SU1145934A3 - Способ получени восстановительного газа дл восстановлени окислов железа в шахтной печи - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО ГАЗА ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОКИСЛОВ ЖЕЛЕЗА В ШАХТНОЙ ПЕЧИ, включающий газификацию твёрдого топлива в гази4мйкаторе охлазкдение, очистку и. рециркул цию отход щих колошниковых газов, разделение их на часть, подаваемую в газификатор, и часть, идущую на смешивание с газом , полученным в газификаторе, и подачу в зону восстановлени , о т- л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  эффективности процесса , газификацию угл  осуществл ют в кип щем слое с регулированием температуры кип щего сло  путем подачи части рециркулируемого газа под газораспределительную решетку, при этом отход щий от газификатора газ очищают от пыли перед смешиванием с остальной частью рецйркул фуемого газа. 2.Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и и с   тем, что нагретый газ, идущий на восстановление, смешивают с ненагретым рециркулируемым газом перед образованием восстановительной смеси. 3.способ по п. 1, о т л и ч аю щ и и с   тем, что измельченный . акцептор серы ввод т в камеру с газифицируемым углем. 4.Способ по п. 3, о т л и ч а (А ю щ и и с   тем, что в качестве акцептора серы используют известн к. 5.Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и и с   тем, что измельченный уголь имеет раэмеры 6,35-10,00 мм. .(ib СП 6.Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и и с   тем, что отход щий на рециркул цию колошниковый газ дополф нительно очищают и охлаждают. со 4

Description

«1 Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано при пр мом восстановлении железной руды и гранулированной окиси железа высокотемпературным восстановительным газом, полученным из природного газа и рецнркулированного отработанного колошникового газа, Примей ют три типа газификации .угл ; процесс с увеличенным слоем, кроцесс с неподвижным слоем и процесс с псевдоожнженным слоем, В результате процесса с увеличениьм слоем получаетс  восстановительный газ с температурой около 1500 С и с атмосферным давлением путем кон,курирующей реакции кислорода и пара с увлеченной угольной пылью. Получакщийс  в результате такого процесса газ имеет восстановительньй коэффициент около 5, но должен быть охлажден .прежде, чем он может быть сжат до (приблизительно 2 атм) давлени , необходимого дл  пр мого восстановле ни , а также чтобы дать возможность удалить двуокись углерода, воду и газообразную серу перед нагревом и использованием в пр мом восстановлении . Такое охлаждение, очистка и , последуюищй повторный нагрев дороги, потери энергии высокие, Промьшшенный процесс с псевдоожиженным слоем осуществл етс  при атмосферном давлении и дает газ, которьй содержит высокие концентрации окисл илцих компонентов, пара и двуокиси углерода. Перед тем, как такой газ может &ыть использован дл  пр мого восстановлени , он должен быть очищен от ПЫЛИ, сжат и затем очищен от двуокиси углерода и серосодержа1цих компонентов. Процесс газификации не  вл етс  подход щим дл  использовани  крупной фракции углерода, подведенного к газификатору. При этом получаетс  обо экенный уголь в виде побочного продукта; Наиболее близким к изобретению по технической и достига емому результату  вл етс  способ получени  восстановительного газа дл  восстановлени  О15ислов железа в  ахтиой печи, включающий газификацмо твердого топлива в газификаторе охлаждение, очистку и рециркул цию отход щих колошниковых газов, разделение их на часть, подаваемую в газификатор, и часть, идущую на сме4 шивание с газом, полученным в газификаторе , и подачу в зону восстановлени  til. Процесс осуществл ет газификацию под давлением, при этом процессе имеетс  гор ча  зона в пределах псевдоожиженного сло , где зола агломерируетс  и может выпадать из сло . Обожженный уголь и зола, удаленные из выход щего газа в циклонной установке, возвращаютс  к гор чей зоне, чтобы добитьс  полного использовани  обо женного угл  и удалить золу в агломерированном виде. Назначением установки  вл етс  наиболее полна  конверси  угл  с получением газа при минимальном выводе обожженного угл  из установки. Благодар  возвращакщейс  циклонной установке процесс обеспечивает возможность принимать мелкие частицы в угле. Однако даже при наилучших услови х качество газа таково, что восстановительный коэффициент не превьшает 2 главным образом из-за необходимости подводить в газификатор избыточный пар, чтобы охладить обожженный уголь в псевдоожиженном слое дл  предотвращени  агломерации. Вследствие этого газ не может быть использован без охлаждени , очистки и пойторного нагрева. Эти процессы не желательны с точки зрени  дорого- визны и по энергетическим причинам. Качество гор чего восстановительного газа, В1зеденного в печь, должно характеризоватьс  восстановительным коэффициентом, по крайней мере, 8, Цель изобретени  - повьшение эффективности процесса. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу пол1гчени  восстановительного газа дл  восстановлени  окислов железа в шахтной печи, включающему газификацию твердого топлива в газификаторе, охлаждение, очистку и рециркул цию отход щих колошниковых газов, разделение их на часть, подаваемую в газификатор, и частьj идущую на смешивание с га зом, полученным в газификаторе, и подачу в зону восстановлени , гази фикацию угл  осуществл ют а кишщем слое с регулированием температуры кип щего сло  путем подачи части рециркулируемого газа под газораспределительную решетку, при этом отход щий от газификатора газ очищают от пыли перед смешиванием с остальной частью рециркулируемого газа.

Нагретый газ, идущий на восстановление , смешивают с ненагретым рециркулируемым газом перед образованием восстановительной смеси.

Измельченный акцептор серы ввод т в камеру с газифицируемым углем

В качествхе акцептора серы исполь зуют известн к.

Измельченный уголь имеет размеры 6,35-10,0 мм.

Отход щий на рециркул цию колошниковый газ дополнительно очищают и охлаждают.

На чертеже показана схема потоко в установке газификации угл , соединенной с печью пр мого восстановлени  в соответствии с насто щим изобретением .

Благодар  использованию рециркулированного газа из процесса пр мого восстановлени  в качестве охла1дител  в газификационной камере с псевдоожиженньм слоем подвод необходимого дл  газификатора пара может быть значительно уменьшен, а в некоторых случа х ликвидирован. В результате сопутствующего снижени  процентного содержани  окислителей в получаемом газификационном газе, в результате увеличени  времени нахожденн  угл  в газификаторе, использовани  высоко реактивных углей и рёциркулированного газа в качестве охладител  ползгчаетс  высокое качество восстановительного газа, подход щее дл  пр мого восстановлени  железа без какого-либо дальнейшего повыщени  его качества, т.е. нет необходимости в дальнейшем уменьшений содержани  окислителей. Известь или какие-либо другие акцепторы серы такие какобожженный доломит, могут быть измельчены и введены в псевдоожиженный слой вместе ё измельченным углем- дл  обессеривани  газов полученных 6 псевдоожиженном слое. Такой газ охлаждают ниже восстановительной температуры, необходимой дл  печи пр мого восстановлени . Это снижает затраты знергии, а также капиталовложени  в случае такой установки ,

. V .

Способ осуществл ют след5тощим обКак видно из чертежа уголь, который измельчен до размера частиц достаточно малого, чтобы получить хорошее псевдоожижение, подводитс  из бункера 1 в газификационную камеру 2 с псевдоожиженным слоем через питательную трубу 3. Вес угл  должен быть меньше 6,35-10 мм, чтобы получить хорошее псевдоожижение. Измельченный известн к или другой акцептор серы подводитс  из бункера 4 через питательную трубку 3 к газификационной камере 2. Наличие извести в слое уменьшает тенденцию к слипанию частиц в слое, допуска  использование более высокой температуры, что приводит к лучшему использованию углерода и более высокому качеству получаемого восстановительного газа, Жислород, см гченный паром, подводитс  от источника 5 в днище камеры 2 и поднимаетс  в псевдоожиженный слой с целью псевдоожижени  и газификации материала в камере 2, Газ,- полученный в газификаторе, вьшодитс  через внутренний циклон 6, Увеличенные этим газом частицы удал ютс  с помощью циклона и возвращаютс  к нижнему участку газификатора с помощью возвращающей трубы 7. Газ из газификатора удал етс  из циклона 6 с помощью трубы 8 и подвергаетс  дальнейшей очистке в любом требуемом количестве газоочистителей 9. Состо в (ие из частиц материала из газоочистителей 9 возвращаютс  к гор чей зоне 10 у основани  псевдоожиженного сло  с помощью возвращан цей системы 11. Очищенн1й газификационный газ поступает в трубу 12, где он перемешиваетс  с нагретым рецирку- лированным газом из печи пр мого восстановлени  дл  образовани  восстановительного газа с подход щей температурой дл  восстановлени  окиси железа. Восстановительна  газова  смесь вводитс  в шахтную печь пр мого восстановлени  13 через входное отверстие 14. Шахтна  печь имеет подвод щую окись железа трубу

15в своем верхнем конце и средства

16дл  удалени  металлизированного продукта в своем нижнем конце. Работа зтих средств основана на самоте ,ке подведенного материала или шихты через печь. Восстановительный газ перемещаетс  противотоком по отношению к шихте в печи,причем восотановители , окись углерода и водорода реагируют с кислородом в окиси железа дл  химического восстановлени  железа до полностью металлизированного продукта и образуетс  колошниковый газ, содержащий COjjHjO, СНц и СО Колошниковьй газ вьшодитс  из печи через выходное отверстие 17, подвергаетс  удалению пьши и существенно;му удалетоэ ВО|ДЫ в холодильном скруббере t8, откуда боль;ша  часть свободного от пыли охлажденного колошниковогр Гйзй аа равл етс  через трубопровод t9 в агрегат 20 дл  удалени  окислительного газа, в котором происходит очистка с целью удалени  существенной части eOjj, Пар 21 или какой-либо другой источник тепловой энергии проходит через агрегат 20 дли регенерации проьйшающей жидкости. Вьшускаенью окислительные газы, такие ак COj к , удал ютс  из установки через трубу 22, Процесс удалени  окислительного газа дает рециркулйрованный газ, богатей водородом и окисью углерода, от которого отдел етс  часть, вдуща  в трубу 23, KOTofiaH возвращаетс  к днищу газификацдонной камеры дл  регулировани  температуры сло  путем поглощени  экзотермического тепла реакции между кислородом и углем в слое. Оставша с  часть охлажденного рециркулированного газа поступает в трубопровод 24 дл  перемешивани  с газификационш &4 газом в трубе 12 с образованием восстайовительного газа. Часть рециркули овднного газа нагреваетс  в нагревателе;25 тогда как оставшаг с  часть обходит нагреватель по тр бе 26 и затем снова соедин етс  с ГОРЯЧ.ИМ рециркулированвым газом дл  регулировани  температуры восстановительного газа, температура газа измер етс  термопарой 27, котора  св зана с клапаном 28 дл  регулировани  количес -ва газа в 26, который смешиваетс  е датоком восстановителоьного газа. Нагреватель 25 отапливаетс  горелкой 29, котора  использует часть свободного от пьши отработанного восстановительного га за из трубопровода Зб ъ качестве горепочйого Топлива, В газификационной Камере 2 текуп (нй вверХ; кислород от источника 5 реагирует с углем с получением восстановительного газа Кислород, 11 46 см гченный паром, от источника 31 вдуваетс  в удал ющую золу систему и реагирует с обожженным углем, получе1|ным из гор чего угл , с образованием гор чей зоны 10, где частицы золы агломерируютс  в регулируемЬк услови х. По мере того, как продолжаетс  агломераци , частицы образуют агломераты- такого размера , который достаточен чтобы они выпали из сло  в выход щую систему 32, В Противоположность возврату мелких частиц- из циклонов 9 к гор чей зоне 10, как зто было описано, все мелкие частицы или их часть из трубы 11 могут быть направлены через трубу 33 в поднимающийс  вверх поток окислителей от источника 31. Расположение места ввода мелких частиц регулируетс чклапанами 34 и 35, Данньй способ получени  восстановительного газа газификацией угл  в псевдоожиженном слое дл  пр мого восстановлени  железа имеет значительные преимущества перед известным процессом газификации в псевдоожиженноМ слое, где газификационные газы охлаждаютс , очищаютс  от двуокиси углерода, пара и сероводорода, затем вторично нагреваютс  вместе с очищенным, охлажденным, отработанным колошниковьв4 газом дл  получени  восстановительного газа дл  пр мого Восстановлени , В предлагаемом способе значительна  часть.рециркулированного газа вторично нагреваетс , действу  как охладитель дл  реакции газификации в псевдоожиженном слое в газифика1 онной камере, По данному процессу можно достичь 95% использовани  угл , как зто было установлено по потер м углерода с золой и с уход щи из циклонной установки газами. Поскольку нет необходимости в охлаждении газа, полученного в газификаторе, или в очистке газификационного газа .дл  удалени  двуокиси углерода, сероводорода или вода, то не требуетс  охлаждак цее или очищающее оборудование. При зтом нет необходимости в оборудова11ии дл  вторичного нагрева гази Мкащюнных газов. Двум  источниками тепла дл  доведени  восстановительного газа до температуры восстановлени   вл ютс  сама газификационна  камера и нагреватель 25 рещфкулированного газа. Нагреватель рециркулированного газа много меньше, чем нагреватели, используемые в обычных промышленных процессазс, поскольку в процессе требуетс  нагревать значительно меньшее количество.газа. В щ)едлагаёмом способе могут быть также использованы мелкие частицы в подведенном угле, поскольку псевдоожиженный слой и циклонна . устано вка могут легко управл тьс . Обычно мелкие частицы уда л ютс  из установок газификации угл  П р и и е р 1. В качестве примера в табл. 1 сравниваетс  процесс, использующий очищенный рециркулированный колошниковый газ из трубы 23 в качестве охладител  в газификаторе с псевдоожйженным слоем (случай А), с использованием парА как охладител  (случай В) дл  ползгчени  одной тонны железа с металлизацией 92% пр мым восстановлением. В обоих случа х услови  процесса почти одинаковы. Сырой газ в трубопроводу 12 которьй получен из газификатора 2, имеет температуру Гор чий газ используетс  без удалени  двуокиси углерода. Колошнйковьй газ может быть использован в качестве топлива дл  получени  1шра 21 дл  удалени  СО, 1 48 Экономи  угл , рециркулированного газа и кислорода очевидна. В примере сьфой газ получаетс  из угл , имеющего по элементному анализу , %: С 72,2; Н 4,5} N 1,3; О 6,8; S 3,1 и 12,1 3ec,t золы по сухой йассе . Высша  теплотворна  способность составл ет 6943 ккал/кг. Сырой газ, полученный в газификаторе, имеет состав , представленный в табл. 2. Качества сдоого газа в трубе 12, получаемого в случае А, по сравнёниюсо случаем В значительно улучшено. Содержание Nj + АГ в подводимс  к газификатору кислороде составл ет 2%. Температура сырого газа в трубе 12 1010°С в обоих случа х, а температура смешанноГ-о газа во входном отверстии 14 устанавливаетс  равной 815С с помощью нагревател  25 и холодного газа в трубе 26. Таким образом, в предлагае1«ом способе получени  железа пр мьм вос становлением с использованием установки газификации угл  в псевдоо.«иенном слое может быть легко использован мелко измельченный уголь и более эффективно используетс  тепло.

Подведенный уголь кг (теплотворна  способность 6943 ккал/кг)

Пар, ИМ Кислород, нм Рециркул ци , нм Полученный сьфой газ, im Техн6погкческ1й газ Смешанный газ (14), roi

Колошниковый газ йз 17) влажный, им

Очищенный колошниковый газ 15), им

540 432 289,3 130,0

i

1337;6

3126,6 3166,9 2795,4

СО СО,

н.

HjO CHu

Nj Ar

Сумнарно

,, (восстановители), „ , „

Качество r-T----r 3,9 1,9

(окислители)

Продолжение табл.

33,41

14,97

29,86

17,61

3,30

0,86

TOO

Claims (6)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО ГАЗА ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОКИСЛОВ ЖЕЛЕЗА В ШАХТНОЙ ПЕЧИ, включающий газификацию твёрдого топлива в газификаторе, охлаждение, очистку и. рециркуляцию отходящих колошниковых газов, разделение их на часть, подаваемую в газификатор, и часть, идущую на смешивание с газом, полученным в газификаторе, и подачу в зону восстановления, о т- л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса, газификацию угля осуществляют в кипящем слое с регулированием температуры кипящего слоя путем по дачи части рециркулируемого газа под газораспределительную решетку, при этом отходящий от газификатора газ очищают от пыли перед смешиванием с остальной частью рециркулируемо го газа.

2. Способ по п. ^отличающийся тем, что нагретый газ, идущий на восстановление, смешивают с ненагретым рециркулируемым газом перед образованием восстановительной смеси.

3. Способ по п, ^отличающийся тем, что измельченный . акцептор серы вводят в камеру с газифицируемым углем.

4. Способ по п. 3, о т л и чающий с я тем, что в качестве акцептора серы используют известняк.

(/>

5. Способ по п. ^отличающий с я тем, что измельченный уголь имеет размеры 6,35-10,00 мм.

6. Способ поп. ^отличающийся тем, что отходящий на рециркуляцию колошниковый газ дополнительно очищают и охлаждают.

« 1145934