Установка для восстановительной плавки и способ эксплуатации установки для восстановительной плавки
Изобретение относится к способу и установке для восстановительной плавки. Установка содержит загрузочные устройства для твердых носителей углерода и содержащих железо компонентов шихты, зону плавильной газификации, которая содержит образованный твердыми носителями углерода и железосодержащими компонентами шихты стационарный слой, нижнюю секцию для принятия жидкого чугуна или, соответственно, стального полуфабриката, и жидкого шлака, летку для выпуска жидкого шлака и жидкого чугуна, фурмы кислородного дутья для подачи кислорода. Причем фурмы размещены по меньшей мере в двух отстоящих друг от друга, в частности в вертикальном направлении, и расположенных параллельно друг другу фурменных поясах, и распределены по горизонтали вокруг периметра корпуса установки для восстановительной плавки, и в различных фурменных поясах размещены смещенными относительно друг друга. Вертикальное расстояние между фурменным поясами, в частности вертикальное расстояние между выходными отверстиями фурм, является меньшим или равным горизонтальному расстоянию между фурмами кислородного дутья. Изобретение обеспечивает надежную работу установки и повышение производительности. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к установке для восстановительной плавки с загрузочными устройствами для твердых носителей углерода, таких как кусковой уголь, и содержащих железо компонентов шихты, таких как частично и/или полностью восстановленное губчатое железо, с зоной плавильной газификации, которая содержит образованный твердыми носителями углерода и содержащими железо компонентами шихты стационарный слой, с нижней секцией для принятия жидкого чугуна и, соответственно, стального полуфабриката, и жидкого шлака, с леткой для выпуска жидкого шлака и жидкого чугуна, с многочисленными фурмами кислородного дутья, которые размещены в корпусе установки для восстановительной плавки, с питающими трубопроводами для подачи кислорода к фурмам кислородного дутья, в частности кольцевым трубопроводом, который кольцеобразно огибает корпус установки для восстановительной плавки и из которого через газопроводы кислородсодержащий газ может быть подведен к фурмам кислородного дутья.
Кроме того, изобретение относится к способу эксплуатации установки для восстановительной плавки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Из прототипного источника, например, такого как патентный документ WO 01/14599 А1, известны многочисленные фурмы кислородного дутья, размещенные по периметру установки для восстановительной плавки. Тем самым в установке для восстановительной плавки из образованного твердыми носителями углерода и железосодержащими компонентами шихты стационарного слоя удается получать СО- и Н2-содержащий восстановительный газ. Однако при таком типе расположения фурм кислородного дутья число фурм кислородного дутья и тем самым максимально достижимая производительность плавки и, соответственно, количество получаемого чугуна оказываются ограниченными.
При таких способах восстановительной плавки, как, например, COREX и FINEX, в которых используется установка для восстановительной плавки, в частности плавильный газификатор, фурмы кислородного дутья смонтированы по периметру между горном (плавильной зоной) и угольным слоем (стационарным слоем, слоем угля), чтобы кислород по возможности равномерно продувался по окружности для газификации углерода с образованием восстановительного газа и для подведения необходимой энергии. В дополнение, также известно вдувание угольной мелочи через фурмы кислородного дутья, чтобы сократить расход угля, более конкретно расход кускового угля или, соответственно, брикетов.
Результаты эксплуатации показали, что возникают пределы производительности плавки в расчете на фурму кислородного дутья, поскольку как слишком большое количество газа, так и слишком большое количество образующегося жидкого чугуна и жидкого шлака могут вызывать недостаточную проницаемость перед поясом фурм кислородного дутья и/или ниже и/или выше него. Из этого следуют повышенные требования к вводимым сырьевым материалам, однако тем самым может достигаться и, соответственно, обеспечиваться соответствующая стабильность стационарного слоя. Еще одним следствием является ограничение вдувания угольной мелочи, так как эта мера также может действовать как снижающая проницаемость, так что могут возникать нарушения технологического режима, например, такие как ограничение производительности или также колебания качества. Кроме того, при недостаточном дренаже жидкостных фаз (например, чугуна, шлака) это также может приводить к повреждению фурм.
Полученные до сих пор результаты эксплуатации подобных установок показывают, что, по всей видимости, существует взаимосвязь между частотой повреждений фурм и производительностью плавки в расчете на фурму. Кроме того, оказалось, что ограничено количество угольной мелочи, которое может быть подано дутьем в расчете на фурму.
Были испытаны разнообразные подходы к решению с вариациями геометрии фурм. Тем не менее, результаты до сих пор были неудовлетворительными, в частности, на установках с увеличенными количествами производимого чугуна.
Кроме того, имеются опытно-конструкторские проекты, целью которых является более высокий объем производства чугуна. Известные до сих пор варианты размещения фурм кислородного дутья с соплами в одном фурменном поясе и по окружности установки для восстановительной плавки, вследствие размера фурменных опорных конструкций и необходимых толщин листов металлической обшивки газификатора между фурменными опорными конструкциями, ведут к слишком малому числу фурм кислородного дутья и тем самым к установкам с ограниченной производительностью, и, соответственно, к нарушениям технологического режима и меньшей готовности к работе вследствие повреждений фурм.
Кроме того, повышение производительности установки для восстановительной плавки может быть достигнуто путем увеличения площади горна, то есть внутреннего поперечника установки для восстановительной плавки, причем периметр возрастает не в равной мере, так что в этом отношении также возникают ограничения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Поэтому задачей изобретения является создание установки для восстановительной плавки и способа эксплуатации установки для восстановительной плавки, которые позволяют повысить количество производимого чугуна при одновременно надежной работе.
Задача решена согласно изобретению в соответствии с отличительной частью пункта 1 патентной формулы, с помощью многочисленных фурм кислородного дутья, которые размещены по меньшей мере в двух отстоящих друг от друга, в частности в вертикальном направлении, и расположенных параллельно друг другу фурменных поясах, и по горизонтали распределены по периметру корпуса установки для восстановительной плавки. Кроме того, фурмы различных фурменных поясов в каждом случае размещены смещенными относительно друг друга. Фурмы кислородного дутья могут быть использованы для введения технически чистого кислорода или также обогащенных кислородом газов, например, таких как обогащенный кислородом воздух.
Установки для восстановительной плавки служат для получения жидкого чугуна или жидких стальных полуфабрикатов. Из содержащих железо компонентов шихты и угля, кокса содержащие железо компоненты шихты восстанавливаются до чугуна и расплавляются. Это происходит в стационарном слое, образованном из угля или кокса и содержащих железо компонентов шихты. В качестве установки для восстановительной плавки для этого известны плавильные газификаторы. Равным образом также может быть использована доменная печь, в частности доменная печь, работающая при подаче газов с высоким содержанием кислорода, в которой также происходит образование жидкого чугуна и шлака из стационарного слоя.
Путем расположения фурм кислородного дутья в двух или многих фурменных поясах удается повысить или, соответственно, максимизировать число возможных фурм, которые могут быть размещены в установке для восстановительной плавки.
Чтобы иметь возможность повысить количество производимого чугуна в расчете на установку для восстановительной плавки, прежде всего необходимо разрешить проблему нарушений технологического режима и частых повреждений фурм, так как для более высокой продуктивности в производстве чугуна требуется также более высокая производительность плавки в расчете на фурму. Увеличение частоты повреждений фурм тесно связано с тем, что вследствие более высокой производительности плавки в расчете на фурму усиливается поток чугуна и шлака, которые, в свою очередь, могут вести к повреждению или неисправности фурм.
Фурмы кислородного дутья могут быть равномерно распределены по окружности установки для восстановительной плавки, причем расположение фурм кислородного дутья в каждом случае может быть выполнено группами, которые распределены по периметру. Тогда, например, фурмы кислородного дутья одной группы могли бы быть настроены совместно.
Согласно изобретению, расположением фурм кислородного дутья по меньшей мере в двух фурменных поясах может быть увеличено число фурм кислородного дутья, и тем самым снижена производительность плавки в расчете на фурму кислородного дутья. Благодаря смещенному расположению фурм кислородного дутья по меньшей мере в двух фурменных поясах можно избежать взаимного вредного влияния и, соответственно, повреждения фурм кислородного дутья в фурменных поясах. Расположение фурм непосредственно друг над другом в двух фурменных поясах приводило бы к тому, что вышележащие фурмы кислородного дутья повреждались бы потоком газа из нижележащих фурм кислородного дутья. Более того, возникала бы опасность того, что потоки чугуна и шлака из вышележащих фурм кислородного дутья могли бы нарушать работу нижних фурм кислородного дутья или даже повреждать их. Благодаря расположению согласно изобретению можно увеличить число фурм кислородного дутья и тем самым производительность плавки всей установки для восстановительной плавки в целом, без риска более частых повреждений фурм, которые приводили бы к сокращению готовности установки к работе. Фурменные пояса размещены параллельно друг другу, причем фурменные пояса расположены перпендикулярно обычно вертикально восходящей оси установки для восстановительной плавки. Кроме того, фурменные пояса расположены таким образом, что фурмы кислородного дутья находятся в области стационарного слоя, который сформирован в установке для восстановительной плавки.
Согласно одному предпочтительному варианту исполнения соответствующей изобретению установки для восстановительной плавки, расстояние по вертикали между фурменными поясами, в частности вертикальное расстояние между выходными отверстиями фурм кислородного дутья, является меньшим или, в крайнем случае, равным расстоянию между фурмами по горизонтальному направлению. По возможности малое расстояние между фурменными поясами имеет то преимущество, что исключается взаимное повреждение фурм. При этом является благоприятным по возможности малое расстояние между фурменными поясами. Это может быть достигнуто, например, увеличением расстояния между фурмами по горизонтальному направлению. В частности, это определяется расстоянием между точками выхода кислорода из фурм кислородного дутья внутри установки для восстановительной плавки.
Согласно одному дополнительно возможному варианту исполнения соответствующей изобретению установки для восстановительной плавки, по меньшей мере одна из фурм имеет направленный вниз наклон оси фурмы относительно горизонтали, в частности, на угол от 0 до 16°, предпочтительно 4-12°.
Благодаря направленному вниз наклону оси фурмы перед фурмой кислородного дутья образуется газовый пузырь, который обозначается как канал течения и который, по сравнению с выходом кислорода из фурмы кислородного дутья, располагается глубже, чем при горизонтальном расположении оси фурмы. Тем самым уровень образующихся в этой области жидкостей (например, чугуна, шлака) также расположен в газовом пузыре и, следовательно, ниже фурмы кислородного дутья, так что могут быть почти полностью исключены повреждения фурмы кислородного дутья, поскольку кислород не вдувается непосредственно в жидкость, и тем самым также в жидкости не образуются пузыри.
Одним предпочтительным вариантом исполнения соответствующей изобретению установки для восстановительной плавки предусматривается, что по меньшей мере две фурмы, которые размещены в двух различных фурменных поясах, имеют различающиеся, в частности направленные вниз, наклоны осей фурм. Тем самым можно отрегулировать образующиеся каналы течения в плане их положения относительно фурм кислородного дутья и, при необходимости, согласовать количества кислорода.
Согласно изобретению, по меньшей мере одна фурма одного фурменного пояса имеет меньший наклон относительно горизонтали, в частности 0-15°, чем по меньшей мере одна фурма вышележащего фурменного пояса, в частности 6-25°. Согласованием углов наклона между фурменными поясами может быть отрегулирована в целом равномерная варочная производительность фурм кислородного дутья, и может быть исключено взаимное вредное влияние фурм кислородного дутья вследствие по возможности малого расстояния по вертикали внутри установки для восстановительной плавки. При этом, в частности, также могут быть согласованы углы наклона фурм кислородного дутья, которые, например, применяются для вдувания угольной мелочи.
Согласно одному специальному варианту исполнения соответствующей изобретению установки для восстановительной плавки, все фурмы кислородного дутья одного фурменного пояса в каждом случае имеют одинаковый, в частности направленный вниз, наклон осей фурм относительно горизонтали. Единообразное ориентирование фурм кислородного дутья имеет то преимущество, что монтажные элементы, например, такие как фурменные опорные конструкции, могут быть выполнены одинаковыми. Кроме того, тем самым может быть достигнута почти равномерная производительность плавки по периметру установки для восстановительной плавки.
Один в особенности предпочтительный вариант исполнения соответствующей изобретению установки для восстановительной плавки предусматривает, что все фурмы кислородного дутья размещены таким образом, что выходящие из фурм кислородного дутья и, соответственно, образованные кислородом газовые и/или жидкостные потоки взаимно не перекрываются. При работе фурм кислородного дутья, с одной стороны, возникают газовые потоки, но также потоки чугуна и шлака. Они не должны причинять никаких повреждений другим фурмам кислородного дутья, и, соответственно, эти потоки и, соответственно, течения не должны взаимно накладываться или влиять друг на друга. На основе известных эксплуатационных параметров фурмы кислородного дутья могут быть размещены таким образом, что это в диапазоне эксплуатационных параметров не ведет к напластованиям или, соответственно, перекрываниям, или взаимовлияниям.
Также является допустимым незначительное перекрывание газовых и/или жидкостных потоков без того, чтобы это приводило к повреждению фурм. Это может быть отрегулировано путем эксплуатационных испытаний.
Согласно одному предпочтительному варианту исполнения соответствующей изобретению установки для восстановительной плавки, расположение фурм кислородного дутья по меньшей мере в двух фурменных поясах и наклон осей фурм выбираются таким образом, что устанавливается минимальное расстояние по вертикали между фурменными наконечниками. Благодаря минимальному расстоянию между фурменными наконечниками, в свою очередь, уменьшается опасность взаимного повреждения фурм кислородного дутья. При этом точки фурм кислородного дутья, из которых кислород выходит из фурм кислородного дутья, позиционированы по возможности близко друг к другу, и тем самым исключаются взаимные повреждения.
Кроме того, задача решена с помощью соответствующего изобретению способа тем, что подача кислородсодержащего газа или кислорода в установку для восстановительной плавки производится через фурмы кислородного дутья, которые размещены по меньшей мере в двух отстоящих друг от друга, в частности, по вертикальному направлению и расположенных параллельно друг другу фурменных поясах, и горизонтально распределены по периметру корпуса установки для восстановительной плавки, и причем фурмы кислородного дутья различных фурменных поясов в каждом случае расположены смещенными относительно друг друга. Благодаря предпочтительному расположению может быть увеличено число фурм кислородного дутья, и при этом значительно повышено производство чугуна, без возникновения при этом опасности снижения готовности способа к действию. В результате соответствующего изобретению расположения фурмы кислородного дутья могут эксплуатироваться с пониженной производительностью плавки в расчете на фурму кислородного дутья, благодаря чему, в свою очередь, снижается готовность и, соответственно, вероятность повреждений фурм.
Выходящие из фурм кислородного дутья и, соответственно, образованные кислородсодержащим газом или кислородом газовые и/или жидкостные потоки предпочтительно взаимно не перекрываются. Тем самым обеспечивается такой режим работы, что не возникают никакие повреждения фурм, и достигается оптимальная производительность плавки. Это, в частности, также актуально при введении угольной мелочи через фурмы кислородного дутья, поскольку тем самым, в свою очередь, может быть сэкономлен уголь без снижения количества получаемого чугуна.
При размещенных друг над другом фурмах кислородного дутья образованная на верхней фурме кислородного дутья жидкость стекает через нижнюю фурму кислородного дутья и дополнительно насыщает или, соответственно, перегружает стационарный слой перед фурмой кислородного дутья, так как степень пористости стационарного слоя недостаточна для дренажа, так что это ведет к обратному напору жидкости в этой области. Газ нижней фурмы кислородного дутья протекает мимо верхней фурмы кислородного дутья. И то, и другое может вести к массированным нарушениям технологического режима и усиленным повреждениям фурм. В определенных обстоятельствах при смещенном расположении все еще могли бы иметь место аналогичные негативные эффекты. Однако как только нижние фурмы кислородного дутья размещены наклонно, и верхние относительно нижних фурм кислородного дутья размещены между ними и наклонены еще сильнее, получается незначительное расстояние по вертикали, причем потоки жидкости и газов уже больше не наносят взаимных повреждений фурмам кислородного дутья.
Согласно изобретению, подводимые через размещенные по меньшей мере в двух фурменных поясах фурмы кислородного дутья количества кислорода регулируются таким образом, что образующиеся газовые и/или жидкостные потоки не контактируют ни с одной из фурм кислородного дутья. Благодаря размещению фурм кислородного дутья согласно изобретению и достигаемой на основе общего числа фурм кислородного дутья удельной производительности плавки, и тем самым удельному количеству кислорода в расчете на фурму кислородного дутья, с одной стороны, расположение фурм и газовые потоки и, соответственно, потоки чугуна и шлака могут быть согласованы между собой таким образом, что фурмы кислородного дутья не повреждаются или не ограничиваются в их работе. Газовые и/или жидкостные потоки при одной фурме кислородного дутья одного фурменного пояса должны влиять на фурмы кислородного дутья другого фурменного пояса только в такой мере, чтобы это не приводило к нарушениям технологического режима или к повреждению фурм. Дополнительный положительный эффект следует из того, что газовый поток от верхнего фурменного пояса сильнее отклоняет вниз газовый поток от нижнего фурменного пояса к середине установки для восстановительной плавки, и вследствие этого увеличивается активно действующий поперечник стационарного слоя. Обусловленные этим пониженные скорости течения газа ведут к более стабильной работе. В окружном направлении благодаря большему возможному числу фурм лучше распределяется подводимая энергия, и сокращается неактивная область между фурмами, причем достигаются лучшее распределение газа, уменьшенные локальные скорости течения газа, лучшее распределение жидкостей и тем самым повышение производительности в отношении количества чугуна, улучшенной стабильности процесса и качества продукта.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение разъясняется с помощью схематических Фиг. 1, 2 и 3 в качестве примеров и без ограничения.
Фиг. 1 представляет вертикальный разрез, проведенный через установку для восстановительной плавки, выполненную в виде плавильного газификатора;
Фиг. 2 представляет фрагмент вида фурм кислородного дутья в смонтированном состоянии;
Фиг. 3 представляет схематическое изображение расположения и массовых потоков.
ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг. 1 показывает вертикальный разрез, проведенный через установку для восстановительной плавки, выполненную как плавильный газификатор 1, в который сверху с помощью загрузочных устройств подаются твердые носители 2 углерода и содержащие железо компоненты 3 шихты. Носители 2 углерода предпочтительно образованы кусковым углем, и/или коксом, и/или угольными брикетами, содержащие железо компоненты шихты преимущественно составлены частично и/или полностью восстановленным губчатым железом в виде кусков и/или тонкодисперсных частиц.
Перед плавильным газификатором 1 обычно размещена одна или размещены многие не представленные здесь восстановительные установки, например шахтный реактор для прямого восстановления или установка с псевдоожиженным слоем, в которых содержащий оксиды железа материал посредством восстановительного газа, произведенного в плавильном газификаторе 1, восстанавливается до частично и/или полностью восстановленного губчатого железа. Это губчатое железо подается из шахтного реактора для прямого восстановления и загружается в плавильный газификатор 1. Установка для восстановительной плавки также может быть выполнена в виде доменной печи. Здесь восстановительная зона и плавильная зона расположены в установке таким образом, что установка для восстановительной плавки сформирована нижней частью доменной печи, тогда как в верхней части доменной печи происходит предварительное восстановление.
В зоне плавильной газификации плавильного газификатора 1 сформирован стационарный слой 4, образованный из твердых носителей 2 углерода. Равным образом, в доменной печи стационарный слой формируется в области фурм кислородного дутья. В этот стационарный слой 4 через фурмы 5 кислородного дутья вдувается кислородсодержащий газ, предпочтительно технический кислород или кислородсодержащие газы. При этом с одновременным образованием восстановительного газа содержащие железо компоненты 3 шихты расплавляются с образованием жидкого чугуна 6 и жидкого шлака 7. Образовавшийся восстановительный газ выводится из плавильного газификатора через впускной трубопровод 8 для восстановительного газа.
Жидкий чугун 7 и жидкий шлак 7 собираются в нижней секции плавильного газификатора 1 и выводятся через летку 9. Кислород или кислородсодержащий газ сначала подводится через непоказанный подводящий трубопровод, например, такой, как через охватывающий плавильный газификатор 1 по окружности кольцевой трубопровод. Подобным образом доменная печь снабжается через кольцевой трубопровод. От подводящего трубопровода через непоказанные газопроводы могут снабжаться фурмы 5 кислородного дутья.
Фурмы 5 кислородного дутья при этом размещены в наружной области корпуса плавильного газификатора 1 и через просверленный канал соединены с внутренностью плавильного газификатора 1. Считая от летки 9, положение которой чаще всего определяется высотой литейного цеха и желобов для выпуска чугуна и шлака, устанавливается так называемая высота горна (расстояние между леткой 9 и фурмами 5 кислородного дутья). Эта область служит для накопления образующихся жидкостей (чугуна и шлака) и, соответственно, протекания металлургических реакций. Выше фурм 5 кислородного дутья находится проницаемый для газов угольный слой (подвижный стационарный слой) вплоть до свода, который образует газовую камеру для кондиционирования.
Фиг. 2 показывает схематическое изображение расположения фурм 5 кислородного дутья и в плавильном газификаторе 1, причем фурмы 5 кислородного дутья размещены в корпусе 10 плавильного газификатора 1. Фурменные опорные конструкции, которые служат для монтажа фурм 5 кислородного дутья на корпусе плавильного газификатора 1, здесь намечены только схематически. Фурмы 5 кислородного дутья через обозначенный огнеупорный слой 11 выдаются в технологическую камеру плавильного газификатора 1. Фурменные опорные конструкции также могут быть выполнены с иным наклоном нежели оси фурм кислородного дутья. Это можно видеть в связи с наклоном стенки корпуса плавильного газификатора или наклоном обшивки доменной печи. Например, может быть применен наклон стенки корпуса в 8°, и наклон оси фурмы тоже 8°, чтобы использовать осесимметричное исполнение уплотнительной поверхности и конического гнезда для встраивания фурм кислородного дутья и фурменных опорных конструкций в корпус установки. Но при определенных геометрических формах корпуса являются целесообразными также неосесимметричные решения.
Фурмы 5 кислородного дутья размещены в двух расположенных друг над другом фурменных поясах, однако по горизонтали смещенными друг относительно друга, так что ни одна из фурм 5 кислородного дутья не размещена непосредственно над нижележащей фурмой 5 кислородного дутья. Через фурмы 5 кислородного дутья кислород и, по обстоятельствам, также мелкоизмельченные носители углерода, например, такие как угольная пыль или угольная мелочь, вводятся в плавильный газификатор и в находящийся здесь стационарный слой 4, состоящий из кусковых носителей углерода. При этом подается необходимое для работы плавильного газификатора 5 количество кислорода, чтобы подвести требуемую энергию, уголь подвергается газификации, и тем самым образуется восстановительный газ. Таким образом, устанавливается производительность плавки в расчете на фурму 5 кислородного дутья, причем в каждом случае образуется поток чугуна и шлака, и газовый поток.
Это схематически представлено в Фигуре 3. Схематически показано возможное расположение фурм кислородного дутья по периметру корпуса 10 плавильного газификатора 1. Одна группа фурм кислородного дутья в каждом случае размещена в фурменных поясах 12 и 13. При этом целесообразно равномерное распределение фурм кислородного дутья по окружности корпуса 10. Число фурм кислородного дутья в существенной степени определяется периметром и, соответственно, диаметром плавильного газификатора 1 и желательным количеством производимого чугуна. Расстояние А между двумя фурмами кислородного дутья одного фурменного пояса выбирается таким образом, чтобы число фурм кислородного дутья в обоих фурменных поясах 12 и 13 было максимальным, причем расстояние В между фурменными поясами 12 и 13 выдерживается по возможности малым, чтобы избежать взаимного нарушения работы и, соответственно, повреждений фурм кислородного дутья. По большей части расстояние В выбирается меньшим, чем расстояние А.
Для достижения безотказной работы прежде всего определяется расстояние С между так называемыми фурменными наконечниками 14, то есть расстояние по вертикали между выходными отверстиями фурм 5 кислородного дутья двух фурменных поясов внутри установки для восстановительной плавки.
Благодаря расположению фурм 5 кислородного дутья согласно изобретению может быть осуществлено гораздо большее число, без того, чтобы при этом должны проявиться недостатки в отношении работы фурм кислородного дутья и, соответственно, готовности установки к работе. При этом также предпочтительно, чтобы фурменные опорные конструкции могли быть более простым путем смонтированы на корпусе 10 плавильного газификатора 1, чтобы можно было использовать менее сложные и более экономичные устройства для монтажа фурм и, соответственно, фурменных опорных конструкций.
Оси 17 фурм 5 кислородного дутья ориентированы наклоненными относительно горизонтали. Углы наклона осей одного фурменного пояса могут быть сделаны различными, но чаще всего выбирается единообразный угол наклона для всех фурм кислородного дутья одного фурменного пояса. Угол наклона осей фурм кислородного дутья в вышележащем фурменном поясе предпочтительно является большим, чем предусмотренный для нижележащего фурменного пояса. Тем самым достигается то, что выходные отверстия фурм 5 кислородного дутья расположены ближе друг к другу.
Вводимые кислород и, при необходимости, угольная мелочь поступают через фурменные наконечники 14 в технологическую камеру плавильного газификатора, причем при каждой фурме 5 кислородного дутья создается направленный по существу вверх газовый поток 15 и направленный вниз поток чугуна и шлака. Эти потоки схематически представлены в правой части Фиг. 3, причем очевидно, что эти потоки не соприкасаются с другими выше- и нижележащими фурмами кислородного дутья или не достигают их. Кроме того, эти потоки также взаимно не перекрываются. Число фурменных поясов выбирается и, соответственно, доводится до максимума сообразно требуемой производительности плавки, и также может быть увеличено до 3 или более фурменных поясов.
1. Установка (1) для восстановительной плавки, содержащая
загрузочные устройства для твердых носителей (2) углерода в виде кускового угля и содержащих железо компонентов (3) шихты в виде частично и/или полностью восстановленного губчатого железа,
зону плавильной газификации, которая содержит образованный твердыми носителями (2) углерода и железосодержащими компонентами (3) шихты стационарный слой (4),
нижнюю секцию для принятия жидкого чугуна (6) или, соответственно, стального полуфабриката, и жидкого шлака (7),
летку (9) для выпуска жидкого шлака и жидкого чугуна,
многочисленные фурмы (5) кислородного дутья, которые размещены в корпусе (10) установки (1) для восстановительной плавки,
питающие трубопроводы для подачи кислородсодержащего газа или кислорода к фурмам (5) кислородного дутья, в частности кольцевой трубопровод, который кольцеобразно огибает корпус (10) установки (1) для восстановительной плавки,
отличающаяся тем, что упомянутые многочисленные фурмы (5) кислородного дутья размещены по меньшей мере в двух отстоящих друг от друга, в частности в вертикальном направлении, и расположенных параллельно друг другу фурменных поясах, и распределены по горизонтали вокруг периметра корпуса установки для восстановительной плавки, причем фурмы в различных фурменных поясах размещены смещенными относительно друг друга, причем вертикальное расстояние (В) между фурменным поясами, в частности вертикальное расстояние (С) между выходными отверстиями фурм (5) кислородного дутья, является меньшим или равным горизонтальному расстоянию (А) между фурмами (5) кислородного дутья.
2. Установка для восстановительной плавки по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна из фурм (5) кислородного дутья относительно горизонтали расположена с направлением вниз оси (17) фурмы, в частности, под углом 0-25°.
3. Установка для восстановительной плавки по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере две из фурм (5) кислородного дутья, которые размещены в двух различных фурменных поясах, имеют различные, в частности направленные вниз, наклоны осей (17) фурм.
4. Установка для восстановительной плавки по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна фурма (5) кислородного дутья относительно горизонтали имеет меньший наклон оси (17) фурмы, в частности 0-15°, чем по меньшей мере одна фурма (5) кислородного дутья вышележащего фурменного пояса с наклоном в частности 6-25°.
5. Установка для восстановительной плавки по п. 1, отличающаяся тем, что все фурмы (5) кислородного дутья одного фурменного пояса имеют одинаковый, в частности направленный вниз, наклон осей (17) фурм относительно горизонтали.
6. Установка для восстановительной плавки по п. 1, отличающаяся тем, что все фурмы (5) кислородного дутья размещены таким образом, что выходящие из фурм (5) кислородного дутья и, соответственно, образованные кислородом газовые (15) и/или жидкостные потоки (16) взаимно не перекрываются.
7. Установка для восстановительной плавки по п. 1, отличающаяся тем, что расположение фурм по меньшей мере в двух фурменных поясах и наклон осей фурм установлены для обеспечения минимального расстояние между фурменными наконечниками внутри установки для восстановительной плавки.
8. Способ восстановительной плавки в установке для восстановительной плавки, включающий:
введение содержащих железо компонентов шихты в виде частично и/или полностью восстановленного губчатого железа,
добавление твердых носителей углерода для образования из них стационарного слоя, и
введение кислородсодержащего газа или кислорода через многочисленные распределенные по периметру установки для восстановительной плавки фурмы кислородного дутья в образованный из твердых носителей углерода стационарный слой для обеспечения при необходимости полного восстановления содержащих железо компонентов с одновременным образованием СО- и H2-содержащего восстановительного газа,
причем восстановленные содержащие железо компоненты расплавляют с получением жидкого чугуна или стального полуфабриката,
причем кислородсодержащий газ подводят через газопроводы к фурмам кислородного дутья, откуда кислородсодержащий газ вдувают в упомянутый стационарный слой,
отличающийся тем, что кислородсодержащий газ в установку для восстановительной плавки подводят через фурмы кислородного дутья, которые размещены по меньшей мере в двух отстоящих друг от друга, в частности в вертикальном направлении, и расположенных параллельно друг другу фурменных поясах, и распределены по горизонтали вокруг периметра корпуса установки для восстановительной плавки, причем фурмы различных фурменных поясов размещают смещенными относительно друг друга, причем вертикальное расстояние (В) между фурменным поясами, в частности вертикальное расстояние (С) между выходными отверстиями фурм (5) кислородного дутья, является меньшим или равным горизонтальному расстоянию (А) между фурмами (5) кислородного дутья.
9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что фурмы располагают так, что выходящие из фурм и, соответственно, образованные кислородсодержащим газом или кислородом газовые и/или жидкостные потоки взаимно не перекрываются.
10. Способ по п. 8 или 9, отличающийся тем, что количества кислорода, вводимые по меньшей мере через размещенные в двух фурменных поясах фурмы, регулируют таким образом, что образующиеся газовые и/или жидкостные потоки не соприкасаются с фурмами, а газовый поток от верхнего фурменного пояса отклоняет вниз газовый поток от нижнего фурменного пояса к середине установки для восстановительной плавки для увеличения активно действующего поперечного профиля стационарного слоя.
