UA78139C2

UA78139C2 - Method (variants) and device (variants) for adjusting of charge temperature homogrneity and a method for direct reduction of ferric oxides in the direct reduction shaft furnace

Info

Publication number: UA78139C2
Application number: UAA200506688A
Authority: UA
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2007-02-15
Also published as: EP1604373A4; EP1604373B1; MXPA05006258A; CA2508718C; EP1604373A1; AU2002357816A1; CA2508718A1

Description

Опис винаходу

Цей винахід відноситься до способу та пристрою для регулювання температури під час прямого відновлення 2 заліза. Зокрема, цей винахід відноситься до способу та пристрою, що регулює однорідність температури центральної частини шихти, що містить залізо, у шахтній печі прямого відновлення, тим самим забезпечуючи використання більшої кількості вуглеводню протягом усього процесу відновлення.

Виробництво прямо відновленого заліза в установках з гарячим і холодним вивантаженням відбувається у вертикальній шахтній печі і включає відновлення залізної руди або окислу заліза по мірі того, як вона (він) 70 переміщується вниз у зоні відновлення вертикальній шахтної печі, Через яку пропускається відповідний гарячий відновний газ, відомий як газ кільцевого розподільника. Газ кільцевого розподільника, що складається в основному з однооксиду вуглецю та водню, подається до шахтної печі з температурою приблизно 700-100026.

Руду завантажують зверху печі і забезпечують її протікання вниз через зону відновлення, у якій вона відновлюється нагрітим відновним газом, що протікає вгору через піч, після чого відновлена руда протікає в т перехідну зону і вниз через цю зону для навуглецьовування, якщо у цьому є потреба. У разі установок з холодним вивантаженням, після проходження через зону відновлення руда охолоджується в охолоджувальній зоні, через яку пропускається охолоджувальний газ з температурою нижчою за приблизно 200 С. Зазвичай у печі з холодним вивантаженням відновний та охолоджувальний гази рециркулюють, факультативно у замкнених контурах, в які додаються потоки свіжого (тобто "підживлювального") відновного газу і з яких видаляються 720 потоки відпрацьованого газу.

Відновний газ, що подається до зони відновлення печі, зазвичай має підвищену температуру, якої вимагає кінетика реакції. Відновний газ вводиться в контакт з залізною рудою, що рухається вниз, для відновлення окисів заліза, що містяться в ній, через такі основні реакції: 25 (1) ЗРе2О34-НУСО-»22РезОу «НьОСО» с (2) Рез05-НЬО/СО-»3БеОнНЬОСО» (о, (3) геотНУУСО-»РеНьО/СО»

При виробництві прямо відновленого заліза (ПВ3) бажано збільшити навуглецьовування продукту та підсилити місцевий риформінг у нижній частині печей прямого відновлення з гарячим та холодним вивантаженням через Ф вдування вуглеводнів. Це перевірений засіб підвищення продуктивності печей прямого відновлення без додання 30 нового устаткування для збільшення об'єму відновного газу. Це ще й перевірений засіб збільшення вмісту (зе) вуглецю. Вуглеводні реагують із гарячим ПВЗ, осаджуючи вуглець і вивільнюючи водневий газ. Однак реакція - вуглеводнів з утворенням вуглецю та водню є ендотермічною. Відтак, новоутворений холодний водневий газ протікає нагору через центр печі (так званий висхідний потік), охолоджуючи матеріал, що містить залізо, який (ее) опускається вниз. Через температурні міркування кількість вуглеводнів, що можна додавати в нижню частину м 35 печі, обмежується або низькою температурою центрального шару, або низькою температурою продукту, що вивантажується.

Якщо у нижню частину печі додається більше вуглеводнів, утворюється охолоджений водневий газ, що піднімається в зону відновлення, і температура центрального шару знижується, тим самим знижуючи кінетику « реакції. Необхідна температура шихти є вище 65020. Якщо температура шихти падає до 625-6502С, середня шо! с металізація продукту починає зменшуватися через те, що матеріал у центрі печі не відновлюється або не металізується належним чином. Крім того, у печах з гарячим вивантаженням для правильного подальшого 1» брикетування температуру вивантаження продукту необхідно підтримувати вищою приблизно за 700 С. У разі гарячого транспортування вища температура вивантаження ПВЗ забезпечує більшу передачу тепла до плавильної печі, таким чином зменшуючи енергію, потрібну для плавлення. Коли вуглеводні додаються у нижню -І частину печі з гарячим вивантаженням, можливо, що середня температура продукту буде нижче за 700 С до того, як температура центрального шару досягне точки, у якій металізація значно зменшиться. бо В теперішній час, щоб забезпечити більші потоки вуглеводнів у нижній конус печі, розширити вищезазначені - границі та регулювати температуру шихти, використовуються кілька методів. Для печей із холодним вивантаженням деякими прикладами нині використовуваних методів є відбір з охолоджувальної зони та спрощене о центральне вдування. Однак відомі способи центрального вдування не мають засобів регулювання або

Ге) вимірювання потоку вуглеводню або відновного газу в систему центрального вдування і не мають засобів підсилювати потік в лінію центрального вдування.

Інший використовуваний метод регулювання температури й вуглецю - це вдування холодного природного газу

В піч прямого відновлення. Природний газ змішується з іншими газами, вже присутніми в печі, і нагрівається газом і твердими частками, вже присутніми в печі. При нагріванні вуглеводнів у природному газі вони

Ф, піддаються крекінгу з утворенням Н» і осадженого вуглецю на продукті або піддаються риформінгу через реакцію ко з НоО та СО» у газовій печі для утворення додаткових Но та СО. Нинішнім обмеженням для вдування природного газу є температура. Коли вдувається більше природного газу, температура центрального шару зменшується, що бо призводить до погіршення кінетики реакції. У випадку низьких витрат холодного природного газу виграш виробництва від додаткових відновних газів перевішуватиметься недоліком через погіршену кінетику реакції. А якщо температури у центральному шарі знижуються до певної точки, будь-який подальший виграш виробництва від додаткових відновних газів зводитиметься нанівець зменшенням кінетики реакції. Це обмежує кількість природного газу, що можна додавати в піч для місцевого крекінгу та риформінгу. 65 Отже, необхідні засіб і спосіб для підвищення кількості вуглеводневого газу, що подається в перехідну зону та (або) охолоджувальну секцію печі прямого відновлення, з одночасним підтримуванням температури центральної реакційної зони печі прямого відновлення на рівні, сприятливому для прямого відновлення заліза.

Пропонуються спосіб і пристрій, для регулювання однорідності температури центральної частини шихти, що містить залізо, у шахтній печі прямого відновлення, тим самим забезпечуючи використання більшої кількості

Вуглеводню в охолоджувальній зоні. Винахід представляє собою ефективне вдосконалення існуючих способів, зокрема, способу та пристрою Мідрекс для прямого відновлення заліза, що включені до даного опису через посилання. Зазвичай центральна частина матеріалу, що містить залізо, у шихті печі прямого відновлення є холоднішою за решту шихти через висхідні гази, що вдуваються в нижню охолоджувальну секцію печі й піднімаються нагору в центральну частину секції відновлення печі. Якщо температуру шихти у центральній 70 частині печі підвищити, залізо відновлюється у значно кращих умовах. Отже, даний винахід є корисним для досягнення зазначених цілей.

У цьому описі розкриваються способи нагрівання центральної зони печі, зокрема, шихти. У першому варіанті здійснення винаходу вуглеводневий газ, використовуваний для прямого відновлення, може попередньо підігріватися, щоб підвищити температуру висхідного газу, коли він протікає нагору усередину шихти. /5 Альтернативно, частина висхідного газу може видалятися до того, як він входить до зони відновлення печі.

Видалений висхідний газ, відомий як газ відбору з гарячої зони, можна направляти в скрубер колошникового газу печі або змішувати з головним потоком відновного газу печі для повторного введення в піч. Альтернативно, гарячий відновний газ можна вдувати прямо в центральну частину шихти, компенсуючи у такий спосіб дію висхідних газів. Гарячий відновний газ, що вдувається всередину, можна відділяти від основного потоку Відновного газу або виробляти реактором часткового оксидування. Насамкінець, фахівцям буде зрозуміло, що вищезгадані варіанти здійснення можна використовувати окремо або в комбінації залежно від установки ПВЗ.

Головною метою цього винаходу є створення способу та пристрою для регулювання однорідності температури шихти шахтної печі прямого відновлення.

Іншою метою цього винаходу є створення способу та пристрою, що забезпечують використання більших с кількостей вуглеводнів або інших газів у нижній частині печей з гарячим і холодним вивантаженням з таким розрахунком, щоб можна було збільшити вміст вуглецю та (або) підсилити місцевий риформінг з одночасним о); підтримуванням температури печі прямого відновлення на рівні, сприятливому для прямого відновлення заліза, підвищуючи у такий спосіб ступінь навуглецьовування продукту-заліза без спричинення негативного впливу на металізацію шихти, що містить залізо. Ге! зо Ще одною метою цього винаходу є створення способу та пристрою для збереження енергії в печі прямого відновлення через підтримування однорідної температури всієї шихти. о

Ще одною метою цього винаходу є створення способу та пристрою для підвищення температури усередині «- шихти печі прямого відновлення, щоб компенсувати охолоджувальну дію, спричинену висхідними газами в зону відновлення печі, і підвищення у такий спосіб металізації шихти. со

Ще одною метою винаходу є створення варіантів регулювання для операторів установки прямого відновлення, ча щоб забезпечити значно вищі рівні добавок вуглеводневого газу й у такий спосіб зменшити коливання температури у шихті.

Вищезгадані й інші цілі стануть очевиднішими з наведеного нижче докладного опису та доданих креслень. На цих кресленнях «

Фіг.1 представляє собою схематичне представлення прикладу типової шахтної печі прямого відновлення для шв с холодного вивантаження продукту відповідно до процесу Мідрекс;

Фіг2 представляє собою схему, на якій показане центральне вдування відновного газу, відділеного від )» основного потоку відновного газу;

Фіг.З представляє собою схему, на якій показане центральне вдування відновного газу, виробленого реактором часткового оксидування; -І Фіг.А4 представляє собою схему, на якій показаний впуск попередньо нагрітого на місці природного газу в піч прямого відновлення; со Фіг.5 представляє собою схему, на якій показаний відбір з гарячого конусу печі з подачею газу відбору з - гарячого конусу в скрубер колошникових газів;

Фіг.6 представляє собою схему, на якій показаний відбір з гарячого конусу печі зі змішуванням газу о відбору з гарячого конусу з основним потоком відновного газу.

Ге) Пропонуються спосіб і пристрій, що регулює однорідність температури центральної частини шихти, що містить залізо, у шахтній печі прямого відновлення, тим самим забезпечуючи використання більшої кількості вуглеводню протягом усього процесу відновлення. Винахід представляє собою ефективне удосконалення існуючих способів, в Зокрема, процесу та пристрою Мідрекс для прямого відновлення заліза. Процес і пристрій Мідрекс для прямого відновлення розкриті у патенті США Мо3748120 під назвою "Спосіб відновлення окису заліза у залізо, рафіноване

Ф) від домішок", патенті США Мо3749386 під назвою "Спосіб відновлення окису заліза в процесі опосередкованого ка відновлення", патенті США Мо3764123 під назвою "Пристрій для відновлення окису заліза у залізо, рафіноване від домішок", патенті США Мо3816101 під назвою "Спосіб відновлення окисів заліза в процесі опосередкованого во відновлення" та патенті США Мо4046557 під назвою "Спосіб виробництва часток заліза, рафінованого від домішок", усі з яких включаються до цього опису через це посилання.

На кресленнях, зокрема, на Фіг.1, схематично представлений приклад типового способу та пристрою для процесу Мідрекс прямого відновлення окисів металу, наприклад, залізної руди, до якого цей винахід застосовується у випадку установок з холодним вивантаженням. Слід розуміти, що цей винахід може 65 застосовуватися до установок прямого відновлення як з гарячим, так і холодним вивантаженням, однак, щоб полегшити візуальну ілюстрацію, показана установка з холодним вивантаженням. Система 10 на Фіг.1 - це типова система, що випускається серійно і використовується у багатьох установках для виробництва прямо відновленого заліза (ПВЗ3). Система 10 містить шахтну піч 12, що має огнетривку футерівку і, як правило, має живильний бункер 14, з якого залізна руда 16 подається в піч для відновлення в залізо з використанням підданих риформінгу газів. Піч 12 типово має завантажувальну зону 108, зону реакції 26, перехідну зону 66, охолоджувальну зону 38 і зону вивантаження 110. Залізна руда 16 з бункера 14 під дією сили тяжіння опускається в шахтну піч 12 через трубу 18 для подачі котунів. Труба 18 для подачі котунів служить також як герметизуюча труба для газів. Внизу печі 12 є труба 20 для вивантаження котунів, яка також служить як герметизуюча труба для газів. Нижче труби 20 для вивантаження котунів розташований пристрій 22 для /о вивантаження котунів будь-якого звичайного типу, що приймає залізо, рафіноване від домішок, таким чином забезпечуючи гравітаційне опускання шихти через піч 12.

Поруч із верхньою частиною печі 12 розташована система 24 кільцевого розподільника та фурм, через яку гарячий відновний газ вводиться для протікання нагору через зону відновлення 26 у протитечії до залізної руди 16, що пересувається вниз, як показано стрілками, і після реакції з шихтою виходить з печі 12 через /5 газовипускну трубу 28, розташовану у верхній частині печі 12. Гарячий відновний газ, що протікає з системи 24 кільцевого розподільника в випускну трубу 28, служить для нагрівання заліза окису 16 та відновлення його в металізоване залізо. У тексті цього опису та доданих пунктах формули винаходу термін "металізоване залізо" вживається відносно до металу, наприклад, губчастого заліза, котунів, грудок, брикетів, ПВЗ або інших пресованих форм відновленого металу тощо, що містить принаймні 8095 металу у стані, рафінованому від домішок, і решту в основному у вигляді металічних окисів. Металізований у цьому сенсі означає не "покритий металом", а "майже повністю відновлений до металічного стану".

Відхідний газ з випускної труби 28 протікає через трубу 30 в скрубер 32, що охолоджує відхідний газ і видаляє пил. Скрубер 32 може бути будь-якого звичайного типу, використовуваного у цій галузі промисловості.

Після виходу зі скрубера 32 відхідний газ направляється в установку для риформінгу 44. Потім він повертається сч ов до циклу. Крім того, через впускну трубу 34 системи охолоджування, що підключена до елементу 36 подачі й розподілу охолоджувального газу, розташованого в печі 12 і розміщеного для розподілу холодного газу в шихті о); 16, в нижню зону печі 12 вводиться і рециркулює охолоджений газ. Перед повторним введенням в шихту 112 в холодний газ із джерела пального 112 додається вуглеводневий газ. Холодний газ, введений в шихту через розподільний елемент 36, протікає нагору Через охолоджувальну зону 38 у протитечії до шихти 16, що Ге! зо пересувається вниз, і виходить з шихти 16 через випускний елемент 40 охолоджувальної зони, що підключений до випускної труби 42 охолоджувальної зони. Відхідний газ із випускної труби 42 рециркулюють і повертають до о циклу. «-

Установка для риформінгу 44, що виробляє гарячий відновний газ, має паливні пальники 46, димову трубу 48 і кілька труб 50 каталітичного риформінгу, з яких показана лише одна. Повітря для горіння з повітродувки 52 со

Зв подається в пальники 46 через клапан 54 регулювання витрати. Пальне подається в пальники 46 через трубу 56 і ї- клапан 60 регулювання витрати із джерела пального 58. Установка для риформінгу 44 підключена до системи 24 кільцевого розподільника за допомогою труби 62.

Найпростіше пояснення установки прямого відновлення на базі шахтної печі для здійснення процесу Мідрекс починається з введення гарячого відновного газу через систему 24 кільцевого розподільника на периферії зони « відновлення 26. Шихта із заліза окису 16 опускається через зону 26 відновлення, а відновний газ піднімається шв с знизу зони відновлення 26 через шихту із заліза окису 16, відновлюючи шихту 16 у цьому процесі і виходячи з шахтної печі через випуск 28 над рівнем 64 засипки шихти 16. Відновні гази можуть вироблятися зовнішньою )» системою або походити від реакцій у шахтній печі 12.

Після цього металізоване залізо 16 опускається через перехідну зону 66 печі в охолоджувальну зону 38 і

Зону вивантаження 110, і продукт на виході може бути гарячим або холодним, що залежить від встановленого -І устаткування. Крім того, матеріал 16, що містить залізо може ще реагувати з вуглеводневими газами в перехідній зоні 66 або в охолоджувальній зоні 38 для підвищення вмісту вуглецю у продукті, що вивантажується. со На сьогодні це важливий момент у виробництві сталі. Вищий вміст вуглецю у металізованому продукті (ПВЗ) - забезпечує виробнику сталі значну економію через при плавці, через те, що енергія окислення вуглецю частково 5р Компенсує витрату електричної енергії. Вуглеводневі гази можуть додаватися і зазвичай додаються у різних і місцях в перехідній зоні 66 або охолоджувальній зоні 38 із джерел пального 114 та 112 відповідно.

Ге) У результаті додавання цих вуглеводневих газів утворюється висхідний потік газу, рівний або більший, ніж кількість доданих вуглеводневих газів, які, якщо не вжити інших заходів, протікають через середину печі 12 увесь шлях до рівня 64 засипки шихти. Це стосується і газів з нижніх ущільнювальних стояків, але їх відносний об'єм є зазвичай дуже малим. Потік вуглеводнів, що прореагували, є холоднішим ніж відновні гази, що поступають через кільцевий розподільник 24, і має інші характеристики, і це призводить до нижчих температур іФ, шихти у центральній частині печі 12. Оскільки температура і характеристики безпосередньо впливають на ка кінетику відновлення, ступінь металізації, досягнутий шихтою 16, що опускається в центральну частину печі, відрізняється від ступеня металізації в решті печі 12. Обмеження цього відрізнення є дуже важливим для бо оптимізації установки. Реакція вуглеводневих газів є дуже вигідною і економічно ефективною з точки зору витрат енергії, але втрата металізації усередині шихти печі, якщо її інорувати, може бути значною.

Нормальна температура газу у кільцевому розподільнику звичайно дорівнює 700-10002С. Температура центрального шару в установках як з гарячим, так і холодним вивантаженням, знаходиться у границях приблизно від 600 приблизно до 8002С. Подача малого потоку відновного газу з високою температурою в центр печі 12 65 піднімає температуру центрального шару. При типовій роботі печі прямого відновлення потік газу з кільцевого розподільника входить з периферії печі 12. На Фіг.2 і З показаний переважний варіант здійснення цього винаходу. Винайдені пристрій і спосіб забезпечують можливість вдування гарячих відновних газів в центр печі прямого відновлення 12 так, що температура усередині шихти 16 підтримується у потрібних границях. Відповідно до даного винаходу, гарячий відновний газ направляється до вертикальної вісі печі 12, де змішується з висхідним потоком вуглеводневих охолоджувальних газів з перехідної зони 66 печі 12. Винайдені пристрій і спосіб застосовні для шахтних печей, з яких металізований продукт вивантажується гарячим або холодним.

Джерелом гарячого відновного газу може бути установка для риформінгу 44(5) або реактор для часткового оксидування 44(а), наприклад, система ОХУк, розкрита у патенті США Мо5997596 під назвою "Процес та пристрій для прискореного риформінгу з використанням кисневого пального". 70 Як показано на Фіг.2, перед подачею в піч 12 частина потоку газу у кільцевому розподільнику з високою температурою відділяється і вводиться в центр печі 12. Для забезпечення відповідного перепаду тиску, щоб примусити газ у кільцевому розподільнику протікати через лінію центрального вдування 116, використовується пристрій 68 змінного або постійного обмеження. Витрата гарячого газу кільцевого розподільника через лінію центрального вдування 116 переважно вимірюється витратоміром Вентурі 44(Б), але можуть використовуватися й 7/5 Інші придатні засоби вимірювання.

Відповідно до Фіг.3, реактор для часткового оксидування 44(а) або кілька таких реакторів виробляють гарячий відновний газ, що потім направляється в центр печі 12, завдяки чому відпадає необхідність у відвертанні малої частки гарячого газу кільцевого розподільника в центр печі 12. Як правило, реактор для часткового оксидування 44(а) спалює кисень 70 та вуглеводне пальне 72, наприклад, природний газ, щоб 2о отримати високоякісний відновний газ з високою температурою. Цей газ добре підходить для центрального вдування у піч прямого відновлення 12. Через те що характеристики та співвідношення кисню та вуглеводного пального жорстко регулюються для належного згоряння у реакторі для часткового оксидування 44(а), механізм зміни витрати газу для центрального вдування можна легко вбудувати у конструкцію реактора для часткового оксидування 44(а). сч

В альтернативному варіанті здійснення винаходу, показаному на Фіг.4, попередньо нагрітий природний газ 74 подається в кілька випускних отворів 76, 78, 80, відповідно, що розташовані на периферії перехідної зони 66 іо) або зони вивантаження 110 і не призначені для охолодження, щоб збільшити кількість вуглеводнів, використовуваних у нижньому конусі 82 печі з одночасним підтримуванням відповідної температури у центрі печі.

Це призводить до попереднього нагріву потоку вуглеводнів і подачу потоку вуглеводнів до будь-якого з кількох /((3у зо випускних отворів 76, 78, 80, що не призначені для охолодження прямо відновленого заліза. Коли попередньо нагрітий природний газ 74 вдувається в випускні отвори 76, 78, 80 печі 12, не призначені для охолодження, в і, піч 12 переноситься додаткова енергія і однорідність температури шихти 16 покращується. «-

Пристрій містить теплообмінник 84, призначений для попереднього нагріву природного газу 74 перед його вдуванням в піч прямого відновлення 12. Для попереднього нагріву потоку природного газу 74 у теплообмінник 84 со

Зз5 подається гарячий димовий газ з процесу згоряння. Димовий газ може подаватися з установки для риформінгу 86 ча або будь-якого іншого джерела димових газів від згоряння. Температура, до якої попередньо нагрівається природний газ 74, типово досягає 4502, хоча ця температура обмежується лише на верхній границі крекінгу нагрітого газу. Тобто, температура попереднього нагріву має бути нижчою, ніж температура, при якій крекінг природного газу 74 представлятиме проблеми через осадження вуглецю у теплообміннику 84 або трубах. «

Фахівцям у цій галузі техніки зрозуміло, що температура попереднього нагріву може досягати 5502С залежно від 73 с складу попередньо нагрітого газу та його тенденції до крекінгу.

Альтернативно, перед стадією попереднього нагріву природний газ 74 змішується з Н », Н2О, СО» або і» будь-яким іншим газом, що містить Но», Н2оО та (або) СО». Додання будь-якого із цих газів зменшить парціальний тиск вуглеводнів і, таким чином, їх тенденцію до крекінгу протягом попереднього нагріву або після нього.

Додавання Н 5» безпосередньо знижує тенденцію вуглеводнів до крекінгу. НО та (або) СО» безпосередньо - І знижують тенденцію як Н, так і СО утворювати вуглець. У разі додання цих газів границю температури со попереднього нагріву можна підняти до 70020.

Винайдені спосіб і пристрій дозволяють вдувати в піч 12 більше природного газу 74 до того, як температури -й печі знижуються до точки, у якій будь-який подальший виграш виробництва від додаткових відновних газів сю 50 зводитиметься нанівець зменшенням кінетики реакції. Більше додання природного газу 74 через те, що він гарячий, підсилює риформінг і крекінг, таким чином збільшуючи кількість відновного газу в печі прямого іЧе) відновлення 12, що підвищує продуктивність печі прямого відновлення 12.

У ще одному варіанті здійснення цього винаходу, показаному на Фіг.5 і б, для висхідних газів, що охолоджують середину шихти 16, передбачений випускний отвір 28. Цей метод відомий як "відбір з гарячого конусу". Висхідний газ, що вже зібраний, може знаходитися у зібраному потоку. Завдяки цьому відбувається о ефективний перерозподіл потоку зібраного газу у повний потік відновного газу у кільцевому розподільнику 24 печі і усувається його вплив на центральний шар. ко Протягом багатьох років для обмеження коливання або втрати температури усередині шихти 16 використовується обмеження кількості висхідного газу, що надходить із зони вивантаження 110 до зони 60о відновлення 26. У випадку установки з холодним вивантаженням, в якій для охолодження металізованого продукту перед вивантаженням використовується потік газу, що рециркулює, для цього регулювання протягом більш як 25 років використовується метод, відомий як "відбір з охолоджувальної зони". Методи відбору змінилися, щоб скористатися перевагами, забезпечуваними реакціями вуглеводнів з добавок природного газу до потоку охолоджувального газу, але головною метою регулювання залишається підтримування температури шихти 16 в 65 Центрі печі вище певного мінімуму. Історично, однак, склалося так, що якщо конкретна піч 12 не мала потоку охолоджувального газу, що рециркулював (тобто піч з гарячим вивантаженням), використання відбору з охолоджувальної зони було неможливим.

У пропонованих способі і пристрої для забезпечення відбору з гарячого конусу висхідний газ з перехідної зони 66 печі 12 видаляється і знов вводиться, вже як відновний газ, в верхню частину або зону відновлення 26 печі 12. Висхідний газ, що вже зібраний, може вводитися в одному або кількох місцях процесу, щоб ефективно використати відновні гази, що містяться у зібраному потоку газу. Змішування зібраного потоку газу з основним потоком відновного газу забезпечує ефективний перерозподіл зібраного потоку газу у повний потік відновного газу у кільцевому розподільнику 24 печі. Таким чином, охолоджувальна дія потоку газу розподіляється по усій печі 12 основним потоком відновного газу, завдяки чому усувається зосереджена охолоджувальна дія у центрі /о шару печі.

Через зменшення кількості висхідного газу в центрі печі 12 підтримуються вищі температури шару і, відтак, покращується кінетика реакції. Видалений висхідний газ є багатий на відновний газ і повертається назад в процес через скрубер колошникового газу 88 печі 12 або з основним потоком відновного газу, що направляється в піч 12.

Переважно, винайдений пристрій має кілька газовипускних труб 90 і 92, що проходять в піч 12 у перехідній зоні 66. Труби 90 і 92 мають прорізи або отвори 94, звернені вниз до зони вивантаження 110. Висхідний газ із зони вивантаження 110 втягується через прорізи 94 в труби 90 і 92. Після того як висхідний газ вийшов з печі 12, він називається газом відбору з гарячого конусу, оскільки видалений з нижнього конусу 82 печі. Газ, втягнутий в труби 90 і 92, проходить через скрубер з трубами Вентурі 96 для певного початкового охолодження го та очищення. Потім газ проходить через скрубери із загартованими насадками 98 і 100 для подальшого охолодження та очищення. Клапани 102 і 104 регулювання потоку, розташовані за скруберами 98 і 100, регулюють витрату газу, що є у скруберах 98 і 100, і таким чином регулюють кількість газу, втягнутого в труби 90 і 92 з охолоджувальної зони 38 печі 12.

Холодний і чистий газ відбору з гарячого конусу можна повернути в піч 12 в одному або двох місцях. Як сч об показано на Фіг.5, газ відбору з гарячого конусу можна направити в скрубер 88 колошникового газу печі 12 так, щоб цей газ вводився під насадками скруберів 98 і 100 подібно до повернення газу в цикл процесу. Газ відбору о); з гарячого конусу, що є в печі 12, перебуває під вищим тиском, ніж скрубер 88 колошникового газу, через що система представляє собою природний потік. Альтернативно, як показано на Фіг.б, холодний і чистий газ відбору з гарячого конусу можна стиснути компресором 106 і подати прямо канал газу кільцевого розподільника 24 для Ге! зо Вдування в зону відновлення 26 печі.

Через те що витрату газу відбору з гарячого конусу можна настроювати, щоб регулювати кількість висхідного і, газу, в нижній конус 82 печі 12 можна додавати більше вуглеводнів. Кількість відбору з гарячого конусу можна «- підвищити, оскільки збільшується кількість вуглеводнів, що додаються в нижній конус 82. Додаткова кількість вуглеводнів, що подаються в нижній конус 82, підвищить вихід продукту-вуглецю і утворить більше відновного со з5 газу, здебільшого Но, без зниження температури центрального шару, що спричинило б погіршення кінетики ча реакції.

Через те що вуглеводні, додані в нижню частину печі 12, охолоджують одержаний продукт відновленого заліза, кількість і склад доданих газів ще й досі обмежуватиметься мінімальною припустимою температурою вихідного продукту, яка для печі, що виробляє залізо гарячого брикетування (ЗГБ), дорівнює приблизно 650-700 С. «

Тим, хто має звичайні знання та досвід у цій галузі, зрозуміло, що для досягнення цілей, викладених у ш

Гані цьому описі, будь-який із цих варіантів здійснення можна використовувати індивідуально або в комбінації.

З вищенаведеного очевидно, що ми винайшли удосконалені спосіб і пристрій для регулювання температури )» всередині шихти печі прямого відновлення; що забезпечує використання більших кількостей вуглеводнів або інших газів у нижній частині печей як з гарячим так і холодним вивантаженням і, відповідно, збільшення вмісту

Вуглецю у продукті та (або) підвищення їх риформінгу; що зберігає енергію у печі прямого відновлення через -І підтримування у ній однорідної температури; що надає операторам установки ПВЗ варіанти регулювання, щоб забезпечити значно вищі рівні добавок вуглеводневого газу і у такий спосіб зменшити коливання температури у со шихті; що компенсує охолоджувальну дію, спричинену висхідним газом в зону відновлення печі, і таким чином - підвищує металізацію шихти.

Слід розуміти, що вищенаведений опис і конкретні варіанти здійснення є лише ілюстрацією кращого варіанту о здійснення винаходу та реалізації його принципів, і що фахівці у цій галузі техніки можуть внести різні зміни

Ге) та доповнення в границях сутності та об'єму цього винаходу, що, отже, розуміється як такий, що обмежується лише об'ємом формули винаходу.

Claims

59 Формула винаходу Ф) ка 1. Пристрій для регулювання однорідності температури шихти у печі для прямого відновлення оксидів заліза у металізований залізний продукт, що містить в цілому вертикальну шахтну піч, що має верхній завантажувальний бо Кінець, нижній вивантажувальний кінець і вертикальну вісь, засіб для завантаження залізооксидних матеріалів у вигляді часток у верхній кінець зазначеної печі для утворення у ній шихти і засіб для видалення металізованого залізного продукту з нижнього кінця зазначеної печі, завдяки чому забезпечується безперервний гравітаційний потік зазначеної шихти Через піч, випускний отвір для газу, що прореагував, на верхньому кінці зазначеної печі, засіб для впуску першого гарячого відновного газу, Через який гарячий відновний газ

65 Вдувається в шихту, причому зазначений засіб для впуску першого гарячого відновного газу розташований між верхнім кінцем зазначеної печі і нижнім кінцем зазначеної печі, причому зазначений гарячий відновний газ вдувається в шихту для відновлення шихти в металізоване залізо, засіб для впуску другого гарячого відновного газу, що закінчується на зазначеній вертикальній осі або поруч з нею і через який гарячий відновний газ вдувається в піч на зазначеній вертикальній осі або поруч з нею, причому зазначений засіб для впуску другого гарячого відновного газу розташований між зазначеним засобом для впуску першого відновного газу та нижнім кінцем зазначеної печі.
2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що зазначеним засобом для впуску першого гарячого відновного газу є система кільцевого розподільника та фурм.
З. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що зазначений засіб для впуску другого гарячого відновного /о газу містить установку для риформінгу супутнього газу для забезпечення відновного газу і засіб для подачі другого відновного газу до печі і вдування другого відновного газу в піч.
4. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що засіб для впуску другого гарячого відновного газу містить реактор часткового оксидування для виробництва відновного газу і засіб для подачі другого відновного газу до печі і вдування другого відновного газу в піч.
5. Спосіб регулювання однорідності температури шихти у печі для прямого відновлення оксидів заліза, що включає наступні стадії: завантажують залізооксидний матеріал у вигляді часток до в цілому вертикальної шахтної печі для утворення у ній шихти, вдувають гарячий відновний газ в шихту із засобу вдування першого гарячого відновного газу, розташованого між кінцями зазначеної печі, причому вдутий відновний газ відновлює завантажений залізооксидний матеріал у вигляді часток у металізоване залізо, вдувають другий гарячий 2о Відновний газ в шихту із засобу вдування другого гарячого відновного газу в центр зазначеної шихти для компенсації охолоджувальної дії висхідних газів, видаляють металізований залізний продукт з нижньої частини печі, таким чином забезпечуючи безперервний гравітаційний потік зазначеної шихти через піч.
6. Спосіб за п. 5, який відрізняється тим, що зазначений другий гарячий відновний газ утворюють в установці риформінгу газу за межами печі перед вдуванням другого гарячого відновного газу в піч. с
7. Спосіб за п. 5, який відрізняється тим, що другий гарячий відновний газ утворюють в реакторі часткового оксидування перед вдуванням другого гарячого відновного газу в піч. іо)
8. Спосіб регулювання однорідності температури шихти у печі для прямого відновлення оксидів заліза, що включає наступні стадії: завантажують залізооксидний матеріал у вигляді часток до в цілому вертикальної шахтної печі, що має верхній та нижній кінці, для утворення у ній шихти, вдувають гарячий відновний газ у Ге! зо зазначену шихту з принаймні однієї системи впуску відновного газу, причому зазначена система впуску відновного газу розташована між верхнім кінцем і нижнім кінцем зазначеної печі, здійснюють попередній нагрів о природного газу, вдувають попередньо нагрітий природний газ в зазначену шихту, причому зазначений природний - по газ вдувають нижче системи впуску гарячого відновного газу в центр печі, видаляють металізований залізний продукт з нижнього кінця печі, таким чином забезпечуючи безперервний гравітаційний потік шихти через піч. со
9. Спосіб за п. 8, який відрізняється тим, що попередній нагрів природного газу перед вдуванням попередньо ї- нагрітого природного газу в піч здійснюють за допомогою теплообмінника.
10. Спосіб за п. 8, який відрізняється тим, що перед стадією попереднього нагріву природний газ змішують З Не, ньо або Со».
11. Пристрій для регулювання однорідності температури шихти у печі для прямого відновлення оксидів заліза « У металізований залізний продукт, що містить: в цілому вертикальну шахтну піч, що має верхній кінецьі нижній 7-3 Гаші кінець, засіб для завантаження залізооксидного матеріалу у вигляді часток у верхній кінець зазначеної печі для утворення у ній шихти і засіб для видалення металізованого залізного продукту з нижнього кінця зазначеної )» печі, завдяки чому забезпечується безперервний гравітаційний потік зазначеної шихти через піч, принаймні один засіб для впуску відновного газу, що містить систему розподільного кільця і фурм, через яку відновний газ Вдувається в шихту на периферії зазначеної печі, причому зазначений засіб для впуску відновного газу -і розташований між кінцями печі, засіб попереднього нагріву природного газу, з'єднаний з кількома випускними отворами, через які попередньо нагрітий природний газ подається в зазначену шихту для компенсації со охолоджувальної дії в шихті, спричиненої висхідними газами, випускний отвір для газу, що прореагував, на - верхньому кінці зазначеної печі.
12. Пристрій за п. 11, який відрізняється тим, що зазначений засіб попереднього нагріву природного газу о містить теплообмінник, розташований поза межами зазначеної печі. Ге)
13. Пристрій за п. 11, який відрізняється тим, що додатково містить засіб для змішування Но, НьО або СО» з природним газом, розташований перед зазначеним засобом попереднього нагріву природного газу.
14. Спосіб прямого відновлення заліза окисів, що включає наступні стадії: завантажують залізооксидний ов матеріал у вигляді часток до в цілому вертикальної шахтної печі для утворення у ній шихти, вдувають відновний газ з принаймні однієї системи впуску відновного газу в зазначену шихту, причому система впуску відновного Ф; газу розташована між верхнім кінцем і нижнім кінцем печі, видаляють висхідний газ із зазначеної шихти засобом ка для видалення газу, розташованим нижче системи впуску відновного газу, здійснюють мокре очищення видаленого висхідного газу для утворення очищеного газу, прокачують зазначений очищений газ через кілька труб бо до системи впуску відновного газу, здійснюють введення зазначеного очищеного газу, як повернутий до циклу відновний газ, в піч через систему впуску відновного газу, видаляють металізовані залізні продукти з нижньої частини печі, таким чином забезпечуючи безперервний гравітаційний потік зазначеної шихти через піч.
15. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що стадія прокачування включає також стадію прокачування видаленого висхідного газу в скрубер колошникового газу для подальшого мокрого очищення перед б5 прокачуванням очищеного газу в систему впуску відновного газу.
16. Пристрій для регулювання однорідності температури шихти у печі для прямого відновлення оксидів заліза у металізований залізний продукт, що містить в цілому вертикальну шахтну піч, засіб для завантаження залізооксидного матеріалу у вигляді часток у верхній кінець зазначеної печі для утворення у ній шихти і засіб для видалення металізованого залізного продукту з нижнього кінця зазначеної печі, завдяки чому забезпечується безперервний гравітаційний потік зазначеної шихти через піч, систему впуску відновного газу, Через яку відновний газ вдувається в шихту, причому зазначена система впуску відновного газу розташована між верхнім кінцем і нижнім кінцем зазначеної печі, систему видалення газу для збирання та видалення висхідного газу, причому зазначена система видалення газу розташована між зазначеною системою впуску відновного газу і зазначеним нижнім кінцем зазначеної печі, принаймні один скрубер, з'єднаний із зазначеною системою видалення 7/0 і призначений для мокрого очищення видаленого висхідного газу, кілька труб, підключених до зазначеної системи впуску відновного газу, для повторного введення очищеного висхідного газу в зазначену піч, випускний отвір для газу, що прореагував, на верхньому кінці зазначеної печі, з'єднаний з зазначеною системою видалення газу.
17. Пристрій за п. 16, який відрізняється тим, що додатково містить скрубер колошникового газу, розташований між зазначеним принаймні одним скрубером і зазначеною системою впуску відновного газу, для 7/5 подальшого мокрого очищення зазначеного висхідного газу перед повторним введенням в зазначену піч.
18. Пристрій за п. 16, який відрізняється тим, що зазначена система видалення газу містить принаймні одну трубу, розташовану в зазначеній печі, що має кілька прорізів для збирання висхідного газу і направлення висхідного газу з печі у зазначений принаймні один скрубер. с щі о (о) Зо со «- (ее) і - - і» -і (ее) - (95) іЧе) іме) 60 б5