RU132076U1

RU132076U1 - DEVICE FOR PRODUCING STEEL USING METALLIZED IRON RAW MATERIALS AND LIQUID IRON

Info

Publication number: RU132076U1
Application number: RU2012145581/02U
Authority: RU
Inventors: Владимир Георгиевич Лисиенко; Юрий Николаевич Чесноков; Анна Викторовна Лаптева
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2013-09-10

Abstract

Устройство для производства стали с использованием металлизированного железорудного сырья и жидкого чугуна, содержащее печь жидкофазного восстановления, работающую в режиме газификации, шахтную печь для металлизации окатышей, получаемых с избытком, имеющую выход для выгрузки металлизированных окатышей и выход для отвода отходящего газа, электродуговую печь и кислородную станцию, при этом выход кислородной станции соединен со входами печи жидкофазного восстановления для подачи кислорода и кислородно-воздушной смеси, выход печи жидкофазного восстановления для слива жидкого чугуна соединен со входом электродуговой печи для заливки чугуна, выход печи жидкофазного восстановления для отвода восстановительного газа соединен со входом шахтной печи для подачи восстановительного газа, выход шахтной печи для выгрузки металлизированных окатышей соединен со входом электродуговой печи для загрузки металлизированных окатышей, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено второй электродуговой печью и электростанцией, при этом шахтная печь снабжена выходом для выгрузки избыточных металлизированных окатышей, который соединен со входом второй электродуговой печи для загрузки металлизированных окатышей, при этом электростанция соединена с выходом шахтной печи для отвода отходящего газа с возможностью выработки электроэнергии и соединена с обеими электродуговыми печами и с кислородной станцией для подачи в них выработанной электроэнергии.A device for the production of steel using metallized iron ore and molten iron, containing a liquid-phase reduction furnace operating in gasification mode, a shaft furnace for metallizing pellets obtained in excess, having an outlet for unloading metallized pellets and an outlet for exhaust gas, an electric arc furnace and oxygen station, while the output of the oxygen station is connected to the inputs of the liquid-phase reduction furnace for supplying oxygen and an oxygen-air mixture, the output of the furnace is liquid phase recovery for draining molten iron is connected to the input of the electric arc furnace for cast iron casting, the output of the liquid phase recovery furnace to exhaust the reducing gas is connected to the input of the shaft furnace for supplying reducing gas, the output of the shaft furnace for unloading metallized pellets is connected to the input of the electric arc furnace for loading metallized pellets, characterized in that it is additionally equipped with a second electric arc furnace and a power plant, while the shaft furnace is equipped with an outlet for unloading excess metallized pellets, which is connected to the inlet of the second electric arc furnace for loading metallized pellets, with power connected to the output shaft furnace for discharging the exhaust gas capable of generating electricity and is connected to the two electric arc furnaces, and with an oxygen supply station they generated electricity.

Description

Полезная модель относится к области металлургии, в частности, к процессам жидкофазного производства чугуна, металлизации и электросталеплавильному производству. Известны устройства, обеспечивающие производство стали в электродуговых печах (ЭДП) с использованием металлизированного железорудного сырья и жидкого чугуна [1, 2]. Они включают печь жидкофазного восстановления (ПЖВ), работающую в режиме газификации и обеспечивающую получение одновременно жидкого чугуна и горячего восстановительного газа (ГВГ), шахтную печь (ШП) металлизации, обеспечивающую металлизацию железорудных окатышей, и дуговую электропечь, обеспечивающую получение электростали с использованием жидкого чугуна, металлизированных окатышей и лома. Преимуществом этих устройств является использование сравнительно дешевых угля или углеродсодержащих отходов вместо дорогостоящего природного газа, снижение энергозатрат при выплавке стали и возможность снижения потерь ванадия при выплавке легированной ванадием стали. Однако, как показал анализ материального баланса [3], недостатком этих устройств является получение значительного количества избыточных металлизированных окатышей и отходящего газа ШП, которые непосредственно не используются в данных устройствах, что приводит к увеличению энергоемкости процессов, реализуемых в данных устройствах, и дополнительным потерям материальных и энергетических ресурсов.The utility model relates to the field of metallurgy, in particular, to the processes of liquid-phase production of pig iron, metallization and electric steel production. Known devices for the production of steel in electric arc furnaces (EAF) using metallized iron ore and molten iron [1, 2]. They include a liquid-phase reduction furnace (ПЖВ), operating in gasification mode and providing both liquid cast iron and hot reducing gas (SHG), a metallization shaft furnace (ШП), which provides metallization of iron ore pellets, and an electric arc furnace, which provides electric steel using liquid iron , metallized pellets and scrap. The advantage of these devices is the use of relatively cheap coal or carbon-containing waste instead of expensive natural gas, a reduction in energy consumption during steel smelting and the possibility of reducing vanadium losses in the smelting of vanadium alloyed steel. However, as shown by the analysis of the material balance [3], the disadvantage of these devices is the production of a significant amount of excess metallized pellets and silica off-gas that are not directly used in these devices, which leads to an increase in the energy intensity of the processes implemented in these devices and additional losses of material and energy resources.

Таким образом, известно устройство производства стали с использованием железорудного сырья и жидкого чугуна, принятое за прототип [2]. Однако недостатком этого устройства является получение значительных количеств избыточных металлизированных окатышей и отходящего газа ШП, которые непосредственно не используются в данном устройстве и принимаются как товарные продукты. Это приводит к увеличению энергоемкости процесса, реализуемого в данном устройстве, дополнительным потерям материальных и энергетических ресурсов.Thus, it is known a device for the production of steel using iron ore and molten iron, adopted as a prototype [2]. However, the disadvantage of this device is the receipt of significant quantities of excess metallized pellets and off-gas gas, which are not directly used in this device and are accepted as commercial products. This leads to an increase in the energy intensity of the process implemented in this device, additional losses of material and energy resources.

Задачей настоящей полезной модели является снижение материальных и энергетических затрат в процессе получения электростали за счет использования вторичных энергетических и материальных ресурсов и как следствие снижения вредных выбросов.The objective of this utility model is to reduce material and energy costs in the process of producing electric steel through the use of secondary energy and material resources and, as a result, reduce harmful emissions.

Эта задача решается таким образом, что устройство для производства стали с использованием металлизированного железорудного сырья и жидкого чугуна, содержащее печь жидкофазного восстановления, работающую в режиме газификации, шахтную печь для металлизации окатышей, получаемых с избытком, имеющую выход для выгрузки металлизированных окатышей и выход для отвода отходящего газа, электродуговую печь и кислородную станцию, при этом выход кислородной станции соединен со входами печи жидкофазного восстановления для подачи кислорода и кислородно-воздушной смеси, выход печи жидкофазного восстановления для слива жидкого чугуна печи соединен со входом электродуговой печи для заливки чугуна, выход печи жидкофазного восстановления для отвода восстановительного газа соединен со входом шахтной печи для подачи восстановительного газа, выход шахтной печи для выгрузки металлизированных окатышей соединен со входом электродуговой печи для загрузки металлизированных окатышей, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено второй электродуговой печью и электростанцией, при этом шахтная печь снабжена выходом выгрузки избыточных металлизированных окатышей, который соединен со входом второй электродуговой печи для загрузки металлизированных окатышей, при этом электростанция соединена с выходом шахтной печи для отвода отходящего газа с возможностью выработки электроэнергии и соединена с обоими электродуговыми печами и с кислородной станцией для подачи в них выработанной электроэнергии.This problem is solved in such a way that a device for the production of steel using metallized iron ore and liquid iron, containing a liquid-phase reduction furnace operating in gasification mode, a shaft furnace for metallizing pellets obtained in excess, having an outlet for unloading metallized pellets and an outlet for removal exhaust gas, an electric arc furnace and an oxygen station, while the output of the oxygen station is connected to the inputs of the liquid-phase reduction furnace to supply oxygen and acid of the native-air mixture, the outlet of the liquid-phase reduction furnace for draining the molten iron of the furnace is connected to the inlet of the electric arc furnace for casting iron, the outlet of the liquid-phase reduction furnace to exhaust the reducing gas is connected to the inlet of the shaft furnace for supplying reducing gas, the outlet of the shaft furnace for unloading metallized pellets is connected to the entrance of an electric arc furnace for loading metallized pellets, characterized in that it is additionally equipped with a second electric arc furnace and a power plant, while the shaft furnace is provided with an outlet for unloading excess metallized pellets, which is connected to the input of the second electric arc furnace to load metallized pellets, while the power station is connected to the outlet of the shaft furnace for exhaust gas extraction with the possibility of generating electricity and is connected to both electric arc furnaces and to an oxygen station for supplying of them generated electricity.

Таким образом, в отличие от прототипа [2] в данном устройстве применена дополнительно вторая ЭДП (ЭДП-2). Это объясняется тем, что при синхронизации работы и технологий трех основных агрегатов, обеспечивающих получение стальной продукции: ПЖВ, работающей в режиме газификации, ШП металлизации и первой ЭДП (ЭДП-1) - и при оптимальном соотношении шихты в ЭДП-1: 36% чугуна, 36% окатышей и 28%лома - в ПЖВ, работающей в режиме газификации, вырабатывалось такое количество ВГ, что это обеспечивает производство в ШП количества металлизированных окатышей, избыточных для данного требуемого соотношения в первой дуговой электропечи [3, 4]. Это избыточное количество металлизированных окатышей предложено использовать в устанавливаемой ЭДП-2 в соотношении: 30% железорудных окатышей и 20% лома. Отходящий газ ШП металлизации, содержащей CO и H₂, предложено использовать для выработки электроэнергии на устанавливаемой ЭС. Это может быть обычная ЭС с парогенераторами и топочной камерой или газотурбинная установка. Полученная электроэнергия используется для подачи в дуговые электропечи и для работы КС. Кислород КС используется для подачи в ПЖВ, работающей в режиме газификации, как в чистом виде, так и для получения кислородно-воздушной смеси.Thus, in contrast to the prototype [2] in this device additionally used the second EHP (EHP-2). This is due to the fact that when synchronizing the work and technologies of the three main units that ensure the production of steel products: ПЖВ, operating in the gasification mode, ШП metallization and the first ЭДП (ЭДП-1) - and with the optimal ratio of the charge in ЭДП-1: 36% cast iron , 36% of the pellets and 28% of the scrap - in the ПЖВ operating in the gasification mode, such a quantity of SH was produced that this ensures the production in the silica of the amount of metallized pellets that are excessive for the required ratio in the first arc furnace [3, 4]. It is proposed to use this excess amount of metallized pellets in the installed EAF-2 in the ratio: 30% of iron ore pellets and 20% of scrap. It is proposed to use off-gas of silos of metallization containing CO and H ₂ to generate electricity at the installed electric power station. This can be a conventional ES with steam generators and a combustion chamber or a gas turbine installation. The resulting electricity is used for supplying to electric arc furnaces and for operation of the compressor station. Oxygen KS is used for supplying to the ПЖВ operating in the gasification mode, both in pure form and for the production of an oxygen-air mixture.

Функционирование данной установки поясняется на примере материального баланса данного комплекса агрегатов.The functioning of this installation is illustrated by the example of the material balance of this complex of units.

При этом, как отмечалось, принято возможное соотношение компонентов шихты в ЭДП-1: жидкий чугун - 36%, железорудные окатыши - 36%, лом - 28%, в ЭДП-2: приняты, например, соотношения железорудные окатыши - 30%, лом - 70%.At the same time, as noted, a possible ratio of the components of the charge in EAF-1 is accepted: liquid iron - 36%, iron ore pellets - 36%, scrap - 28%, in EAF-2: accepted, for example, the ratio of iron ore pellets - 30%, scrap - 70%.

Для примера приведем расчеты на 1000 кг (1 т) электростали ЭДП-1.For example, we give calculations per 1000 kg (1 t) of electric steel EDP-1.

В ПЖВ, работающей в режиме газификации, загружается 735,6 кг рудных материалов и 975,6 кг угля. Получается 431,8 кг чугуна и 1942 м³ ГВГ, требуется 243,3 кг кислорода для верхних фурм ПЖВ, работающей в режиме газификации, и 937,5 кг для дутья нижних фурм, всего 1180,8 кг. При использовании данного ВГ получено 1137,9 кг металлизированных окатышей. Из них 411,4 кг используется в ЭДП-1 и 726,5 кг - в ЭДП-2. В ЭДП-1 поступает также 410,2 кг чугуна ПЖВ, работающей в режиме газификации, и дается 319,3 кг лома. В ЭДП-2 подается 1695,1 кг лома. Отходящий газ ШП в количестве 1942 м³, содержащий 34% CO и 12% H₂, теплосодержанием 12234,6 МДж, направляется на ЭС для получения электроэнергии. Если принять, что на 1 кВт·ч расходуется 0,388 кг у.т. или 0,388-29,3=11,37 МДж [4], то на ЭС вырабатывается 1076 кВт·ч электроэнергии. Из них 270 кВт·ч, 500 кВт·ч и 306 кВт·ч используется для ЭДП-1, ЭДП-2 и КС, соответственно. При выходе кислорода 3,6 м³/кВт·ч |5] в КС получено 1101,6 м³ кислорода, который используется в ПЖВ, работающей в режиме газификации. Это количество выработанного кислорода соответствует потребному его количеству для ПЖВ, работающей в режиме газификации (1180,8 кг).In PZHV operating in the gasification mode, 735.6 kg of ore materials and 975.6 kg of coal are loaded. It turns out 431.8 kg of pig iron and 1942 m ^{3 of} SHG, 243.3 kg of oxygen are required for the upper tuyeres of the liquid fuel oil working in the gasification mode, and 937.5 kg for the blowing of the lower tuyeres, only 1180.8 kg. Using this HB, 1,137.9 kg of metallized pellets were obtained. Of these, 411.4 kg are used in EAF-1 and 726.5 kg in EAF-2. 410.2 kg of PZhV cast iron operating in the gasification mode also enters the EAF-1, and 319.3 kg of scrap is supplied. 1695.1 kg of scrap is supplied to the EAF-2. Silk off-gas in the amount of 1942 m ³ , containing 34% CO and 12% H ₂ , with a heat content of 12,234.6 MJ, is sent to the electric power station to generate electricity. If we assume that 0.388 kg of equivalent fuel is consumed per 1 kWh. or 0.388-29.3 = 11.37 MJ [4], then 1076 kWh of electricity is generated at the electric power station. Of these, 270 kW · h, 500 kW · h and 306 kW · h are used for EDP-1, EDP-2 and KS, respectively. When the oxygen output was 3.6 m ³ / kW · h | 5], 1101.6 m ^{3 of} oxygen was obtained in the KS, which is used in the LWG operating in the gasification mode. This amount of oxygen generated corresponds to its required amount for the liquid fuel oil operating in the gasification mode (1180.8 kg).

Таким образом, применение данного устройства обеспечивает автономную работу комплекса двух ЭДП для выплавки электростали. При этом при загружаемой металлической шихте ЭДП-2 2421,6 кг электростали производительность по отношению к ЭДП-1 составит 2,1 раза. В результате обеспечено использование вторичных энергоресурсов (1942 м³ отходящего газа и 726,5 кг металлизированных окатышей ШП металлизации).Thus, the use of this device provides autonomous operation of the complex of two EAF for smelting electric steel. At the same time, with the loaded metal charge ЭДП-2 2421.6 kg of electric steel, the productivity with respect to ЭДП-1 will be 2.1 times. As a result, the use of secondary energy resources was ensured (1942 m ^{3 of} exhaust gas and 726.5 kg of metallized pellets of metallized silica).

Предлагаемое устройство представлено на рис.1. Оно включает: ПЖВ, работающую в режиме газификации, - 1, ШП металлизации - 2, ЭДП-1 - 3 и ЭДП-2 - 4, ЭС - 5, КС - 6. В ПЖВ подаются уголь и железорудное сырье. ПЖВ имеет вход 5 - подачи кислорода в верхние фурмы, вход 6 - подачи кислородно-воздушной смеси в фурмы, выход 7 - слив чугуна, выход 8 - расход ГВГ. В ШП металлизации поступают окисленные железорудные окатыши. ТИП имеет вход 9 - подачу ГВГ из ПЖВ, работающую в режиме газификации, выход 10 - выгрузку металлизированных окатышей, выход 11 - выход отработанного газа. ЭС имеет вход 12 для ввода отработанного газа, выход 13 - выход выработанной ЭС электрической энергии. На выходе 14 КС подается выработанный кислород. Вход 15 этой станции служит для ввода электроэнергии. ЭДП имеют входы 16 для загрузки металлизированных окатышей, вход 17 для заливки жидкого чугуна, вход 18 для ввода электроэнергии. На выходе ЭДП образуется сталь.The proposed device is shown in Fig. 1. It includes: ПЖВ, operating in the gasification mode, - 1, ШП metallization - 2, ЭДП-1 - 3 and ЭДП-2 - 4, ЭС - 5, КС - 6. Coal and iron ore are supplied to the ПЖВ. ПЖВ has an input 5 - supply of oxygen to the upper tuyeres, input 6 - supply of an oxygen-air mixture to the tuyeres, output 7 - discharge of cast iron, output 8 - consumption of SHG. Oxidized iron ore pellets enter the metallization silos. The TYPE has an input 9 — supply of SHG from the ПЖВ operating in gasification mode, output 10 — discharge of metallized pellets, output 11 — exhaust gas output. ES has an input 12 for introducing exhaust gas, output 13 is the output of electric energy generated by ES. At the output of 14 KS, the generated oxygen is supplied. The input 15 of this station serves to enter electricity. EAFs have inputs 16 for loading metallized pellets, input 17 for pouring molten iron, input 18 for inputting electricity. Steel is formed at the exit of the EAF.

Устройство работает следующим образом. В ПЖВ -1, работающей в режиме газификации, подаются уголь или углеродсодержащие материалы, рудные железосодержащие материалы, кислород КС 6 на вход 5 и кислородно-воздушная смесь на вход 6. ГВГ ПЖВ, работающей в режиме газификации, с выхода 8 подаются через вход 9 - в ШП металлизации 2. В ШП металлизации подаются окисленные железорудные окатыши для их металлизации. Отработанные газы ШП металлизации с выхода 11 подаются на вход 12 ЭС 5 для выработки электроэнергии. Полученная на выходе 13 ЭС электроэнергия подается на входы 18 ЭДП 3 и 4, а также на вход 15 КС. В ЭДП-1 - 3 подается жидкий чугун на вход 17 из выхода 7 ПЖВ, на вход 16 поступают металлизированные окатыши с выхода 10 ШП металлизации. Кроме того, в ЭДП-1 - 3 загружается металлический лом (соотношение 40%, 30%, 20%). На вход 16 ЭДП-2 - 4 подаются избыточные металлизированные окатыши с выхода 10 ШП металлизации. Кроме того, в ЭДП-2 - 4 загружается металлический лом (соотношение 30% и 70%).The device operates as follows. In ПЖВ -1, operating in the gasification mode, coal or carbon-containing materials, ore-containing iron-containing materials, KS 6 oxygen are supplied to the inlet 5 and an oxygen-air mixture to the inlet 6. The SHG of the ПЖВ working in the gasification mode, from outlet 8 are fed through the inlet 9 - in the metallization silos 2. Oxidized iron ore pellets are fed to the metallization silos for their metallization. The exhaust gases of metallized silos from output 11 are fed to input 12 of ES 5 to generate electricity. The electric power received at the output 13 of the electric power supply is supplied to the inputs 18 of the EHP 3 and 4, as well as to the input 15 of the electric power supply. In EDP-1 - 3, molten iron is fed to input 17 from output 7 of the ПЖВ, metallized pellets from output 10 of the metallurgical feed are supplied to input 16. In addition, metal scrap is loaded into the EAF-1 - 3 (ratio 40%, 30%, 20%). Excess metallized pellets from the output of 10 metallization silos are fed to input 16 of the EDP-2 - 4. In addition, scrap metal is loaded into the EAF-2-4 (30% to 70% ratio).

Технический результат использования данного устройства - эффективное использование и снижение выбросов вредных газов ШП, которые сгорают в электростанции.The technical result of the use of this device is the effective use and reduction of harmful gas emissions of silos that burn in power plants.

Использованные источникиUsed sources

1. Лисиенко В.Г., Юсфин Ю.С., Смирнов Л.А. и др. Способ бескоксовой переработки ванадийсодержащего рудного сырья с получением легированной ванадием стали, горячих металлизированных окатышей и ванадиевого шлака. Патент на изобретение РФ, №2287017. Опубл. 2006, 11.2010.1. Lisienko V.G., Yusfin Yu.S., Smirnov L.A. etc. A method of coke-free processing of vanadium-containing ore raw materials to produce vanadium-doped steel, hot metallized pellets and vanadium slag. Patent for the invention of the Russian Federation, No. 2287017. Publ. 2006, 11.2010.

2. Лисиенко В.Г., Пареньков А.Е., Попов В.В. Способ производства стали с использованием металлизированного железорудного сырья. Патент на изобретение РФ, №2337971. Опубл. 10.11.2008. Бюл. №31.2. Lisienko V.G., Parenkov A.E., Popov V.V. Method for the production of steel using metallized iron ore. Patent for the invention of the Russian Federation, No. 2337971. Publ. 11/10/2008. Bull. No. 31.

3. Лисиенко В.Г., Соловьева П.В., Трофимова О.Г. Альтернативная металлургия: проблема легирования, модельные оценки эффективности / Под ред. В.Г. Лисиенко. - М.: Теплотехник, 2007. - 440 с.3. Lisienko V.G., Solovieva P.V., Trofimova O.G. Alternative metallurgy: the problem of alloying, model estimates of efficiency / Ed. V.G. Lisienko. - M.: Heat engineer, 2007 .-- 440 p.

4. Лисиенко В.Г., Щелоков Я.М., Ладыгичев М.Г. Хрестоматия энергосбережения: Справочное издание: В 2-х книгах. Книга 1 / Под ред. В.Г. Лисиенко. - М.: Теплоэнергетик, 2002. - 688 с.4. Lisienko V.G., Schelokov Y.M., Ladygichev M.G. The anthology of energy conservation: Reference edition: In 2 books. Book 1 / Ed. V.G. Lisienko. - M .: Teploenergetik, 2002 .-- 688 p.

5. Розенгарт Ю.И., Мурадова З.А., Теверовский Б.З. и др. Теплоэнергетика металлургических заводов: Учебник для вузов - М.: Металлургия, 1985. - 303 с.5. Rosengart Yu.I., Muradova Z.A., Teverovsky B.Z. et al. Thermal engineering of metallurgical plants: Textbook for universities - M .: Metallurgy, 1985. - 303 p.

Claims

A device for the production of steel using metallized iron ore and molten iron, containing a liquid-phase reduction furnace operating in gasification mode, a shaft furnace for metallizing pellets obtained in excess, having an outlet for unloading metallized pellets and an outlet for exhaust gas, an electric arc furnace and oxygen station, while the output of the oxygen station is connected to the inputs of the liquid-phase reduction furnace for supplying oxygen and an oxygen-air mixture, the output of the furnace is liquid phase recovery for draining molten iron is connected to the input of the electric arc furnace for cast iron casting, the output of the liquid phase recovery furnace to exhaust the reducing gas is connected to the input of the shaft furnace for supplying reducing gas, the output of the shaft furnace for unloading metallized pellets is connected to the input of the electric arc furnace for loading metallized pellets, characterized in that it is additionally equipped with a second electric arc furnace and a power plant, while the shaft furnace is equipped with an outlet for unloading excess metallized pellets, which is connected to the input of the second electric arc furnace for loading metallized pellets, with power connected to the output shaft furnace for discharging the exhaust gas capable of generating electricity and is connected to the two electric arc furnaces, and with an oxygen supply station they generated electricity.