[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2025496C1 - Способ дожигания активных горючих газов и устройство для его осуществления - Google Patents

Способ дожигания активных горючих газов и устройство для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
RU2025496C1
RU2025496C1 SU894613390A SU4613390A RU2025496C1 RU 2025496 C1 RU2025496 C1 RU 2025496C1 SU 894613390 A SU894613390 A SU 894613390A SU 4613390 A SU4613390 A SU 4613390A RU 2025496 C1 RU2025496 C1 RU 2025496C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bath
gases
oxidizing
afterburning
nozzle
Prior art date
Application number
SU894613390A
Other languages
English (en)
Inventor
Джон Харди Грегори
Микаэль Ганзер Джон
Original Assignee
Клекнер Кра Патент ГмбХ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Клекнер Кра Патент ГмбХ filed Critical Клекнер Кра Патент ГмбХ
Application granted granted Critical
Publication of RU2025496C1 publication Critical patent/RU2025496C1/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/30—Regulating or controlling the blowing
    • C21C5/32—Blowing from above
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/56—Manufacture of steel by other methods
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/56—Manufacture of steel by other methods
    • C21C5/562—Manufacture of steel by other methods starting from scrap
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
  • Spinning Or Twisting Of Yarns (AREA)
  • Incineration Of Waste (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Portable Nailing Machines And Staplers (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Использование: в области металлургии при дожигании активных горючих газов, образующихся из реагентов, вводимых в жидкую ванну железа и окислов железа. Сущность изобретения: способ дожигания активных горючих газов включает подачу по крайней мере одной полой завихренной струей окислительных газов /ОГ/ в направлении к поверхности ванны. Величину завихрения струи устанавливают по отношению ее тангенциальной и аксиальной скорости в интервале 0,1 - 5,0 для эффективного дожигания образующихся над ванной газов и подачи в ванну выделяющейся тепловой энергии ОГ, подают под углом 10 - 90° к поверхности ванны. ОГ могут подавать предварительно нагретой круглой струей. В качестве ОГ используют кислород, воздух или смеси инертного газа, CO2 паров H2O и O2 . В устройстве для осуществления способа средство для подбора величины завихрения выполнено в виде установленного внутри кольцеобразного сопла фурмы элемента, который перемещается внутри сопла для подачи окислителя. Диаметр элемента в два раза превышает ширину кольца сопла, которое установлено под углом 100 - 180°С к оси корпуса по направлению к поверхности ванны. 2 с.и. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение касается способа и устройства для последующего сжигания активных газов, в частности образующихся из реагентов, вводимых в жидкую ванну железа и окислов железа.
В известном способе [1] при получении железа из окислов железа энергия, высвобождаемая в результате окисления активных газов, образующихся в ванне расплава, вносит свой вклад в энергию, необходимую для восстановления окислов железа в ванне расплава. Активные газы содержат окись углерода и водород. В примере с углеродом высвобождается только 15% имеющейся энергии, когда углерод окисляется до окиси углерода, а остальная энергия высвобождается, когда окись углерода окисляется до двуокиси углерода.
Последующее сжигание окиси углерода до двуокиси углерода может внести значительный вклад в энергию, необходимую для восстановления окислов железа до железа. Однако уровни последующего сжигания, которые можно надежно достигнуть при производстве стали с одновременной высокоэффективной передачей в ванну образующегося тепла, являются низкими.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ дожигания активных горючих газов, включающий подачу по крайней мере одной полой завихренной струей окислительных газов в направлении к поверхности ванны, дожигание образующихся над ванной газов, подачу в ванну выделяющейся тепловой энергии, подбор величины завихрения струи для определения степени дожигания [2].
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемому устройству является устройство для дожигания активных горючих газов, содержащее корпус, установленное в нем по-крайней мере одно сопло для подачи окислителя полой струей по направлению к поверхности ванны, завихритель и средство для подбора величины завихрения окислителя для достижения определенной степени дожигания [2].
В известных способе и устройстве повышается эффективность дожигания образующихся над ванной газов за счет создания закрученной полой струи, что приводит к увеличению скорости плавления скрапа и уменьшению расхода чугуна.
Однако, и им присущи недостатки, заключающиеся в недостаточной надежности способа и работы устройства при высоких уровнях дожигания горючих газов.
Техническим результатом изобретения является создание способа и устройства для последующего сжигания, при котором можно достигнуть заданной степени последующего сжигания и при этом обеспечить надежность в работе при высокой степени последующего сжигания, тем самым можно достигнуть экономии в таких процессах как, например, производство стали, восстановление железных руд или предварительное восстановление железных руд, газификация угля и в комбинированных процессах в этой области.
Это достигается тем, что в известном способе дожигания активных горючих газов, включающем подачу по крайней мере одной полой завихренной струей окислительных газов в направлении к поверхности ванны, дожигание образующихся над ванной газов, подачу в ванну выделяющейся тепловой энергии, подбор величины завихрения струи для определенной степени дожигания, по изобретению величину завихрения струи устанавливают по отношению ее тангенциальной и аксиальной скорости в интервале 0,1-5,0.
Кроме того, окислительные газы подают под углом 10-90о к поверхности ванны. При этом окислительные газы подают круглой струей и предварительно нагревают.
Кроме того, в качестве окислительного газа используют кислород, воздух или смеси инертного газа, двуокиси углерода, паров воды и кислорода.
Причем струю окислительного газа, состоящую из воздуха, нагревают до 1000-1600оС.
Технический результат достигается также тем, что в предлагаемом устройстве средство для подбора величины завихрения выполнено в виде элемента, установленного с возможностью перемещения внутри сопла для подачи окислителя.
Кроме того, завихритель установлен на каждом сопле или перед группой сопл для подачи окислителя.
Помимо этого, сопло выполнено в виде кольца между внутренним элементом и корпусом, при этом диаметр внутреннего элемента в два раза превышает ширину кольца.
При этом сопло установлено под углом 100-180о к оси корпуса по направлению к поверхности ванны.
Завихрение, т.е. в значениях углового момента гидродинамики, струи окислительных газов значительно улучшает последующее горение активных газов, образующихся в ванне и в частности улучшает надежную воспроизводимость выбранной степени горения, в результате достигаются различные благоприятные изменения в процессе последующего сжигания активных газов.
Термин угловой момент означает тангенциальную составляющую струи окислительных газов, а величина завихрения - отношение тангенциальной составляющей к осевому моменту газа.
Сопла в каждой фурме для подачи окислителя могут иметь обычную конфигурацию, т.е. круглое сечение, можно также применять любое другое геометрическое сечение и даже можно его разделить на несколько выпускных отверстий.
Завихрение каждой струи окислительных газов может создаваться любым средством или способом. Например, успешным будет применение направляющихся пластин или направляющих заслонок, установленных вверх по потоку от выпускного отверстия в каждой фурме.
Также было обнаружено, что множество отверстий, расположенных в одном направлении в наклонном положении, образуют струю окислительных газов с тангенциальной составляющей, т.е. с завихрением. Можно изготовить каждую фурму с камерой, расположенной вверх по потоку от выпускного отверстия, для приема окислительных газов по касательной с тем, чтобы передавать угловой момент вращения струе окислительных газов. Согласно этому первому признаку изобретения можно улучшить последующее сжигание более, чем на 10% в сравнении с обычной "свободной" струей без завихрения, причем другие условия остаются неизменными. Например, было обнаружено, что инжекция окислитель- ного газа при температуре 1200оС через фурму с круглым выпускным отверстием диаметром 150 мм при скорости струи примерно 130 м3 норм./мин. без завихрения обеспечивает 30% последующего сжигания, тогда как при сравнительно низком завихрении окислительных газов, т.е. величиной 0,2 можно достичь 45% последующего сжигания.
Каждую струю окислительных газов можно вводить с завихрением в направлении поверхности при любой величине завихрения. Однако наиболее благоприят- ными рабочими является величины завихрения от 0,1 до 5, предпочтительно 0,1 и 2.
С одной стороны, можно регулировать степень последующего сжигания для данных рабочих условий в емкости, а, с другой стороны, можно регулировать процесс, в частности входную энергию ванны. Таким образом, например, с одной фурмой степень последующего сжигания можно регулировать надежно и воспроизводимо между 35 и 80% путем изменения величины завихрения без оказания вредного влияния на высокую передачу тепла ванне.
Угол и высоту установки каждой фурмы можно выбрать в широких пределах. Угол установки каждой фурмы можно выбрать между 10 и 90о по отношению к поверхности кипящей ванны, но предпочтительно между 30 и 90о. В равной степени можно широко изменять длину пути каждой струи окислительного газа в газовом пространстве емкости реактора. Конечно длина пути влияет на размер площади удара струи окислительных газов на поверхности ванны. Что касается высоты установки каждой фурмы, то необходимо учитывать геометрию емкости реактора и самого процесса. Например, в процессах производства стали с применением нижнего дутья необходимо выбирать более высокий угол установки, что для других процессов из-за зоны сильного кипения и выплеска, которые характерны для способов производства стали с нижним дутьем.
Однако угол установки не ограничен минимальным расстоянием 2 м над поверхностью спокойной ванны, что обычно связано с известной свободной струей без завихрения. В процессах восстановительной плавки в реакторах барабанного типа, где вводят только руду и горючие вещества под поверхность ванны, а окислительные газы вдуваются главным образом сверху, можно выбрать более короткую длину пути для струи с завихрением. Расстояние между поверхностью кипящей ванны и выпускным отверстием фурмы примерно 0,5-10 м является удовлетворительным.
В основном не существуют ограничения в выборе окислительных газов, вводимых через каждую фурму. Окислительными газами могут быть кислород, воздух или кислород с инертным газом СО2 и/или пары Н2О и любые смеси упомянутых газов.
Также желательно предварительно нагревать окислительные газы для улучшения общего теплового баланса процесса, например процесса восстановительной плавки. Для нагрева окислительных газов можно использовать горячие отходящие газы с использованием соответствующих теплооб- менников. Особенно успешным для способа согласно первому аспекту изобретения является использование предварительно нагретого воздуха при температуре 1000-1600оС.
Для данной скорости потока струи окислительного газа через фурму, имеющую выпускное отверстие данной площади поперечного сечения, может быть достигнут высокий уровень последующего cжигания и передачи энергии ванне, когда выпускное отверстие образует полую струю, в сравнении с уровнями последующего сжигания и передачей энергии, когда выпускное отверстие круглое.
Изобретение не ограничено простыми формами полой струи, например, полого конуса, образующегося, когда газ вдувают через фурму круглого сечения, имеющую твердый стержень, а относится к любой возможной форме полой струи. Возможные конфигурации включают в себя любую геометрическую форму фурмы с круглым отверстием, например, круглую или эллиптическую, любую изогнутую форму, а также такие как, например, в форме треугольника, прямоугольника, параллелограмма и многоугольника. Все эти конфигурации обычно включают в себя неподвижный или подвижный внутренний стержень. Кольцевое отверстие может быть не сплошным, а разделяться на отдельные сегменты. Например, отдельные фурмы можно расположить рядом или на определенном расстоянии вокруг геометрического центра любой формы, можно также успешно применять кольцевые отверстия с промежуточными стенками, например, для опоры или с соответствующими направляющими пластинами для воздействия на поток газа.
Для получения полой струи газа можно также применять фурму с двумя или несколькими отверстиями. Например, фурму с несколькими отверстиями можно применять, если различные газы передаются отдельно в фурму так, чтобы газы смешивались только после их выхода из фурмы.
Обнаружено, что можно надежно и воспроизводимо получить степень последующего сжигания в пределах между 30 и 80% посредством изменения величины завихрения от 0,1 до 2 в полой струе воздуха, предварительно нагретого до примерно 1200оС и введенного в реактор барабанного типа, который применяют для восстановительной плавки. Степень эффективной передачи энергии ванне в результате последующего сжигания находится в пределах 80 - 90%.
Инжекция углеродсодержащих горючих материалов под поверхность ванны приводит к образованию турбулентной ванны с зоной смешивания и выплесков, которая дальше будет называться как "переходная зона", над поверхностью ванны, то можно предположить, что помимо активных газов, в частности СО и Н2, жидкий материал, например, капельки и выплески металла из ванны также будут вводиться в переходную зону. Жидкий материал не остается в переходной зоне, а циркулирует назад в ванну. В результате энергия, переданная жидкому материалу в переходной зоне, передается непосредственно ванне. В этих условиях, помимо способности (также относится к свободной струе без завихрения) засасываться активными газами из окружающей среды центр полой струи также способен засасывать активные газы.
Активные газы очень быстро горят в окислительном газе полой струи, а когда струя ударяется в переходной зоне, то энергия, которая образуется в результате горения, передается с высокой скоростью жидкому материалу и затем - ванне. В сравнении с известной технологией верхнего дутья, применяющей свободную струю, которая только засасывается реактивными газами из окружающего газового прост- ранства, применение полой струи означает, что в центре полой струи образуется вторая зона горения. Такой благоприятный эффект увеличивается при применении завихрения благодаря давлению в центре полой струи, которое снижается с увеличением величины завихрения.
Можно вводить твердые реагенты в каждую полую часть полой струи. Для этой цели твердый стержень или внутренний корпус каждой фурмы можно снабдить, например, трубопроводом для подачи твердых реагентов. Такой питающий трубопровод можно представлять собой трубопровод, футерованный износостойким материалом. Твердые реагенты вдувают через трубопровод в направлении ванны во взвешенном состоянии с газом носителем. Такой способ успешно применяют, например, в восстанови- тельной плавке для инжекции железной руды, предварительно восстановленной железной руды и в частности предварительно восстановленной и предварительно нагретой железной руды в ванну реакционной емкости.
Для достижения контролируемого и воспроизводимого последующего сжигания активных газов, образующихся в ванне, в реакторе можно установить две или больше фурм. Можно объединить фурмы одной конструкции или различной конструкции для образования струи окислительного газа с завихрением. Количество фурм в реакторе определяют по различным факторам, например по размеру емкости или максимальному расходу газа каждой отдельной конструкции. Например, можно применять только одну фурму в реакторе барабанного типа емкостью 15 т, тогда как в конвертере для производства стали емкость 100 т предпочтительно применять две фурмы в верхней зоне конвертера.
Было обнаружено, что степень последующего сжигания реактивных газов в пределах 38 - 68% может быть достигнуто посредством изменения величины завихрения в реакторе барабанного типа для восстановительной плавки при условиях, когда примерно 30 кг/мин угля и примерно 30 - 60 кг/мин железной руды вводят в примерно 10 т расплава, а через фурму на поверхность ванны вдувают примерно 8000 м3 норм./ч горячего воздуха при температуре 1200оС.
В этих условиях и применяя завихрения нулевой величины можно достигнуть 38% степени последующего сжигания. Степень последующего сжигания можно также улучшить посредством увеличения величины завихрения. В этой связи при величине завихрения 0,3 степень последующего сжигания увеличивалась примерно до 48%, причем дальнейшее увеличение величины завихрения до 0,6 повышало уровень последующего сжигания до 58%, а при 0,9 величине завихрения степень последующего сжигания повышалась до примерно 68%. Сопло фурмы выполнено в виде кольца с шириной щели 35 мм и наружным диаметром 300 мм. Величину завихрения изменяют посредством механического регулирования потока в фурме.
Можно также обеспечить ступенчатое изменение степени последующего сжигания путем изменения геометрии фурм для окислительных газов, причем точное регулирование последующего сжигания и точный контроль между отдельными стадиями могут быть достигнуты через изменение величины завихрения. Следовательно при применении обычной фурмы с круглым отверстием можно получить примерно 30% степени последующего сжигания при величине завихрения 0,1, а при увеличении величины завихрения до примерно 1 степень последующего сжигания можно увеличить до примерно 55%. Когда применяют фурму с круглым отверстием для образования полой струи газа без завихрения (величина завихрения равна нулю), то можно достичь по крайней мере 40% степени последующего сжигания, которую можно улучшить до примерно 75% путем увеличения величины завихрения (до примерно 1,0). При применении фурмы с круглым отверстием оптимальной конструкции, например, с уменьша- ющейся шириной щели среди других факторов можно получить контролируемую степень последующего сжигания в пределах 30-100% посредством изменения величины завихрения.
При применении изобретения для восстановительной плавки, реагенты можно вводить под поверхность ванны либо посредством верхнего дутья. Успешным является применение не только полупогружен- ных фурм для подачи руды, но и также фурм для верхнего дутья, посредством которых измельченную руду вводят в ванну расплава. В случае применения фурм для инжекции под поверхность ванны можно, например, использовать фурму ОВМ, которая состоит из двух концентричных труб. При применении ОВМ-фурмы тонкоизмельченную руду, уловленную газоносителем, вводят через центральную трубу, а газообразные и/или жидкие углеводороды для защиты фурмы вдувают через круглое отверстие. Аналогичным образом вместо руды в ванну можно вводить углеродсодержащие горючие вещества, например кокс или уголь различного качества.
Через полупрогруженные фурмы можно также вводить окислительные газы, например кислород, воздух или смеси инертного газа и кислорода.
Реагенты можно вводить частично или полностью в реакционную емкость через фурмы или копья, установленные над ванной. В этом случае удар газоносителя и измельченного твердого материала, наноси- мый на поверхность ванны, обычно является достаточно сильным, чтобы твердый материал мог проникать в ванну.
Возможна также добавка кусковой руды при помощи устройств, расположенных над поверхностью ванны.
Все газообразные, жидкие и твердые материалы, подаваемые в ванну, можно предварительно нагревать для улучшения общего теплового баланса. Температура предварительного нагрева является произвольной, причем в большинстве случаем она ограничена системой транспортировки.
Каждая фурма может состоять из кольцевого сопла с корпусом и внутренним элементом, который имеет диаметр, превы- шающий по меньшей мере в два, предпочтительно в пять раз, ширину отверстия. Внутренний элемент может иметь форму поршня, установленного для перемещения в осевом направлении.
Внутренний элемент может включать в себя деформируемый элемент с стержнем поршня. Кроме того, внутренний элемент может быть сплошным и неподвижным.
Способ и устройство согласно изобретению можно успешно применять в стале- плавильном процессе. В процессе производства стали углерод и возможно добавленные в чугун углеродсодержащие материалы для увеличения расхода скрапа вступают в реакцию с кислородом. Образующиеся активные газы состоят главным образом из окиси углерода и водорода. Эти активные газы можно затем сжигать над ванной чугуна с окислительными газами. Энергию, которая образуется, в результате последующего сжигания можно передавать ванне.
Кроме того, способ и устройство согласно изобретению можно успешно применять в процессе газификации угля в ванне жидкого чугуна. В таком процессе углеродсодержащие материалы, особенно уголь и окислительные газы, вступают в реакцию в ванне расплава, образуя активные газы, состоящие главным образом из водорода и окиси углерода. Эти активные газы можно затем частично сжигать окислительными газами над ванной чугуна. Энергия, которая образуется во время последующего горения, может передаваться ванне.
Способ и устройство согласно настоящему изобретению можно также успешно применять в процессе восстановительной плавки железной руды, в котором железную руду восстанавливают в жидкой ванне углеродсодержащими материалами, особенно углем. Образующиеся активные газы, которые состоят главным образом из окиси углерода и водорода, можно затем сжигать над ванной чугуна с применением окислительных газом. Энергию, которая образуется в результате последующего сжигания, можно передавать ванне.
На фиг. 1 - емкость реактора барабанного типа для восстановительной плавки, продольный разрез; на фиг. 2 - фурма для верхнего дутья, вертикальный разрез; на фиг. 3 - выпускное отверстие фурмы, вид с торца; на фиг. 4 и 5 - выпускные отверстия в других фурмах, вид с торца.
Устройство (фиг. 1) содержит емкость реактора барабанного типа с стальным кожухом 1 и огнеупорной футеровкой 2. Емкость реактора содержит ванну 3 железа и окислов железа.
Устройство также содержит инжекторные фурмы 4, проходящие через днище реактора для подачи реагентов под поверхность 5 ванны железа и окислов железа. Инжекторные фурмы 4 состоят из двух концентричных труб: внутренней 6 и наружной 7. Природный газ вводят в качестве защитной среды через кольцевое отверстие между двумя трубами 6 и 7 каждой инжекторной фурмы 4. Руду и газоноситель вдувают через внутреннюю трубу 6 одной инжекторной фурмы, а твердые горючие вещества, главным образом измельченный уголь и газоноситель вводят через внутреннюю трубу 6 другой инжекторной фурмы.
Устройство также содержит фурму 8 верхнего дутья для инжекции окислительных газов с завихрением на поверхность 5 ванны железа и окислов железа. Отходящие газы (после сжигания до большой степени) оставляют реактор через отверстие 9.
Фурма 8 (фиг. 2) содержит водоохлаждаемый корпус 10 с расположенными по касательным регулируемым впускным отверстием 11 для газа и круглым выпускным отверстием 12 для выхода газа. Корпус 10 содержит внутренний элемент 13 поршневого типа, состоящий из деформирующегося элемента 14 и соединенного с ним вала 15. Внутренний элемент 13 может перемещаться в осевом направлении, позволяя изменять ширину кольцеобразной щели сопла 16 (фиг. 3), образованной между корпусом 10 и деформирующимся элементом 14 в зоне выпускного отверстия 12.
Сопло 16 может быть установлено под углом 100 - 180о к оси корпуса 10 по направлению к поверхности ванны.
Под действием струи газа, входящей по касательной в корпус 10 через впускное отверстие 11 и с помощью деформирующегося элемента 14, струя газа получает завихрение, когда она оставляет сопло 16. Расположенное по касательной регулируемое отверстие для доступа газа можно применять для изменения завихрения.
Ширина кольцеобразного отверстия сопла 17 (фиг. 4) равна 15 мм, а расстояние 18 между двумя ближайшими противоположными сторонами - 160 мм. Наименьший диаметр внутреннего элемента превышает по крайней мере в два раза и предпочтительно в пять раз ширину кольца сопла 17.
Предпочтительно, чтобы во время применения завихрение в двух кольцевых соплах 19 и 20 (фиг. 5) было в противо- положных направлениях. Фурма образует полую струю двумя сплошными стержнями 21 и 22, причем соответственно с большим удлинением в осевом направлении 23, чем в осевом направлении 24.
Реактор барабанного типа, показанный на фиг. 1, применяли для пробной восстановительной плавки. В ванну 3 вводили примерно 10 т угля через фурмы нижнего дутья со скоростью дутья 30 кг/мин, руду вводили через фурмы нижнего дутья со скоростью 32 кг/мм, а негашенную известь для образования шлака вдували через нижние фурмы при расходе 2 кг/мин. В качестве газоносителя для передачи этих твердых измельченных материалов в количестве примерно 10 м3/мин применяли азот. В то же время через кольцевое сопло каждой фурмы вводили примерно 2 м3/мин природного газа для защиты инжекторных фурм. Также на поверхность 5 ванны 3 вдували горячий воздух при температуре 1200оС через фурму, имеющую круглое сечение и диаметр 200 мм, при расходе горячего воздуха 135 м3/нормальных/мин. Абсолютное давление равнялось примерно 1,7 бар в трубопроводе для горячего дутья и примерно 1,25 бар в реакторе.
При благоприятных условиях с применением известной свободной струи без завихрения максимальная степень последующего сжигания составила 30%. В сравнении с этим, под действием завихрения струи газа при верхнем дутье может быть достигнуто надежное увеличение степени последующего сжигания, которое можно точно регулировать посредством изменения величины завихрения. Например, степень последующего сжигания примерно 45% достигалась при величине завихрения примерно 0,5. Это позволило повысить скорость инжекции руды до примерно 40 кг/мин без снижения температуры ванны.
Применяя тот же самый реактор и почти те же указанные рабочие условия, можно значительно увеличить степень последующего сжигания посредством установки фурмы верхнего дутья, показанной на фиг. 3, 2, с отверстием 12 для выхода газа диаметром 300 мм и шириной кольцевой щели сопла 16 диаметром 35 мм. При величине завихрения 0,8 достигалось 65% степени последующего сжигания, причем при этих условиях реактор мог работать при скорости инжекции угля 25 кг/мин и скорости инжекции руды 53 кг/мин.
В этом сравнительно небольшом реакторе в опытных условиях восстановительной плавки стало возможным надежное и воспроизводимое достижение указанной степени последующего сжигания.

Claims (10)

1. Способ дожигания активных горючих газов, включающий подачу по крайней мере одной полой завихренной струей окислительных газов в направлении к поверхности ванны, дожигание образующихся над ванной газов, подачу в ванну выделяющейся тепловой энергии, подбор величины завихрения струи для определенной степени дожигания, отличающийся тем, что величину завихрения струи устанавливают по отношению ее тангенциальной и аксиальной скорости в интервале 0,1 - 5,0.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что окислительные газы подают под углом 10 - 90o к поверхности ванны.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что окислительные газы подают круглой струей.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что окислительные газы предварительно нагревают.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве окислительного газа используют кислород, воздух или смеси инертного газа, двуокиси углерода, паров воды и кислорода.
6. Способ по пп. 4 и 5, отличающийся тем, что струю окислительного газа, состоящую из воздуха, нагревают до 1000 - 1600oС.
7. Устройство для дожигания активных горючих газов, содержащее корпус, установленное в нем по крайней мере, одно сопло для подачи окислителя полой струей по направлению к поверхности ванны, завихритель и средство для подбора величины завихрения окислителя для достижения определенной степени дожигания, отличающееся тем, что средство для подбора величины завихрения выполнено в виде элемента, установленного с возможностью перемещения внутри сопла для подачи окислителя.
8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что завихритель установлен на каждом сопле или перед группой сопл для подачи окислителя.
9. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что сопло выполнено в виде кольца между внутренним элементом и корпусом, при этом диаметр внутреннего элемента в два раза превышает ширину кольца.
10. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что сопло установлено под углом 100 - 180o к оси корпуса по направлению к поверхности ванны.
SU894613390A 1988-02-12 1989-02-10 Способ дожигания активных горючих газов и устройство для его осуществления RU2025496C1 (ru)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AUP19558 1988-02-12
AUPI674188 1988-02-12
AUPI674588 1988-02-12
AUP16745 1988-02-12
AUP16741 1988-02-12
AUPI955888 1988-07-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2025496C1 true RU2025496C1 (ru) 1994-12-30

Family

ID=27157416

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894613390A RU2025496C1 (ru) 1988-02-12 1989-02-10 Способ дожигания активных горючих газов и устройство для его осуществления

Country Status (15)

Country Link
US (2) US5051127A (ru)
EP (1) EP0327862B1 (ru)
JP (1) JPH0221185A (ru)
KR (1) KR930004731B1 (ru)
AT (1) ATE105872T1 (ru)
AU (1) AU617409B2 (ru)
BR (1) BR8900607A (ru)
CA (1) CA1340545C (ru)
DE (3) DE327862T1 (ru)
ES (1) ES2010498T3 (ru)
HU (1) HU208342B (ru)
IN (1) IN172053B (ru)
MX (1) MX169852B (ru)
NZ (1) NZ227849A (ru)
RU (1) RU2025496C1 (ru)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2130082C1 (ru) * 1998-05-13 1999-05-10 Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет) Фурма для дожигания горючих газов в полости металлургических агрегатов
RU2135602C1 (ru) * 1998-02-23 1999-08-27 Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет) Способ сжигания природного газа в кислороде в дуговой сталеплавильной печи и устройство для его осуществления
RU2218420C2 (ru) * 1998-08-28 2003-12-10 Праксайр Текнолоджи, Инк. Способ подачи газа в печь
RU2285049C2 (ru) * 2001-04-11 2006-10-10 Текнолоджикал Ресорсиз Пти. Лтд. Устройство для подачи газа в емкость
RU2301837C2 (ru) * 2002-01-15 2007-06-27 Смс Демаг Акциенгезелльшафт Способ пирометаллургической обработки металлов, металлических расплавов и/или шлаков, а также инжекторное устройство
RU2520883C2 (ru) * 2012-07-20 2014-06-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Дуговая сталеплавильная печь с дожиганием горючих газов
RU2796917C1 (ru) * 2019-11-06 2023-05-29 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Способ производства расплавленного чугуна в электродуговой печи

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3136155B2 (ja) * 1989-06-02 2001-02-19 シーアールエイ・サービシーズ・リミテッド 金属酸化物鉱石の予熱及び予還元
EP0446860B1 (en) * 1990-03-13 1996-06-12 Cra Services Limited A process for producing metals and metal alloys in a smelt reduction vessel
US5190577A (en) * 1990-12-11 1993-03-02 Liquid Air Corporation Replacement of argon with carbon dioxide in a reactor containing molten metal for the purpose of refining molten metal
DE4042176C2 (de) * 1990-12-29 1993-12-09 Tech Resources Pty Ltd Verfahren zur Reduktion von Metalloxiden im schmelzflüssigen Zustand
IT1247067B (it) * 1991-01-14 1994-12-12 Cartigliano Off Spa Metodo ed apparato per il condizionamento di prodotti biologici
AU663882B2 (en) * 1991-07-29 1995-10-26 Molten Metal Technology, Inc. Method and system for oxidation in a molten bath
DE4234974C2 (de) * 1992-10-16 1994-12-22 Tech Resources Pty Ltd Verfahren zur Verstärkung der Stoffumsätze in metallurgischen Reaktionsgefäßen
DE4234973C1 (de) * 1992-10-16 1994-06-01 Tech Resources Pty Ltd Verfahren zum Schutz der feuerfesten Ausmauerung im Gasraum von metallurgischen Reaktionsgefäßen
US5733358A (en) * 1994-12-20 1998-03-31 Usx Corporation And Praxair Technology, Inc. Process and apparatus for the manufacture of steel from iron carbide
AUPN226095A0 (en) 1995-04-07 1995-05-04 Technological Resources Pty Limited A method of producing metals and metal alloys
AU698185B2 (en) * 1995-04-07 1998-10-29 Technological Resources Pty Limited A method of producing metals and metal alloys
DE19518343C2 (de) * 1995-05-18 1997-08-21 Tech Resources Pty Ltd Schmelzreduktionsverfahren mit erhöhter Effektivität
RU2081180C1 (ru) * 1995-07-06 1997-06-10 Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет) Способ дожигания горючих газов в рабочем пространстве сталеплавильных агрегатов и устройство для его осуществления
US5916512A (en) * 1995-07-06 1999-06-29 Air Products And Chemicals, Inc. Method and apparatus for after-burning the combustible components of the atmosphere in metallurgical smelting vessels
AUPO426396A0 (en) 1996-12-18 1997-01-23 Technological Resources Pty Limited A method of producing iron
AUPO426096A0 (en) * 1996-12-18 1997-01-23 Technological Resources Pty Limited Method and apparatus for producing metals and metal alloys
AUPO944697A0 (en) * 1997-09-26 1997-10-16 Technological Resources Pty Limited A method of producing metals and metal alloys
AUPP442598A0 (en) 1998-07-01 1998-07-23 Technological Resources Pty Limited Direct smelting vessel
MY119760A (en) 1998-07-24 2005-07-29 Tech Resources Pty Ltd A direct smelting process
AUPP483898A0 (en) 1998-07-24 1998-08-13 Technological Resources Pty Limited A direct smelting process & apparatus
AUPP554098A0 (en) 1998-08-28 1998-09-17 Technological Resources Pty Limited A process and an apparatus for producing metals and metal alloys
AUPP570098A0 (en) 1998-09-04 1998-10-01 Technological Resources Pty Limited A direct smelting process
AUPP647198A0 (en) * 1998-10-14 1998-11-05 Technological Resources Pty Limited A process and an apparatus for producing metals and metal alloys
AUPP805599A0 (en) 1999-01-08 1999-02-04 Technological Resources Pty Limited A direct smelting process
AUPQ083599A0 (en) 1999-06-08 1999-07-01 Technological Resources Pty Limited Direct smelting vessel
AUPQ152299A0 (en) 1999-07-09 1999-08-05 Technological Resources Pty Limited Start-up procedure for direct smelting process
AUPQ205799A0 (en) 1999-08-05 1999-08-26 Technological Resources Pty Limited A direct smelting process
AUPQ213099A0 (en) 1999-08-10 1999-09-02 Technological Resources Pty Limited Pressure control
AUPQ308799A0 (en) 1999-09-27 1999-10-21 Technological Resources Pty Limited A direct smelting process
AUPQ346399A0 (en) 1999-10-15 1999-11-11 Technological Resources Pty Limited Stable idle procedure
AUPQ365799A0 (en) 1999-10-26 1999-11-18 Technological Resources Pty Limited A direct smelting apparatus and process
US6602321B2 (en) 2000-09-26 2003-08-05 Technological Resources Pty. Ltd. Direct smelting process
AU2008299386B2 (en) * 2007-09-14 2012-01-12 Barrick Gold Corporation Process for recovering platinum group metals using reductants

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB400793A (en) * 1931-12-28 1933-11-02 Martin Kuenkele An improved process of and apparatus for influencing the processes of combustion in the hearths of shaft furnaces
DE723344C (de) * 1937-07-31 1942-08-03 Huetten Ges Lohse Lindhorst Pa Verfahren zur Durchfuehrung huettenmaennischer Reaktionen, insbesondere zur unmittelbaren Eisengewinnung
US2454892A (en) * 1946-05-22 1948-11-30 John H Sprow Blast furnace tuyere
DE843097C (de) * 1949-08-31 1952-07-03 Voest Ag Verfahren zum Frischen von Stahl mit reinem Sauerstoff
US3028231A (en) * 1959-01-01 1962-04-03 British Iron Steel Research Processing of metallic ores
US3627295A (en) * 1967-07-26 1971-12-14 Nippon Kokan Kk Blow lance arrangement
DE1806866B2 (de) * 1968-11-04 1972-03-02 Nippon Kokan K K , Tokio Brenner fuer fluessige brennstoffe
BE792128A (fr) * 1971-12-06 1973-03-16 Uss Eng & Consult Procede et installation pour l'affinage de l'acier
DE2419165A1 (de) * 1973-04-25 1974-11-21 Centre Rech Metallurgique Verfahren und vorrichtung zum schmelzen von eisenschrott
US3960546A (en) * 1974-05-22 1976-06-01 United States Steel Corporation Method for eliminating nose-skulls from steelmaking vessels
DE2755165C3 (de) * 1977-12-10 1988-03-24 Klöckner CRA Technologie GmbH, 4100 Duisburg Verfahren zur Erhöhung des Schrottsatzes bei der Stahlerzeugung
DE2838983C3 (de) * 1978-09-07 1986-03-27 Klöckner CRA Technologie GmbH, 4100 Duisburg Verfahren zur Erzeugung von Stahl im Konverter
DE3031680A1 (de) * 1980-08-22 1982-03-11 Klöckner-Werke AG, 4100 Duisburg Verfahren zur gaserzeugung
DE3318005C2 (de) * 1983-05-18 1986-02-20 Klöckner CRA Technologie GmbH, 4100 Duisburg Verfahren zur Eisenherstellung
DE3607775A1 (de) * 1986-03-08 1987-09-17 Kloeckner Cra Tech Verfahren zur schmelzreduktion von eisenerz
DE3607776A1 (de) * 1986-03-08 1987-09-17 Kloeckner Cra Tech Verfahren zur herstellung von eisen
US4701214A (en) * 1986-04-30 1987-10-20 Midrex International B.V. Rotterdam Method of producing iron using rotary hearth and apparatus

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 1500166, кл. C 21B 13/00, 1987. *
2. Авторское свидетельство СССР N 1439129, кл. C 21C 5/48, 1987. *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2135602C1 (ru) * 1998-02-23 1999-08-27 Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет) Способ сжигания природного газа в кислороде в дуговой сталеплавильной печи и устройство для его осуществления
RU2130082C1 (ru) * 1998-05-13 1999-05-10 Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет) Фурма для дожигания горючих газов в полости металлургических агрегатов
RU2218420C2 (ru) * 1998-08-28 2003-12-10 Праксайр Текнолоджи, Инк. Способ подачи газа в печь
RU2285049C2 (ru) * 2001-04-11 2006-10-10 Текнолоджикал Ресорсиз Пти. Лтд. Устройство для подачи газа в емкость
RU2301837C2 (ru) * 2002-01-15 2007-06-27 Смс Демаг Акциенгезелльшафт Способ пирометаллургической обработки металлов, металлических расплавов и/или шлаков, а также инжекторное устройство
RU2520883C2 (ru) * 2012-07-20 2014-06-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Дуговая сталеплавильная печь с дожиганием горючих газов
RU2796917C1 (ru) * 2019-11-06 2023-05-29 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Способ производства расплавленного чугуна в электродуговой печи

Also Published As

Publication number Publication date
KR890013199A (ko) 1989-09-22
ES2010498A4 (es) 1989-11-16
MX169852B (es) 1993-07-28
EP0327862B1 (en) 1994-05-18
ATE105872T1 (de) 1994-06-15
JPH0581638B2 (ru) 1993-11-15
JPH0221185A (ja) 1990-01-24
KR930004731B1 (ko) 1993-06-03
DE68915298D1 (de) 1994-06-23
HU208342B (en) 1993-09-28
DE3903705A1 (de) 1989-08-24
NZ227849A (en) 1991-06-25
DE327862T1 (de) 1989-12-07
AU2880289A (en) 1989-08-17
AU617409B2 (en) 1991-11-28
IN172053B (ru) 1993-03-27
EP0327862A2 (en) 1989-08-16
EP0327862A3 (en) 1990-02-28
US5051127A (en) 1991-09-24
DE3903705C2 (ru) 1990-06-13
HUT55450A (en) 1991-05-28
ES2010498T3 (es) 1994-07-16
DE68915298T2 (de) 1994-09-08
CA1340545C (en) 1999-05-18
US5050848A (en) 1991-09-24
BR8900607A (pt) 1989-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2025496C1 (ru) Способ дожигания активных горючих газов и устройство для его осуществления
RU2208749C2 (ru) Способ введения газа в жидкость
KR100242565B1 (ko) 철의 제조방법
AU734537B2 (en) Coherent jet injector lance
US3488044A (en) Apparatus for refining metal
EP1041341B1 (en) Multiple coherent jet lance
HU182867B (en) Method for improving the thermal equilibrium at steel refining
JP2000026912A (ja) ガスを液体中に供給するための超音速コヒ―レントガスジェット
JPS63125611A (ja) ア−ク炉エネルギ−供給の増加方法
CZ278679B6 (en) Process for producing steel from a charge of liquid pig iron and steel scrap in a converter
JPS6196044A (ja) 固体とガスとの点火可能な懸濁物を製造するための装置
JPS61213312A (ja) 水冷ランス
JPH06213577A (ja) 多媒質羽口の操作方法および多媒質羽口機構
EP1749109B1 (en) Refining molten metal
CA2109122A1 (en) Lance for immersion in a pyrometallurgical bath and method involving the lance
KR101511178B1 (ko) 금속, 용융 금속 및/또는 슬래그의 건식 야금 처리 방법
CA2225054C (en) Method for melting a batch in an electric arc furnace
WO1997002365A1 (en) Device for after-burning combustible components of the atmosphere in metallurgical smelting vessels
EP0871785B1 (en) Method and apparatus for after-burning the combustible components of the atmosphere in metallurgical smelting vessels
JPH065406Y2 (ja) 転炉吹錬用ランス
US5916512A (en) Method and apparatus for after-burning the combustible components of the atmosphere in metallurgical smelting vessels
SU1513037A1 (ru) Фурма дл продувки жидкого металла
RU22783U1 (ru) Фурма
SU1756364A1 (ru) Наконечник фурмы
SU1016367A1 (ru) Способ производства стали в конвертере