close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY3452

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 3452
(13)
C1
(51)
(12)
6
C 21B 13/14,
C 21B 13/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГУБЧАТОГО ЖЕЛЕЗА И УСТАНОВКА ДЛЯ
ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭТОГО СПОСОБА
(21) Номер заявки: 971232
(22) 1997.06.30
(86) PCT/AT95/00232, 1995.11.28
(31) A 2232/94
(32) 1994.12.01
(33) AT
(46) 2000.09.30
(71) Заявитель: ФОЕСТ-АЛЬПИНЕ
ИНДУСТРИАНЛАГЕНБАУ ГмбХ (AT)
(72) Авторы: ДИЭЛЬ, Йорг, РОЗЕНФЕЛЛЬНЕР,
Геральд (AT)
(73) Патентообладатель: ФОЕСТ-АЛЬПИНЕ
ИНДУСТРИАНЛАГЕНБАУ ГмбХ (AT)
(57)
1. Способ получения губчатого железа из измельченного материала, содержащего оксид железа, согласно
которому указанный материал восстанавливают в зоне восстановления в губчатое железо посредством восстановительного газа, а образующийся при восстановлении колошниковый газ выводят и подвергают очистке от CO2, отличающийся тем, что содержащий CO2 отработанный газ, отделенный при очистке от CO2 колошникового газа, смешивают с кислородсодержащим газом и сжигают, а его термическую энергию
передают потребителю.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что содержащий CO2 отработанный газ сжигают по крайней мере
частично при косвенной передаче тепла восстановительному газу, после чего измельченный материал, содержащий оксид железа, восстанавливают посредством нагретого восстановительного газа.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что содержащий CO2 отработанный газ, отделенный при
очистке CO2 колошникового газа, дополнительно смешивают с горючим газом.
4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что по крайней мере часть колошникового газа, образующегося при прямом восстановлении измельченного материала, содержащего оксид железа, при посредстве восстановительного газа, используют в качестве горючего газа.
5. Способ по любому из пп. 2-4, отличающийся тем, что восстановление до губчатого железа осуществляют по крайней мере в двух зонах восстановления, при этом колошниковый газ, образующийся в первой
зоне восстановления, подвергают очистке от CO2, нагревают и используют в качестве восстановительного
газа по крайней мере в одной следующей зоне восстановления следующей порции измельченного материала,
содержащего оксид железа.
Фиг. 1
6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что колошниковый газ, образующийся во второй зоне восстановления, по крайней мере частично примешивают в виде горючего газа к CO2-содержащему отработанному га-
BY 3452 C1
зу, отделенному при очистке от CO2, и сжигают при косвенной передаче тепла восстановительному газу, подаваемому во вторую зону восстановления.
7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что очистку колошникового газа от CO2 осуществляют способом адсорбции с переменным давлением.
8. Способ по любому из пп. 5-7, отличающийся тем, что губчатое железо, полученное в первой зоне восстановления, плавят в газификационной зоне плавления при подаче твердых носителей углерода и кислородсодержащего газа, а образующийся в результате восстановительный газ, содержащий СО и Н2, вводят в первую зону восстановления, где он вступает в реакцию.
9. Установка для получения губчатого железа из измельченного материала, содержащего оксид железа,
включающая восстановительную шахтную печь для восстановления измельченного, содержащего оксид железа, материала с трубопроводом для подачи восстановительного газа, трубопроводом для отвода колошникового
газа к устройству для очистки его от CO2, из которого выведен трубопровод для подачи очищенного от CO2 колошникового газа в восстановительную шахтную печь через устройство для нагрева этого газа, отличающееся
тем, что оно снабжено трубопроводом отработанного газа для передачи от устройства для очистки от CO2 отделенного CO2-содержащего отработанного газа в устройство для нагрева и трубопроводом для подачи кислородсодержащего газа в устройство для нагрева, введенным в трубопровод отработанного газа.
10. Установка по п. 9, отличающаяся тем, что от устройства очистки колошникового газа от CO2 отведен трубопровод отработанного газа, подающий отделенный CO2-содержащий отработанный газ по меньшей мере частично в устройство для нагрева, которое снабжено трубопроводом для подачи горючего газа в устройство для нагрева, который введен в трубопровод отработанного газа.
11. Установка по п. 9 или 10, отличающаяся тем, что устройство для нагрева, в которое входит трубопровод отвода отработанного газа, содержащего CO2, выполнено в виде устройства косвенного нагрева
очищенного от CO2 колошникового газа, в которое введен трубопровод для подачи колошникового газа, используемого в качестве восстановительного газа.
12. Установка по п. 10 или 11, отличающаяся тем, что восстановительная шахтная печь оборудована
трубопроводом горючего газа для отвода по крайней мере части колошникового газа, образующегося в восстановительной шахтной печи.
13. Установка по любому из пп. 9-12, отличающаяся тем, что содержит две восстановительные шахтные
печи, соединенные друг с другом по потоку посредством отводного трубопровода для отвода колошникового газа из первой восстановительной шахтной печи через устройство очистки его от CO2 и посредством подающего трубопровода для восстановительного газа, отходящего из устройства очистки газа от CO2 и проходящего через устройство нагрева.
14. Установка по п. 13, отличающаяся тем, что из второй восстановительной шахтной печи выведен
трубопровод горючего газа.
15. Установка по п. 14, отличающаяся тем, что содержит плавильный газификатор, в который входит
транспортировочный трубопровод для передачи губчатого железа из первой восстановительной шахтной печи и который содержит подающие трубопроводы для кислородсодержащих газов и для твердых носителей
углерода, а также отверстия для выпуска чугуна и шлака, и из которого выходит подающий трубопровод для
восстановительного газа, образуемого в плавильном газификаторе, входящий в первую восстановительную
шахтную печь.
16. Установка по любому из пп. 9-15, отличающаяся тем, что устройство для очистки газа представляет
собой адсорбционную установку переменного давления.
17. Установка по любому из пп. 9-16, отличающаяся тем, что трубопровод отработанного газа, отводящий отделенный CO2-содержащий отработанный газ, введен в устройство для нагрева, представляющее собой парогенератор.
18. Установка по любому из пп. 9-17, отличающаяся тем, что трубопровод отработанного газа, отводящий отделенный CO2-содержащий отработанный газ, введен в устройство для нагрева, которое оборудовано
трубопроводом для отвода дымового газа, включающем теплообменник, в котором материал, подлежащий
нагреву, например уголь, руда и т. д., непосредственно контактирует с дымовым газом.
19. Установка по любому из пп. 9-18, отличающаяся тем, что трубопровод отработанного газа, отводящий отделенный CO2-содержащий отработанный газ, проходит через теплообменник, расположенный в отводном трубопроводе колошникового газа второй восстановительной шахтной печи, и затем входит в устройство для нагрева.
(56)
1. EP 0487856 A, 1992.
2. GB 799551 A, 1958.
3. AT 396255 A, 1993.
2
BY 3452 C1
4. US 1800856 A, 1931.
5. JP 53062718 A, 1978.
6. JP 59107009 A, 1984.
7. JP 61099613 A, 1986.
8. JP 06287001 A, 1994.10.11.
Изобретение относится к металлургии, а именно к способам и установкам для получения губчатого железа из измельченного материала, содержащего оксид железа.
Известен способ (ЕР 0487856 А), в котором губчатое железо, получаемое прямым восстановлением, плавится в газификационной зоне плавления при подаче кусковых носителей углерода и кислородсодержащего
газа, при этом в газификационной зоне плавления из кусковых носителей углерода при вдувании кислородсодержащего газа образуется псевдоожиженный слой, в котором задерживаются и плавятся частицы чушкового чугуна, загружаемые сверху в газификационную зону плавления. При таком способе образуется СО и
Н2-содержащий восстановительный газ, который подается в зону восстановления и вступает там в реакцию.
Во время этой реакции образуется большое количество доменного газа, в котором содержание монооксида углерода и водорода еще довольно значительно. Если имеется возможность экономичного использования
этого доменного газа, то затраты на производство губчатого железа и выплавляемого из него чушкового чугуна или получаемых из него полуфабрикатов стали будут весьма низкими.
Известен (DE-C - 40 37 977) способ подачи доменного газа, отводимого из зоны восстановления, в следующую зону восстановления для восстановления дополнительного количества материала, содержащего оксид железа, после очистки газа. Обработка доменного газа, в принципе, производится путем первичной очистки его от твердых частиц в скруббере, при сильном охлаждении. После этого удаляется CO2,
содержащийся в доменном газе, поскольку он будет затруднять дальнейшее использование доменного газа в
качестве восстановительного газа. Известны различные способы очистки доменного газа от CO2, например,
способ переменного давления или химическая очистка от CO2 в скруббере.
Согласно DE-C - 40 37 977, энергию, химически связанную в доменном газе, можно использовать с
большой эффективностью. Однако, при этом возникает проблема CO2-содержащего отработанного газа, образующегося при очистке доменного газа, который необходимо удалить экологически приемлемым способом.
Этот отработанный газ содержит СО, Н2, СH4, а также H2S, и, следовательно, не может быть выпущен в
атмосферу в таком состоянии, чтобы не загрязнять ее. Поэтому он также пригоден для дальнейшей обработки, но в меньшей степени. Затем из отработанного газа обычно удаляются соединения серы. Ранее такая десульфуризация проводилась различными способами, например, в так называемом "скруббере Стретфорда"
или каталитическим окислением на активированном угле и т. д. Из DE-B - 37 16 511 известно удаление Н2S
из СО2-содержащего отработанного газа в десульфуризационном реакторе при помощи губчатого железа.
Все эти способы дороги, требуют дополнительных материалов, таких как активированный уголь или абсорбенты, которые, к тому же, должны содержаться и удаляться раздельно.
Известно также регулирование на выходе СО2-содержащего отработанного газа. Однако при таком регулировании необходима подача горючего поддерживающего газа для зажигания и карбюризации, поскольку
теплотворная величина СО2-содержащего отработанного газа низка.
Из ЕР-А - 0 571 358 известен способ обработки доменного газа, образующегося при прямом восстановлении тонкоизмельченной руды с помощью восстановительного газа, получаемого из реформированного природного газа, очисткой от CO2 в скруббере и примешивания очищенного таким образом доменного газа к
свежему восстановительному газу, получаемому из природного газа путем реформинга, и затем введения
этой смеси газов в зону восстановления. Это опять-таки создает проблему удаления CO2-содержащего отработанного газа, образующегося при очистке доменного газа, хотя этот отработанный газ, благодаря получению восстановительного газа из реформированного природного газа, имеет более низкое содержание H2S,
чем отработанный газ, образующийся при очистке доменного газа из восстановительного газа, получаемого
из кусковых носителей углерода.
Задачей изобретения является устранение этих недостатков и трудностей и создание эффективного способа использования доменного газа, образующегося при восстановлении руды, таком как прямое восстановление для производства губчатого железа, путем преодоления трудностей, имевшихся в прежней технологии.
В частности, CO2-содержащий отработанный газ не только должен обрабатываться и удаляться экологически
приемлемым способом, но также и использоваться максимально эффективно в энергетическом отношении.
Кроме того, проблемы, связанные с отделением H2S, осуществляемым одновременно с отделением CO2,
также должны решаться экологически приемлемым путем.
В соответствие с изобретением задача решается способом получения губчатого железа из измельченного
материала, содержащего оксид железа, согласно которому указанный материал восстанавливают в зоне вос3
BY 3452 C1
становления в губчатое железо посредством восстановительного газа, а образующийся при восстановлении
колошниковый газ выводят и подвергают очистке от CO2 при этом содержащий CO2 отработанный газ, отделенный при очистке от CO2 колошникового газа, смешивают с кислородсодержащим газом и сжигают, а его
термическую энергию передают потребителю.
В одном варианте содержащий CO2 отработанный газ сжигают по крайней мере частично при косвенной
передаче тепла восстановительному газу, после чего измельченный материал, содержащий оксид железа,
восстанавливают посредством нагретого восстановительного газа.
В другом варианте содержащий CO2 отработанный газ, отделенный при очистке от CO2 колошникового
газа, дополнительно смешивают с горючим газом.
В предпочтительном варианте по крайней мере часть колошникового газа, образующегося при прямом
восстановлении измельченного материала, содержащего оксид железа, при посредстве восстановительного
газа, используют в качестве горючего газа.
Предпочтительно восстановление до губчатого железа осуществляют по крайней мере в двух зонах восстановления, при этом колошниковый газ, образующийся в первой зоне восстановления, подвергают очистке
от CO2, нагревают и используют в качестве восстановительного газа по крайней мере в одной следующей
зоне восстановления следующей порции измельченного материала, содержащего оксид железа.
Колошниковый газ, образующийся во второй зоне восстановления, по крайней мере частично примешивают в виде горючего газа к CO2-содержащему отработанному газу, отделенному при очистке от CO2, и сжигают при косвенной передаче тепла восстановительному газу, подаваемому во вторую зону восстановления.
Очистку колошникового газа от CO2 осуществляют способом адсорбции с переменным давлением.
Губчатое железо, полученное в первой зоне восстановления, плавят в газификационной зоне плавления
при подаче твердых носителей углерода и кислородсодержащего газа, а образующийся в результате восстановительный газ, содержащий СО и Н2, вводят в первую зону восстановления, где он вступает в реакцию.
Другим объектом изобретения является установка для получения губчатого железа из измельченного материала, содержащего оксид железа, включающая восстановительную шахтную печь для восстановления измельченного, содержащего оксид железа, материала с трубопроводом для подачи восстановительного газа,
трубопроводом для отвода колошникового газа к устройству для очистки его от CO2, из которого выведен
трубопровод для подачи очищенного от CO2 колошникового газа в восстановительную шахтную печь через
устройство для нагрева этого газа, при этом оно снабжено трубопроводом отработанного газа для передачи
от устройства для очистки от CO2 отделенного CO2-содержащего отработанного газа в устройство для нагрева и трубопроводом для подачи кислородсодержащего газа в устройство для нагрева, введенным в трубопровод отработанного газа.
В предпочтительном варианте от устройства очистки колошникового газа от CO2 отведен трубопровод
отработанного газа, подающий отделенный CO2-содержащий отработанный газ по меньшей мере частично в
устройство для нагрева, которое снабжено трубопроводом для подачи горючего газа в устройство для нагрева, который введен в трубопровод отработанного газа.
В одном из вариантов устройство для нагрева, в которое входит трубопровод отвода отработанного газа,
содержащего CO2, выполнено в виде устройства косвенного нагрева очищенного от CO2 колошникового газа, в которое введен трубопровод для подачи колошникового газа, используемого в качестве восстановительного газа.
В еще одном варианте восстановительная шахтная печь оборудована трубопроводом горючего газа для
отвода по крайней мере части колошникового газа, образующегося в восстановительной шахтной печи.
В предпочтительном варианте установка содержит две восстановительные шахтные печи, соединенные
друг с другом по потоку посредством отводного трубопровода для отвода колошникового газа из первой
восстановительной шахтной печи через устройство очистки его от CO2 и посредством подающего трубопровода для восстановительного газа, отходящего из устройства очистки газа от CO2 и проходящий через устройство нагрева. Из второй восстановительной шахтной печи выведен трубопровод горючего газа.
Установка содержит плавильный газификатор, в который входит транспортировочный трубопровод для
передачи губчатого железа из первой восстановительной шахтной печи, и который содержит подающие трубопроводы для кислородсодержащих газов и для твердых носителей углерода, а также отверстия для выпуска чугуна и шлака, и из которого выходит подающий трубопровод для восстановительного газа, образуемого
в плавильном газификаторе, входящий в первую восстановительную шахтную печь.
Устройство для очистки газа представляет собой адсорбционную установку переменного давления.
В одном варианте трубопровод отработанного газа, отводящий отделенный CO2-содержащий отработанный
газ, введен в устройство для нагрева, представляющее собой парогенератор.
В другом варианте трубопровод отработанного газа, отводящий отделенный CO2-содержащий отработанный
газ, введен в устройство для нагрева, которое оборудовано трубопроводом для отвода дымового газа, включающем
теплообменник, в котором материал, подлежащий нагреву, например уголь, руда и т.д., непосредственно контактирует с дымовым газом.
4
BY 3452 C1
В еще одном варианте трубопровод отработанного газа, отводящий отделенный CO2-содержащий отработанный
газ, проходит через теплообменник расположенный в отводном трубопроводе колошникового газа второй восстановительной шахтной печи, и затем входит в устройство для нагрева.
Согласно изобретению, имеется возможность полностью использовать теплосодержание CO2содержащего отработанного газа, даже если его энергетическое содержание не очень высоко, не оказывая
таким образом влияния на окружающую среду.
Главное преимущество изобретения заключается в том, что CO2-содержащий отработанный газ, отделенный от доменного газа, образующегося в процессе восстановления, по крайней мере большей частью снова
энергетически пригоден для использования в процессе восстановления; этот процесс восстановления может
быть дополнительным процессом восстановления к процессу восстановления, при котором образуется доменный газ, или идентичным ему, что означает, что по крайней мере часть доменного газа, очищенного от
CO2, может повторно использоваться в виде восстановительного газа или примеси к восстановительному газу в том же процессе восстановления, в котором он образовался, как доменный газ.
При использовании части колошникового газа в качестве горючего газа имеется возможность обеспечить
нагрев восстановительного газа до температуры восстановления без использования постороннего газа (за исключением подачи кислородсодержащего газа, такого как воздух).
Благодаря использованию колошникового газа из первой зоны восстановления после очистки от CO2 и
нагрева в качестве восстановительного газа в последующих зонах появляется возможность использования
восстановительного газа, образующегося в большом количестве из кусковых носителей углерода в газификационной зоне плавления, для производства оптимального количества губчатого железа после реакции в
зоне восстановления, после которой он все еще содержит значительное количество монооксида углерода и
водорода.
Преимуществом способа в соответствии с изобретением является то, что восстановление или удаление
CO2 осуществляют способом адсорбции с переменным давлением. Этот способ особенно выгоден, если доменный газ образуется с незначительным давлением, поскольку при низком давлении чрезмерно увеличивается потребление пара для химической очистки в скруббере. При получении восстановительного газа из реформированного природного газа рекомендуется химическая очистка в скруббере для удаления CO2.
На чертежах (фиг. 1-3) проиллюстрированы несколько примеров выполнения изобретения.
Согласно фиг. 1-3, измельченный материал, содержащий оксид железа, предпочтительно кусковая железная руда, и, возможно, флюсы, подают в первую восстановительную шахтную печь 1 через трубопровод 2
обычным способом. Восстановительный газ вдувают в восстановительную шахтную печь через подающий
трубопровод 3 вверх, навстречу потоку железной руды, и производит восстановление загружаемой руды в
зоне восстановления 4. После прохождения через шахтную печь 1 этот газ выводят в виде доменного газа
через отводной трубопровод доменного газа 5.
Восстановленная шихта, которая содержит железо в виде губчатого железа, попадает в плавильный газификатор 7 через транспортировочные трубопроводы, предпочтительно сконструированные как спускные трубы 6. Через
трубопровод 8 в плавильный газификатор 7 обычным способом подают кусковые носители углерода, например, в
виде высокотемпературного кокса бурого угля, а также, если желательно, уголь, а кроме того, кислородсодержащий газ через трубопровод 9.
Таким образом, шихта или губчатое железо соответственно падает сверху из плавильной газификационной зоны 10 в псевдоожиженный слой или вихревой слой соответственно, который образован кусковыми носителями углерода и поддерживается вдуваемым кислородсодержащим газом. Благодаря сгоранию кокса, а
также, если желательно, угля, под влиянием кислородсодержащего газа, в псевдоожиженном слое или в вихревом слое соответственно вырабатывается такое большое количество тепла, что губчатое железо плавится.
В расплавленном состоянии оно полностью восстанавливается углеродом, и расплав чушкового чугуна собирается на дне плавильного газификатора 7. Над расплавом чушкового чугуна образуется расплав шлака.
Эти два расплава отводятся по соответственно размещенным отводам 11, 12 через определенные промежутки времени.
Во время сгорания кокса и, если желательно, угля в плавильном газификаторе вырабатывается газ, в основном состоящий из СО и H2, который выводят из плавильного газификатора 7 через подающий трубопровод 3 и
подают в восстановительную шахтную печь 1. Очистка и охлаждение восстановительного газа, образовавшегося в плавильном газификаторе, до температуры, требуемой для восстановления, осуществляют известным способом и не иллюстрируется подробно.
Доменный газ, выводимый через отводной трубопровод доменного газа 5, сначала подвергают очистке,
например, в циклоне 13 или в скруббере, для освобождения его от частиц пыли. Затем доменный газ через
конденсатор 14 попадает в устройство очистки от CO2 15, в котором он освобождается от CO2 и одновременно от H2S. Устройство очистки 15 представляет собой адсорбционную установку переменного давления.
В этом случае удаляется также и H2O. Очищенный таким образом доменный газ через подающий трубопровод восстановительного газа 16 подают во вторую восстановительную шахтную печь 17, работающую по
5
BY 3452 C1
тому же принципу противотока, что и первая восстановительная шахтная печь 1. В этой шахтной печи 17
частицы руды подвергают прямому восстановлению.
Поскольку доменный газ во время очистки сильно охлаждается, перед вводом во вторую восстановительную шахтную печь 17 его снова нагревают. Нагрев осуществляют в два этапа. На первом этапе очищенный доменный газ подвергают непрямому нагреву в устройстве нагрева 18, представляющем собой теплообменник.
Теплообменник (рекуператор) 18 работает за счет смеси CO2-содержащего отработанного газа, отделяемого в
устройстве очистки от CO2 15, и очищенного доменного газа, выводимого из второй восстановительной шахтной печи 17. Кроме того, в горелку теплообменника 18 через трубопровод 19 подают кислородсодержащий газ
(в котором кислород присутствует в молекулярной форме), такой как воздух. Затем нагретый очищенный доменный газ подвергают дожиганию во вторичном нагревательном устройстве 20, в котором порция нагретого
очищенного доменного газа сгорает при подаче кислорода. Таким образом, очищенный доменный газ приобретает температуру, необходимую для восстановления во второй восстановительной шахтной печи, диапазон которой составляет 700-900 °С.
Доменный газ, выводимый из восстановительной шахтной печи 17, аналогичным способом подвергают
очистке и охлаждению (в скруббере доменного газа 21), чтобы очистить его от частиц пыли и снизить содержание пара. После этого часть очищенного доменного газа подают в теплообменник 18 через трубопровод горючего газа 22, в который введен трубопровод отработанного газа 23, выводящий CO2-содержащий
отработанный газ из устройства очистки от CO2. Другую часть доменного газа, образующегося во второй
восстановительной шахтной печи 17, подают в устройство очистки от CO2 15 через конденсатор 24 посредством транспортировочного трубопровода 25, входящего в отводной трубопровод доменного газа 5, затем
очищают в устройстве очистки от CO2 15 и после этого газ готов для повторного использования в качестве
восстановительного газа. Остальную часть доменного газа из восстановительной шахтной печи 17, которая
не требуется для технологического процесса согласно изобретению, отводят для других целей в виде экспортного газа через трубопровод экспортного газа 26. Боковой трубопровод, ответвляющийся от трубопровода отработанного газа 23, также может входить в этот трубопровод экспортного газа 26, примешивая часть
CO2-содержащего отработанного газа к экспортному газу, если он не требуется для теплообменника 18.
Существенное преимущество изобретения заключается в том, что горючий газ, полученный смешиванием CO2-содержащего отработанного газа и доменного газа из второй восстановительной шахтной печи 17,
имеет низкую температуру адиабатического сгорания. Температуру дымового газа перед теплообменными
узлами теплообменника 18 регулируют изменяя объемное соотношение CO2-содержащего отработанного газа/доменного газа и/или кислородсодержащего газа. Повторного использования дымового газа, которое может потребоваться для регулирования температуры, если в качестве топлива для теплообменника 18 используется только доменный газ, можно избежать. Дымовой газ, образующийся в теплообменнике 18, отводят в
очищенном состоянии через отводной трубопровод дымового газа 28 обычным способом. Если для нагрева
восстановительного газа не требуется вся энергия CO2-содержащего отработанного газа или смеси этого отработанного газа с доменным газом соответственно, то будет выгодно примешивать невостребованную порцию отработанного газа или смеси отработанного газа с доменным газом соответственно к экспортному газу.
Горючий газ, подаваемый в устройство нагрева 18, также может быть образован из CO2-содержащего отработанного газа и нагревательного газа, такого как природный газ и т. д., или из CO2-содержащего отработанного газа и доменного газа, отводимого через боковой трубопровод из первой зоны восстановления 4 и
подаваемого через трубопровод 22', показанный пунктирными линиями на фиг. 1.
Благодаря использованию CO2-содержащего отработанного газа в теплообменнике 18 энергетическое содержание этого отработанного газа продолжает использоваться. Так, CO2-содержащий отработанный газ заменяет часть доменного газа, который, в свою очередь, может быть использован для других целей. Другое
преимущество заключается в более высоких допустимых количествах SO2, образующегося при сгорании
CO2-содержащего отработанного газа, чем допустимый предел для H2S, присутствующего в несгоревшем
CO2-содержащем отработанном газе. Поэтому использование такого CO2-содержащего отработанного газа
не приносит вреда окружающей среде. Если же содержание SO2 все-таки велико, рекомендуется десульфуризация дымового газа в соответствии с прежней технологией. Однако компоненты СО, H2 и СН4 преобразуются полностью, так что любое их остаточное содержание гораздо ниже предельных допустимых величин.
В варианте осуществления, показанному более подробно с помощью табл. 1-4, CO2-содержащий отработанный газ, образующийся при очистке от CO2, смешивают с доменным газом, отводимым из второй зоны
восстановления 27.
В табл. 1, приведенной ниже, представлен химический состав CO2-содержащего отработанного газа, образующегося при очистке от CO2 доменного газа из первой зоны восстановления 4.
СО
CO2
Таблица 1
11,8 % об.
80,3 % об.
6
BY 3452 C1
H2
1,5 % об.
H2O
5,3 % об.
N2
0,7 % об.
СH4
0,4 % об.
H2S макс.
0,03 % об.
кДж/Нм3
1,795.
Табл. 2 показывает химический состав очищенного и охлажденного доменного газа, отводимого из второй зоны восстановления 27 второй восстановительной шахтной печи 17 перед смешиванием с CO2содержащим отработанным газом.
Таблица 2
CO
43,2 % об.
CO2
25,4 % об.
H2
18,0 % об.
H2O
5,7 % об.
N2
6,2 % об.
СН4
1,5 % об.
H2S макс.
0,00 % об.
кДж/Нм3
1,945.
Табл. 3 показывает химический состав смеси доменного газа и CO2-содержащего отработанного газа, которая сгорает в теплообменнике 18.
Таблица 3
СО
16,6 % об.
CO2
72,0 % об.
Н2
4,0 % об.
Н2O
5,3 % об.
N2
1,5 % об.
СН4
0,6 % об.
H2S макс.
0,02 % об.
кДж/Нм3
2,725.
Химический состав дымового газа, образующегося в теплообменнике 18 при сгорании этого газа, представлен в табл. 4.
Таблица 4
CO2
60,1 % об.
H2O
7,9 % об.
O2
0,4 % об.
N2
31,6 % об.
SO2
0,02 % об.
Температура адиабатического сгорания составляет около 984 °С.
Приведенные ниже таблицы 5 и 6 иллюстрируют вариант осуществления, согласно которому CO2содержащий отработанный газ, образованный при очистке доменного газа из первой зоны восстановления 4
(табл. 5) просто смешивают с кислородом и сжигают. Поскольку в этом случае газ, подаваемый в теплообменник 18, состоит только из CO2-содержащего отработанного газа и кислорода (или кислородсодержащего
газа), может возникнуть необходимость в раздельной подаче в зажигательные горелки (так называемые пилотные горелки) теплообменника 18 доменного газа, природного газа или любого другого горючего газа, которая, однако, не представляет важности из-за небольших требуемых количеств газа. Это - а также теплотворная величина газовой смеси для теплообменника 18 - зависит от рабочих характеристик установки
очистки от CO2, т. е., от количества восстановителей, вырабатываемых в большей степени, если в установке
очистки от CO2 не осуществляют тщательное отделение CO2.
СО
CO2
Н2
Н2O
N2
СН4
H2S макс.
Таблица 5
11,8 % об.
80,3 % об.
1,5 % об.
5,3 % об.
0,7 % об.
0,4 % об.
0,03 % об.
7
BY 3452 C1
кДж/Нм3
1,795.
Химический состав дымовых газов показан в табл. 6.
Таблица 6
CO2
91,2 % об.
Н2O
7,6 % об.
O2
0,4 % об.
N2
0,7 % об.
SO2
0,03 % об.
Температура адиабатического сгорания составляет около 867 °С.
Согласно варианту осуществления способа, показанному на фиг. 2, часть CO2-содержащего отработанного газа
подают через трубопровод отработанного газа 29, ответвляющийся от трубопровода отработанного газа 23, через
теплообменник 30, в котором CO2-содержащий отработанный газ нагревают при помощи доменного газа, выходящего из второй восстановительной шахтной печи 17 в устройство нагрева 31, в котором он сгорает при подаче
кислородсодержащего газа или воздуха в качестве носителя кислорода. В этом устройстве нагрева 31 пар может,
например, вырабатываться способом рекуперации; подача воды обозначена позицией 32, а отвод пара - позицией
33. Часть CO2-содержащего отработанного газа - или даже весь объем этого отработанного газа - может подаваться
в устройство нагрева 31 непосредственно через трубопровод отработанного газа 29', показанный на фиг. 2 пунктирной линией, без прохождения через теплообменник 30.
Как показано на фиг. 3, CO2-содержащий отработанный газ сгорает в устройстве нагрева 31', уголь или
руда транспортируются внутрь и наружу посредством транспортировочного средства 36, подвергаясь прямому нагреву в камере предварительного нагрева 34 при помощи вырабатываемого отработанного газа. Охлаждаемый дымовой газ выводится через отводную трубу дымового газа 35.
Как очевидно из фиг. 2 и 3, энергия CO2-содержащего отработанного газа может быть использована различными способами, а также сочетанием нескольких способов использования так, чтобы эта энергия использовалась оптимальным образом в зависимости от режима работы восстановительных шахтных печей 1 и 17 и
от характера использования экспортного газа, подаваемого потребителям через трубопровод 26. Можно
также, например, обходиться без нагрева восстановительного газа, подаваемого в восстановительную шахтную печь 17 через подающий трубопровод восстановительного газа 16, если требуемая температура восстановительного газа может быть достигнута при помощи одного дожигания.
Фиг. 2
Фиг. 3
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
3
Размер файла
175 Кб
Теги
by3452, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа