Способ получения металлизованных гранул из оксидов железа в шахтной печи и устройство для его осуществления

(72) Поль Макс Лав и Брюс Гильберт Келли(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЗОВАННЫХ ГРАНУЛ ИЗ ОКСИДОВ ЖЕЛЕЗАВ ШАХТНОЙ ПЕЧИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к металлургии,а именно к прямому восстановлению оксидажелеза и получению горячих металлиэованных гранул горячего железа губчатой структуры в шахтной печи прямого восстановления, Цель изобретения - повышение производительности печи. Сущность изобретения заключается в способе регулируемого смешивания обьемов холодного природного газа с горячим восстановительным, полученным каталитическим риформингом с конечной температурой по крайней мере 700 С, и подачи смеси в нижнюю зону печи. Шахтная печь снабжена дополнительной установкой каталитического риформинга с трубопроводом, который соединен с нижней частью печи и источником холодного природного газа трубопроводом, при этом трубопроводы снабжены узлами измерения и регулирования гаэоподачи. Использование изобретения позволяет повысить содержание углерода в горячем восстановленном продукте без его переохлаждения, 2 с. и 8 з.п.ф-лы, 1 ил, аавй ну 2 в верхней зоне печи, зону 3 введения восстановительного газа в центральной зоне печи и зону 4 регулирования углерода и выгрузки продукции в нижней части печи. Гранулы окиси железа или другие материалы, такие как крупнокусковая руда, загружаются в шахтную печь под действием силы тяжести для образования подушки из частиц материала, содержащего окись железа, или шихты внутри шахтной печи. Металлизованный или восстановленный материал извлекается из печи через выход 5 в ее днище. Фурменная система 6 подачи восстановительного газа окружает шахтную печь, Горячий восстановительный газ вводится в восстановительную зону через газоИзобретение относится к метала именно к прямому восстановленида железа и получению горячих метванных гранул или горячего железа густруктуры в шахтной печи прямогоновления, т.е, содержащих 75-85 ипроцентов металла,Цель изобретения - повышениеводительности печи приго продукта с повышеннуглерода. ургии, ю окси- ллизобчатой осста- более О роиз- товополучении г ым содерж ие авлено устро аемого спосо жит вертика 1 шахтного тановительниствоба, ьную типа,ю эоГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР На чертеже предс для реализации предлаУстройство содер восстановительную печ имеющую верхнюю вос 1674693 АЗвводы. Горячий восстановительный газ течет внутрь и вверх через восстановительную зону противотоком относительно движения шихты. Восстановительный газ реагирует с шилтой, образуя колошниковый газ, который выходит из печи через гаэсотводную трубку 7 в верхней части печи.Печь 8 для риформинга, имеющая топливные горелки (не показаны) и множество каталитических трубок 9 непрямоо теплообменника с внешним подогревом, иэ которых показана только одна, генерирует горячий восстановительный газ, Печь 8 для риформинга питается технологическим газом от источника б. Восстановительный аэ подается от заполненных катализатором труб 9 к восстановительной зоне через фурменную систему б.Вторая печь 10 для каталитического ри. форминга конверсии, имеющая топливные горелки (не показаны) и множество каталигическил конверсионных труб 11 непрямого теплообменника с внешним подогревом, из которых показана только одна, генерирует газ, Этот газ течет от содержащих катализатор трубок 11 через трубопровод 12 риФормированного газа к горячему расходомерному соплу 13, Трубопровод 14 соединяет расходомерное сопло 13 с клапаном 15,сгорый в свого очередь соединен с нижней коническими ч с-ью печи трубопроводом 1, .Источник природного газа М подключен к трубопсоводу 16 трубопроводом 17 природного газа, который имеет измерительную диафрагму 18 и регулирующий клапан 19 поГска,Устройства электрического регулирования процесса включают в себя регулятор 20 потока, который получает сигнал с горячего расхсдсмернсгс сопла 13 и управляет клапаном 15, регулятор 71 потока, который получает сигна. с измери ельной диафрагмы 1 Р природного газа и посылает сигнал к клапану 19. Регуляторы 20 и 21 потока подключены к станции 22 соотношений, которая представляет собой автоматизированный регулятор с использованием ЭВМ. Термодатчик 23, установленный в нижней части шахтной печи, при желании может быть подключен к регулятору 22 соотношении, но обычно он снабжается оптическим считывающим устройством для использования оператором Термодатчик 24 в трубопроводе 16 со стороны шахтной печи в месте подключения трубы 17, которое является точкой сме шивания газов. также может быть подключен к станции 22 соотношений Газо- анализатор 25 в трубопроводе 16 вблизи шахтной печи, который подключен к стан10 смеси природного газа и воздуха при отно 15,шении воздуха к газу примсоно от 2:1 до 3;1, При желании весь воздух или часть его мо 20 25 30 40 45 50 55 ции 22 соотношений. анализирует содержание метана в газе в трубопроводе 16. Б процессе работы технологический гаэот источника С, который может представлять собой отработавшии колошниковый газ из газоотвода 7 шахтной печи, риформируется в печи 8 для каталитического риформинга в основном в СО и Н 2, Риформированный газ вводится непосредственно в восстановительную и фурменную систему б в качес ве восстановительного газа, Эндотермический газ получается в рифсрминг-установке 10 в результате реакции жет быть заменен кислородом, Крома тос,природный аэ может быть заменелюбым газообразным или газифицированным углеводородом Пслученный гаки,х образом эндотермический гээ,везирова но пропугкэется ереэ горячее расходомерное сопло 13, которое выдает сигнал регулятору 20 потока, который ьсэбуждает горячий клапан 15 для поддержания потока в заданных параметрах. Природный газ от источника 1 ч псдаетс в систему при окружающей температуре и дозируеся чергдиафрагму 18. Измерител. эя диафрагма генерирует сигнал к оегулятору 2 1 гсгска Сигнал потока от срячего расходсмернос сопла рифор;, сованного газа и;:редается от регулятора 20 потока к станции 72 соотношений,На станции 22 соотношений рассчитывае;ся заданный параметр для регулятора 21 потока природного газа и подается на него к регулятору. При помощи этой управляющей системь; поддерживается постоянное состношеие между риформированным и пр родным газами в смеси, Газсанализатор 25 определяет содержание метана в газовой смеси до ее ввода в нижний конус и передает считанное значение содержания метана на станцию 22 соотношений, которая регулирует отношение потока природного газа к потоку эндотермического газа для получения желаемого содержания метана,Термодатчик 23, расположенный в камере 4 выгрузки продукции печи 1, регистрирует температуру шихты после ее прохождения через точку ввода газовой смеси Если температура после ввода гаэовс смеси снижается слишком значительно, станция 22 может либо снизить количество природного газа в смеси, либо снизить скорость вв да потока смеси в печь, Если температура в камере 4 выгрузки возрастает слишком сильно, может быть увеличен пс тс. природного газа чибо увеличена скоро 16746935 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 сть притока газовой смеси оба эти способа снизят температуру до желаемого диапазона. Станция 22 определяет, какой способ следует выбрать, т.е меняет соотношение компонентов в смеси или изменяет скорость потока смеси в зависимости от температуры смеси, регистрируемой термодатчиком 24, По мере снижения добавки природного газа эта температура приближается к температуре горячег о эндотермического газа с учетом внутренних теплопотерь в трубопроводе. Резкое увеличение температуры, регистрируемое термодатчиком 23 в камере выгрузки продукции, может указывать на слишком большую реакци а СО. В этом случае следует увеличить приток природного газа во избежание локального перегрева шихты.Изобретение решает проблему, связанчую с допустимым охлах дением железа прямого восстановления, посредством эндотермического расщепления метана для получения углерода и посредством экзотермической диссоциации окиси углерода для получения углерода, уравновешивая таким образом экзотермические и эндотермические реакции в разгрузочной части шахтной печи.Формула изобретения 1, Способ получения металлизованных гранул иэ оксидов железа в шахтной печи, включающий загрузку материала в шахтную печь сверху, получение восстановительного газа каталитическим риформингом и его вдувание в среднюю зону пе и для восстановления в противотоке с опускающимся материалом, удаление и рециркуляцию колошникового газа, вдувание углеводородсодержащих газов в зону выгрузки, науглероживание продукта и выгрузку его из печи, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности печи при получении готово о продукта с повышенным содержанием углерода, а зону выгрузки печи вводят смесь холодного природного газа и горячего восстановительного газа, полученного кислородной или воздушной, или кислородно-воздушной каталитической конверсией углеводородсодержащих газов в установке для риформинга, при этом содержание углерода в готовом продукте регулируют изменением скоростей ввода холодного природного и горячего восстановительного газов,2. Способпоп 1,отличающийся тем, что температуру газовой смеси, подаваемой в зону разгрузки, устанавливают не менее 700" С.3. Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве углеводородсодержащих газов используют метан, природный газ, рециркулированный колошниковый газ или их смесь.4. Способ по пп,1 - 3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что горячий восстановительный газ получают при обьемном соотношении природного газа и воздуха 1:2-3.5. Устройство для получеНия металлизованных гранул из оксидов железа, в шахтной печи, содержащее шахтную печь с верхним участком, промежуточным восстановительным участком, участком науглероживания и выгрузки продукта снизу печи, механизм донной выгрузки, средства ввода восстановительного газа и вывода колошникового газа и его рециркуляции, установку каталитического риформинга, соединенную трубопроводом с участком восстановления шахтной печи, источники природного и технологического газов, средства для ввода технологического газа в установку каталитического риформинга и соединительные трубопроводы, отл ича ющеес я тем, что оно снабжено дополнительной установкой каталитического риформинга и трубопроводом со средствами регулирования количества вводимых газов, соединяющим дополнительную установку каталитического риформинга и источник природного газа с участком науглероживания и выгрузки готового продукта.6, Устройство по п,5, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что средства регулирования количества вводимых газов на трубопроводе от дополнительной установки риформинга выполнены в виде расходомерного сопла и соединенного с ним регулирующего клапана,7. Устройство по п,5, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что средства регулирования количества подаваемых газов, размещенные на трубопроводе от источника природного газа, выполнены в виде измерительной диафрагмы и клапана регулирования потока со средствами его управления. 8. Ус ройство по п.7, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что средства управления клапанами выполнены в виде регуляторов потока газа,9, Устройство по п,5, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что оно снабжено регулятором соотношений газовых потоков и соединенной с ним ЭВМ.10, Устройство по и.5, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что оно снабжено средствами определения температуры и передачи данных на средства регулирования, установленными после места соединения трубопроводов восстановительного газа от дополнительной установки риформинга и источника природного газа.Составитель А СавельевРедактор М,Петрва Танкред М Моргентал Корректор Т.МалецЗаказ 2937 Тираж 370 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035 Москва ЖРаушская наб, 4/5Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101