Способ повышения глубины проникновения кислородной струи

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу выплавки чугуна в агрегате для выплавки чугуна. Способ включает подачу кислородной струи технически чистого кислорода посредством кислородной фурмы в засыпку агрегата для выплавки чугуна для газификации углеродных носителей на глубину проникновения кислородной струи, обеспечивающую образование зоны циркуляции. Для увеличения зоны циркуляции кислородную струю подают с постоянной скоростью в диапазоне от 100 м/с до скорости звука, с постоянными массовым расходом и импульсом струи, причем температуру кислородной струи повышают при неизменной скорости кислородной струи и увеличивают объемный расход кислородной струи посредством кислородной фурмы с увеличенным диаметром. Использование изобретения обеспечивает улучшение газообмена между твердой и жидкой фазами шлака и чугуна и условий выпуска металла. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к способу повышения глубины проникновения входящей с объемным расходом и массовым расходом в засыпку агрегата для выплавки чугуна кислородной струи технически чистого кислорода для газификации имеющихся в засыпке углеродных носителей.

Уровень техники

При изготовлении чугуна в агрегате для выплавки чугуна, как, например, в доменной печи или плавильно-восстановительном агрегате, как, например, в плавильном газификаторе, используемом в способах COREX® или FINEX®, получают восстановительный газ путем газификации углеродных носителей при вдувании горячего воздуха или кислородной струи. Посредством этого восстановительного газа происходит восстановление носителей железа, и затем полученный восстановленный металл расплавляется в чугун.

В плавильных газификаторах, используемых в способах COREX® или FINEX®, кислородные сопла (фурмы) встроены по окружности плавильного газификатора между горном (подом) и подстилающим слоем обуглившихся остатков (остатков ректификации угля) плавильного газификатора, чтобы кислород для газификации углерода для генерации восстановительного газа и предоставления энергии, требуемой для плавления углеродных носителей, вдувать в засыпку плавильного газификатора по возможности равномерно по объему плавильного газификатора. При расплавлении углеродных носителей возникают жидкий чугун и жидкие шлаки. При этом в качестве пода обозначается участок плавильного газификатора ниже кислородных насадок, в котором не происходит протекания через восстановительный газ. В поде находятся жидкий чугун, жидкий шлак и часть остатков ректификации угля. В качестве остатков ректификации угля обозначаются термически дегазированные углеродные носители. Термином «подстилающий слой остатков ректификации угля» (Charbett) обозначается участок в плавильном газификаторе, который находится выше кислородных фурм, он содержит наряду с жидким чугуном и жидким шлаком, а также остатком ректификации угля нерасплавленные и частично восстановленные углеродные носители и присадки. Через слой остатков ректификации угля протекает восстановительный газ, который образуется при преобразовании введенного кислорода. Введенные в плавильный газификатор через кислородные фурмы кислородные струи образуют внутри плавильного газификатора так называемую зону циркуляции, в которой уже происходит газификация углеродных носителей, причем уже возникает восстановительный газ. При этом под зоной циркуляции понимается вихревая зона перед кислородными фурмами, в которой возникает восстановительный газ из кислорода и углеродных носителей. При этом понятие «вихревая зона» отражает высокотурбулентные, подобные вихревому слою, условия течения в области зоны циркуляции. Входящая кислородная струя формирует каверну в засыпке слоя остатков ректификации угля. Каверна возникает за счет импульса входящей кислородной струи и реакции газификации кислорода с остатком ректификации угля. Область каверны означается как зона циркуляции. Зона циркуляции имеет, по сравнению со слоем остатков ректификации угля, который представляет псевдоожиженный (кипящий) слой, заметно более высокую степень пустот. Зона циркуляции продолжается соответственно расположению кислородных фурм по объему плавильного газификатора внутри плавильного газификатора в горизонтальной плоскости. Площадь поперечного сечения, которая при рассмотрении сверху образована длиной зоны циркуляции, обозначается так же как активная кольцевая площадь, причем в понятии «активная кольцевая площадь» «активная» относится к тому, что дренаж жидкого чугуна и жидкого шлака ввиду степени пустот зоны циркуляции осуществляется особенно хорошо через зону циркуляции и что возникающий из-за газификации углеродных носителей восстановительный газ из зоны циркуляции вводится в слой остатков ректификации угля. Ширина активной кольцевой площади определяется посредством протяженности по длине зоны циркуляции и, тем самым, посредством глубины проникновения кислородной струи.

Также в доменной печи, в которой через соответственно распределенные по окружности доменной печи сопла, также называемые фурмами, вдувается горячий воздух или кислород, в зоне фурм образуются зоны циркуляции с активными кольцевыми площадями.

Для слоя остатков ректификации угля плавильного газификатора при обычном применении кислородной струи из технически чистого кислорода с температурой между -15°С и +45°С и на основе меньшего, по сравнению с эксплуатируемыми с горячим дутьем доменными печами, диаметра используемых кислородных фурм, по сравнению с имеющимся в эксплуатируемой с горячим дутьем доменной печи стационарным слоем, получается заметно меньшая глубина проникновения кислородной струи в засыпку. Тем самым из-за более короткой или более узкой зоны циркуляции в слое остатков ректификации угля получается сравнительно меньшая, по сравнению с эксплуатируемой с горячим дутьем доменной печью, активная кольцевая площадь по окружности плавильного газификатора, из-за чего газопроницаемость для восстановительного газа в слое остатков ректификации угля или дренаж жидкого чугуна и жидкого шлака в под сравнительно хуже. Кроме того, по сравнению с эксплуатируемыми с коксом доменными печами за счет использования кускового угля и/или брикетов угля в качестве углеродных носителей гидравлический поперечник матрицы остатков ректификации угля в плавильном газификаторе уменьшается, из-за чего стекание жидкого чугуна и жидкого, особенно высоковязкого, шлака затрудняется, что может привести к помехам из-за обратного подпора жидкого чугуна и/или жидкого шлака перед кислородными фурмами.

Увеличение глубины проникновения кислородной струи в засыпку, как в эксплуатируемой с кислородом доменной печи, так и в плавильном газификаторе, повысило бы активную площадь и, тем самым, улучшило бы стекание жидкого чугуна и жидкого шлака.

Восстановительный газ течет в основном вверх. В направлении течения восстановительного газа после зоны циркуляции, то есть выше зоны циркуляции, в засыпке плавильного газификатора или доменной печи возникают нежелательные флюидизированные участки, также называемые участками образования пузырей или каналов. На этих участках некоторое количество газа входит под высоким давлением в засыпку из твердых материалов, и возникающая смесь твердых материалов и газа ведет себя как флюид. Образование флюидизированных участков является нежелательным, потому что оно может привести к так называемым прорывам сквозь засыпку плавильного газификатора или доменной печи. Прорывы приводят к внезапно возрастающим изменениям газового потока, пылевой нагрузке и образованию газа, выводимого из плавильного газификатора или доменной печи, что делает режим таких агрегатов трудноуправляемым. Кроме того, при прорывах выносятся частицы из плавильного газификатора или доменной печи в магистрали для вывода восстановительного газа или доменного (колошникового) газа.

Кроме того, флюидизированные участки нежелательны, так как из-за них возникают препятствия оптимальному направлению фаз газа и твердого материала. На флюидизированных участках может произойти смешивание материала из верхнего и нижнего участка слоя остатков ректификации угля - так, например, окись железа из верхнего участка слоя остатков ректификации угля попадает в нижний участок слоя остатков ректификации угля, и окончательно восстановленное и частично уже расплавленное железо из нижнего участка слоя остатков ректификации угля транспортируется в его верхний участок.

При вводе большого количества газа, конкретнее большего количества кислорода, в засыпку в плавильном газификаторе и в доменных печах, эксплуатируемых с кислородом, при той же глубине проникновения возрастает опасность возникновения флюидизированных участков.

Если глубина проникновения кислородной струи по отношению к основному состоянию увеличивается, то определенное количество газа может выделяться через увеличенную по сравнению с основным состоянием площадь из зоны циркуляции в засыпку. Соответственно, ведущие к образованию флюидизированных участков условия давления по соседству с кислородными фурмами, по сравнению с основным состоянием, возникают реже по пространству и по времени, и как результат флюидизированные участки по соседству с кислородными фурмами становятся меньшими по величине и менее частыми.

В плавильном газификаторе на участке ввода кислородной струи в засыпку, то есть в зоне циркуляции, на основе высокой скорости течения - которая по сравнению с доменной печью многократно выше - химического и термического расширения и на основе меньшей величины остатков ректификации угля, по сравнению со средней величиной кокса в доменной печи, имеет место вихревая зона. Согласно известным закономерностям практически не достигается повышения глубины проникновения из-за более высокой скорости потока кислородной струи. Повышение скорости потока кислородной струи привело бы к механическому напряжению в остатках ректификации угля. Механическое напряжение повысилось бы импульсной передачей между частицами кислородной струи и компонентов слоя остатков ректификации угля - то есть остатков ректификации угля - а также, как следствие, из-за импульсной передачи между самими компонентами подстилающего слоя остатков ректификации угля. За счет вызванного импульсной передачей или обусловленного этим механического напряжения истирания или разрушения в вихревой зоне образуется больше мелкой фракции.

Для разрушения остатков ректификации угля определяющим параметром является переносимый на единицу площади удельный импульс. Характеристической величиной для этого является импульсная энергия (импульс силы), которая представляет собой удельный импульс, отнесенный к единице поверхности. Однако большее количество мелкой фракции в вихревой зоне приводит к снижению гидравлического поперечника вихревой зоны в зоне циркуляции, что, в свою очередь, ухудшает стекание жидкого чугуна и жидкого шлака через активную кольцевую площадь.

В случае стационарного слоя в доменной печи повышение глубины проникновения может достигаться за счет повышения скорости кислорода. При этом существует существенное различие между эксплуатируемой с горячим дутьем доменной печью и эксплуатируемой с кислородом доменной печью. Глубина проникновения кислородной струи в случае эксплуатируемой с кислородным дутьем доменной печи, по сравнению с глубиной проникновения горячего воздуха эксплуатируемой с горячим дутьем доменной печи той же производительности, заметно ниже. Это объясняется тем, что массовый расход вводимого газа при кислородном потоке меньше, так как в этом случае не вводится, как при горячем дутье, вместе с необходимым количеством кислорода, большое количество азота. В случае эксплуатируемой с кислородом доменной печи для достижения глубины проникновения, которая имеет место в эксплуатируемой с горячим дутьем доменной печи той же производительности, скорость кислорода, по сравнению со скоростью горячего дутья, должна была бы повышаться, однако это, как описано выше, могло бы привести к повышенному механическому разрушению кокса в печи вследствие передачи импульса и, соответственно, из-за образования мелкой фракции, к сниженной газопроницаемости стационарного слоя в доменной печи.

Сущность изобретения

Техническая задача

Задачей настоящего изобретения является предоставить способ для ввода кислородной струи в засыпку агрегата для выплавки чугуна, при котором устраняются отмеченные выше недостатки.

Техническое решение

Эта задача решается способом повышения глубины проникновения входящего с объемным расходом и массовым расходом в засыпку агрегата для выплавки чугуна кислородной струи технически чистого кислорода для газификации имеющихся в засыпке углеродных носителей, отличающимся тем, что отношение объемного расхода к массовому расходу кислородной струи увеличивается.

Технически чистый кислород имеет содержание кислорода по меньшей мере 85 объемных %, особенно предпочтительно по меньшей мере 90 объемных %.

Предпочтительным образом агрегат для выплавки чугуна представляет собой плавильно-восстановительный агрегат, как, например, плавильный газификатор или доменную печь с кислородным дутьем.

Предпочтительные результаты изобретения

Глубина проникновения повышается за счет того, что отношение объемного расхода к массовому расходу увеличивается.

Массовый расход и объемный расход относятся к заданному рабочему состоянию, таким образом, массовый расход и объемный расход подразумеваются при давлении и температурных условиях, имеющих место при данном рабочем состоянии.

За счет повышения глубины проникновения кислородной струи в засыпку увеличивается активная кольцевая площадь плавильного газификатора. Тем самым получается сниженная скорость потока восстановительного газа, когда последний протекает вверх через слой остатков ректификации угля. Тем самым, с одной стороны, уменьшается типичное для имеющихся в плавильном газификаторе вихревых слоев, однако нежелательное, образование пузырей, а с другой стороны, улучшается тепло- и массообмен между восстановительным газом и засыпкой в плавильном газификаторе.

Увеличивается существующая для стекания жидкого чугуна и жидкого шлака площадь, благодаря чему снижается обратный подпор этих жидкостей, критичный для кислородных фурм, применяемых для ввода кислородной струи в плавильный газификатор. К тому за счет соответствующего изобретению повышения глубины проникновения кислородной струи создаются лучшие металлургические условия в рабочем пространстве (поде) печи - например, улучшенный фазообмен между твердой и жидкой фазами шлака и чугуна - и, по сравнению с меньшей глубиной проникновения, улучшенные условия выпуска металла - возникает меньше помех в процессе выпуска.

Предпочтительно, при неизменном массовом расходе повышается объемный расход.

В этом случае в единицу времени в засыпку вводится неизменное количество кислорода.

Неизменный массовый расход следует понимать в производственно-техническом смысле, при этом он включает в себя возникающие из-за регулирования до заданного рабочего состояния - как определяется, например, посредством данной производительности плавки, потребного тепла, типа используемого сырья, давления, температуры, - колебания порядка +/-10% от значения, которое является желательным при заданном рабочем состоянии.

Кислородная струя вводится в засыпку со скоростью потока.

Согласно одной форме выполнения соответствующего изобретению способа температура кислородной струи повышается.

За счет повышения температуры увеличивается отношение объемного расхода к массовому расходу.

Предпочтительным образом можно посредством связанного с этим ввода энергии в агрегат для выплавки чугуна сэкономить иным образом осуществляемый ввод энергии, например, через подачу топлива в агрегат для выплавки чугуна.

Согласно другой форме выполнения соответствующего изобретению способа температура кислородной струи при неизменной скорости потока повышается.

При этом неизменную скорость потока следует понимать в производственно-техническом смысле, что включает в себя возникающие из-за регулирования до заданного рабочего состояния колебания порядка +/-10% от значения, которое является желательным при заданном рабочем состоянии.

За счет мер, которые позволяют сохранить неизменной скорость потока, обусловленный скоростью потока импульс кислородной струи поддерживается постоянным. При увеличенной глубине проникновения и площади входа энергия импульса тогда снижается. Тем самым соответственно образуется меньше мелкой фракции.

Для того чтобы при повышенной относительно выходного значения температуре кислородной струи при неизменной скорости потока гарантировать постоянный массовый расход, хотя при повышении температуры снижается плотность кислородной струи, диаметр кислородных фурм, подлежащих использованию при повышенной температуре, выполняется соответственно большим.

Кроме того, целесообразно, кислородные фурмы внутри изолировать или трубопровод подачи кислорода к кислородным фурмам изолировать и/или выполнить таким образом, чтобы потери тепла были минимальными.

Для повышения температуры кислородной струи она перед входом в засыпку агрегата для выплавки чугуна предварительно нагревается.

Это может осуществляться посредством одного отдельного или нескольких из указанных ниже способов в комбинации:

- Сжигание твердого, жидкого или газообразного топлива - например, технологические газы, выделяющиеся в процессе выплавки чугуна, в котором используется агрегат для выплавки чугуна, такие как колошниковый газ из восстановительной шахты; например, природный газ - с кислородом над горелкой, и смешивание получаемого при этом горячего газа с кислородом.

Предпочтительным образом, смешивание в этом случае происходит с кислородом в камере сгорания горелки, чтобы минимизировать температурное влияние на облицовку трубопроводов, направляющих кислород.

- Смешивание кислорода с паром и/или горячим азотом в смесительной камере или в месте вдува.

- Применение непрямых теплообменников, например

- при предварительном нагреве посредством использования отходящего тепла технологических газов COREX®/FINEX®,

- при предварительном нагреве посредством пара,

- при предварительном нагреве посредством иных теплоносителей, таких как, например, масло-теплоноситель или азот,

- при предварительном нагреве посредством горячих дымовых газов из сгорания топлив. Это может осуществляться также посредством горячих дымовых газов из существующих установок, таких как установки для сушки угля, восстановительные газовые печи, энергетические установки.

При предварительном нагреве паром могут, например, использоваться конденсационные теплообменники или теплообменники на основе противодавления пара. Источники пара должны в любом случае демонстрировать высокую доступность.

Доставка нагретого кислорода может осуществляться непосредственно от используемой для его предоставления установки генерации кислорода. Также может использоваться возникающий в установке генерации кислорода нагретый кислород, а именно с дополнительным нагревом или без него. При этом согласно соответствующему изобретению одному варианту выполнения кислород в установке для генерации кислорода нагревается посредством непрямого теплообмена кислорода с горячим воздухом процесса генерации кислорода. Согласно другому варианту выполнения кислород нагревается посредством адиабатического сжатия газообразного кислорода.

Нагревание кислорода может осуществляться также двухэтапным способом, при этом, например, сначала осуществляется предварительный нагрев, например, до 100-150°С при низком давлении кислорода, а затем выполняется адиабатическое сжатие примерно до 300°С.

Предварительный нагрев кислорода может согласно другой форме выполнения соответствующего изобретению способа также происходить посредством предварительного нагрева кислорода с помощью плазменной горелки и смешения с предварительно не нагретым таким способом кислородом.

Предпочтительным образом, кислород нагревается с помощью отходящего тела установки генерации кислорода и/или отходящего тепла энергетической установки.

При этом в качестве установки генерации кислорода в первую очередь понимается воздушный сепаратор (ASU). В таком ASU имеется множество компрессоров, таких как главный воздушный компрессор (МАС), поджимающий воздушный компрессор (ВАС). Специально в энергетических установках комбинированного цикла имеются газовые турбины, которые связаны с воздушными компрессорами.

Ниже по потоку таких компрессоров в установках генерации воздуха или энергетических установках за счет сжатия возникает нагретый газ, тепло которого в качестве отходящего тепла отдается в окружающую среду. Это отходящее тепло предпочтительным образом используется для нагрева кислорода, который вводится в стационарный слой плавильного газификатора. Повышение температуры кислородной струи приводит к уменьшению потребности в углеродных носителях для предоставления энергии, требуемой для расплавления носителей железа. За счет этого процесс изготовления чугуна становится более экономичным, и уменьшаются конкретные виды эмиссий, в частности, СО₂, при изготовлении чугуна.

Кислородная струя входит в засыпку при входном давлении, которое выбирается таким образом, что может преодолеваться потеря давления, возникающая при течении восстановительного газа, образуемого при преобразовании кислорода, через слой остатков ректификации угля до успокоительной (демпфирующей) камеры.

Согласно форме выполнения соответствующего изобретению способа входное давление при неизменном массовом расходе уменьшается. Для того чтобы обеспечить дальнейшее протекание процесса выплавки чугуна, при этом одновременно, например, снижается давление в демпфирующей камере, или слой остатков ректификации угля, с целью уменьшения потери давления, уменьшается. За счет уменьшения входного давления может достигаться более высокий объемный расход при неизменном массовом расходе. При этом неизменный массовый расход следует понимать в производственно-техническом смысле, что включает в себя возникающие из-за регулирования до заданного рабочего состояния колебания порядка +/-10% от значения, которое является желательным при заданном рабочем состоянии.

Для того чтобы при пониженном относительно выходного значения входном давлении кислородной струи гарантировать неизменный массовый расход, хотя при уменьшении давления снижается плотность кислородной струи, диаметр кислородных фурм, подлежащих использованию при пониженном давлении, выполняется соответственно большим.

Предпочтительным образом, температура кислородной струи, входящей в засыпку, составляет по меньшей мере 200°С, предпочтительно по меньшей мере 250°С.

Предпочтительным образом, скорость потока кислородной струи, входящей в засыпку, находится в диапазоне от 100 м/с до скорости звука, предпочтительно в диапазоне 150-300 м/с. При этом имеется в виду скорость звука при условиях давления и температуры кислорода при входе.

Ниже 100 м/с существует большая опасность повреждения фурм обратным течением жидкого чугуна в фурмы. Начиная от скорости звука, возникают высокие потери давления над кислородными фурмами и высокое потребление энергии для создания давления, необходимого для такой скорости. К тому же связанный с такими высокими скоростями большой импульс кислородной струи вносит значительный вклад в нежелательное образование мелкой фракции.

Согласно предпочтительной форме выполнения соответствующего изобретению способа вместе с кислородной струей осуществляется подача через насадки углеродных носителей в твердой, жидкой или газообразной форме, например, угля/масла/собственного газа, в кислородную струю перед зоной циркуляции, образованной на участке ввода кислородной струи в засыпку, и/или в зону циркуляции. При этом достигается эффект, состоящий в том, что посредством газификации этих углеродных носителей в зоне циркуляции образуется и вводится в засыпку эффективно увеличенный объем газа по сравнению с вводом в засыпку только кислородной струи, - так как вводимый объем газа составляется из входящей кислородной струи и возникающего при газификации газа - называемый результирующей газовой струей. При таком же вводимом в засыпку количестве кислорода достигается увеличение отношения объемного расхода к массовому расходу входящей результирующей газовой струи. Количества впрыска и чистота кислородной струи, в которую осуществляется впрыск, или в зону циркуляции которой осуществляется впрыск, выбираются таким образом, что результирующая газовая струя все еще представляет собой технически чистый кислород.

Уголь подается, например, как угольная пыль. Масло подается, например, тонко распыленным. Собственный газ предпочтительно предварительно нагревается до температуры кислородной струи. Под собственным газом в процессе выплавки чугуна, в котором применяется кислород, понимается образованный восстановительный газ или экспортный (выводимый) газ.

Данные массового расхода, объемного расхода, температуры, давления кислородной струи, а также значения для массового расхода, объемного расхода, температуры, давления кислородной струи относятся к месту подачи кислородной струи в засыпку.

Краткое описание чертежей

Краткое описание форм выполнения

На фиг. 1-3 с помощью диаграмм иллюстрируются эффекты, достигаемые в соответствии с изобретением.

На фиг. 4, 5 и 6 показано в качестве примера и схематично, каким образом температура кислородной струи может быть повышена при неизменной скорости потока.

Фиг. 1 показывает пример того, что при увеличении отношения объемного расхода к массовому расходу кислородной струи глубина проникновения кислородной струи увеличивается. Массовый расход является постоянным. Фиг. 1 показывает для примера, что при повышении отношения объемного расхода к массовому расходу примерно 90% от почти 0,22 до почти 0,42 м³/кг глубина проникновения кислородной струи возрастает примерно на 15%. Это относится к обеим показанным скоростям потока.

Фиг. 2 также показывает пример того, что глубина проникновения кислородной струи в засыпку плавильного газификатора увеличивается, если отношение объемного расхода к массовому расходу кислородной струи увеличивается. Массовый расход кислородной струи остается неизменным. Для того чтобы при повышенной температуре кислородной струи скорость потока оставалась той же, при повышенных температурах применяется увеличенный диаметр кислородных фурм - на чертеже принято сокращение Nozzledia (диаметр насадки). Из фиг. 2 можно видеть, что при неизменном массовом расходе и неизменной скорости потока глубина проникновения увеличивается с увеличением температуры. Так как возрастающая температура, через уменьшающуюся плотность, означает больший объем, то отсюда следует увеличение глубины проникновения с увеличением отношения объемного расхода к массовому расходу кислородной струи.

Фиг. 3 показывает, что отношение объемного расхода к массовому расходу кислородной струи с уменьшением входного давления или с увеличением температуры уменьшается.

Базовыми значениями для представленных чертежей были массовый расход 2200 Нм³/час чистого кислорода и абсолютное давление у выпуска кислорода из кислородной фурмы 5,5 или 4,5 бар.

Фиг. 4, 5 и 6 показывают для примера и схематично, каким образом температура кислородной струи при неизменной скорости потока может быть повышена. При этом на правом краю чертежа схематично обозначены кислородные фурмы.

Фиг. 4 схематично показывает, как кислород 1 нагревается за счет того, что газообразное топливо - в этом случае колошниковый газ 2, получаемый из процесса выплавки чугуна, в котором используется агрегат для выплавки чугуна, из не показанной восстановительной шахты, - с частью кислорода 1 сжигается в горелке 3, и полученный при сгорании горячий газ смешивается с несгоревшим кислородом 1. Смесь находится в этом случае в камере 4 сгорания горелки 3, чтобы минимизировать влияние температуры на облицовку трубопроводов, направляющих кислород. Давление кислородной струи остается неизменным, только температура повышается.

Фиг. 5 показывает схематично, как кислород 1 путем применения непрямого теплообменника 5 нагревается. В непрямом теплообменнике 5 тепло от пара 6 передается к кислороду, причем давление кислородной струи остается тем же самым.

На фиг. 6 схематично показано, каким образом осуществляется нагревание кислорода 1 двухэтапным способом. Сначала предпринимается предварительное нагревание при низком давлении кислородной струи посредством непрямого теплообменника 5 и пара 6, и затем осуществляется адиабатическое сжатие такого предварительно нагретого кислорода в компрессоре 7. При этом перед предварительным нагревом кислородной струи за счет адиабатического расширения в устройстве 8 создания разрежения происходит снижение давления от начального давления до промежуточного давления, причем температура кислородной струи снижается. После следующего за этим предварительного нагрева кислорода, находящегося под промежуточным давлением, кислород затем при адиабатическом сжатии снова приводится на начальное давление и при этом нагревается до желательной температуры.

Перечень ссылочных позиций

1 Кислород

2 Колошниковый газ

3 Горелка

4 Камера сгорания

5 Теплообменник

6 Пар

7 Компрессор

8 Устройство создания разрежения

1. Способ выплавки чугуна в агрегате для выплавки чугуна, включающий подачу кислородной струи технически чистого кислорода посредством кислородной фурмы с соответствующими скоростью, импульсом струи, объемным и массовым ее расходами, в засыпку агрегата для выплавки чугуна для газификации углеродных носителей, имеющихся в засыпке, на глубину проникновения кислородной струи, обеспечивающую образование зоны циркуляции, при этом для увеличения зоны циркуляции кислородную струю подают с постоянной скоростью в диапазоне от 100 м/с до скорости звука, с постоянными массовым расходом и импульсом струи, причем температуру кислородной струи повышают при неизменной скорости кислородной струи и увеличивают объемный расход кислородной струи посредством кислородной фурмы с увеличенным диаметром.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температуру кислородной струи повышают посредством одного или нескольких из указанных ниже приемов:
- сжигание твердого, жидкого или газообразного топлива с кислородом над горелкой и смешивание получаемого при этом горячего газа с кислородом,
- смешивание кислорода с паром и/или горячим азотом в смесительной камере или в месте вдувания,
- предварительный нагрев кислорода путем использования непрямых теплообменников,
- предварительный нагрев кислорода посредством плазменной горелки и смешивание получаемого при этом горячего газа с кислородом.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что температура кислородной струи, входящей в засыпку, составляет по меньшей мере 200°C, предпочтительно по меньшей мере 250°C.

4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что скорость кислородной струи, входящей в засыпку, находится в диапазоне 150-300 м/с.

5. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что вместе с кислородной струей осуществляют подачу через насадки углеродных носителей в твердой, или жидкой, или газообразной форме в кислородную струю перед зоной циркуляции, образованной на участке входа кислородной струи в засыпку, и/или в зону циркуляции.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве агрегата для выплавки чугуна используют плавильно-восстановительный агрегат, или плавильный газификатор, или доменную печь с кислородным дутьем.