Vysoká pec – zařízení a provoz

A2034030 Číslo publikace RU1C2034030 RU1C4937695 SU02/4937695A SU2034030A RU1C2034030 RU 1 C2034030 RU1 C2034030 RU 1C4937695 SU02 SU4937695 02/4937695A SU 02 A SU4937695 A SU 4937695A RU 4937695 C2034030 RU1 C2034030 RU 1C2034030 Autorita RU Rusko Klíčová slova vysoká pec umění1 datum přihlášky vzduch kyslík 1991 ohřívače SU04/12A Jiné jazyky Angličtina ( en ) Inventor S.V. Tsivinsky V.M. Edensky Původní pověřenec Tsivinsky Stanislav Viktorovich Datum priority (Datum priority je předpoklad a není právním závěrem. Google neprovedl právní analýzu a nečiní žádné prohlášení ohledně přesnosti uvedeného data.) 4937695. 02. 1991 Datum podání 04. 12. 1991 Datum zveřejnění 04-12-1995-04 Soubor přihlášky 30-1991-04-12 Tsivinsky Stanislav Viktorovich 1991-04-12 Priorita k SU4937695/02A priorita Kritický patent/RU2034030C1/ru 1995-04-30 Přihláška udělena udělena Kritický patent 1995-04-30 Zveřejnění RU2034030/1C2034030 publikace Cr1RUCXNUMX

snímky

Krajiny

• Podrobnosti o peci ( OBLAST )

Abstraktní

V hutních provozech s vysokými pecemi. Podstata vynálezu: vysoká pec pracující s nízkou spotřebou koksu nebo vůbec bez koksu, ve které se vzduch nebo směs vzduchu a kyslíku ohřívá v elektrickém ohřívači a vhání do plynového generátoru s nekvalitním uhlím. Plyn v něm produkovaný (převážně směs oxidu uhelnatého a dusíku s příměsí vodíku a metanu) je vháněn do vysoké pece, kde částečně vyhoří a zbytek redukuje železo z oxidů železné rudy, čímž vzniká surové železo. 2 s a 5 sp. f-ly, 3 nemocní.

Popis

Způsob výroby litiny redukcí železných rud a zařízení k jejich realizaci Vynález se týká způsobu výroby litiny redukcí železných rud a zařízení k jejich realizaci a lze jej použít v hutních provozech s provozovanými vysokými pecemi.

Je znám způsob vysokopecního tavení a vysoká pec pro jeho realizaci, pomocí které se získává litina ze železné rudy a aglomerátu smíchaného s koksem a tavidlem.

Nevýhodou tohoto způsobu a konstrukce vysoké pece je, že k získání litiny je potřeba koks, který se připravuje ve speciálních zařízeních (koksových bateriích) ze speciálních nedostatkových uhlí a spotřeba koksu je vysoká.

Technickou podstatou a dosaženým výsledkem je navrhovanému způsobu nejblíže způsob zavedení vysokopecního tavení a příslušné vysoké pece, ve kterém se tavení provádí vháněním redukčního plynu složeného z oxidu uhelnatého a vodíku zahřátého na 1200 o C do dmyšní zóny pece.

Nevýhodou tohoto způsobu je nízká teplota vháněného redukčního plynu, která nezajistí realizaci vysokopecního procesu s nejnižší spotřebou koksu. K tomu je třeba redukční plyn zahřát na 2000-2200 oC. Nemožnost zahřátí plynu na 2000-2200 oC je způsobena nedostatkem vhodných technických zařízení.

Další nevýhodou způsobu a prototypového zařízení je, že redukční plyn se získává ve speciálních zařízeních, jejichž provoz je nestabilní a produktivita je nízká, interakcí uhlí, ropy nebo zemního plynu s kyslíkem, vodní párou nebo oxidem uhličitým. Poté je plyn, sestávající z oxidu uhelnatého nebo směsi oxidu uhelnatého a vodíku, přiváděn potrubím do vysoké pece, plyn je zahřátý na 1200 °C a vháněn do dmyšní zóny vysoké pece.

Cílem vynálezu je vyvinout způsob provádění vysokopecního tavení a zařízení k jeho realizaci, které zajistí snížení spotřeby koksu na teoreticky možné minimum a současně zvýší produktivitu vysoké pece.

Pro tento účel se způsob provádění vysokopecní tavby, který zahrnuje přivádění tuhého paliva a plynu obsahujícího kyslík do plynového generátoru a vhánění vzniklého ohřátého redukčního plynu do pracovního prostoru vysoké pece, vyznačuje tím, že jako plyn obsahující kyslík se používá vzduch nebo směs vzduchu a kyslíku, která se ohřívá v elektrickém ohřívači na 1300-1800 o C.

Vysoká pec s vyloženým tělesem s dmýchacími trubicemi umístěnými ve spodní části, napojená na plynový generátor a plynový ohřívač s obsahem kyslíku, se vyznačuje tím, že je vybavena elektrickým ohřívačem instalovaným mezi dmychadlem a plynovým generátorem. Elektrický ohřívač je vyroben ve formě vyložené nádoby, ve které jsou umístěny ohřívače, instalované v žáruvzdorném plášti. Žáruvzdorný plášť je vyroben ve formě leukosafírových trubic. Ohřívače jsou vyrobeny ve formě lineárních plynových výbojek.

Ohřívače mohou být vyrobeny ve formě tyčí vyrobených z disilicidu molybdenu.
Ohřívače mohou být také vyrobeny ve formě tyčí z karbidu křemíku.

Podstatou vynálezu je, že vzduch z okolí nebo směs vzduch-kyslík, ohřátá v krytech vysoké pece na 1050-1300 °C, je směrována do elektrického ohřívače, kde se vzduch nebo směs vzduch-kyslík zahřeje na 1300-1800 °C, a dále jsou směrovány do generátoru plynu na nekvalitní (například hnědé) uhlí. Ve vyvíječi plynu vzniká redukční plyn, sestávající převážně z oxidu uhelnatého a dusíku (při vhánění vzduchu přibližně 35 % oxidu uhelnatého a 65 % dusíku. V důsledku uvolňování tepla při oxidaci uhlíku ve vyvíječi plynu dosahuje teplota výsledného plynu 2000-2200 o C.

Výsledný vysokoteplotní redukční plyn je vháněn do dmyšní zóny vysoké pece a probíhá vysokopecní tavící proces. Vysoká teplota redukčního plynu a jeho složení zajišťuje snížení spotřeby koksu na teoreticky možné minimum při současném zvýšení produktivity vysoké pece.

Obr. 1 znázorňuje schéma navrhovaného vysokopecního zařízení; na Obr. 2 schéma elektrického topného zařízení, pohled v řezu shora; na Obr. 3 stejný, boční pohled.

Součástí zařízení je klasická vysoká pec 1 s dmýchacími trubicemi 2, do kterých je potrubím 3 přiváděn redukční plyn z plynového generátoru 4. Vzduch (nebo směs vzduch-kyslík) je přiváděn do plynového generátoru 4 potrubím 5 z elektrického ohřívače 6. Vzduch (nebo směs vzduch-kyslík) je zase přiváděn potrubím 7 do ohřívače 6 z ohřívačů kovperů nebo jejich směsí spalovacího plynu ve společném dmychadlu 8.

Součástí ohřívače je vyzděná nádoba 9 uzavřená v plášti 10. Topná tělesa 11 (tyče z karbidu křemíku nebo disilicidu molybdenu, výkonné plynové výbojky nebo žárovky o výkonu 12-50 kW se žáruvzdorným pláštěm ze safírových trubiček) prochází 100 otvory ve výstelce. Umístěním stovek takových ohřívačů do ohřívače je možné získat výkon v řádu desítek megawattů, který je dostatečný pro provoz velkých hutních pecí.

Pro získání vysokého výkonu v malém objemu jsou topná tělesa umístěna poměrně těsně (viz obr. 3). Pro snížení elektromagnetických sil působících na topná tělesa jsou tato zapojena tak, že v sousedních řadách proudí proudy v opačných směrech. Aby se zamezilo vzájemnému působení topných těles s výstelkou, mají otvory pro zavedení topných těles kuželovou dilatační část 13. Konce topných těles jsou uzavřeny kryty 14, připevněnými k plášti 10 těsněním 15. Napájení je vedeno vodiči 16, procházejícími těsněními 17. Z krytů 8 je otvorem 18 přiváděn horký plyn nebo tryska vzduchová směs a vzduchová sekce 19 vedení vedoucí k vyvíječi 4 plynu.

Výměnou topných těles je možné měnit horní hranici teploty plynu opouštějícího ohřívač.

Pokud použijete ohřívače vyrobené z karbidu křemíku a disilicidu molybdenu, můžete dosáhnout teploty plynu na výstupu z ohřívače 1300-1500 o C.

Při použití výkonných výbojek nebo žárovek s leukosafírovým pláštěm ve formě trubic s bodem tání 2050 o C lze teplotu plynu opouštějícího ohřívač zvýšit až na 1800 oC.

Navržené zařízení funguje následovně.

Ohřátý vzduch (nebo směs vzduchu a kyslíku) z krytu 8 vysoké pece vstupuje potrubím 7 do elektrického ohřívače 6 a po zahřátí vstupuje potrubím 5 do generátoru 4 plynu, který běží na levné nekoksovatelné uhlí. Zde se kyslík v plynu při vysoké teplotě přeměňuje na oxid uhelnatý. Výsledný horký plyn, sestávající převážně ze směsi oxidu uhelnatého a dusíku, je veden potrubím 3 do dmýchací trubice 2 vysoké pece. V prostoru vysoké pece tento horký plyn ohřívá vsázku a provádí proces redukce železné rudy jako v klasické vysoké peci. V důsledku toho se tvoří železo a oxid uhličitý. Dále se železo nauhličí, roztaví a získá se litina.

Ke spalování části oxidu uhelnatého a souvisejících plynů vznikajících při zplyňování uhlí (vodík, metan) lze kromě dmýchacích trubek použít i přídavné plynové hořáky. Současně se teplota plynu vháněného do vysoké pece ještě zvýší.

Obecně jsou procesy probíhající v navrhovaném zařízení podobné odpovídajícím procesům během provozu prototypové vysoké pece. Při provozu navrhovaného zařízení je však koks potřeba v menším množství a možná není potřeba vůbec a v důsledku vysoké teploty vháněného plynu se urychlí tavení železa.

Regulací ohřevu plynu v ohřívači je možné flexibilně regulovat průběh vysokopecního procesu.

Elektřinu potřebnou k provozu elektrických ohřívačů lze získat spalováním nízkokvalitního paliva, stejně jako z jaderných a vodních elektráren.

Ekonomický efekt použití navrhované vysoké pece spočívá v nižší ceně uhlí než u koksu používaného k provozu plynových generátorů a intenzivnějším procesu tavení železa v důsledku zvýšení teploty vháněného plynu.

Nároky (7)

1. Způsob provozu vysoké pece, zahrnující přivádění tuhého paliva a plynu obsahujícího kyslík do plynového generátoru a vhánění vzniklého zahřátého redukčního plynu do pracovního prostoru vysoké pece, vyznačující se tím, že jako plyn obsahující kyslík se používá vzduch nebo směs vzduchu a kyslíku, která je ohřívána v elektrickém ohřívači na 1300-1800 °C.

2. Vysoká pec s vyloženým tělesem s dmýchacími trubicemi umístěnými ve své spodní části, spojeným s vyvíječem plynu a dmychadlem plynu obsahujícího kyslík, vyznačující se tím, že je vybavena elektrickým ohřívačem instalovaným mezi dmychadlo a vyvíječ plynu.

3. Pec podle bodu 2, vyznačující se tím, že elektrický ohřívač je vyroben ve formě vyložené nádoby, ve které jsou umístěny ohřívače, instalované v žáruvzdorném plášti.

Účel. Design pece. Technologický proces tavení litiny.

<strong>Vysoká pec</strong>

Litina se taví v šachtových pecích – vysoké pece. Podstatou procesu výroby litiny ve vysokých pecích je redukce oxidů železa, které tvoří rudu, oxidem uhelnatým, vodíkem a pevným uhlíkem uvolněným při spalování paliva.
Při tavení litiny se řeší následující problémy:

1. Redukce železa z oxidů rud, jeho nauhličování a odstraňování ve formě tekuté litiny určitého chemického složení.
2. Tavení odpadní rudy, tvorba strusky, rozpouštění koksového popela v ní a jeho vynášení z pece.

<strong>Projektování a provoz vysoké pece</strong>

Vysoká pec má ocelový plášť vyzděný žáruvzdornými šamotovými cihlami. Součástí pracovního prostoru pece je topeniště6, můj 5, pára 4, ramena 3, horn 1, cejn 15. V horní části je plnicí zařízení 8, přes kterou se vsázka nakládá do pece. Náboj je přiváděn do vozíků 9 výtahy, které se pohybují po mostě 12 do plnicího zařízení a po převrácení nalijte směs do přijímací nálevky 7 distributor náboje. Při spouštění malého kužele 10 směs spadne do misky11a při spouštění velkého kužele 13 – do vysoké pece, která zabraňuje úniku plynů z vysoké pece do atmosféry.

Schéma vysoké pece

Když je pec v provozu, vsázkové materiály se taví a spouštějí a nové části vsázky jsou vedeny přes nakládací zařízení, takže je naplněn celý užitečný objem.
Výroba železa. Vysokopecní výroba litiny. Technologie výroby litiny. Proces výroby litiny.
Užitný objem vysoké pece – objem, který zabírá náplň od příruby ke spodnímu okraji velkého kužele plnicího zařízení, když je spuštěn. Užitná výška vysoké pece (Н) dosahuje 35 m a užitečný objem je 2000. 5000 m3.
V horní části kovárny jsou výsuvná zařízení 14, kterým vstupuje do topeniště ohřátý vzduch potřebný pro spalování paliva. Vzduch pochází z ohřívače vzduchu, uvnitř kterého je spalovací komora a tryska ze žáruvzdorných cihel, ve kterých jsou vertikální kanály. Vyčištěný vysokopecní plyn je přiváděn do spalovací komory k hořáku, který při spalování tvoří horké plyny. Plyny procházející tryskou ji ohřívají a jsou odváděny komínem. Vzduch prochází tryskou, ohřívá se na teplotu 1000. 1200 0C a proudí do dmýchacího zařízení a odtud tryskami 2 – do pracovního prostoru pece. Po ochlazení trysek se zapnou ohřívače.
Spalování paliva. V blízkosti dmýchací trubice hoří zemní plyn a koksový uhlík, které interagují se vzdušným kyslíkem:
C + O2 = CO2 + Q
CH4 + 2 = C2 + 2H2 (pára) + Q
V důsledku spalování se v peci uvolňuje velké množství tepla nad úrovní dmýchadel, vznikají teploty nad 2000 0C. Produkty spalování interagují s horkým koksem podle následujících reakcí:
CO2 + C = 2CO – Q
H2O + C = CO + H2 – Q
Vzniká směs redukčních plynů, ve které je oxid uhelnatý CO hlavním reduktorem železa z jeho oxidů. Pro zvýšení produktivity je vzduch přiváděný do vysoké pece zvlhčován, což vede ke zvýšení obsahu redukčního činidla. Horké plyny, stoupající, odevzdávají teplo vsázkovým materiálům a ohřívají je, přičemž se nahoře ochlazují na 300. 400 0C. Vsázka (aglomerát, koks) klesá směrem k proudu plynu a při teplotě asi 570 0C začíná redukce oxidů železa.
Redukce železa ve vysoké peci. K redukci železa dochází, když se náplň pohybuje po dole a teplota stoupá od nejvyššího oxidu k nejnižšímu, v několika fázích:
Fe2O3 —> Fe3O4 —> FeO —> Fe
Teplota určuje povahu chemických reakcí. Redukčními činidly pro oxidy železa jsou pevný uhlík, oxid uhelnatý a vodík. Nazývá se redukce pevným uhlíkem (koks). přímou obnovu, se vyskytuje ve spodní části pece (parní zóna), kde jsou teploty vyšší, podle reakce:
FeO + C = Fe + CO – Q
Redukce plyny (CO a H2) se nazývá nepřímá obnova, se vyskytuje v horní části pece při relativně nízkých teplotách, podle reakcí:
3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2 + Q
Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2 – Q
FeO + CO = Fe + CO2 + Q
Díky CO a H2 jsou všechny vyšší oxidy železa redukovány na nižší a 40. 60 % kovového železa.
Při teplotě 1000. 1100 0C pevné železo redukované z rudy, interakcí s oxidem uhelnatým, koksem a černým uhlím, intenzivně rozpouští uhlík. Při nasycení uhlíkem klesá bod tání a na úrovni páry a ramen se železo taví (při teplotě asi 1300 0C).
Kapky slitiny železo-uhlík, stékající po kusech koksu, jsou navíc nasyceny uhlíkem (až 4 %), manganem, křemíkem, fosforem, které se redukují z rudy při teplotě 1200 0C, a sírou obsaženou v koksu. .
Na dně vysoké pece vzniká struska v důsledku tavení oxidů hlušiny, tavidel a palivového popela. Strusky obsahují Al2O3, CaO, MgO, SiO2, MnO, FeO, CaS. Struska vzniká postupně, její složení se při zatékání do pece, kde se hromadí na povrchu tekuté litiny, mění díky její nižší hustotě. Složení strusky závisí na složení použitých vsázkových materiálů a tavené litiny.
Litina se z pece uvolňuje každé 3…4 hodiny litinovým odpichovým otvorem 16a struska – každých 1. 1,5 hodiny přes odpich pro strusku 17 (odpich je otvor ve zdivu umístěný nad bokem). Otvor pro odpich se otevře vrtačkou a poté se zakryje ohnivzdornou hmotou. Litina a struska se nalévají do litinových pánví a struskových misek.
Surové železo se dostává do konvertorů kyslíku nebo do provozů s otevřeným ohništěm, nebo se odlévá do forem licím strojem, kde tuhne ve formě ingotů o hmotnosti 45 kg.