close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY5779

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 5779
(13) C1
(19)
7
(51) C 21B 13/00
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГОРЯЧЕГО ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО
ГАЗА ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РУДЫ МЕТАЛЛА
И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(21) Номер заявки: a 19990036
(22) 1999.01.11
(86) PCT/AT97/00156, 1997.07.09
(31) A 1225/96 (32) 1996.07.10 (33) AT
(46) 2003.12.30
(71) Заявители: ФОЕСТ-АЛЬПИНЕ ИНДУСТРИАНЛАГЕНБАУ ГМБХ (AТ);
ПОХАНГ АЙРОН ЭНД СТИЛ КО.,
ЛТД (KR); РИСЕРЧ ИНСТИТУТ
ОФ ИНДАСТРИАЛ САЙЕНС ЭНД
ТЕКНОЛОДЖИ, ИНКОРПОРЕЙТЕД
ФАУНДЕЙШН (KR)
(72) Авторы: КЕППЛИНГЕР, Леопольд,
Вернер; ВУРМ, Иоган; МИЗЕЛЛИ,
Герберт; КАСТНЕР, Вальтер, Райнер;
БРУННБАУЕР, Гюнтер (AT)
(73) Патентообладатели: ФОЕСТ-АЛЬПИНЕ
ИНДУСТРИАНЛАГЕНБАУ ГМБХ (AТ);
ПОХАНГ АЙРОН ЭНД СТИЛ КО.,
ЛТД (KR); РИСЕРЧ ИНСТИТУТ ОФ
ИНДАСТРИАЛ САЙЕНС ЭНД ТЕКНОЛОДЖИ, ИНКОРПОРЕЙТЕД ФАУНДЕЙШН (KR)
BY 5779 C1
(57)
1. Способ получения горячего восстановительного газа, содержащего СО и Н2, для
восстановления мелкодисперсной руды металла, в частности железной руды, по которому
восстановительный газ получают в газификационной зоне путем газификации носителей
углерода, в частности угля, при подаче кислорода, а затем охлаждают до температуры
восстановительного газа, подходящей для процесса восстановления, отличающийся тем,
что путем ввода Н2О и/или СО2 для предотвращения реакции Будуара и гетерогенной водогазовой реакции и, следовательно, нагрева восстановительного газа, восстановительный
газ, подвергнутый охлаждению без изменения содержания в нем Н2О и/или СО2, преобразуют
в восстановительный газ, термодинамически стабильный при восстановительной температуре.
BY 5779 C1
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что Н2О и/или СО2 вводят в количествах, обеспечивающих почти полное равновесие Будуара и гетерогенное водогазовое равновесие восстановительного газа при температуре, подходящей для процесса восстановления.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что ввод Н2О осуществляют путем подачи водяного пара.
4. Способ по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что ввод СО2 осуществляют путем подачи газа, содержащего СО2.
5. Способ по п. 3 или 4, отличающийся тем, что в восстановительный газ подают восстановительный газ, прореагировавший в процессе восстановления.
6. Способ по одному из пп. 1-5, отличающийся тем, что к восстановительному газу
примешивают охлажденный восстановительный газ того же типа, а в охлажденный восстановительный газ вводятся Н2О и/или СО2.
7. Установка для получения горячего восстановительного газа, содержащего СО и Н2,
включающая, по крайней мере, один восстановительный реактор (8) с входящими в него
транспортировочным трубопроводом (7) для руды металла и трубопроводом восстановительного газа (17), газификационный реактор (10) с входящими в него питающими трубопроводами (11, 12) для носителей углерода и кислородсодержащих газов и выходящим из
него трубопроводом восстановительного газа (17), а также средства охлаждения, размещенные в трубопроводе восстановительного газа (17) и не влияющие на содержание
Н2О/СО2 в восстановительном газе, отличающаяся тем, что к трубопроводу восстановительного газа (17) для подачи охлажденного восстановительного газа подсоединены источник СО2 и/или источник Н2О.
8. Установка по п. 7, отличающаяся тем, что восстановительный реактор (8) оснащен
отводным трубопроводом доменного газа (6, 30) для вывода прореагировавшего восстановительного газа, от которого ответвлен боковой трубопровод (41), подсоединенный к трубопроводу восстановительного газа (17).
9. Установка по п. 7 или 8, отличающаяся тем, что из трубопровода восстановительного газа (17) выведен рециркуляционный трубопровод восстановительного газа (28), который через скруббер (26) и компрессор (27) снова соединен с трубопроводом восстановительного газа (17) в точке, расположенной выше точки ответвления рециркуляционного
трубопровода восстановительного газа (28) относительно направления течения восстановительного газа, в частности выше обеспыливающего устройства (25), имеющегося на
трубопроводе восстановительного газа (17), а источник СО2 и/или источник Н2О соединены с рециркуляционным трубопроводом восстановительного газа (28).
(56)
EP 0594557 A1, 1994.
US 5185032, 1993.
FR 2236951, 1975.
JP 58058206 A, 1983.
JP 61130411 A, 1986.
JP 57067108 A, 1982.
SU 1581748 A1, 1990.
Изобретение относится к способам получения восстановительного газа, служащего
для восстановления мелкодисперсной руды металла.
Из ЕР-А-0 594 557 известен способ получения восстановительного газа, содержащего
СО и H2, служащего для восстановления мелкодисперсной руды металла, в частности железной руды, по которому восстановительный газ образуется в газификационной зоне пу2
BY 5779 C1
тем газификации носителей углерода, в частности угля, при подаче кислорода, который
затем охлаждают до температуры восстановительного газа, подходящий для процесса восстановления, и к установке для осуществления этого способа. В этом известном способе в
плавильно-газификационной зоне образуется чушковый чугун или полуфабрикат стали
путем выплавления из, по крайней мере, частично восстановленного губчатого железа при
подаче носителей углерода и кислородсодержащего газа и вырабатывается восстановительный газ, содержащий СО и Н2. Восстановительный газ, образующийся в плавильногазификационной зоне, имеет температуру в диапазоне 1000-1200 °С. При этой температуре происходит разложение высвобождающихся углеводородных соединений. Кроме того, при таких температурах содержание СО2 и Н2О падает ниже 6 % для СО2 и ниже 4 %
для Н2O, поскольку они превращаются в СО и Н2.
Для того чтобы использовать в восстановительном реакторе этот очень горячий восстановительный газ перед вводом в восстановительный реактор должен быть охлажден.
Например, по ЕР-А-0 594 557 для этой цели применяют форсуночный охладитель. Часть
восстановительного газа, охлажденного таким образом, добавляют к восстановительному
газу, выходящему из плавильно-газификационной зоны. Такое традиционное охлаждение
восстановительного газа до ~700-900 °С, которое осуществляют за счет охлажденного
восстановительного газа такого же типа, предотвращает начинающееся плавление частиц
руды в восстановительной зоне во время восстановления руды, но не снижает восстановительный потенциал восстановительного газа.
Недостатком является также то, что восстановительный газ, охлажденный таким образом, термодинамически нестабилен; из моноокиси углерода в соответствии с равновесием
Будуара образуется двуокись углерода и углерод, так же как в соответствии с гетерогенным равновесием вода-газ происходит реакция моноокиси углерода с водородом с образованием воды и углерода, которая является экзотермической, так же как и первая реакция.
Это приводит к повышению температуры восстановительного газа и, следовательно, температуры материала в реакторе, где начнется образование агломератов. Таким образом,
осуществляется воздействие не только на процесс восстановления, но и на выработку материала в восстановительной зоне.
В US-A-5,185,032 описан способ, по которому горячий восстановительный газ, образующийся в плавильно-газификационном аппарате, охлаждают до температуры ~900950 °С путем впрыскивания воды.
В FR-A-2236951 описан способ, по которому горячий восстановительный газ, образующийся в электропечи, подают в восстановительную шахтную печь, расположенную
непосредственно над электропечью, и после входа в восстановительную шахтную печь
охлаждают путем нагнетания воды, водяного пара, двуокиси углерода, углеводородов или
другой охлаждающей среды для предотвращения агломерации частиц материала, содержащего оксид металла, в восстановительной шахтной печи. В охлажденном таким образом восстановительном газе содержание СО3 и H2O относительно велико.
В FR-A-766 167 описан способ, по которому горячий восстановительный газ, образующийся в плавильном агрегате, подают непосредственно в восстановительную камеру,
при этом он охлаждается в области купола плавильного агрегата, то есть до подачи в восстановительную камеру. Охлаждение производится или за счет подачи отработанного
восстановительного газа после удаления углекислоты, или за счет подачи смеси углекислоты или водяного пара и угля для того, чтобы предотвратить агломерацию загрузочного
материала в восстановительной камере. Задачей изобретения является устранение этих
недостатков и трудностей и создание способа описанного выше типа и установки для
осуществления этого способа, обеспечивающих получение восстановительного газа в
температурном диапазоне, подходящем для восстановления руды металла, то есть ниже
температуры, при которой могут начаться явления плавления и закупорки в, по крайней
мере, частично восстановленной руде металла. Более того, должно быть устранено хими3
BY 5779 C1
ческое воздействие на металлические материалы газонесущих систем, то есть реакторов и
газопередающих трубопроводов, встроенных конструкций и т.д.
Для решения задачи предлагается способ получения горячего восстановительного газа, содержащего СО и H2, для восстановления мелкодисперсной руды металла, в частности железной руды, по которому восстановительный газ получают в газификационной
зоне путем газификации носителей углерода, в частности угля, при подаче кислорода, а
затем охлаждают до температуры восстановительного газа, подходящей для процесса восстановления, причем путем ввода H2О и/или CO2, для предотвращения реакции Будуара и
гетерогенной водогазовой реакции и, следовательно, нагрева восстановительного газа,
восстановительный газ, подвергнутый охлаждению без изменения содержания в нем Н2О
и/или СО2, преобразуют в восстановительный газ, термодинамически стабильный при
восстановительной температуре.
В предпочтительном варианте H2O и/или CO2 вводят в количествах, обеспечивающих
почти полное равновесие Будуара и гетерогенное водогазовое равновесие восстановительного газа при температуре, подходящей для процесса восстановления.
Предпочтительно ввод Н2О осуществляют путем подачи водяного пара, а ввод СО2
осуществляют путем подачи газа, содержащего СО2, при этом в восстановительный газ
подают восстановительный газ, прореагировавший в процессе восстановления.
В одном из вариантов к восстановительному газу примешивают охлажденный восстановительный газ того же типа, а в охлажденный восстановительный газ вводятся Н2О
и/или СО2.
Другим объектом изобретения является установка для получения горячего восстановительного газа, содержащего СО и Н2, включающая, по крайней мере, один восстановительный реактор (8) с входящими в него транспортировочным трубопроводом (7) для
руды металла и трубопроводом восстановительного газа (17), газификационный реактор
(10) с входящими в него питающими трубопроводами (11, 12) для носителей углерода и
кислородсодержащих газов и выходящим из него трубопроводом восстановительного газа
(17), а также средства охлаждения, размещенные в трубопроводе восстановительного газа
(17) и не влияющие на содержание Н2О/СO2 в восстановительном газе, причем к трубопроводу восстановительного газа (17) для подачи охлажденного восстановительного газа
подсоединены источник СO2 и/или источник H2О.
В предпочтительном варианте восстановительный реактор (8) оснащен отводным трубопроводом доменного газа (6, 30) для вывода прореагировавшего восстановительного
газа, от которого ответвлен боковой трубопровод (41), подсоединенный к трубопроводу
восстановительного газа (17).
Предпочтительно из трубопровода восстановительного газа (17) выведен рециркуляционный трубопровод восстановительного газа (28), который через скруббер (26) и
компрессор (27) снова соединен с трубопроводом восстановительного газа (17) в точке,
расположенной выше точки ответвления рециркуляционного трубопровода восстановительного газа (28) относительно направления течения восстановительного газа, в
частности выше обеспыливающего устройства (25), имеющегося на трубопроводе восстановительного газа (17), а источник CO2 и/или источник Н2О соединены с рециркуляционным трубопроводом восстановительного газа (28).
Далее изобретение будет описано более подробно со ссылками на примерный вариант
осуществления, представленный на фигуре, где схематически изображена предпочтительная конструкция установки по изобретению.
Позицией 1 обозначен реактор предварительного нагрева, выполненный в виде реактора предварительного нагрева с псевдоожиженным слоем 2, в который через загрузочный трубопровод 3 могут подаваться загрузочные вещества, состоящие из железной руды
и флюсов. Загрузочный трубопровод 3 входит в реактор сбоку на уровне зоны псевдоожиженного слоя 2 (зоны предварительною нагрева). Газы, образующиеся в реакторе 1
4
BY 5779 C1
псевдоожиженным слоем и проходящие через него, выводятся из него в верхней части через отводной трубопровод газа 6, оснащенный циклоном очистки газа 4 и скруббером для
газа 5, таким как скруббер Вентури. В виде высококачественного экспортного газа с теплотворной способностью около 8000 кДж/Нм3 эти газы могут быть использованы для различных нужд, например производства электроэнергии с выработкой или без выработки
кислорода.
Через транспортировочный трубопровод 7 загрузочные материалы, нагретые в реакторе 1 предварительного нагрева с псевдоожиженным слоем, переходят в восстановительный реактор 8, также выполненный в виде реактора с псевдоожиженным слоем или
каскада псевдоожиженных слоев, и основная их часть полностью восстанавливается в
этом реакторе.
Через транспортировочный трубопровод губчатого железа 9 (например, включающий
газовый инжектор), продукты восстановления, образующиеся в восстановительном реакторе с псевдоожиженным слоем 8, переходят в плавильно-газификационный аппарат 10;
точнее, они вводятся в него на уровне углеродсодержащего слоя, имеющегося в плавильно-газификационном аппарате, в частности, над этим слоем или непосредственно в него.
Плавильно-газификационный аппарат содержит, по крайней мере, один питатель 11 для
угля и флюсов и форсуночные питатели 12 для кислородсодержащих газов, расположенные на нескольких уровнях высоты.
Внутри плавильно-газификационного аппарата 10 ниже плавильно-газификационной
зоны собираются расплавленный чушковый чугун 13 и расплавленный шлак 14, которые
могут быть отведены через отдельные отводы 15, 16. В плавильно-газификационном аппарате 10 из носителей углерода и кислородсодержащего газа вырабатывается восстановительный газ, который собирается в области затихания над углеродсодержащим слоем, и
через газовый трубопровод 17 подается в восстановительный реактор с псевдоожиженным
слоем 8, а именно - через сужение в форме усеченного конуса, имеющееся в шахтном восстановительном реакторе с псевдоожиженным слоем 8, где упомянутое сужение образует
газораспределительное дно 19 и, с целью образования псевдоожиженного слоя (восстановительной зоны), восстановительный газ подается по краю упомянутого сужения при помощи кольцевого трубопровода 20.
Крупные частицы твердых веществ, которые не могут поддерживаться взвешенными в
псевдоожиженном слое, падают вниз по центру под действием силы тяжести и выводятся
через центральный отвод твердых веществ 21. Центральный отвод твердых веществ 21
выполнен таким образом, что благодаря восстановительный реактор 8, также выполненный в виде реактора с псевдоожиженным слоем или каскада псевдоожиженных слоев, и
основная их часть полностью восстанавливается в этом реакторе.
Через транспортировочный трубопровод губчатого железа 9 (например, включающий
газовый инжектор), продукты восстановления, образующиеся в восстановительном реакторе с псевдоожиженным слоем 8, переходят в плавильно-газификационный аппарат 10;
точнее, они вводятся в него на уровне углеродсодержащего слоя, имеющегося в плавильно-газификационном аппарате, в частности, над этим слоем или непосредственно в него.
Плавильно-газификационный аппарат содержит, по крайней мере, один питатель 11 для
угля и флюсов и форсуночные питатели 12 для кислородсодержащих газов, расположенные на нескольких уровнях высоты.
Внутри плавильно-газификационного аппарата 10 ниже плавильно-газификационной
зоны собираются расплавленный чушковый чугун 13 и расплавленный шлак 14, которые
могут быть отведены через отдельные отводы 15, 16. В плавильно-газификационном аппарате 10 из носителей углерода и кислородсодержащего газа вырабатывается восстановительный газ, который собирается в области затихания над углеродсодержащим слоем, и
через газовый трубопровод 17 подается в восстановительный реактор с псевдоожиженным
слоем 8, а именно через сужение в форме усеченного конуса, имеющееся в шахтном вос5
BY 5779 C1
становительном реакторе с псевдоожиженным слоем 8, где упомянутое сужение образует
газораспределительное дно 19 и с целью образования псевдоожиженного слоя (восстановительной зоны) восстановительный газ подается по краю упомянутого сужения при помощи кольцевого трубопровода 20.
Крупные частицы твердых веществ, которые не могут поддерживаться взвешенными в
псевдоожиженном слое, падают вниз по центру под действием силы тяжести и выводятся
через центральный отвод твердых веществ 21. Центральный отвод твердых веществ 21
выполнен таким образом, что благодаря радиальному газовому питателю 22 образуется
псевдоожиженный поток, который достигает цилиндрической части реактора 23, снабженной коническим дном 24 и расположенной ниже газораспределительного дна в форме
усеченного конуса 19, так чтобы обеспечивалось также удовлетворительное восстановление крупных частиц.
Благодаря тому, что газораспределительное дно 19 имеет форму усеченного конуса,
скорость газа будет изменяться как функция высоты. В результате этого выше уровня газораспределительного дна 19 будет устанавливаться определенное распределение размеров
зерна. Путем соответствующего размещения форсунок в газораспределительном дне 19
можно сформировать псевдоожиженный слой с внутренней циркуляцией, в котором скорость газа будет в центре выше, чем по краям. Структура псевдоожиженного слоя такого
типа может быть использована как в восстановительном реакторе 8, так и в реакторе
предварительного нагрева 1.
Часть восстановительного газа, выходящего из плавильно-газификационного аппарата
10, подвергают очистке в горячем циклоне 25 и охлаждению в последовательно подсоединенном скруббере 26, после чего через рециркуляционный трубопровод 28 с помощью
компрессора 27 примешивают обратно к восстановительному газу, выходящему из плавильно-газификационного аппарата 10. Пыль, которую отделяют в горячем циклоне 25,
передают обратно в плавильно-газификационный аппарат 10 через газовый инжектор 29.
Через газовый питатель 22, который образован кольцевым трубопроводом, часть еще неохлажденного восстановительного газа, выходящего из горячего циклона 25, переходит в
восстановительный реактор 8 с псевдоожиженным слоем через его цилиндрическую часть 23.
Через газовый трубопровод 30 газ, отводимый из восстановительного реактора с псевдоожиженным слоем 8, подают в восстановительный циклон 31, в котором мелкодисперсные
частицы, все еще присутствующие в восстановительном газе, отделяются и полностью
восстанавливаются. Через транспортировочный трубопровод 32 и газовый инжектор 33
эти мелкодисперсные частицы загружают в плавильно-газификационный аппарат 10 примерно на уровне верхней границы слоя.
Частично окисленный восстановительный газ, выходящий из восстановительного циклона 31, через газовый трубопровод 30 переходит в реактор предварительного нагрева 1
с псевдоожиженным слоем, но при этом часть его сжигается для подогрева восстановительного газа. Сжигание производят в камере сгорания 34, в которую входит трубопровод 35
для подачи кислородсодержащего газа.
Часть полностью восстановленных загрузочных материалов выводят из восстановительного реактора 8 с псевдоожиженным слоем на уровне псевдоожиженного слоя 18 при
помощи разгрузочного шнека 36 и через транспортировочный трубопровод 37 и через газовый инжектор 33 вводят в плавильно-газификационный аппарат 10 примерно на уровне
верхней границы слоя, предпочтительно вместе с мелкодисперсными частицами из восстановительного циклона 31.
Мелкодисперсный материал, отделенный в циклоне 4 отводного трубопровода экспортного газа 6, через транспортировочный трубопровод 38 со шлюзами 39 и через кольцевой
трубопровод 20 для подачи восстановительного газа загружают в восстановительный реактор 8 с псевдоожиженным слоем. Шлюзы, подобные шлюзам 39, имеются также и в
других транспортировочных трубопроводах, таких как 9, 32 и 37, предназначенных для
транспортировки частично или полностью восстановленного материала.
6
BY 5779 C1
Установка по фигуре работает следующим образом.
Подготовленную, то есть просеянную и высушенную мелкодисперсную руду, загружают в реактор предварительного нагрева 1 пневматически или с помощью погрузчика
для мешков или грузоподъемника. Там ее нагревает до температуры около 850 °С в зоне
псевдоожиженного слоя 2 и, возможно, частично восстанавливают, примерно до стадии
вустита, за счет восстановительной атмосферы.
Для этой операции частичного восстановления восстановительный газ должен содержать, по крайней мере, 25 % СО + Н2 для того, чтобы обладать достаточной восстановительной способностью.
После этого предварительно нагретая и, возможно, частично восстановленная мелкодисперсная руда переходит, предпочтительно под действием силы тяжести, в восстановительный реактор 8, в частности в псевдоожиженный слой 18, в котором мелкодисперсная
руда в основном восстанавливается до стадии Fe при температуре около 850 °С. Для этой
операции восстановления газ должен содержать, как минимум, 68 % СО + H2.
Если для мелкодисперсной руды требуется более длительное время восстановления,
то устанавливают второй (а если необходимо - третий) восстановительный реактор с
псевдоожиженным слоем, включающий дополнительный восстановительный циклон, соединенный последовательно с первым восстановительным реактором 8. Во втором восстановительном реакторе восстановление мелкодисперсной руды происходит до стадии
вустита, а в первом восстановительном реакторе 8 - до стадии Fe.
Позицией 40 на рисунке обозначены наиболее важные участки описанной выше установки, на которых наиболее подходящим образом может быть реализована возможность
соединения с источником СO2 и/или источником H2О, то есть со средствами ввода газов,
содержащих СO2 и/или Н2О; действие упомянутых газов будет описано ниже.
Участки ввода 40 предпочтительно расположены или в трубопроводах 17, соединяющих плавильно-газификационный аппарат 10 с восстановительным реактором 8, или в
цикле охлаждения восстановительного газа 26, 27, 28. Если участок ввода 40 расположен
в цикле охлаждения восстановительного газа 26, 27, 28 в точке, расположенной по течению ниже компрессора 27, это дает такие преимущества, как, например, возможность
применения компрессора 27 меньших габаритов. Кроме того, нагретый за счет сжатия газ
в этом случае будет охлаждаться при подаче Н2О и/или СО2.
Эффективность мер, предложенных по данному изобретению, более полно описывается в примерах I-IV, где в примере I просто описана известная технология. Все величины,
представленные в таблицах состава газа, приведены в процентах объема.
Пример I.
Восстановительный газ, вырабатываемый по известной технологии, например по ЕРА-0 594 557, имеет состав, приведенный в таблице I. Восстановительный газ выходит из
плавильно-газификационного аппарата 10 при температуре 1050 °С под давлением 4,5 бар
абс. Он может использоваться для восстановления железной руды.
Таблица I
СО
65 %
Н2
30 %
СО2
1%
Н2О
1%
СН4
1%
N2
2%
Для того, чтобы температура восстановительного газа составляла около 850 °С, к восстановительному газу необходимо примешивать охлаждающий газ. В соответствии с примером I добавляют охлаждающий газ того же типа при температуре 70 °С, также при
давлении 4,5 бар абс. Для достижения температуры 850 °С необходима добавка 27,8 % охлаждающего газа. Это обусловливает следующие недостатки:
7
BY 5779 C1
требуется очень большое количество охлаждающего газа, так как через боковой трубопровод должна быть отведена и подвергнута операции охлаждения значительная часть
горячего восстановительного газа, что требует больших энергетических и аппаратных затрат;
общее содержание СО2 и Н2O не соответствует равновесному, поскольку после добавления охлаждающего газа по пути к восстановительному реактору 8 будет происходить сильно экзотермическое разложение СО и Н2 в соответствии с уравнением
2СО ↔ СО2 + С (реакция Будуара) и СО + Н2 ↔ Н2О + С (гетерогенная водогазовая реакция) соответственно. Это приводит к увеличению температуры, из-за которого может
потребоваться подача дополнительного количества охлаждающего газа. Повышение температуры приводит к агломерации материала в реакторе. Кроме того, возникает агрессивное химическое воздействие на металлические трубы, встроенные элементы и т.д., с
которыми контактирует восстановительный газ. Наконец, за счет реакции СО и Н2 снижается эффективное количество газа для восстановления.
Пример II.
В восстановительный газ, который имеет приведенный в таблице I состав, под давлением 4,5 бар абс. ввели газ, обогащенный СО2 и имеющий температуру 70 °С. Состав газа,
обогащенного СО2, приведен в таблице II.
Таблица II
СО
13 %
Н2
2%
СO2
77 %
Н2О
5%
СН4
1%
N2
2%
Путем добавления к восстановительному газу по таблице I 12,3 % охлаждающего газа
того же типа, что и в примере I, и 10,7 % газа, обогащенного СO2 по таблице II, получили
восстановительный газ, имеющий температуру 850 °С и давление 4,5 бар абс., с химическим составом по таблице III.
Таблица III
СО
60,5 %
Н2
27,5 %
СО2
7,6 %
Н2О
1,4 %
СН4
1,0 %
N2
2,0 %
В этом восстановительном газе общее содержание СО2 и Н2О близко к равновесному
при 850 °С, так что разложение СО и Н2 почти полностью исключено. Газ, обогащенный
СО2, подают в цикл охлаждающего газа, например в рециркуляционный трубопровод 28 в
соответствии с рисунком. Очевидно, что при этом возможно значительное уменьшение
размера цикла охлаждающего газа, так как требуется добавка лишь 12,3 % охлаждающего
газа вместо 27,8 % по примеру I. В соответствии с примером II возможно использование
газов с низкой теплотворной способностью, то есть газов, обогащенных СО2. При восстановлении железной руды восстановительным газом, подготовленным таким образом, надежно предотвращается избыточный нагрев материала в реакторе, и восстановленный
материал может быть без проблем передан в плавильно-газификационный аппарат 10.
Пример III.
В соответствии с этом примером восстановительный газ, отведенный из восстановительного реактора 8, после соответствующей очистки, охлаждения и сжатия добавляют к
восстановительному газу, выходящему из плавильно-газификационного аппарата 10, при
8
BY 5779 C1
температуре 70 °С и давлении 4,5 бар абс. Химический состав доменного газа приведен в
таблице IV.
Таблица IV
СО
42 %
Н2
19 %
СО2
34 %
Н2O
2%
CH4
1%
N2
2%
За счет добавки к восстановительному газу 23,3 % доменного газа образуется газовая
смесь, имеющая температуру 850 °С и давление 4,5 бар абс. с химическим составом, приведенным в таблице V. В этом случае также общее содержание СО2 и Н2О близко к равновесному, так что реакция Будуара и гетерогенная водогазовая реакция также почти
полностью исключена.
Таблица V
СО
60,6 %
Н2
27,9 %
СО2
7,3 %
Н2О
1,2 %
СН4
1,0 %
N2
2,0 %
В соответствии с примером III также требуется меньшее количество газа для охлаждения восстановительного газа, выходящего из плавильно-газификационного аппарата 10,
чем в примере I. Доменный газ добавляют в трубопроводы 17 или 28, соответственно, через боковой трубопровод 41, идущий из отводного трубопровода доменного газа 30 в трубопровод 17, где упомянутый боковой трубопровод проходит через подходящие средства
охлаждения и компрессор. Добавка может быть введена через участки ввода 40.
Пример IV.
В соответствии с примером IV водяной пар добавляют к охлаждающему газу того же
типа. Химический состав восстановительного газа, выходящего из плавильно-газификационного аппарата 10, и охлаждающего газа идентичен химическим составам, приведенным в примере I.
Пар (100 % Н2O) добавляют при температуре 250 °С и давлении 12 бар абс. При добавке 18 % охлаждающего газа с 8,5 % водяного пара образуется восстановительный газ,
имеющий температуру 850 °С и давление 4,5 бар абс. Химический состав восстановительного газа приведен в таблице VI.
Таблица VI
СО
60,7 %
Н2
28,0 %
СО2
0,9 %
Н2О
7,6 %
СН4
0,9 %
N2
1,9 %
Этот вариант также обеспечивает преимущество цикла с небольшими объемами циркуляции охлаждающего газа с практически равновесным содержанием СО2 и Н2O. Дополнительное преимущество этого варианта заключается в незначительном изменении
количества восстановителей.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
179 Кб
Теги
by5779, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа