RU2171848C2 - Method of hot blowing of blast furnace - Google Patents
Method of hot blowing of blast furnaceInfo
- Publication number
- RU2171848C2 RU2171848C2 RU98119527/02A RU98119527A RU2171848C2 RU 2171848 C2 RU2171848 C2 RU 2171848C2 RU 98119527/02 A RU98119527/02 A RU 98119527/02A RU 98119527 A RU98119527 A RU 98119527A RU 2171848 C2 RU2171848 C2 RU 2171848C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxygen
- stream
- blast
- fuel
- air blast
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000007664 blowing Methods 0.000 title 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 78
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 78
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 78
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 44
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 17
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 3
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 17
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 6
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000616 Ferromanganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000003034 coal gas Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N iron manganese Chemical compound [Mn].[Fe] DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к эксплуатации доменных печей, в частности доменных печей, в которых поток воздушного дутья обогащают кислородом. The invention relates to the field of metallurgy, in particular to the operation of blast furnaces, in particular blast furnaces, in which the stream of air blast is enriched with oxygen.
Доменные печи являются основным источником чугуна высокой чистоты при промышленном производстве стали. Чугун высокой чистоты нужен для производства высококачественных сталей, которые должны иметь минимальное содержание вредных элементов, подобных меди, химическое удаление которых из стали затруднено. Доменные печи используют также для производства других металлов, например ферромарганца и свинца. Blast furnaces are the main source of high purity iron in industrial steel production. High purity cast iron is needed for the production of high-quality steels, which must have a minimum content of harmful elements such as copper, the chemical removal of which from steel is difficult. Blast furnaces are also used for the production of other metals, for example ferromanganese and lead.
Основным топливом и источником восстановительного газа, потребляемого в доменных печах, в металлургии традиционно является кокс. Кокс, флюсы и руду, например железную руду, загружают послойно сверху печи, а снизу печи осуществляют горячее воздушное дутье. Воздух реагирует с коксом, выделяя тепло для процесса выплавки и восстановительный газ, который подогревает кокс, флюсы и руду и превращает железную руду в чугун, который течет через печь. Газ выходит сверху печи и частично используется для предварительного нагрева воздушного дутья. The main fuel and source of reducing gas consumed in blast furnaces in metallurgy is traditionally coke. Coke, fluxes and ore, for example iron ore, are loaded in layers on top of the furnace, and hot air blasting is carried out at the bottom of the furnace. Air reacts with coke, generating heat for the smelting process and a reducing gas that heats coke, fluxes and ore and turns iron ore into pig iron, which flows through the furnace. Gas escapes from the top of the furnace and is partially used to preheat the air blast.
Металлургический кокс получают посредством нагрева угля в отсутствии воздуха при удалении из угля наиболее летучих компонентов. Многие из летучих компонентов представляют опасность для окружающей среды и здоровья, и в последние годы началось ограничение коксового производства определенными рамками. Затраты на выполнение норм этих ограничений повышают расходы на производство кокса и капиталовложения, необходимые для нового оборудования в коксовом производстве. В результате, производство кокса сокращается, а цены растут. Эти факторы заставляют специалистов доменного производства уменьшать используемое количество кокса и вводить в печь в качестве заменителя кокса большие количества альтернативного топлива, полученного из полезных ископаемых, вместе с воздушным дутьем. Основными из всех видов топлива, полученного из полезных ископаемых, которые вводят в печь, чаще всего является пылевидный уголь, гранулированный уголь и природный газ. Пылевидный и гранулированный уголь являются более предпочтительными по экономическим причинам. Metallurgical coke is produced by heating coal in the absence of air while removing the most volatile components from coal. Many of the volatile constituents are hazardous to the environment and to health, and in recent years, coke production has been limited in scope. The costs of fulfilling the norms of these restrictions increase the costs of coke production and the investment required for new equipment in coke production. As a result, coke production is declining and prices are rising. These factors force blast furnace specialists to reduce the amount of coke used and introduce large quantities of alternative fuels obtained from minerals together with air blasting into the furnace as a substitute for coke. The main of all fuels obtained from minerals that are introduced into the furnace, most often is pulverized coal, granular coal and natural gas. Pulverized and granular coal are more preferred for economic reasons.
Кокс подогревается восстановительным газом по мере того, как газ поднимается в печи. В отличие от этого альтернативные топлива, полученные из полезных ископаемых, вводят при температуре окружающей среды. Таким образом, добавление такого топлива в воздушное дутье увеличивает тепловую нагрузку на печь, чего не происходит, когда в качестве топлива используют только кокс. Специалисты доменного производства решают эту проблему посредством обогащения воздушного дутья кислородом, и это дает некоторые преимущества. Однако даже при введении кислорода эксплуатация доменной печи при повышенных уровнях инжекции топлива, полученного из полезных ископаемых, не достигает цели, поскольку проблемы эксплуатации доменной печи связаны с плохим или неполным сгоранием вводимых видов топлива, полученного из полезных ископаемых. Coke is heated with reducing gas as the gas rises in the furnace. In contrast, alternative fuels derived from minerals are introduced at ambient temperature. Thus, the addition of such fuel to the air blast increases the heat load on the furnace, which does not happen when only coke is used as fuel. Blast furnace specialists solve this problem by enriching air blast with oxygen, and this gives some advantages. However, even with the introduction of oxygen, the operation of the blast furnace at elevated levels of injection of fuel obtained from minerals does not achieve the goal, since the problems of operation of the blast furnace are associated with poor or incomplete combustion of the input fuels obtained from minerals.
Известен способ горячей продувки доменной печи, включающий создание воздушного дутья, имеющего определенную скорость и определенную температуру, введение в поток воздушного дутья топлива и струи кислорода, сжигание топлива с кислородом для получения горячей струи дутья и введение горячей струи дутья в доменную печь (патент Великобритании 1415594, С 21 В 5/00, 26.11.1975). A known method for hot purging a blast furnace, including creating an air blast having a certain speed and a certain temperature, introducing fuel and an oxygen jet into the air blast stream, burning fuel with oxygen to produce a hot blast jet and introducing a hot blast jet into a blast furnace (UK patent 1415594 , С 21
Задачей изобретения является создание способа воздушного дутья с топливом и кислородом для последующего введения в доменную печь, который позволяет улучшить работу доменной печи. The objective of the invention is to provide a method of air blasting with fuel and oxygen for subsequent introduction into the blast furnace, which can improve the operation of the blast furnace.
Указанная задача и другие задачи, которые станут понятны специалистам в данной области техники при ознакомлении с описанием изобретения, решаются способом горячей продувки доменной печи, включающем создание потока воздушного дутья, имеющего определенную скорость и определенную температуру воздушного дутья, введение топлива в поток воздушного дутья, введение в поток воздушного дутья струи кислорода, имеющей скорость, которая превышает скорость потока воздушного дутья, и температуру, которая превышает температуру воздушного дутья, сжигание топлива с кислородом внутри струи воздушного дутья для получения горячей струи дутья и введение горячей струи дутья в доменную печь. This task and other tasks that will become clear to specialists in this field of technology when familiarizing themselves with the description of the invention are solved by a method of hot purging a blast furnace, including creating an air blast stream having a certain speed and a specific air blast temperature, introducing fuel into the air blast stream, introducing into an air blast stream of an oxygen stream having a speed that exceeds the air blast speed stream, and a temperature that exceeds the air blast temperature, burning fuel with oxygen inside an air blast jet to produce a hot blast jet and introducing a hot blast jet into a blast furnace.
Термин "кислород", как он использован здесь, означает среду, имеющую концентрацию кислорода по меньшей мере 50 мольных процентов. The term "oxygen", as used here, means a medium having an oxygen concentration of at least 50 molar percent.
Термином "доменная печь", используемым здесь, обозначается высокая печь шахтного типа с вертикальной шахтой печи, установленной над тиглеподобным подом и используемой для снижения количества окислов в расплавленном металле. The term “blast furnace” as used herein refers to a high shaft type furnace with a vertical shaft of a furnace mounted above a crucible-like hearth and used to reduce the amount of oxides in the molten metal.
На фиг. 1 представлена упрощенная схема, которую можно использовать на практике для реализации способа согласно изобретению;
фиг. 2 - более подробно поперечное сечение предпочтительной системы введения топлива и кислорода в поток воздушного дутья выше по ходу потока в доменной печи;
фиг. 3-5 графически показывают результаты, полученные при использовании на практике изобретения, и, для сравнения, результаты, полученные по общепринятой производственной практике.In FIG. 1 shows a simplified diagram that can be used in practice to implement the method according to the invention;
FIG. 2 is a more detailed cross section of a preferred system for introducing fuel and oxygen into an air blast stream upstream in a blast furnace;
FIG. 3-5 show graphically the results obtained by using the invention in practice, and, for comparison, the results obtained by generally accepted manufacturing practice.
Способ согласно изобретению позволяет улучшить условия воспламенения и сгорания топлива за счет образования зоны высокой температуры и высокой концентрации кислорода внутри потока воздушного дутья. Ниже изобретение описывается более подробно со ссылками на чертежи. The method according to the invention allows to improve the conditions of ignition and combustion of fuel due to the formation of a high temperature zone and a high concentration of oxygen inside the air blast stream. Below the invention is described in more detail with reference to the drawings.
Как следует из фиг. 1 воздух 1 из окружающей среды нагревают путем пропускания его через нагреватель 2 и подают в виде потока 3 воздушного дутья, имеющего скорость, как правило, в диапазоне от 125 до 275 метров в секунду (м/сек) и температуру, как правило, в интервале от 870 до 1320oC. Поток воздушного дутья проходит по каналу для потока дутья, который связан с фурмой, расположенной внутри печи на боковой стенке доменной печи.As follows from FIG. 1,
Топливо 4 добавляют в поток воздушного дутья либо в канал для дутья, либо в фурму. Топливом может быть любое эффективное топливо, которое сгорает в кислороде. К таким топливам можно отнести уголь, например пылевидный, гранулированный или порошковый уголь, природный газ или топливный печной газ. Предпочтительными топливами являются пылевидный, гранулированный или порошковый уголь.
Струю кислорода 5 вводят в поток воздушного дутья либо через канал для дутья, либо через фурму. Струя кислорода имеет концентрацию кислорода по меньшей мере 50 мольных процентов и может иметь концентрацию кислорода 85 мольных процентов и более. Струя кислорода имеет скорость, которая превышает скорость потока 3 воздушного дутья, предпочтительно имеет скорость, которая, по меньшей мере, в 1,5 раза выше, чем скорость воздушного дутья. Скорость струи кислорода, как правило, находится в диапазоне от 350 до 850 м/сек. Предпочтительно, скорость струи кислорода составляет, по меньшей мере, половину скорости звука. Скорость звука, например, составляет, приблизительно 780 м/сек при 1370oC и, приблизительно, 850 м/сек при 1650oC. Струя кислорода имеет температуру, которая превышает температуру потока 3 воздушного дутья и, как правило, находится в интервале от 1200 до 1650oC. Согласно настоящему изобретению для получения заданной струи горячего кислорода подходит любое средство. Особенно предпочтительным способом генерирования заданной горячей струи кислорода согласно настоящему изобретению является способ, описанный в патенте США 5266026.A stream of
На фиг. 2 более подробно показан вариант подачи топлива и горячего кислорода в поток воздушного дутья. Как показано на фиг. 2, поток 3 воздушного дутья течет внутри канала 6 для дутья, который соединен с фурмой, расположенной на боковой стенке внутри доменной печи. На практике по периметру доменной печи может быть расположено несколько фурм, и в этом случае по одной или нескольким таким фурмам можно подавать поток дутья, генерируемый в доменной печи по технологии согласно настоящему изобретению. Топливо, например, пылевидный, порошковый или гранулированный уголь, подают в поток 3 воздушного дутья внутри канала 6 для дутья через фурму 8 для топлива, а горячий кислород подают в поток 3 воздушного дутья внутри канала 6 для дутья через кислородную фурму 9. In FIG. 2 shows in more detail the option of supplying fuel and hot oxygen to the air blast stream. As shown in FIG. 2,
Высокая скорость и, следовательно, высокий момент количества движения струи горячего кислорода вызывают интенсивное перемешивание, при котором происходит смешивание или введение топлива внутрь струи. Более того, высокая температура струи кислорода приводит к быстрому удалению летучих компонентов, если они содержатся в топливе. Благодаря высокой температуре струи горячего кислорода по существу нет необходимости в дополнительном перемешивании потока кислородного дутья для инициирования горения топлива. С другой стороны, если струя кислорода вводится при температуре окружающей среды или близкой к этой температуре, необходимо перемешивание с потоком воздушного дутья для получения достаточного количества тепла, чтобы воспламенить топливо. Это смешивание с воздушным потоком будет понижать концентрацию кислорода в струе кислорода, что вредит воспламенению и сгоранию. Таким образом, способ согласно изобретению эффективно использует вводимый кислород для улучшения сгорания путем создания условий, при которых воспламенение происходит в условиях более высоких локальных концентраций кислорода. Способ согласно изобретению облегчает решение производственных проблем, связанных с плохим или неполным сгоранием вводимого топлива, который позволяет сократить скорость введения топлива, полученного из полезных ископаемых, при традиционной эксплуатации доменных печей. The high speed and, consequently, the high angular momentum of the jet of hot oxygen cause intense mixing, during which mixing or introduction of fuel into the jet occurs. Moreover, the high temperature of the oxygen stream leads to the rapid removal of volatile components, if they are contained in the fuel. Due to the high temperature of the hot oxygen stream, there is essentially no need for additional mixing of the oxygen blast stream to initiate fuel combustion. On the other hand, if an oxygen stream is introduced at or near ambient temperature, mixing with an air blast stream is necessary to obtain enough heat to ignite the fuel. This mixing with the air stream will lower the oxygen concentration in the oxygen stream, which is harmful to ignition and combustion. Thus, the method according to the invention effectively uses the introduced oxygen to improve combustion by creating conditions under which ignition occurs under conditions of higher local oxygen concentrations. The method according to the invention facilitates the solution of production problems associated with poor or incomplete combustion of the injected fuel, which allows to reduce the rate of introduction of fuel derived from minerals in the traditional operation of blast furnaces.
Предпочтительно, чтобы фурма для подачи горячего кислорода проходила через стенку канала для дутья под углом, равным или близким к углу фурмы для подачи топлива, и чтобы наконечник фурмы для горячего кислорода был расположен так, чтобы струя кислорода пересекала поток топлива как можно ближе к наконечнику фурмы для топлива. Расстояние между наконечниками двух фурм может колебаться приблизительно от 5 до 50-кратной величины наружного диаметра кислородного сопла, который определяет внутренний диаметр струи кислорода. Чем больше расстояние, тем более высокий момент количества движения возникает, способствуя смешиванию, но что может вызвать перегрев фурмы для топлива. Увеличенные расстояния могут привести в результате к чрезмерному разбавлению и охлаждению потока горячего кислорода воздухом. Однако в упомянутом диапазоне расстояний наконечник кислородной фурмы можно располагать заподлицо со стенкой канала для дутья, обеспечивая защиту от воздушного дутья и потенциально увеличивая срок службы фурмы. Благодаря высокой скорости и высокому моменту количества движения струя горячего кислорода будет способна проникать сквозь поток воздушного дутья и смешиваться с вводимым топливом. Preferably, the hot oxygen lance passes through the wall of the blast channel at an angle equal to or close to the angle of the fuel lance, and that the hot oxygen lance is located so that the oxygen stream crosses the fuel flow as close to the lance tip for fuel. The distance between the tips of the two tuyeres can vary from about 5 to 50 times the outer diameter of the oxygen nozzle, which determines the inner diameter of the oxygen jet. The greater the distance, the higher the moment of momentum arises, contributing to mixing, but which can cause the tuyeres to overheat for fuel. Longer distances can result in excessive dilution and cooling of the hot oxygen stream by air. However, in the aforementioned range of distances, the tip of the oxygen tuyere can be flush with the wall of the blast channel, providing protection from air blasting and potentially increasing the life of the tuyere. Due to the high speed and high angular momentum, a stream of hot oxygen will be able to penetrate the air stream and mix with the injected fuel.
При сгорании топлива в горячем кислороде внутри потока воздушного дутья возникает поток 10 горячего дутья. Если теперь обратиться к фиг. 1, то этот поток 10 горячего дутья поступает в доменную печь 11 и используется для генерирования тепла и восстановительного газа внутри печи. Отработанный газ удаляют из доменной печи 11 в отходящем потоке 12. When fuel is combusted in hot oxygen, a hot blast stream 10 occurs inside the air blast stream. Referring now to FIG. 1, this hot blast stream 10 enters the
Приведенные ниже примеры представлены для дополнительной иллюстрации изобретения и для сравнения, чтобы продемонстрировать преимущества изобретения. Они не вносят никаких ограничений. The following examples are presented to further illustrate the invention and for comparison, to demonstrate the advantages of the invention. They do not introduce any restrictions.
Фиг. 3 и 4 иллюстрируют в графической форме результаты полного сгорания, высвобождение летучих веществ (VM) и сгорание химически связанного углерода (FC) для четырех вариантов, изученных в экспериментальном канале для дутья: (1) - Исходный, в котором кислород не подавали в поток воздушного дутья, (2) - Обогащенный, в котором кислород подавали выше по ходу потока относительно нагревателя воздуха для дутья при температуре окружающей среды. (3) - Холодный ввод, в котором кислород вводят в поток воздушного дутья подобно тому, как показано на фиг. 2, но при температуре окружающей среды и (4) - Горячий ввод, в котором использовали способ по настоящему изобретению подобно тому, как показано на фиг. 2. В каждом случае поток воздушного дутья имел скорость 160 м/сек и температуру потока воздуха 900oC. Топливо представляло собой пылевидный уголь с высоким содержанием летучих веществ того сорта, который обычно используют при эксплуатации промышленных доменных печей, и имел по результатам анализа состав, приведенный в таблице. Топливо подавали в поток воздушного дутья при двух расходах потока - 7,5 килограммов в час (кг/час), результаты показаны на фиг. 3, и при 9,5 кг/час, результаты показаны на фиг. 4.FIG. Figures 3 and 4 illustrate in graphical form the results of complete combustion, the release of volatile substances (VM) and the combustion of chemically bound carbon (FC) for the four options studied in the experimental blast channel: (1) - The original, in which oxygen was not supplied to the air stream blast, (2) - Enriched in which oxygen was supplied upstream of the blast air heater at ambient temperature. (3) - Cold inlet, in which oxygen is introduced into the air blast stream, similar to that shown in FIG. 2, but at ambient temperature and (4) —Hot entry, in which the method of the present invention was used, similar to that shown in FIG. 2. In each case, the air blast flow had a speed of 160 m / s and an air flow temperature of 900 o C. The fuel was pulverized coal with a high content of volatiles of the kind that is usually used in the operation of industrial blast furnaces, and had the composition given in the table. Fuel was fed into the air blast stream at two flow rates of 7.5 kilograms per hour (kg / h), the results are shown in FIG. 3, and at 9.5 kg / h, the results are shown in FIG. 4.
Обугленные вещества собирали путем охлаждения водой потока на расстоянии 0,75 м ниже по ходу потока относительно места ввода угля. Долю полностью сгоревшего угля, Т, определяли посредством химического анализа содержания в золе исходного угля, A0, а содержание в золе собранного обугленного вещества, A1, в соответствии с выражением
Выход летучих веществ, R, и количество сгоревшего химически связанного углерода. C, определяли из химического анализа золы, летучих веществ (V0) и химически связанного углерода (F0) в угле, и золы, летучих веществ (V1) и химически связанного углерода (F1) в обугленном веществе в соответствии с выражениями
После использования кислорода 3,7 Нм3/час расхода воздуха заменили кислородом. В ходе данного варианта испытаний воздух и кислород смешивали при температуре окружающей среды, воздух нагревали до 900oC для того, чтобы полный расход газа, скорость и температура были одинаковы с исходным вариантом. В ходе испытаний при температуре окружающей среды использовали воздух для дутья с расходом 93,7 Нм3/час при температуре 900oC, а кислород вводили через фурму для кислорода при расходе 3,7 Нм3/час. Полный расход потока газа был такой же, как в исходном варианте, тогда как температура была ниже, поскольку добавляемый кислород не был подогрет. Скорость кислорода при температуре окружающей среды на выходе из сопла была 60 м/сек, или 0,375 кратной от скорости потока воздушного дутья. Кислород для испытания при температуре окружающей среды имел чистоту около 99,99%. При испытании с вводом горячего кислорода условия были такими же, за исключением того, что кислород получали с использованием способа, описанного в патенте США N 5266024, и вводили в поток воздушного дутья из фурмы для горячего кислорода, для подачи горячего кислорода при 1565oC со скоростью около 375 м/сек, или 2,34-кратным от скорости воздуха. В этом варианте концентрация кислорода была приблизительно 80% мольн.Carbonized substances were collected by cooling the stream with water at a distance of 0.75 m downstream of the coal inlet. The proportion of completely burnt coal, T, was determined by chemical analysis of the content in the ash of the original coal, A 0 , and the content in the ash of the collected charred substance, A 1 , in accordance with the expression
The yield of volatiles, R, and the amount of chemically bound carbon burned. C was determined from the chemical analysis of ash, volatiles (V 0 ) and chemically bound carbon (F 0 ) in coal, and ash, volatiles (V 1 ) and chemically bound carbon (F 1 ) in carbonized substance in accordance with the expressions
After using oxygen, 3.7 Nm 3 / hr of air flow rate was replaced with oxygen. During this test option, air and oxygen were mixed at ambient temperature, the air was heated to 900 o C so that the total gas flow rate, speed and temperature were the same with the original version. During the tests at ambient temperature, blasting air was used with a flow rate of 93.7 Nm 3 / hr at a temperature of 900 ° C, and oxygen was introduced through an oxygen lance at a flow rate of 3.7 Nm 3 / hr. The total gas flow rate was the same as in the original version, while the temperature was lower because the added oxygen was not heated. The oxygen velocity at ambient temperature at the exit of the nozzle was 60 m / s, or 0.375 times the speed of the air blast. Oxygen for testing at ambient temperature had a purity of about 99.99%. In the hot oxygen test, the conditions were the same, except that oxygen was obtained using the method described in US Pat. No. 5,266,024, and introduced into the hot air stream from a hot oxygen lance to supply hot oxygen at 1565 ° C. a speed of about 375 m / s, or 2.34 times the speed of air. In this embodiment, the oxygen concentration was approximately 80% mole.
На фиг. 3 и 4 приведено сравнение полного сгорания, выхода летучих веществ и полного сгорания химически связанного углерода для каждого варианта испытания при скоростях ввода угля 7,5 кг/час и 9,5 кг/час, соответственно. Как видно из результатов, показанных на фиг. 3 и 4, при использовании горячего кислорода получаются существенно более высокие рабочие характеристики для каждой категории. Действительно, полное сгорание при введении угля с расходом 9,5 кг/час с горячим кислородом было более высоким, чем в любом из других вариантов при расходе 7,5 кг/час, что доказывает преимущества ввода угля при использовании горячего кислорода. In FIG. Figures 3 and 4 show a comparison of complete combustion, yield of volatile substances, and complete combustion of chemically bound carbon for each test variant at coal injection rates of 7.5 kg / h and 9.5 kg / h, respectively. As can be seen from the results shown in FIG. 3 and 4, when using hot oxygen, significantly higher performance is obtained for each category. Indeed, complete combustion during the introduction of coal with a flow rate of 9.5 kg / h with hot oxygen was higher than in any of the other options at a flow rate of 7.5 kg / h, which proves the advantages of introducing coal when using hot oxygen.
Любые обугленные вещества, которые не сгорели в канале для дутья/фурме, поступают в печь и сгорают вместе с коксом. Если обугленные вещества недостаточно реакционноспособны, то они могут попасть в печь и закупорить слой руды/кокса. Были проведены дополнительные испытания с собранными обугленными веществами для определения их реакционной способности в условиях печи. Образцы обугленных веществ подвергали воздействию температуры 1700oC в термогравиметрическом анализаторе при атмосферах, содержащих 2% и 5% кислорода, остальное - азот, содержащий 10% двуокиси углерода. Реакционную способность измеряли посредством скорости потери веса обугленных веществ. На фиг. 5 показаны результаты для обугленных веществ, собранных в каждом варианте испытаний, и при испытании образцов кокса возле фурмы доменной печи. Все образцы обугленных веществ обладали большей реакционной способностью, чем фурменный кокс, показывая, что они будут гореть более эффективно по сравнению с коксом, и, таким образом, маловероятно, что они будут попадать в печь и вызывать засорение. Обугленные вещества при использовании горячего кислорода являются более химически активными, обеспечивая способу по настоящему изобретению дополнительные преимущества по сравнению с обычными способами использования кислорода при эксплуатации доменной печи.Any charred substances that are not burnt in the blast / tuyere channel enter the furnace and burn with coke. If the charred substances are not sufficiently reactive, then they can get into the furnace and clog the ore / coke layer. Additional tests were carried out with the collected charred substances to determine their reactivity in a furnace. Samples of charred substances were exposed to a temperature of 1700 o C in a thermogravimetric analyzer at atmospheres containing 2% and 5% oxygen, the rest was nitrogen containing 10% carbon dioxide. Reactivity was measured by the rate of weight loss of carbonized substances. In FIG. Figure 5 shows the results for carbonized substances collected in each test case and for testing coke samples near the tuyeres of a blast furnace. All samples of charred substances were more reactive than tuyere coke, indicating that they would burn more efficiently than coke, and thus it was unlikely that they would enter the oven and cause clogging. Carbonized substances when using hot oxygen are more chemically active, providing the method of the present invention additional advantages compared with conventional methods of using oxygen in the operation of a blast furnace.
Хотя изобретение было подробно описано со ссылкой на некоторые предпочтительные варианты, специалистам в данной области техники будет понятно, что возможны другие варианты в пределах существа и сферы притязаний формулы изобретения. Although the invention has been described in detail with reference to some preferred embodiments, those skilled in the art will understand that other variations are possible within the spirit and scope of the claims.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/959,841 | 1997-10-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU98119527A RU98119527A (en) | 2000-07-20 |
| RU2171848C2 true RU2171848C2 (en) | 2001-08-10 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2613007C2 (en) * | 2012-12-07 | 2017-03-14 | Ниппон Стил Энд Сумикин Инджиниринг Ко., Лтд. | Method of blast furnace operation and method of molten cast iron production |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2114781C3 (en) * | 1971-03-26 | 1974-11-07 | Nippon Kokan K.K., Tokio | Heating method for blast furnaces and apparatus therefor |
| GB1415594A (en) * | 1972-10-19 | 1975-11-26 | Black Sivalls & Bryson Inc | Method and apparatus for generating a heated oxygen enriched gas stream |
| US4138098A (en) * | 1975-08-14 | 1979-02-06 | Creusot-Loire | Method of blowing smelting shaft furnaces and tuyeres used for said blowing |
| US4198228A (en) * | 1975-10-24 | 1980-04-15 | Jordan Robert K | Carbonaceous fines in an oxygen-blown blast furnace |
| SU969738A1 (en) * | 1981-02-09 | 1982-10-30 | Научно-производственное объединение "Тулачермет" | Blast furnace tuyere |
| SU1400512A3 (en) * | 1985-04-15 | 1988-05-30 | Энститю Де Решерш Де Ля Сидерюржи Франсэз /Ирсид/ (Фирма) | Arrangement for delivering powder-like material into blast furnace |
| EP0278221A1 (en) * | 1987-01-09 | 1988-08-17 | Nippon Kokan Kabushiki Kaisha | Tuyere of blast furnace |
| US5522916A (en) * | 1993-03-03 | 1996-06-04 | L'air Liquids, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Method and apparatus for injecting liquid oxygen |
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2114781C3 (en) * | 1971-03-26 | 1974-11-07 | Nippon Kokan K.K., Tokio | Heating method for blast furnaces and apparatus therefor |
| GB1415594A (en) * | 1972-10-19 | 1975-11-26 | Black Sivalls & Bryson Inc | Method and apparatus for generating a heated oxygen enriched gas stream |
| US4138098A (en) * | 1975-08-14 | 1979-02-06 | Creusot-Loire | Method of blowing smelting shaft furnaces and tuyeres used for said blowing |
| US4198228A (en) * | 1975-10-24 | 1980-04-15 | Jordan Robert K | Carbonaceous fines in an oxygen-blown blast furnace |
| SU969738A1 (en) * | 1981-02-09 | 1982-10-30 | Научно-производственное объединение "Тулачермет" | Blast furnace tuyere |
| SU1400512A3 (en) * | 1985-04-15 | 1988-05-30 | Энститю Де Решерш Де Ля Сидерюржи Франсэз /Ирсид/ (Фирма) | Arrangement for delivering powder-like material into blast furnace |
| EP0278221A1 (en) * | 1987-01-09 | 1988-08-17 | Nippon Kokan Kabushiki Kaisha | Tuyere of blast furnace |
| US5522916A (en) * | 1993-03-03 | 1996-06-04 | L'air Liquids, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Method and apparatus for injecting liquid oxygen |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2613007C2 (en) * | 2012-12-07 | 2017-03-14 | Ниппон Стил Энд Сумикин Инджиниринг Ко., Лтд. | Method of blast furnace operation and method of molten cast iron production |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3766553B2 (en) | High temperature oxygen blast furnace injection system | |
| CN106232835B (en) | Shaft furnace and method for operating the same | |
| KR870002182B1 (en) | Method of manufacturing molten metal in molten iron | |
| US5632953A (en) | Process and device for melting iron metallurgical materials in a coke-fired cupola | |
| US4753677A (en) | Process and apparatus for producing steel from scrap | |
| US5304232A (en) | Fumeless cupolas | |
| RU2171848C2 (en) | Method of hot blowing of blast furnace | |
| US4772318A (en) | Process for the production of steel from scrap | |
| JPS59501670A (en) | Oxygen-blown converter steel manufacturing method | |
| SU1547713A3 (en) | Method and apparatus for producing metals and alloys | |
| JP4479541B2 (en) | Method for producing high chromium molten steel | |
| JP7755144B2 (en) | Refining method of molten iron in converter | |
| RU2164534C1 (en) | Method of control of blast-furnace smelting (versions) | |
| JP2627232B2 (en) | Blast furnace operation method | |
| JP3523720B2 (en) | Scrap melting method | |
| JPH05171237A (en) | Metal refining method | |
| JP3800983B2 (en) | Refining method | |
| Kochura et al. | Fundamentals aspects and industrial practice of coal injection in the blast furnace at Donetsk Metallurgical Works | |
| JPH04110405A (en) | Method for operating blast furnace | |
| KR930012176B1 (en) | Method of refining metal | |
| JP2560668B2 (en) | Smelting and refining method | |
| JP3280839B2 (en) | Metal melting method in vertical furnace | |
| JP2003147420A (en) | Blast furnace operation method | |
| JPS6250404A (en) | Melting method for scrap iron | |
| BELL | THE THEORY OF THE HOT BLAST |