RU2164534C1 - Способ управления доменной плавкой (варианты) - Google Patents
Способ управления доменной плавкой (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2164534C1 RU2164534C1 RU2000103690/02A RU2000103690A RU2164534C1 RU 2164534 C1 RU2164534 C1 RU 2164534C1 RU 2000103690/02 A RU2000103690/02 A RU 2000103690/02A RU 2000103690 A RU2000103690 A RU 2000103690A RU 2164534 C1 RU2164534 C1 RU 2164534C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- natural gas
- blast
- gas
- furnace
- temperature
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 title claims abstract description 19
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 169
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims abstract description 83
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 80
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 73
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 56
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims description 32
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 16
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 15
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 8
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 8
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 4
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N Heavy water Chemical compound [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- -1 carbon hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- Y02P10/143—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]
Landscapes
- Manufacture Of Iron (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при выплавке чугуна в доменных печах с вдуванием в горн газообразного топлива. Способ управления доменной плавкой включает вдувание в горн печи газовой смеси, состоящей из природного газа и охладителя-окислителя в виде водяного пара или диоксида углерода, снижение расхода природного газа с одновременной компенсацией этого количества газа водяным паром в объемном отношении 1 : 1,5 с пределами составляющих газовой смеси, об.%: природный газ 18-88, водяной пар 12-82. Как вариант, вместо части природного газа в газовую смесь вводят диоксид углерода в объемном соотношении 1 : 1,25 с пределами составляющих газовой смеси, об.%: природный газ 21-90, диоксид углерода 10-79. При использовании изобретения обеспечивается постоянство температуры горновых газов без снижения температуры горячего дутья при уменьшении доли природного газа в смеси. 2 с.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при выплавке чугуна в доменных печах с вдуванием в горн газообразного топлива (природного, коксового газа).
Вдувание газообразного топлива в горн доменных печей началось в конце 50-х годов и быстро получило широкое распространение, оно позволило заменить часть кокса в доменной плавке, значительно увеличить температуру горячего дутья и соответственно также снизить расход кокса. Коэффициент замены кокса природным газом составил 0,6-0,8 кг/м3 ("Доменные печи. Нормативы расхода кокса, "Минмет СССР, Техническое управление, Москва, 1987, c.11).
В то же время исследования показали, что коэффициент замены на ряде печей в разные периоды составляет всего лишь 0,2-0,6 кг/м3, достигая в лучшие периоды 0,7 кг/м3 (Товаровский И.Г. "Совершенствование и оптимизация параметров доменного процесса", М.: "Металлургия", 1987, с. 142-147). Это связано с неполным окислением углерода природного газа в фурменном очаге, частичным пиролизом по реакции CH4 = С + 2H2 - 75 кДж/м3, плохо организованным противотоком в доменной печи.
В современных условиях доменной плавки экономически оправданное использование природного газа в доменной плавке находится на уровне коэффициента замены кокса природным газом 0,8 кг/м3 и выше. С другой стороны, сокращение расхода природного газа приводит к увеличению температуры горновых газов и, как следствие, к необходимости снижения температуры горячего дутья и повышению расхода кокса.
Известен способ ведения доменной плавки, в котором подогрев природного газа перед вводом его в поток нагретого воздуха, обогащенного кислородом, осуществляют добавлением пара с температурой 300-600oС в количестве 10-50% от объема природного газа, после чего смесь вводят в охладитель, где конденсируют и удаляют влагу. На выходе из охладителя температуру природного газа поддерживают в пределах 85-150oC, а влажность не более 25% (Патент Российской Федерации N 2009201, кл. С 21 В 5/00, 1991).
Способ предусматривает предварительный подогрев подаваемого в поток нагретого воздуха природного газа за счет добавления к нему перегретого пара с последующим удалением той части пара, которую удалось конденсировать. Способ не направлен на изменение состава газовой смеси с целью сохранения температуры горнового газа на постоянном уровне. Расход природного газа в газовой смеси поддерживается постоянным и максимально возможным. Цель способа - утилизация тепла пара от системы испарительного охлаждения доменной печи, с соответствующей экономией кокса.
Известен также способ управления доменной плавкой (Патент СССР N 1103799, МПК С 21 В 5/00, 1984) с подачей в горн печи горячей (1500-2800oC) газовой смеси, состоящей из восстановительных и окислительных компонентов, выплавку чугуна с содержанием кремния до 2%, в котором регулирование температуры и состава чугуна осуществляется изменением параметров газовой смеси, в частности ее состава, температуры.
Недостатком способа является то, что газовая смесь - горячий восстановительный газ, содержащий компоненты CO, H2, H2O, CO2 и N2, получают в специальных агрегатах с потерями тепла как при его получении, так и при передаче в доменную печь.
Кроме того, при реализации этого способа (см. примеры конкретного выполнения способа) показано, что в доменной плавке вместо дутья, обогащенного кислородом, вдувают восстановительный газ с изменением его количества и температуры, чем и воздействуют на температуру чугуна и содержание кремния в чугуне, а также на удельный расход кокса. Реализация этого способа не учитывает необходимость регулирования такого важнейшего показателя (параметра) доменной плавки, как постоянство температуры горновых газов.
Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности является способ управления доменной плавкой, включающий загрузку в печь материалов доменной плавки, вдувание обогащенного кислородом дутья и газовой смеси, содержащей восстановительные (природный и коксовый газ) и окислительные компоненты (кислород, водяной пар, отходящие газы металлургических агрегатов) (Патент Российской Федерации N 2015168, кл. С 21 В 5/00, 1993).
Способ предусматривает изменением расхода газовой смеси и ее состава регулировать температуру чугуна и содержание в нем кремния, титана.
Недостатком способа является то, что изменением состава и расхода газовой смеси не обеспечивается постоянство температуры и объема горновых газов - важнейшего условия производительной и экономичной работы доменной печи - противоточного агрегата. Изменение объема горновых газов вызывает нарушение "ровного схода материалов" с потерей производительности, перерасходом кокса, необходимостью снижения температуры горячего дутья, так как изменение температуры горновых газов только на 27,3oC (t) изменяет их объем на 10%:
V1 = V0 (1+t/273), м3
В то же время изменение расхода природного газа на 1% к расходу дутья, например для печи объемом 1033 м3 с расходом дутья 1850 м3/м, изменяют теоретическую (и реальную) температуру горновых газов на 50oC, изменение содержания кислорода в дутье на 1% - на 38oC, изменение содержания водяного пара в дутье на 1% - на 72oC ("Производство чугуна" Технологическая инструкция ТИ 234-Д- 01-88, Донецк, 1988, с. 43,45,54).
V1 = V0 (1+t/273), м3
В то же время изменение расхода природного газа на 1% к расходу дутья, например для печи объемом 1033 м3 с расходом дутья 1850 м3/м, изменяют теоретическую (и реальную) температуру горновых газов на 50oC, изменение содержания кислорода в дутье на 1% - на 38oC, изменение содержания водяного пара в дутье на 1% - на 72oC ("Производство чугуна" Технологическая инструкция ТИ 234-Д- 01-88, Донецк, 1988, с. 43,45,54).
Поэтому варьирование составом и количеством газовой смеси, как это предусмотрено в прототипе с целью регулирования температуры чугуна и содержания в нем кремния, титана, приведет к изменению объема горновых газов на 10, 20, 30 и более процентов, чем в результате нормальная работа доменной печи будет неизбежно нарушаться, а расход кокса увеличиваться.
Кроме того, недостатком способа является и то, что не обеспечивается условие взрывобезопасности газовой смеси при наличии в ней кислорода и монооксида углерода.
В основу предлагаемого изобретения поставлена задача усовершенствования способа управления доменной плавкой путем вдувания в горн печи газовой смеси, состоящей из природного газа и охладителя-окислителя в виде водяного пара или диоксида углерода, что обеспечивает постоянство температуры горновых газов без снижения температуры горячего дутья при снижении доли природного газа в смеси. При этом нужно иметь в виду то, что водяной пар или диоксид углерода являются теми компонентами смеси, которые так же как и природный газ могут в определенном объемном соотношении снижать температуру горновых газов, т.е. компенсировать воздействие природного газа и, в дополнение к этому, быть окислителями по отношению к углеводородам природного газа при совместном их поступлении в зону высоких температур (фурменную зону доменной печи) и за счет реакций конверсии (Рамм А.В. "Современный доменный процесс", Москва, "Металлургия", 1980, с. 259):
CH4+H2O ---> СО+3H2-9211 кДж/м3 CH4 (1)
CH4+CO2---> 2CO+2H2-11053 кДж/м3 CH4 (2)
достигать полного окисления углерода углеводородов с увеличением коэффициента замены кокса природным газом.
CH4+H2O ---> СО+3H2-9211 кДж/м3 CH4 (1)
CH4+CO2---> 2CO+2H2-11053 кДж/м3 CH4 (2)
достигать полного окисления углерода углеводородов с увеличением коэффициента замены кокса природным газом.
В предлагаемом способе управления доменной плавкой загружают в печь шихтовые материалы и кокс, вдувают обогащенное кислородом дутье и газовую смесь, содержащую углеводороды (природный газ) и окислительные компоненты, изменяют количественный состав газовой смеси, при этом изменение количественного состава газовой смеси, состоящей из природного газа и водяного пара, проводят в объемном соотношении 1:1,5, а газовая смесь имеет состав, об.%:
Природный газ - 18-88
Водяной пар - 12-82
и, как вариант, способ управления доменной плавкой, при котором загружают в печь шихтовые материалы и кокс, вдувают обогащенное кислородом дутье и газовую смесь, содержащую углеводороды (природный газ) и окислительные компоненты, изменяют количественный состав газовой смеси, при этом изменение количественного состава газовой смеси, состоящей из природного газа и диоксида углерода, проводят в объемном соотношении 1:1,25, а газовая смесь имеет состав, об.%:
Природный газ - 18-88
Диоксид углерода - 12-82
Предложенная совокупность признаков позволяет стабилизировать температуру горновых газов при снижении расхода природного газа в единицу времени за счет изменения состава газовой смеси, подаваемой в фурменную зону с сохранением на максимально возможном уровне температуры горячего дутья (охладительный эффект водяного пара и диоксида углерода) с соответствующей экономией кокса и за счет повышения коэффициента замены кокса природным газом (окислительный эффект водяного пара и диоксида углерода), снижать расход природного газа и кокса на тонну чугуна.
Природный газ - 18-88
Водяной пар - 12-82
и, как вариант, способ управления доменной плавкой, при котором загружают в печь шихтовые материалы и кокс, вдувают обогащенное кислородом дутье и газовую смесь, содержащую углеводороды (природный газ) и окислительные компоненты, изменяют количественный состав газовой смеси, при этом изменение количественного состава газовой смеси, состоящей из природного газа и диоксида углерода, проводят в объемном соотношении 1:1,25, а газовая смесь имеет состав, об.%:
Природный газ - 18-88
Диоксид углерода - 12-82
Предложенная совокупность признаков позволяет стабилизировать температуру горновых газов при снижении расхода природного газа в единицу времени за счет изменения состава газовой смеси, подаваемой в фурменную зону с сохранением на максимально возможном уровне температуры горячего дутья (охладительный эффект водяного пара и диоксида углерода) с соответствующей экономией кокса и за счет повышения коэффициента замены кокса природным газом (окислительный эффект водяного пара и диоксида углерода), снижать расход природного газа и кокса на тонну чугуна.
Способ осуществляется следующим образом.
К газопроводу перед коллектором - распределителем природного газа по воздушным фурмам доменной печи подведен паропровод с перегретым паром от заводской системы паропитания (или газопровод с двуокисью углерода) для регулируемой его подачи в поток природного газа. После заданного снижения расхода природного газа и замены его расчетным количеством водяного пара или диоксида углерода, газовая смесь смешивается в газопроводе природного газа и коллекторе-распределителе, находящемся от воздушных фурм печи на расстоянии 10-20 м, чем и обеспечивается полная газификация природного газа без пиролиза углеводородов при поступлении в фурменные очаги печи смеси по реакциям (1) и (2).
При этом могут быть следующие ситуации, объясняющие сущность предлагаемого изобретения и позволяющие обосновать пределы изменения расхода природного газа и охладителя-окислителя в газовой смеси для стабилизации температуры горновых газов, их объема и обеспечения нормального противотока горнового газа и шихты в доменной печи, т.е. "ровной ее работы".
Рассмотрим это на примерах.
Пример1.
Доменная печь N 1 ОАО "ДМЗ" объемом 1033 м3 работает на дутье естественной влажности 8-16 г/м3 (1-2% к расходу дутья) с расходом дутья 1850 м3/мин и расходом природного газа 6000 м3/ч (5,4% к дутью). Содержание кислорода в дутье - 22,5%, температура дутья - 1030oC. Теоретическая температура горения (температура горновых газов), подсчитанная по нижеприведенной формуле:
где tq - температура дутья, oС;
φ - влажность дутья, %;
ω - содержание кислорода в дутье, %;
Qп.г.- расход природного газа, в % к дутью;
Qкг - расход коксового газа, в % к дутью;
М - расход мазута, г/м3 дутья;
П - расход пылеугольного топлива, г/м3 дутья составляет 2000oC.
где tq - температура дутья, oС;
φ - влажность дутья, %;
ω - содержание кислорода в дутье, %;
Qп.г.- расход природного газа, в % к дутью;
Qкг - расход коксового газа, в % к дутью;
М - расход мазута, г/м3 дутья;
П - расход пылеугольного топлива, г/м3 дутья составляет 2000oC.
Печь работает ровно, производительно и поэтому считаем, что параметры плавки и теоретическая температура горновых газов являются оптимальными для проплавки привозного агломерата и окатышей в их соотношении 50/50%. Топливо - кокс Донецкого коксохимзавода. Коэффициент замены кокса природным газом составляет 0,7-0,8 кг/м3.
Согласно других источников (Рамм А.В. "Современный доменный процесс", Москва, "Металлургия", 1980, с.226) он может достигать 1,1 кг/м3 и даже 1,3 кг/м3 (Лялюк В.П. "Современные проблемы технологии доменной плавки", Днепропетровск, "Пороги", 1999, с. 47).
Поэтому нижний предел снижения расхода природного газа и замены его водяным паром при обязательном условии эквивалентной температурной компенсации определяем исходя из окислительного эффекта водяного пара в газовой смеси за счет "связанного" кислорода добавляемого водяного пара или диоксида углерода и повышения замены кокса природным газом от 0,7-0,8 до 0,7-1,3 кг/м3, т.е. от 
или от 12,5 до 46,1%.
Отсюда минимальное содержание пара в газовой смеси для дополнительной газификации природного газа по реакции (1) составляет (основная масса газа окисляется за счет кислорода дутья по реакции
CH4 + 0,5O2 ---> CO + 2H2 - 1591 кДж/м3 CH4):
6000 · 0,125 = 750 м3/ч или
где 0,464 - плотность пара при температуре 200oC, кг/м3.
CH4 + 0,5O2 ---> CO + 2H2 - 1591 кДж/м3 CH4):
6000 · 0,125 = 750 м3/ч или
где 0,464 - плотность пара при температуре 200oC, кг/м3.
На разложение и подогрев продуктов разложения такого количества пара до температуры горновых газов требуется повышение нагрева дутья на величину (компенсационный нагрев),oC:
где 1850 - расход дутья на печь, м3/мин;
9 - повышение температуры горячего дутья на каждый 1 г пара в 1 м3 дутья, oC (Ефименко Г.Г. и др. "Металлургия чугуна", "Вища школа", Киев, 1974, с. 282).
где 1850 - расход дутья на печь, м3/мин;
9 - повышение температуры горячего дутья на каждый 1 г пара в 1 м3 дутья, oC (Ефименко Г.Г. и др. "Металлургия чугуна", "Вища школа", Киев, 1974, с. 282).
Для сохранения температуры горновых газов (теоретической температуры горения) без изменения температуры горячего дутья, требуется уменьшить расход природного газа на величину:
где 0,8 - соотношение температуры горновых газов и температуры горячего дутья, ед. ("Производство чугуна" Технологическая инструкция ТИ 234-Д-01-88, Донецк, 1988, с.45, 46);
45 - изменение температуры горнового газа от изменения расхода природного газа на 1000 м3/ч,oC (там же).
где 0,8 - соотношение температуры горновых газов и температуры горячего дутья, ед. ("Производство чугуна" Технологическая инструкция ТИ 234-Д-01-88, Донецк, 1988, с.45, 46);
45 - изменение температуры горнового газа от изменения расхода природного газа на 1000 м3/ч,oC (там же).
Следовательно, сохранение температуры горновых газов с одновременным повышением коэффициента замены кокса природным газом достигнуто в нашем примере путем снижения расхода природного газа на 500 м3/ч и введением в остальной природный газ, подаваемый в фурмы доменной печи, температурного компенсатора - водяного пара в количестве 750 м3/ч водяного пара, что в объемных процентах равно:
природный газ
водяной пар
с объемным соотношением в изменяемой части газовой смеси природный газ - водяной пар 500 к 750/500 или 1:1,5.
природный газ
водяной пар
с объемным соотношением в изменяемой части газовой смеси природный газ - водяной пар 500 к 750/500 или 1:1,5.
Верхний предел снижения расхода природного газа и замены его водяным паром связан с теми случаями, когда количество природного газа на плавку лимитируется и его расход нужно уменьшать. Экономически целесообразно в этом случае составить и использовать газовую смесь из природного газа и расчетного количества водяного пара с целью сохранения температуры горнового газа без изменения температуры горячего дутья.
Известным является степень увлажнения дутья до 5% (Рамм А.В. "Современный доменный процесс", Москва, "Металлургия", 1980, с. 156). Принимаем, что это количество водяного пара может быть подано в фурменную зону доменной печи вместе с природным газом и вместо его части по условиям температурной компенсации для сохранения температуры горнового газа, их объема.
Исходя из этого, расход водяного пара составит:
1850·60·(40-12) = 3108000
3,11 т/ч,
где 40 - количество пара в увлажненном дутье при его естественной влажности летом 8 г/м3 (5·8 = 40 г/м3);
12 - средняя естественная влажность дутья при колебании лето - зима 8-16 г/м3.
1850·60·(40-12) = 3108000
где 40 - количество пара в увлажненном дутье при его естественной влажности летом 8 г/м3 (5·8 = 40 г/м3);
12 - средняя естественная влажность дутья при колебании лето - зима 8-16 г/м3.
Массовый часовой объемный расход пара составит:
Такое количество пара при подаче его в фурменные очаги доменной печи потребует на разложение и нагрев продуктов разложения тепловой компенсации, равной (40-12) · 9 = 252oC температуры горячего дутья. Для сохранения теоретической температуры горения на прежнем уровне (2000oC) необходимо снизить расход природного газа на величину:
Следовательно, газопаровая смесь будет состоять из (6000-4500) м3/ч природного газа и 6700 м3/ч пара, что в объемных процентах составляет:
природный газ
водяной пар
с тем же соотношением природный газ- водяной пар в изменяемой части газовой смеси: 4500 к 6700/4500 или 1:1,5.
Такое количество пара при подаче его в фурменные очаги доменной печи потребует на разложение и нагрев продуктов разложения тепловой компенсации, равной (40-12) · 9 = 252oC температуры горячего дутья. Для сохранения теоретической температуры горения на прежнем уровне (2000oC) необходимо снизить расход природного газа на величину:
Следовательно, газопаровая смесь будет состоять из (6000-4500) м3/ч природного газа и 6700 м3/ч пара, что в объемных процентах составляет:
природный газ
водяной пар
с тем же соотношением природный газ- водяной пар в изменяемой части газовой смеси: 4500 к 6700/4500 или 1:1,5.
Естественно то, что в нашем примере с увеличением замены природного газа от 5003/ч до 4500 м3/ч водяным паром, окисление остального природного газа газовой смеси будет улучшаться с одновременным увеличением коэффициента замены кокса природным газом с 0,7 до 1,3 кг/м3.
Снижение расхода природного газа на величину менее 500 м3/ч (т.е. более 88% в смеси или более 
) нецелесообразно, т.к. это приведет к оперированию расходом пара менее 0,348 т/ч и практически не определяемым увеличением коэффициента замены кокса природным газом.
Снижение расхода природного газа более чем на 4500 м3/ч (т.е. менее 18% в смеси) и замена его водяным паром оказывается также нецелесообразным, т.к. чрезмерное насыщение газовой смеси тяжелым водяным паром приводит к неравномерному распределению компонентов смеси по фурмам, что является крайне нежелательным явлением для работы доменной печи с круглой геометрией горна.
Пример 2.
Доменная печь работает на тех же параметрах и в тех же условиях, что и в примере 1. Отличием является то, что в качестве охладителя - окислителя в поток природного газа подается диоксид углерода (CO2).
Для расчета потребного количества этого реагента, добавляемого к природному газу, принимаются во внимание реакции конверсии природного газа водяным паром и диоксидом углерода (реакции (1) и (2)).
Из уравнения реакций следует, что один объем метана окисляется одним объемом диоксида углерода, тепловые эффекты конверсии метана диоксидом углерода и паром разные, поэтому диоксида углерода "подмешивать" к природному газу нужно будет меньше из-за его более сильного охлаждающего воздействия на величину: 11053/9211=1,20 ед.
Следовательно, газовая смесь будет состоять при условии нижнего предела расхода диоксида углерода:
6000-500 м3/ч (5500 м3ч) природного газа и
750: 1,2 (625 м3/ч) диоксида углерода, что в объемных процентах составляет:
природный газ
диоксид углерода
При условии верхнего предела расхода диоксида углерода газовая смесь в объемных процентах будет состоять:
природный газ
диоксид углерода
с объемным соотношением в изменяемой части газовой смеси природный газ и диоксид углерода, равным 1,5:1,2 = 1,25 ед., т.е. 1:1,25.
6000-500 м3/ч (5500 м3ч) природного газа и
750: 1,2 (625 м3/ч) диоксида углерода, что в объемных процентах составляет:
природный газ
диоксид углерода
При условии верхнего предела расхода диоксида углерода газовая смесь в объемных процентах будет состоять:
природный газ
диоксид углерода
с объемным соотношением в изменяемой части газовой смеси природный газ и диоксид углерода, равным 1,5:1,2 = 1,25 ед., т.е. 1:1,25.
Таким образом, изменение количественного состава газовой смеси, состоящей из природного газа и диоксида углерода, производят в объемном соотношении 1:1,25 и газовая смесь имеет состав, об.%:
Природный газ - 21-90
Диоксид углерода - 10-79
Технико-экономический эффект способа доменной плавки с подачей в фурменные очаги газовой смеси, состоящей из углеводородов и "связанного" кислорода в виде водяного пара или диоксида углерода в соотношениях, обеспечивающих постоянство температуры и объема горновых газов без снижения температуры горячего дутья, заключается в сохранении ровной работы доменной печи и температуры горячего дутья на величину до 250oC по расчету с соответствующей экономией природного газа, кокса и снижении или сохранении стоимости чугуна.
Природный газ - 21-90
Диоксид углерода - 10-79
Технико-экономический эффект способа доменной плавки с подачей в фурменные очаги газовой смеси, состоящей из углеводородов и "связанного" кислорода в виде водяного пара или диоксида углерода в соотношениях, обеспечивающих постоянство температуры и объема горновых газов без снижения температуры горячего дутья, заключается в сохранении ровной работы доменной печи и температуры горячего дутья на величину до 250oC по расчету с соответствующей экономией природного газа, кокса и снижении или сохранении стоимости чугуна.
Согласно руководящего документа "Доменные печи, нормативы расхода кокса", Минмет СССР, Техническое управление, Москва, 1987 г. с. 11, сохранение или увеличение каждых 10oC температуры горячего дутья позволяет экономить от 0,5 до 0,3% кокса и повышать производительность печи на 0,5-0,3%. Сокращение расхода природного газа приведет за счет ликвидации пиролиза к увеличению коэффициента замены кокса природным газом (коэффициент полезного действия природного газа в доменной плавке) с 0,6 - 0,8 кг/м3 до 1,0-1,3 кг/м3.
В тех случаях, когда прекращают увлажнять холодное дутье, сохраняется также кладка воздухонагревателей и воздухопроводов горячего дутья, т.к. водяной пар в печь подается через тракт подачи природного газа равномерно во времени вместо тракта холодное дутье - воздухонагреватели - воздухопровод горячего дутья с неравномерным поступлением его на фурмы во времени при повышенных расходах.
Claims (2)
1. Способ управления доменной плавкой, включающий загрузку в печь шихтовых материалов и кокса, вдувание обогащенного кислородом дутья и газовой смеси, содержащей углеводороды в виде природного газа и окислительные компоненты в виде водяного пара, изменение количественного состава газовой смеси, отличающийся тем, что изменение количественного состава газовой смеси, состоящей из 18 - 88 об.% природного газа и 12 - 82 об.% водяного пара, производят в объемном соотношении 1 : 1,5.
2. Способ управления доменной плавкой, включающий загрузку в печь шихтовых материалов и кокса, вдувание обогащенного кислородом дутья и газовой смеси, содержащей углеводороды в виде природного газа и окислительные компоненты в виде диоксида углерода, изменение количественного состава газовой смеси, отличающийся тем, что изменение количественного состава газовой смеси, состоящей из 21 - 90 об.% природного газа и 10 - 79 об.% диоксида углерода, производят в объемном соотношении 1 : 1,25.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA99105712 | 1999-10-19 | ||
| UA99105712A UA32635C2 (ru) | 1999-10-19 | 1999-10-19 | Способ управления доменной плавкой (варианты) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2164534C1 true RU2164534C1 (ru) | 2001-03-27 |
Family
ID=21689403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000103690/02A RU2164534C1 (ru) | 1999-10-19 | 2000-02-15 | Способ управления доменной плавкой (варианты) |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2164534C1 (ru) |
| UA (1) | UA32635C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2765476C2 (ru) * | 2017-06-22 | 2022-01-31 | Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод | Шахтная печь и вдув окислителя в нее |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3510904A1 (de) * | 1984-04-07 | 1985-10-17 | Bergwerksverband Gmbh, 4300 Essen | Verfahren zum betrieb eines hochofens |
| SU1465462A1 (ru) * | 1987-07-27 | 1989-03-15 | Институт черной металлургии | Способ ведени доменной плавки |
| SU1766960A1 (ru) * | 1990-09-27 | 1992-10-07 | Магнитогорский металлургический комбинат им.В.И.Ленина | Способ ведени доменной плавки |
| RU2015168C1 (ru) * | 1993-09-29 | 1994-06-30 | Акционерное общество закрытого типа "Эконтех" | Способ управления доменной плавкой |
| RU2026352C1 (ru) * | 1991-07-04 | 1995-01-09 | Акционерная компания "Тулачермет" | Способ ведения доменной плавки |
-
1999
- 1999-10-19 UA UA99105712A patent/UA32635C2/ru unknown
-
2000
- 2000-02-15 RU RU2000103690/02A patent/RU2164534C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3510904A1 (de) * | 1984-04-07 | 1985-10-17 | Bergwerksverband Gmbh, 4300 Essen | Verfahren zum betrieb eines hochofens |
| SU1465462A1 (ru) * | 1987-07-27 | 1989-03-15 | Институт черной металлургии | Способ ведени доменной плавки |
| SU1766960A1 (ru) * | 1990-09-27 | 1992-10-07 | Магнитогорский металлургический комбинат им.В.И.Ленина | Способ ведени доменной плавки |
| RU2026352C1 (ru) * | 1991-07-04 | 1995-01-09 | Акционерная компания "Тулачермет" | Способ ведения доменной плавки |
| RU2015168C1 (ru) * | 1993-09-29 | 1994-06-30 | Акционерное общество закрытого типа "Эконтех" | Способ управления доменной плавкой |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2765476C2 (ru) * | 2017-06-22 | 2022-01-31 | Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод | Шахтная печь и вдув окислителя в нее |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| UA32635C2 (ru) | 2001-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2914784C (en) | System and method for reducing iron oxide to metallic iron using coke oven gas and oxygen steelmaking furnace gas | |
| KR100381931B1 (ko) | 분사공기류를고로내에공급하기위한방법 | |
| US9028585B2 (en) | System and method for reducing iron oxide to metallic iron using coke oven gas and oxygen steelmaking furnace gas | |
| US5618032A (en) | Shaft furnace for production of iron carbide | |
| US5613997A (en) | Metallurgical process | |
| US11591662B2 (en) | Method for operating a metallurgical furnace | |
| RU2220209C2 (ru) | Способ получения железа прямым восстановлением | |
| TW202100756A (zh) | 用於操作高爐的方法 | |
| RU2137068C1 (ru) | Способ плавления металлических шихтовых материалов в шахтной печи | |
| AU701539B2 (en) | Process for producing sponge iron and plant for carrying out the process | |
| US4556418A (en) | Process for melting a ferrous burden | |
| RU2015168C1 (ru) | Способ управления доменной плавкой | |
| RU2164534C1 (ru) | Способ управления доменной плавкой (варианты) | |
| US5437706A (en) | Method for operating a blast furnace | |
| WO2011013848A1 (ja) | フェロコークスの製造方法 | |
| GB2077299A (en) | Controlling blast furnace operation | |
| EP0618302A1 (en) | Metallurgical processes and appartus | |
| RU2001110C1 (ru) | Способ доменной плавки | |
| CN114945688A (zh) | 通过直接还原铁矿石来生产铁的方法及相应设备 | |
| US4996694A (en) | Method and apparatus for melting iron and steel scrap | |
| US816973A (en) | Gas producing and consuming apparatus. | |
| SU899657A1 (ru) | Способ выплавки стали в двухванной печи | |
| US1756349A (en) | Iron smelting | |
| Kochura et al. | Fundamentals aspects and industrial practice of coal injection in the blast furnace at Donetsk Metallurgical Works | |
| RU2171848C2 (ru) | Способ горячей продувки доменной печи |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090216 |