего железа прямого восстановления (HDRI) разделяют по меньшей мере на два потока горячего железа прямого восстановления (HDRI). Предпочтительно первый поток горячего железа прямого восстановления (HDRI) непрерывно направляют на установку для горячего брикетирования под действием силы тяжести в закрытой трубопроводной системе. Предпочтительно второй поток горячего железа прямого восстановления (HDRI) непрерывно направляют в плавильную печь также под действием силы тяжести в закрытой трубопроводной системе, с промежуточным бункером и подающими устройствами, или с помощью комбинации силы тяжести в закрытой трубопроводной системе, также с промежуточным бункером и подающими устройствами, и по существу горизонтального загрузочного конвейера. Необязательно, третий поток горячего железа прямого восстановления (HDRI) используется для непрерывного снабжения многочисленных емкостей для горячей транспортировки.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В разнообразных вариантах осуществления настоящее изобретение предлагает способ и систему подачи непрерывного потока горячего железа прямого восстановления (HDRI) из шахтной печи прямого восстановления (DR) или нагревательной печи для железа прямого восстановления (DRI) к месту снаружи шахтной печи прямого восстановления (DR) или нагревательной печи для железа прямого восстановления (DRI), причем поток горячего железа прямого восстановления (HDRI) разделяется по меньшей мере на два потока горячего железа прямого восстановления (HDRI). Первый поток горячего железа прямого восстановления (HDRI) непрерывно направляется на установку для горячего брикетирования под действием силы тяжести в закрытой трубопроводной системе. Второй поток горячего железа прямого восстановления (HDRI) непрерывно подается в соседнюю плавильную печь также под действием силы тяжести в закрытой трубопроводной системе, с промежуточным бункером и подающими устройствами, или с помощью комбинации силы тяжести в закрытой трубопроводной системе, также с промежуточным бункером и подающими устройствами, и по существу горизонтального загрузочного конвейера. Необязательно, третий поток горячего железа прямого восстановления (HDRI) используется для непрерывного снабжения многочисленных емкостей для горячей транспортировки.
Преимущественно способ и система согласно настоящему изобретению снабжают горячим железом прямого восстановления (HDRI) множество потребителей при наивысшей возможной температуре путем сведения к минимуму потерь тепла, обеспечения горячему железу прямого восстановления (HDRI) возможности перемещаться в непрерывном и контролируемом режиме под действием силы тяжести в закрытой, теплоизолированной трубопроводной системе. Способ и система согласно настоящему изобретению предусматривают независимую регулировку скорости выгрузки в многочисленных потоках горячего железа прямого восстановления (HDRI) путем организации разделения и независимого контроля скоростей выгрузки многочисленных потоков горячего железа прямого восстановления (HDRI) снаружи шахтной печи прямого восстановления (DR) или нагревательной печи для железа прямого восстановления (DRI) при атмосферном давлении или давлении, близком к таковому. Таким образом, многочисленные выпускные каналы, которые могли бы влиять на работу шахтной печи прямого восстановления (DR) или нагревательной печи для железа прямого восстановления (DRI), не требуются. Способ и система согласно настоящему изобретению предотвращают разрушение соответствующих горячих гранул, кусков или агломератов, а также сопутствующее образование пыли, которое происходит при использовании пневматических транспортных систем. Наконец, способ и система согласно настоящему изобретению в примерном варианте исполнения, включающем комбинацию силы тяжести и по существу горизонтального загрузочного конвейера, сокращают общую высоту шахтной печи прямого восстановления (DR) или нагревательной печи для железа прямого восстановления (DRI).
В одном примерном варианте осуществления настоящее изобретение предлагает способ подачи непрерывного потока горячего железа прямого восстановления из шахтной печи прямого восстановления или нагревательной печи для железа прямого восстановления к месту снаружи шахтной печи прямого восстановления или нагревательной печи для железа прямого восстановления, в котором поток горячего железа прямого восстановления разделяется по меньшей мере на два потока горячего железа прямого восстановления, причем способ включает: создание первого потока горячего железа прямого восстановления, который непрерывно направляется в установку для горячего брикетирования под действием силы тяжести в первой закрытой трубопроводной системе; и создание второго потока горячего железа прямого восстановления, который непрерывно направляется в соседнюю плавильную печь одним из вариантов: либо под действием силы тяжести во второй закрытой трубопроводной системе, либо с помощью комбинации силы тяжести во второй закрытой трубопроводной системе и по существу горизонтального загрузочного конвейера. Способ также включает в себя приготовление одной из шахтной печи прямого восстановления и нагревательной печи для железа прямого восстановления для получения горячего железа прямого восстановления. Предпочтительно шахтная печь прямого восстановления или нагревательная печь для железа прямого восстановления включает сужающуюся разгрузочную секцию. Предпочтительно шахтная печь прямого восстановления или нагревательная печь для железа прямого восстановления имеет одиночный выпускной канал для горячего железа прямого восстановления, в противоположность множественным выпускным каналам горячего железа прямого восстановления. Способ далее включает сооружение камеры для разгрузки продукта, предназначенной для приемки горячего железа прямого восстановления. Предпочтительно камера для разгрузки продукта включает сужающуюся секцию. В дополнение к этому способ далее включает сооружение стационарного разветвителя для разделения горячего железа прямого восстановления на первый поток горячего железа прямого восстановления и второй поток горячего железа прямого восстановления. Предпочтительно установка для горячего брикетирования включает один или более агрегатов для горячего брикетирования, каждый из которых оснащен подающим устройством. Необязательно, в дополнение к этому способ далее включает направление по меньшей мере части первого потока горячего железа прямого восстановления к отводному разгрузочному патрубку. Предпочтительно плавильная печь включает установленные перед плавильной печью один или более из первого подающего устройства, промежуточного бункера и второго подающего устройства. Необязательно, в дополнение к этому способ далее включает формирование третьего потока горячего железа прямого восстановления, который непрерывно направляется к одной или более емкостям для горячей транспортировки.
В еще одном примерном варианте осуществления настоящее изобретение предлагает систему для подачи непрерывного потока горячего железа прямого восстановления из шахтной печи прямого восстановления или нагревательной печи для железа прямого восстановления к месту снаружи шахтной печи прямого восстановления или нагревательной печи для железа прямого восстановления, в котором поток горячего железа прямого восстановления разделяется по меньшей мере на два потока горячего железа прямого восстановления, при этом система включает: устройство для создания первого потока горячего железа прямого восстановления, который непрерывно направляется в установку для горячего брикетирования под действием силы тяжести в первой закрытой трубопроводной системе; и устройство для создания второго потока горячего железа прямого восстановления, который непрерывно направляется в соседнюю плавильную печь одним из вариантов: либо под действием силы тяжести во второй закрытой трубопроводной системе, либо с помощью комбинации силы тяжести во второй закрытой трубопроводной системе и по существу горизонтального загрузочного конвейера. Система также включает одну из шахтной печи прямого восстановления и нагревательной печи для железа прямого восстановления для получения горячего железа прямого восстановления. Предпочтительно шахтная печь прямого восстановления или нагревательная печь для железа прямого восстановления включает сужающуюся разгрузочную секцию. Предпочтительно шахтная печь прямого восстановления или нагревательная печь для железа прямого восстановления имеет одиночный выпускной канал для горячего железа прямого восстановления, в противоположность множественным выпускным каналам горячего железа прямого восстановления. Система далее включает камеру для разгрузки продукта, предназначенную для приемки горячего железа прямого восстановления. Предпочтительно камера для разгрузки продукта включает сужающуюся секцию. В дополнение к этому система далее включает стационарный разветвитель для разделения горячего железа прямого восстановления на первый поток горячего железа прямого восстановления и второй поток горячего железа прямого восстановления. Предпочтительно установка для горячего брикетирования включает один или более агрегатов для горячего брикетирования, каждый из которых оснащен подающим устройством. Необязательно, в дополнение к этому система далее включает устройство для направления по меньшей мере части первого потока горячего железа прямого восстановления к отводному разгрузочному патрубку. Предпочтительно плавильная печь включает установленные перед плавильной печью один или более из первого подающего устройства, промежуточного бункера и второго подающего устройства. Необязательно, в дополнение к этому система далее включает устройство для формирования третьего потока горячего железа прямого восстановления, который непрерывно направляется к одному или более ковшей для транспорта горячего металла.
В дополнительном примерном варианте осуществления настоящее изобретение предлагает способ подачи непрерывного потока горячего железа прямого восстановления из шахтной печи прямого восстановления или нагревательной печи для железа прямого восстановления к месту снаружи шахтной печи прямого восстановления или нагревательной печи для железа прямого восстановления, в котором поток горячего железа прямого восстановления разделяется по меньшей мере на два потока горячего железа прямого восстановления, при этом способ включает: создание первого потока горячего железа прямого восстановления, который непрерывно направляется в установку для горячего брикетирования под действием силы тяжести в первой закрытой трубопроводной системе; создание второго потока горячего железа прямого восстановления, который непрерывно направляется в соседнюю плавильную печь одним из вариантов: либо под действием силы тяжести во второй закрытой трубопроводной системе, либо с помощью комбинации силы тяжести во второй закрытой трубопроводной системе и по существу горизонтального загрузочного конвейера; и создание третьего потока горячего железа прямого восстановления, который непрерывно направляется к одной или более емкостей для горячей транспортировки.
Таким образом, преимущества способа и системы согласно настоящему изобретению перед традиционными системами и способами включают: непрерывную подачу в загрузочную систему плавильной печи, которая упрощает материально-техническое снабжение и производственную деятельность в цеху для получения горячего железа прямого восстановления (HDRI), поскольку транспортные ковши, бункера и краны не требуются; непрерывную подачу в загрузочную систему плавильной печи, что обеспечивает меньшие потери тепла, чем применение транспортных ковшей, так как в транспортных ковшах продолжаются потери тепла по мере их опустошения и т.д.; одиночный разгрузочный канал, который не оказывает негативного влияния на работу шахтной печи прямого восстановления (DR) или нагревательной печи для железа прямого восстановления (DRI), что происходило бы в случае многочисленных мест разгрузки; разделение потоков горячего железа прямого восстановления (HDRI) и управление таковыми являются более простыми и надежными в исполнении, когда производятся при атмосферном давлении или давлении, близком к таковому, нежели при рабочих давлениях или близких к таковым, имеющих место в шахтной печи прямого восстановления (DR) или нагревательной печи для железа прямого восстановления (DRI), что было бы в случае многочисленных точек разгрузки; и разгрузка, и разделение горячего железа прямого восстановления (HDRI) под действием силы тяжести не являются столь же усложненными, как пневматическая транспортировка горячего железа прямого восстановления (HDRI) - сила тяжести действует всегда и везде, а системы пневматического транспорта включают механические компоненты, которые требуют регулярного технического обслуживания и изначально имеют меньшую доступность.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Настоящее изобретение проиллюстрировано и описано далее с привлечением чертежей, в которых сходные ссылочные номера использованы для обозначения подобных стадий способа/компонентов системы, насколько это уместно, при этом:
Фиг.1 представляет схематическую диаграмму, иллюстрирующую в одном примерном варианте осуществления настоящего изобретения способ и систему для подачи непрерывного потока горячего железа прямого восстановления (HDRI) из шахтной печи прямого восстановления (DR) или нагревательной печи для железа прямого восстановления (DRI) к месту снаружи шахтной печи прямого восстановления (DR) или нагревательной печи для железа прямого восстановления (DRI), где поток горячего железа прямого восстановления (HDRI) разделяется по меньшей мере на два потока горячего железа прямого восстановления (HDRI), с первым потоком горячего железа прямого восстановления (HDRI), непрерывно направляемым в установку для горячего брикетирования под действием силы тяжести в закрытой трубопроводной системе, и вторым потоком горячего железа прямого восстановления (HDRI), непрерывно направляемым в соседнюю плавильную печь также под действием силы тяжести в закрытой трубопроводной системе, с промежуточным бункером и подающими устройствами;
Фиг.2 представляет схематическую диаграмму, иллюстрирующую в еще одном примерном варианте осуществления настоящего изобретения способ и систему для подачи непрерывного потока горячего железа прямого восстановления (HDRI) из шахтной печи прямого восстановления (DR) или нагревательной печи для железа прямого восстановления (DRI) к месту снаружи шахтной печи прямого восстановления (DR) или нагревательной печи для железа прямого восстановления (DRI), где поток горячего железа прямого восстановления (HDRI) разделяется по меньшей мере на два потока горячего железа прямого восстановления (HDRI), с первым потоком горячего железа прямого восстановления (HDRI), непрерывно направляемым в установку для горячего брикетирования под действием силы тяжести в закрытой трубопроводной системе, и вторым потоком горячего железа прямого восстановления (HDRI), непрерывно направляемым в соседнюю плавильную печь с помощью комбинации силы тяжести в закрытой трубопроводной системе, также с промежуточным бункером и подающими устройствами, и по существу горизонтальным разгрузочным конвейером;
Фиг.3 представляет схематическую диаграмму, иллюстрирующую в дополнительном примерном варианте осуществления настоящего изобретения способ и систему для подачи непрерывного потока горячего железа прямого восстановления (HDRI) из шахтной печи прямого восстановления (DR) или нагревательной печи для железа прямого восстановления (DRI) к месту снаружи шахтной печи прямого восстановления (DR) или нагревательной печи для железа прямого восстановления (DRI), где поток горячего железа прямого восстановления (HDRI) разделяется по меньшей мере на два потока горячего железа прямого восстановления (HDRI), с первым потоком горячего железа прямого восстановления (HDRI), непрерывно направляемым в установку для горячего брикетирования под действием силы тяжести в закрытой трубопроводной системе, вторым потоком горячего железа прямого восстановления (HDRI), непрерывно направляемым в плавильную печь также под действием силы тяжести в закрытой трубопроводной системе, с промежуточным бункером и подающими устройствами, или с помощью комбинации силы тяжести в закрытой трубопроводной системе, также с промежуточным бункером и подающими устройствами, и по существу горизонтальным разгрузочным конвейером, и третьим потоком горячего железа прямого восстановления (HDRI), используемым для непрерывного снабжения многочисленных емкостей для горячей транспортировки.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Как показано на Фиг.1-3, горячее железо прямого восстановления (HDRI) получают восстановлением гранул, кусков и/или агломератов оксида железа в шахтной печи 10 прямого восстановления (DR). Горячее железо прямого восстановления (HDRI) также получают повторным нагреванием холодных гранул, кусков и/или агломератов железа прямого восстановления (DRI) в нагревательной печи 12 для железа прямого восстановления (DRI).
В случае шахтной печи 10 прямого восстановления (DR), шахтную печь 10 прямого восстановления (DR) используют для восстановления оксида железа при противотоке газообразного восстановителя, состоящего главным образом из монооксида углерода и водорода. Этот газообразный восстановитель может быть получен из природного газа или других газообразных топлив, твердых топлив, таких как уголь, или жидких топлив, таких как тяжелый топочный мазут. Горячее железо прямого восстановления (HDRI) опускается в виде подвижного уплотненного слоя через шахтную печь 10 прямого восстановления (DR) под действием силы тяжести. Шахтная печь 10 прямого восстановления (DR) имеет сужающуюся разгрузочную секцию 14, которая оканчивается замыкающим створом, через который непрерывно выгружается горячее железо прямого восстановления (HDRI).
В случае нагревательной печи 12 для железа прямого восстановления (DRI) описанные выше конструктивные принципы являются по существу такими же, хотя габариты нагревательной зоны могут быть меньшими, чем размеры восстановительной зоны для такого же расхода потока выгружаемого горячего железа прямого восстановления (HDRI). Просеянное железо прямого восстановления (DRI) в виде гранул, кусков и/или агломератов загружают сверху в нагревательную печь 12 для железа прямого восстановления (DRI), и оно перемещается через нагревательную печь 12 для железа прямого восстановления (DRI) в форме подвижного уплотненного слоя под действием силы тяжести. Железо прямого восстановления (DRI) нагревают в противотоке рециркулирующего газа, который не является окислительным ни для железа, ни для углерода. Этот газ получают удалением отходящего газа из нагревательной печи 12 для железа прямого восстановления (DRI), охлаждением, промыванием и сжатием и затем нагреванием в нагревателе косвенного теплообмена до температуры, желательной для повторного нагревания. Небольшое количество природного газа или метана может быть добавлено для восстановления любых окислителей, поступающих в нагревательную печь 12 для железа прямого восстановления (DRI) из изолирующего газа, подаваемого через верхние и нижние уплотнения подвижных соединений.
Горячее железо прямого восстановления (HDRI) из шахтной печи 10 прямого восстановления (DR) или нагревательной печи 12 для железа прямого восстановления (DRI) поступает наружу из шахтной печи 10 прямого восстановления (DR) или нагревательной печи 12 для железа прямого восстановления (DRI) через изолированный трубопровод 16 в камеру 18 для разгрузки продукта (PDC), которая включает разгрузочное подающее устройство для регулирования скорости разгрузки. Изолированный трубопровод 16, расположенный между шахтной печью 10 прямого восстановления (DR) или нагревательной печью 12 для железа прямого восстановления (DRI) и камерой 18 для разгрузки продукта (PDC), действует как уплотнительный патрубок подвижного соединения, который снижает давление в суживающейся секции 14 от величины 3 бар (избыточных) до атмосферного давления или близкого к таковому в камере 18 для разгрузки продукта (PDC). Это снижение давления выполняют с применением изолирующего газа, который протекает вверх и вниз от места вдувания. Направленный вверх поток изолирующего газа предотвращает утечку топочного или восстановительного газа из печи, тогда как направленный вниз поток изолирующего газа обеспечивает падение давления в слое горячего железа прямого восстановления (HDRI), что имеет результатом близкое к атмосферному давление в камере 18 для разгрузки продукта (PDC). Этот изолирующий газ может представлять собой азот или сухой отработанный газ, содержащий доведенное до минимума количество окислителей.
Камера 18 для разгрузки продукта (PDC) содержит вращающиеся ситовые классификаторы, через которые должно пройти все горячее железо прямого восстановления (HDRI), выходящее из разгрузочного подающего устройства в камере 18 для разгрузки продукта (PDC). Эти вращающиеся ситовые классификаторы удаляют любые твердые скопления или случайный примесный материал, который мог бы создать проблемы в расположенных ниже по потоку обрабатывающих агрегатах, таких как агрегаты для горячего брикетирования или загрузочное оборудование плавильной печи. Удаление постороннего примесного материала является в особенности важным для защиты агрегатов для горячего брикетирования, которые работают при высоких гидравлических давлениях и малых размерных допусках. Донный изолирующий газ из системы динамического уплотнения продувается из камеры 18 для разгрузки продукта (PDC) в систему пылеулавливания. Нижняя секция камеры 18 для разгрузки продукта (PDC) действует как хранилище или промежуточный бункер для обеспечения непрерывного поступления горячего железа прямого восстановления (HDRI) в стационарный разветвитель 20, который обеспечивает горячему железу прямого восстановления (HDRI) возможность протекать к агрегатам для горячего брикетирования и в загрузочное оборудование плавильной печи. Течение горячего железа прямого восстановления (HDRI) из камеры 18 для разгрузки продукта (PDC) гарантирует, что изолированные трубопроводы 22 из камеры 18 для разгрузки продукта (PDC) всегда наполнены горячим железом прямого восстановления (HDRI) и не остаются частично или целиком опустошенными. Предпочтительно нижняя секция камеры 18 для разгрузки продукта (PDC) включает сужающуюся секцию 24, включающую стимулятор потока, обеспечивающий равномерное течение через камеру 18 для разгрузки продукта (PDC).
Скорость выведения горячего железа прямого восстановления (HDRI) из камеры 18 для разгрузки продукта (PDC) через стационарный разветвитель 20 настраивают на сумму значений расхода потоков, предполагаемых для агрегата для горячего брикетирования и промежуточного бункера плавильной печи. Каждая из этих систем имеет один или более подающих устройств для регулирования расхода потока горячего железа прямого восстановления (HDRI), поступающего к каждому потребителю. Уровень горячего железа прямого восстановления (HDRI) в сужающейся секции 24 камеры 18 для разгрузки продукта (PDC) поддерживают между высоким и низким уровнями, варьируя производительность разгрузочного подающего устройства в камере 18 для разгрузки продукта (PDC).
Как видно из Фиг.1, поток горячего железа прямого восстановления (HDRI), питающий установку для горячего брикетирования, может быть разделен с помощью стационарного разветвителя 20 на несколько потоков горячего железа прямого восстановления (HDRI), в зависимости от числа агрегатоа для горячего брикетирования в установке 26 для горячего брикетирования. Каждый агрегат для горячего брикетирования имеет свое собственное подающее устройство, которое регулирует подачу горячего железа прямого восстановления (HDRI) из изолированного трубопровода 22 в агрегат для горячего брикетирования. Стационарный разветвитель 20 может также иметь разгрузочный патрубок для отведения горячего железа прямого восстановления (HDRI), в дополнение к разгрузочным патрубкам, питающим агрегаты для горячего брикетирования. Этот отводной разгрузочный патрубок типично используют при запуске или в условиях нарушения производства. Предпочтительно поток горячих брикетов пропускают через систему сортировки брикетов, где их разбивают по существу на отдельные горячие брикеты, с небольшой долей спекшихся двойных и тройных горячих брикетов. Горячие брикеты затем охлаждают на конвейере для охлаждения, просеивают и направляют на склад.
Поток горячего железа прямого восстановления (HDRI), перемещающийся к промежуточному бункеру 28 для горячего железа прямого восстановления (HDRI) в соседнюю систему 30 загрузки горячего железа прямого восстановления (HDRI), регулируют с помощью шнекового питателя 32 или другого подобного устройства. Шнековый питатель 32 определяет и регулирует средний расход потока горячего железа прямого восстановления (HDRI), который непрерывно подается в промежуточный бункер 28 для горячего железа прямого восстановления (HDRI). Промежуточный бункер 28 для горячего железа прямого восстановления (HDRI) является достаточно вместительным, чтобы горячее железо прямого восстановления (HDRI), выведенное из промежуточного бункера 28 для горячего железа прямого восстановления (HDRI), периодически загружалось партиями в плавильную печь 34, и чтобы количество горячего железа прямого восстановления (HDRI) не уменьшалось ниже предварительно заданного уровня в промежуточном бункере 28 для горячего железа прямого восстановления (HDRI). Поток горячего железа прямого восстановления (HDRI), выводимый из промежуточного бункера 28 для горячего железа прямого восстановления (HDRI), регулируют центробежным подающим устройством 36 или другим подобным устройством, которое срабатывает согласно потребности плавильной печи 34 в сырье. Горячее железо прямого восстановления (HDRI) из промежуточного бункера 28 для горячего железа прямого восстановления (HDRI) подают непосредственно в плавильную печь 34 под действием силы тяжести.
Как показано на Фиг.2, горячее железо прямого восстановления (HDRI) из промежуточного бункера 28 для горячего железа прямого восстановления (HDRI) подают в плавильную печь 34 с помощью комбинации силы тяжести и по существу горизонтального разгрузочного конвейера 38. Эта комбинация иногда оказывается преимущественной перед силой тяжести как таковой, поскольку это существенно уменьшает общую высоту шахтной печи 10 прямого восстановления (DR) или нагревательной печи 12 для железа прямого восстановления (DRI), устраняет необходимость в размещении в сталеплавильном цеху отдельной опорной конструкции для промежуточного бункера с горячим железом прямого восстановления (HDRI) и упрощает систему доставки горячего железа прямого восстановления (HDRI) в сталеплавильный цех.
Как видно из Фиг.3, третий поток горячего железа прямого восстановления (HDRI) из стационарного разветвителя 20 при камере 18 для разгрузки продукта (PDC) может быть предусмотрен для снабжения многочисленных емкостей 44 для горячей транспортировки. Горячее железо прямого восстановления (HDRI) под действием силы тяжести перемещается в распределительную систему 40 емкостей для горячей транспортировки, которая включает одно или более подающих устройств 42 для горячего железа прямого восстановления (HDRI) и один или более изолированных трубопроводов 43, каждый с шиберным затвором или подобным приспособлением для прекращения потока горячего железа прямого восстановления (HDRI) к емкости 44 для транспорта горячего металла, связанными с каждым изолированным трубопроводом 43. В этом варианте применения промежуточные бункера для горячего железа прямого восстановления (HDRI) не требуются, так как емкости 44 для горячей транспортировки сами по себе по существу становятся промежуточными бункерами для горячего железа прямого восстановления (HDRI). Емкости 44 для горячей транспортировки могут иметь одно или более отверстий (то есть верхних и нижних отверстий) для загрузки горячего железа прямого восстановления (HDRI) в емкости 44 для горячей транспортировки и выгрузки из таковых. Этот третий примерный вариант осуществления может быть полезным для загрузки плавильной печи при обстоятельствах, когда подача под действием силы тяжести или в сочетании силы тяжести по существу с горизонтальной загрузочной конвейерной системой выведена из эксплуатации для технического обслуживания или имеет проблемы. Емкости 44 для горячей транспортировки также могут быть использованы для подачи горячего железа прямого восстановления (HDRI) в другие печи в сталеплавильном комплексе, насколько это необходимо.
Хотя настоящее изобретение было проиллюстрировано и описано здесь со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления и конкретные примеры такового, специалистам с обычной квалификацией в этой области техники будет без труда понятно, что другие варианты осуществления и примеры могут исполнять подобные функции и/или достигать сходных результатов. Все такие эквивалентные варианты осуществления и примеры находятся в пределах идеи и объема настоящего изобретения, рассматриваются таковым и предполагаются защищенными следующими пунктами формулы изобретения.
1. Способ подачи непрерывного потока горячего железа прямого восстановления из шахтной печи прямого восстановления или нагревательной печи для железа прямого восстановления в установку для горячего брикетирования и плавильную печь, в котором снижают давление в изолированном трубопроводе, через который проходит поток горячего железа прямого восстановления, после снижения давления поток горячего железа прямого восстановления разделяют по меньшей мере на два потока горячего железа прямого восстановления, при этом создают первый поток горячего железа прямого восстановления, который непрерывно направляют в установку для горячего брикетирования под действием силы тяжести в первой закрытой трубопроводной системе, и создают второй поток горячего железа прямого восстановления, который непрерывно направляют в соседнюю плавильную печь одним из вариантов: под действием силы тяжести во второй закрытой трубопроводной системе и с помощью комбинации силы тяжести во второй закрытой трубопроводной системе и по существу горизонтального загрузочного конвейера.
2. Способ по п.1, в котором предусмотрено приготовление одной из шахтной печи прямого восстановления и нагревательной печи для железа прямого восстановления для получения горячего железа прямого восстановления.
3. Способ по п.2, в котором шахтная печь прямого восстановления или нагревательная печь для железа прямого восстановления имеет сужающуюся разгрузочную секцию.
4. Способ по п.2, в котором шахтная печь прямого восстановления или нагревательная печь для железа прямого восстановления имеет одиночный выпускной канал для горячего железа прямого восстановления.
5. Способ по п.2, в котором предусмотрено сооружение камеры для разгрузки продукта, предназначенной для приемки горячего железа прямого восстановления.
6. Способ по п.5, в котором камера для разгрузки продукта имеет сужающуюся секцию.
7. Способ по п.2, в котором предусмотрено сооружение стационарного разветвителя для разделения горячего железа прямого восстановления на первый поток горячего железа прямого восстановления и второй поток горячего железа прямого восстановления.
8. Способ по п.1, в котором установка для горячего брикетирования включает в себя один или более агрегатов для горячего брикетирования, каждый из которых имеет подающее устройство.
9. Способ по п.1, в котором предусмотрено направление по меньшей мере части первого потока горячего железа прямого восстановления к отводному разгрузочному патрубку.
10. Способ по п.1, в котором плавильная печь включает установленные перед плавильной печью один или более из первого подающего устройства, промежуточного бункера и второго подающего устройства.
11. Способ по п.1, в котором предусмотрено формирование третьего потока горячего железа прямого восстановления, который непрерывно направляется к одной или более емкостей для горячей транспортировки.
12. Способ по п.1, в котором изолированный трубопровод снабжен системой динамического уплотнения, включающей подачу изолирующего газа, который протекает вверх и вниз от места вдувания, причем направленный вверх поток изолирующего газа предотвращает утечку топочного или восстановительного газа из печи, а направленный вниз поток изолирующего газа обеспечивает падение давления в слое горячего железа прямого восстановления.
13. Система для подачи непрерывного потока горячего железа прямого восстановления из шахтной печи прямого восстановления или нагревательной печи для железа прямого восстановления в установку для горячего брикетирования и плавильную печь, содержащая средство снижения давления в изолированном трубопроводе, через который проходит поток горячего железа прямого восстановления, средство разделения потока горячего железа прямого восстановления после снижения давления по меньшей мере на два потока горячего железа прямого восстановления, устройство для создания первого потока горячего железа прямого восстановления, который непрерывно направляется в установку для горячего брикетирования под действием силы тяжести в первой закрытой трубопроводной системе, и устройство для создания второго потока горячего железа прямого восстановления, который непрерывно направляют в соседнюю плавильную печь одним из вариантов: под действием силы тяжести во второй закрытой трубопроводной системе и с помощью комбинации силы тяжести во второй закрытой трубопроводной системе и по существу горизонтального загрузочного конвейера.
14. Система по п.13, включающая одну из шахтной печи прямого восстановления и нагревательной печи для железа прямого восстановления для получения горячего железа прямого восстановления.
15. Система по п.14, в которой шахтная печь прямого восстановления или нагревательная печь для железа прямого восстановления имеет сужающуюся разгрузочную секцию.
16. Система по п.14, в которой шахтная печь прямого восстановления или нагревательная печь для железа прямого восстановления имеет одиночный выпускной канал для горячего железа прямого восстановления.
17. Система по п.14, далее включающая камеру для разгрузки продукта, предназначенную для приемки горячего железа прямого восстановления.
18. Система по п.17, в которой камера для разгрузки продукта имеет сужающуюся секцию.
19. Система по п.14, далее включающая стационарный разветвитель для разделения горячего железа прямого восстановления на первый поток горячего железа прямого восстановления и второй поток горячего железа прямого восстановления.
20. Система по п.13, в которой установка для горячего брикетирования включает один или более агрегатов для горячего брикетирования, каждый из которых имеет подающее устройство.
21. Система по п.13, далее включающая устройство для направления по меньшей мере части первого потока горячего железа прямого восстановления к отводному разгрузочному патрубку.
22. Система по п.13, в которой плавильная печь включает установленные перед плавильной печью один или более из первого подающего устройства, промежуточного бункера и второго подающего устройства.
23. Система по п.13, дополнительно включающая устройство для формирования третьего потока горячего железа прямого восстановления, который непрерывно направляют к одной или нескольким емкостям для горячей транспортировки.
24. Способ подачи непрерывного потока горячего железа прямого восстановления из шахтной печи прямого восстановления или нагревательной печи для железа прямого восстановления в установку для горячего брикетирования и плавильную печь, в котором снижают давление в изолированном трубопроводе, через который проходит поток горячего железа прямого восстановления, после снижения давления поток горячего железа прямого восстановления разделяют по меньшей мере на два потока горячего железа прямого восстановления, при этом создают первый поток горячего железа прямого восстановления, который непрерывно направляют в установку для горячего брикетирования под действием силы тяжести в первой закрытой трубопроводной системе, создают второй поток горячего железа прямого восстановления, который непрерывно направляют в соседнюю плавильную печь одним из вариантов: под действием силы тяжести во второй закрытой трубопроводной системе и с помощью комбинации силы тяжести во второй закрытой трубопроводной системе и по существу горизонтального загрузочного конвейера, и дополнительно создают третий поток горячего железа прямого восстановления, который непрерывно направляют к одной или нескольким емкостям для горячей транспортировки.
25. Способ по п.24, в котором изолированный трубопровод снабжен системой динамического уплотнения, включающей подачу изолирующего газа, который протекает вверх и вниз от места вдувания, причем направленный вверх поток изолирующего газа предотвращает утечку топочного или восстановительного газа из печи, а направленный вниз поток изолирующего газа обеспечивает падение давления в слое горячего железа прямого восстановления.
