PL330410A1

PL330410A1 - Apparatus for obtaining sponge iron

Info

Publication number: PL330410A1
Application number: PL97330410A
Authority: PL
Inventors: Bogdan Vuletic
Original assignee: Voest Alpine Ind Anlagen
Priority date: 1996-06-12
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 1999-05-10
Also published as: AU3025497A; CZ287903B6; SK169598A3; ATA905797A; DE19625127C2; CZ400098A3; EP0904415B1; CA2255076A1; AT407645B; TR199802556T2; DE59704252D1; ZA974570B; WO1997047773A1; AU730729B2; TW422883B; IN191759B; BR9709685A; CN1222197A; ID17048A; CN1067107C

Description

i i

OK-I-80/43597

3 3CU PCT/DE97/01127 WO 97/47773

Urządzenie do wytwarzania żelaza gąbczastego

Wynalazek dotyczy urządzenia według przedznamiennej części zastrzeżenia 1.

Po zredukowaniu brył tlenku żelaza w szybie 5 redukującym za pomocą zawierającego pył i wzbogaconego w tlenek węgla gazu redukującego z gazogeneratora do topienia w instalacji do redukowania rudy żelaza w procesie topienia, tylko część pustych objętości w masie materiału można wykorzystać na pył, który jest 10 wprowadzany do szybu redukującego wraz z gazem redukującym. Oprócz pyłu wprowadzanego z gazem redukującym w instalacjach, w których szyb redukujący jest połączony z gazogeneratorem do topienia za pomocą rur opadowych, wprowadza się również dodatkową ilość pyłu 15 z gazem z gazogeneratora za pomocą rur opadowych i urządzeń wyładunkowych do dolnej strefy szybu redukującego. Zawartość pyłu w takim gazie z gazogeneratora jest kilka razy większa niż w gazie redukującym, który celowo doprowadza się do szybu 20 redukującego, po jego uprzednim odpyleniu w cyklonach do 2 gorącego gazu. Oprócz tego pyłu, dodatkowo odprowadza się z powrotem do szybu redukującego, na zasadzie wznoszącego przepływu gazu gazyfikującego, pył powstający wskutek powietrznego rozdzielania wyładowywanego żelaza gąbczastego i, w pewnym przypadku, prażonych agregatów. Całkowita ilość pyłu prowadzi do bardziej intensywnego pylenia w dolnej strefie szybu redukującego, do kanałowania, zawisania materiału, a także do niekontrolowanego wyładowywania żelaza gąbczastego przez urządzenia wyładunkowe. Bardzo niekorzystnym zjawiskiem jest obecność w pyle, płynącym rurami opadowymi z gazogeneratora do topienia do szybu redukującego, cząstek zawierających smołę i cząstek węgla, które są tylko częściowo odgazowane, jak również innym składników, co prowadzi do zbrylania materiału. W przypadku bardziej intensywnego pylenia materiału masowego zawierającego tlenek żelaza w, odpowiednio, obszarze okrężnicy i wlotu gazu redukującego, rośnie różnica ciśnień pomiędzy gazogeneratorem do topienia a dolną strefą szybu redukującego i, w związku z tym, silnie zapylony gaz gazyfikujący, który płynie ku górze rurami opadowymi i ślimakowymi urządzeniami wyładunkowymi, ma bezpośredni dostęp do mało zapylonego materiału w środku szybu redukującego. Dzięki tej większej różnicy ciśnień coraz bardziej działa rozdzielanie powietrzne w rurach opadowych, coraz bardziej rośnie zawartość pyłu oraz istnieje możliwość wzbogacenia materiału masowego w dolnej strefie szybu 3 redukującego w pył cyrkulujący w taki sposób, że wskutek działania dużych sił tarcia we wzbogaconym w pył materiale masowym, stosunkowo małe różnice ciśnień wystarczają do spowodowania zawieszenia materiału, co jest dobrze znanym zjawiskiem kanałowania oraz niezakłóconego przepływu gazu zawierającego bardzo duże ilości pyłu z gazogeneratora do topienia do szybu redukującego. Cześć pyłu jest dodatkowo transportowana z dolnej strefy szybu redukującego ku górze do strefy redukowania, a także powoduje tam pylenie materiału masowego i kanałowanie. Takie intensywne pylenie w obszarze okrężnicy może pojawić się w przypadku wprowadzenia z weglem zbyt dużej ilości pyłu podwymiarowego wskutek zastosowania większej ilości węgla w zawierającej go mieszaninie, który intensywnie rozkłada się w wysokich temperaturach, kiedy takie bardzo wysokie temperatury występują w gazogeneratorze, co wywołuje bardziej intensywny rozkład węgla i bardziej intensywny rozkład rudy w szybie redukującym oraz, odpowiednio, załamanie sie i częściowe załamanie się recyrkulacji pyłu. W przypadku pojawienia się takich sytuacji, szyb redukujący wymaga stosunkowo dużego czasu do oczyszczenia się z pyłu, ponieważ część pyłu jest cały czas transportowana ku górze powstałymi kanałami.

Część pozostałej pustej objętości wypełniają drobne cząstki, które wpadają z surowcem i które częściowo powstają w szybie redukującym wskutek, odpowiednio, redukowania nośników żelaznych i kalcynacji agregatów. W 4 ten sposób silnie ogranicza sie wydajność szybu redukującego, ponieważ większą część objętości pustych przestrzeni trzeba zachować na przepływ gazu redukującego przez materiał, a tym samym przez szyb redukujący o umiarkowanym i ograniczonym w kierunku ku górze spadku ciśnienia można doprowadzić właściwą minimalną ilość gazu redukującego potrzebną do redukcji tlenków żelaza i kalcynacji agregatów. W przypadku przekroczenia danego spadku ciśnienia, który zależy od wielkości cząstek, składu cząstek i objętości pustych przestrzeni w materiale masowym, pojawia sie dobrze znane "zawisanie" materiału, jak również kanałowanie i przepływy poprzeczne części gazu redukującego przez kanały, które to zjawiska nie biorą udziału w procesie redukcji. Skutkiem takiego przebiegu procesu jest obniżenie stopnia metalizacji, mniejsze nawęglenie żelaza gąbczastego, niski stopień kalcynacji agregatów, słabe parametry instalacji, a także słaba jakość surówki. W związku z tym, warunkiem normalnego działania jest minimalna właściwa ilość gazu redukującego doprowadzanego przez szyb redukujący bez kanałowania i bez zawisania materiału masowego. Ta właściwa potrzebna ilość gazu redukującego zależy od stopnia utlenienia gazu redukującego, zawartości żelaza w tlenkach żelaza, charakterystyk rozkładania zastosowanych tlenków żelaza w niskich temperaturach, ilości i charakterystyk rozkładania agregatów, jak również od innych czynników i wynosi około 1050 nm3 gazu redukującego na tonę tlenków żelaza. Ze względu na 5 wysokie temperatury gazu gazyfikującego oraz ze względu na mały spadek ciśnienia w materiale masowym działającym jak środek blokujący gaz dla gazu gazyfikującego nie odpylonego za pomocą rur opadowych, gdzie spadek ciśnienia wynika z dużego przekroju poprzecznego szybu redukującego w dolnej strefie, stosuje się w roli urządzeń odpylających gaz redukujący wyłożone cegłą cyklony gazu gorącego o umiarkowanej sprawności tak, że ten ciągle również zawiera dodatkowo znaczne ilości pyłu oraz w wyniku czego uzyskuje sie właściwą ilość gazu redukującego o stosunkowo małej tolerancji w kierunku ku górze. Skutkiem wprowadzania gazu redukującego do obszaru okrężnicowego tylko na obwodzie szybu redukującego, część pustych przestrzeni w materiale masowym, do których jest ciągle swobodny dostęp dla oddzielania pyłu w promieniowym środku szybu redukującego, jest prawie nie wykorzystana, wskutek czego właściwa ilość gazu redukującego, która może tamtędy przepłynąć jest coraz mniejsza, a zewnętrzny pierścień materiału masowego wewnątrz części wlotów gazu jest silniej zapylony niż jest to konieczne. Następnie w tym zewnętrznym pierścieniu rozpoczyna się kanałowanie i powstają nawisy materiału. Im większa średnica szybu redukującego, tym mniejsza właściwa ilość gazu redukującego, którą można doprowadzić szybem redukującym bez powstawania nawisów i bez kanałowania. W związku z tym, celem wynalazku jest ulepszenie urządzenia generatorowego w taki sposób, żeby osiągnąć 6 bardziej intensywne nawęglanie i redukowanie żelaza gąbczastego, używanie do separowania pyłu w centralnym, promieniowo, obszarze mniej zapylonego materiału masowego, występowanie większego spadku ciśnienia w materiale masowym w dolnej strefie szybu redukującego tak, żeby do odpylania gazu gazyfikującego, używanego jako gaz redukujący, można było zastosować cyklony na gorący gaz o większym spadku ciśnienia, a tym samym większym stopniu odpylania, silne ograniczenie ilości zawierającego pył gazu gazyfikującego, płynącego rurami opadowymi do szybu redukującego, oraz, dzięki jednorodnemu zapyleniu całego materiału masowego, eliminacja pojawiania się wszelkich dodatkowych różnic ciśnień na, odpowiednio, złączach rurowych i rurach opadowych pomiędzy gazogeneratorem do topienia a dolną częścią szybu redukującego.

Cel ten osiągnięto według wynalazku za pomocą cech wymienionych w znamiennej części zastrzeżenia 1. Korzystne ulepszenia urządzenia według wynalazku określono w zastrzeżeniach zależnych.

Wynalazek opisano na przykładach wykonania ilustrowanych figurami, na których przedstawiono: fig. 1 - szyb redukujący w przekroju pionowym; fig. 2 - szyb redukujący według fig. Iw przekroju poziomym pomiędzy, odpowiednio, obszarem okrężnicowym a strefą kanałów i przewodów, do dodatkowego doprowadzania gazu redukującego; 7 fig. 3 - kanał doprowadzający gaz redukujący, w przekroju pionowym.

Cylindryczny szyb redukujący 1, ładowany od góry, to jest nad strefą redukującą, za pomocą rur rozprowadzających 4, z których na fig. 1 widać tylko dwie, ma biegnący ku dołowi przekrój poprzeczny i można w nim wyróżnić strefą górną A o zbieżności około 2°, strefę centralną B o wysokości około 5m i zbieżności około 0,5° oraz strefę dolną C o wysokości około 2m i zbieżności 2,5°. Ponadto w szybie redukującym, w jego strefie dolnej, znajduje się kilka mających kształt leja wylotów wyrobu, z których na fig. 1 pokazano tylko dwa, a na fig. 2 sześć. Mające, korzystnie, kształt leja, odpowiednio, wydłużenia i łączniki rurowe 5a wylotów wyrobu, wchodzą bezpośrednio w poziome lub lekko krzywoliniowe dno szybu redukującego 1. Wyloty 5 wyrobu są uformowane za pomocą przegród z materiału ognioodpornego, a mianowicie ze ścian pośrednich 9 i stożkowych bloków 11) w promieniowym środku szybu redukującego 1 z chłodzonymi wodą lub azotem gniazdami 6. Na fig. 3 pokazano chłodzoną wodą podporę 12 z otaczającą ją rurą ochronną 13 i izolacją w dolnej strefie pomiędzy tymi rurami rozmieszczonymi mimośrodowo względem siebie, jak również otwarty kanał 11_ znajdujący się na podporze 12 i mający kształt półcylindrycznej skorupy z przedłużonymi ścianami bocznymi. Nad wylotami 5 wyrobu znajdują się podpory 12 z kanałami 1_1 podparte na swoim wewnętrznym promieniowo końcu na podporach 6 bloku 10 z materiału ognioodpornego. Na fig. 1 przedstawiono 8 linia przerywaną alternatywny układ w formie skośnie biegnącego do wewnątrz w dół kanału _8, którego przedni koniec ścięto skośnie. Strzałkami 15 przedstawiono doprowadzanie z zewnątrz gazu redukującego do, odpowiednio, kanałów 11 i przewodów 8. Na wlocie gazu redukującego, boczne ścianki kanałów 11_ są głębsze, a ceglana wykładzina jest mocniejsza w celu uniknięcia powstawania poziomych powierzchni, na których mógłby osadzać się pył i tam pozostawać. Większy gradient można uzyskać przy bocznym i skośnym względem podpory 12 rozmieszczeniu złączek gazowych. Korzystnie, na dolnym końcu złączek rurowych 5a znajduje się odpowiednie urządzenie wyładunkowe żelaza gąbczastego, którego nie widać na figurach. Normalne działanie takiej instalacji z doprowadzaniem gazu redukującego, zawierającego gorący pył i wzbogaconego za pomocą tlenku węgla, tylko na obwodzie szybu redukującego 1^ za pośrednictwem kanału okrężnicowego 2, jak również wlotów gazu redukującego 3, dzięki zastosowaniu rudy sypkiej, jest możliwe tylko przy mniejszych szybach redukujących, natomiast dzięki zastosowaniu pastylek o dobrej jakości jest tylko możliwe przy większych szybach redukujących. Dla porównania, duże instalacje właściwie nie są w stanie pracować na normalnych surowcach w przypadku wprowadzania części gazu redukującego do promieniowego środka szybu redukującego 1 w celu osiągnięcia stabilnej pracy w szerokim zakresie parametrów, oraz przy większej tolerancji przy ilości właściwej gazu redukującego, zawartości pyłu w gazie 9 redukującym i doborze surowca. Dopuszcza się średnicę szybu redukującego w granicach około 5 do 6m.

Mając większe szyby redukujące oraz używając gorący gaz redukujący zawierający pył i wzbogacony w tlenek węgla, formuje się w dolnej strefie szybu redukującego, za pomocą przegród z materiału ognioodpornego, kilka mających kształt lejów wylotów 5 wyrobu, mających pośrednie ścianki 9 oraz stożkowy blok 1_0 w obszarze centralnym oraz wyposaża się je w gniazda 6 chłodzone wodą lub azotem, które przechodzą przez dno szybu redukującego 1 i wchodzą w przegrody. Gniazda te pełnią rolę elementów mocujących chłodzone wodą podpory 12, na których równocześnie zawieszone są kanały 11_ do doprowadzania gazu redukującego w dolną, przeważająco promieniową strefę centralną szybu redukującego 1, jak również służą jako podpory przewodów £. Takie wyłożone cegłą, mające kształt, korzystnie, leja, złącza rurowe 5a, które są przyspawane do dna szybu redukującego 1, lub które są przymocowane złączami kołnierzowymi i wchodzą w mające kształt leja wyloty 5 wyrobu, tworzą pewien kąt potrzebny do ześlizgiwania się materiału, a także tworzą równocześnie większą wysokość materiału masowego jako środka blokującego gaz w celu zmniejszenia różnicy ciśnień pomiędzy gazogeneratorem do topienia a szybem redukującym 1. Wprowadzenie jednej części gazu redukującego wlotami 15 do promieniowo centralnego obszaru szybu redukującego 1 powinno nastąpić około 2m poniżej płaszczyzny bocznych wlotów 3 gazu redukującego 10 przez co najmniej każdy z kanałów 11 wykonanych ze stali żaroodpornej i/lub jeden z chłodzonych wodą przewodów Q, który jest usytuowany, korzystnie, odpowiednio, bezpośrednio nad każdym wylotem 5 i nad każdą pośrednią ścianą 9. Kanały _11 do wprowadzania i rozprowadzania gazu redukującego są zaprojektowane w kształcie półcylindrycznych skorup ze stali żaroodpornej z przedłużonymi ściankami bocznymi i są umieszczone od góry na chłodzonych wodą, mających kształt rur podporach 12 tak, że przedłużone boki półcylindrycznych skorup tworzą kanały 11, które są otwarte w kierunku ku dołowi. Taka konfiguracja jest korzystna z tego względu, że materiał ani pył nie jest w stanie zatkać dużych poziomych lub nieco pochylonych otwartych w dół kanałów 11, bardzo duże powierzchnie materiału masowego są wolne do wprowadzania gazu redukującego oraz w obszarze tym powstają dobre warunki do oddzielania pyłu od wprowadzanego gazu redukującego oraz do odprowadzania pyłu oddzielonego w górnych strefach dzięki temu, że jest tam taki materiał masowy, który szybko opada w dół i jest bardzo luźny. Zawierający pył gaz redukujący ma możliwość wpływania w strefy zapylonego materiału masowego z mniejszą intensywnością na całym przekroju poprzecznym szybu redukującego 1_. W celu zwiększenia intensywności nawęglania oraz resztkowego redukowania żelaza gąbczastego poprzez wprowadzanie zimniejszego gazu redukującego, stosuje się dolną większą objętościowo część szybu redukującego 1, 11 służącą jako zespół blokujący gaz i nie uczestniczącą w procesie redukowania, która zajmuje prawie trzecią część objętości szybu redukującego 1. Z tego względu strefa redukowania, a więc i cały szyb redukujący może być mniejszy i łatwiejszy konstrukcyjnie, w wyniku czego przy szybach redukujących o średniej wielkości i całkowitej wadze około 1500 ton i więcej, jak również większej rozpiętości podpór, uzyskuje się znaczne zalety.

Wyższa zawartość węgla i wyższa metalizacja żelaza gąbczastego zmniejsza zapotrzebowanie gazogeneratora do topienia na energię i przyczynia się do bardziej równomiernego działania i lepszej jakości żelaza gąbczastego. Stąd wlotami _15 doprowadza się gaz redukujący o temperaturze mniejszej niż temperatura pozostałego gazu redukującego, co zapewnia lepsze warunki nawęglania żelaza gąbczastego w dolnej strefie szybu redukującego 1. Za optymalną temperaturę w tej części strumienia gazu redukującego uważa się temperaturę o około 50° do 100°C niższą. Jednakże dalsze chłodzenie do temperatury około 650°C, uważanej za optymalną z punktu widzenia nawęglania żelaza gąbczastego, mogłoby doprowadzić do ochłodzenia centralnej części szybu, a tym samym do obniżenia metalizacji w tej strefie. Po wprowadzeniu zimniejszego gazu redukującego, pomimo silnie egzotermicznej reakcji Boudouarda, materiał masowy jest chłodzony w tej strefie mającej krytyczne znaczenie dla powstawania brył oraz unika się ich tworzenia łącznie z uwalnianiem materiału masowego od wagi znajdującej się 12 powyżej kolumny materiału za pomocą chłodzonych wodą podpór 12 i/lub chłodzonych wodą przewodów Jak powszechnie wiadomo, w przypadku powstawania bryłek kalcynowanych agregatów oraz niepełnej gazyfikacji cząstek węgla zawierających smołę, gdzie produkty degazyfikujące również zawierają parę wodną, które to oba czynniki działają jak spoiwo oraz w przypadku znajdowania się w głównych składnikach bryłek uwięzionych cząstek żelaza gąbczastego i resztkowych składników w postaci pyłu, istotne znaczenie ma temperatura materiału masowego oraz jego sprasowanie. Nad powstałymi już bryłkami, materiał masowy w obszarach leżących w górnej części szybu redukującego 1, spada z mniejszą prędkością.

Intensywne pylenie oraz lokalne przegrzewanie w wyniku silnie egzotermicznej reakcji Boudouarda mogą również pojawiać się w strefie redukującej w jej pewnych obszarach. Za istotne ulepszenie uważa się zastosowanie ślimakowych urządzeń wyładunkowych na dolnym końcu połączeń rurowych 5a. W takiej konfiguracji nie jest już potrzebne czyszczenie szybu redukującego 1_ podczas wymiany lub większej naprawy ślimakowych urządzeń wyładunkowych, co eliminuje długie okresy nieprodukcyjne w procesie oraz wysokie koszty początkowe.

Dzięki zastosowaniu biegnących w dół kanałów 11 powstają najlepsze warunki oddzielania i transportowania oddzielonego pyłu. Półcylindryczne skorupy kanałów _11_ z wydłużonymi ścianami bocznymi można wytwarzać jako elementy integralne albo z kilku szwami spawalniczymi w 13 miejscach nie mających krytycznego znaczenia; służą one jako zabezpieczenia przed zużyciem oraz izolacja termiczna chłodzonych wodą podpór 12. W celu minimalizacji strat ciepła na podporach 12, zaopatruje się je w dodatkową rurę osłonową _13 wykonaną ze stali żaroodpornej. Strefę dolną, która jest silniej obciążona termicznie, znajdującą się pomiędzy dwiema rurami rozmieszczonymi mimośrodowo względem siebie, wypełnia się tkaniną izolacyjną 1_4, oraz korzystnie, rurę osłonową .13 nacina się z odpowiednim odstępem w górnej strefie poprzecznie do jej osi w celu uniknięcia odkształcenia wskutek różnych obciążeń termicznych. Podpory 12 i/lub przewody _8 są osadzone w ścianie szybu redukującego 1 oraz w gniazdach : 6 wbudowanych w ściany pośrednie 9 i blok _10 tak, że do budowy dużych szybów redukujących nie są potrzebne żadne wydłużone i silne podpory 12 i/lub przewody 8. Korzystne jest stosowanie gniazd 6 wbudowanych w stożkowy blok _10 w celu osadzenia podpór rurowych 12 i kanałów 1_1, jak również gniazd 6 wbudowanych w ściany pośrednie 9 w celu osadzenia przewodów 8. Chłodzone wodą przewody _8 są umieszczone pod pewnym kątem i ucięte skośnie na przednim końcu w celu zwiększenia powierzchni wylotowej materiału masowego oraz uniknięcia zatykania się przewodów

Przy wybranej zbieżności strefy redukującej w szybie redukującym 1, należy wziąć pod uwagę wprowadzana ilość pyłu, spęczanie tlenków żelaza, właściwości rozkładowe i skład granulatu tlenków żelaza i agregatów, 14 a także zawartość tlenku węgla w gazie redukującym. W strefie wlotów bocznych 3 gazu redukującego do wysokości około 2m powyżej, gdzie występuję największe pylenie i największa groźba tworzenia przez materiał masowy nawisów, wybrano dużą zbieżność rzędu około 2,5°, co umożliwia otwierania sie materiału masowego i wchłanianie przez niego pyłu. Z punktu widzenia odbioru pyłu korzystne jest dalsze zwiększanie redukcji przekroju poprzecznego ku górze, ale mogłoby to spowodować większy wzrost spadku ciśnienia właściwego w strefach górnych szybu redukującego _1 w wyniku zwiększenia, odpowiednio, temperatury i prędkości gazu. W strefie tej zachodzi, w wyniku silnie egzotermicznej reakcji Boudouarda, nawęglanie żelaza gąbczastego i ogrzewanie całego obszaru, przy czym spadek ilości gazu w wyniku nawęglania żelaza gąbczastego jest z nawiązką kompensowany wzrostem ilości gazu w wyniku intensywnego prażenia agregatów. Przy wzroście temperatury o 80°C, spadek ciśnienia właściwego wzrośnie do 15% przy stałym przekroju poprzecznym. Z tego względu w obszarze tym, którego wysokość wynosi 3 do 5m, wybrano mniejszy kąt zbieżności, wynoszący około 0,5°. Większa waga znajdującego się powyżej słupa materiału wiąże się korzystnie z małym kątem i większym spadkiem ciśnienia właściwego w wyniku bardziej intensywnego pylenia niż w strefach górnych. Ze względu na to można dopuścić w tym obszarze większy spadek ciśnienia i bardziej intensywne pylenie. Za optymalną zbieżność w strefie powyżej uważa się około 2°. 15 Ładowanie szybu redukującego 1. tlenkami żelaza, a czasami zmieszanymi z agregatami, odbywa się za pomocą rur rozprowadzających usytuowanych w górnej strefie w ramach okręgu ze środkiem na podłużnej osi szybu redukującego l. Liczba rur rozprowadzających jest co najmniej równa dwukrotnej liczbie wylotów 5 wyrobu. W przypadku większych szybów redukujących, w celu minimalizacji segregacji wsadu oraz w celu uniknięcia intensywnego przepływu gazu w brzegowych strefach oraz w środku szybu redukującego, spowodowanych intensywnym profilem przepływu typu M, rury rozprowadzające tego typu powinno się montować na dwóch okręgach i w większej liczbie. Rury rozprowadzające 4 są symetrycznie rozmieszczone ku osi wylotów 5 wyrobu. Zatem, materiał masowy poniżej takich rur rozprowadzających 4, bardziej wzbogacony w drobne cząstki i spadający z mniejszą prędkością niż taki materiał bardziej gruboziarnisty, spada z większą prędkością przez odpowiednie dwie rury rozprowadzające £ znajdujące się bezpośrednio nad dwiema strefami spływu przenośników typu ślimakowego, a mianowicie pomiędzy odpowiednim kanałem 11 i dwiema jego sąsiednimi ścianami wewnętrznymi 9.

Ilość gazu redukującego doprowadzanego wlotami £5 do centralnej strefy szybu redukującego 1 wynosi, korzystnie, około 30% całkowitej ilości gazu redukującego w przypadku szybów redukujących średniej wielkości, tak, że do zewnętrznego pierścienia o większej powierzchni dopływa około 70% gazu redukującego za pośrednictwem 16 kanału okrężnicowego 2_ i wlotów 3. Redukując o te 30% ilość gazu doprowadzanego za pośrednictwem kanału okrężnicowego 2, zmniejsza się również w tej strefie zawierającej pył ładunek materiału masowego o około 30%, w wyniku czego podczas normalnego działania nie trzeba już spodziewać się kanałowania ani zawisania materiału masowego. Mniejsza część gazu redukującego doprowadzanego skierowanymi ku dołowi kanałami 11 wpływa również do pierścienia zewnętrznego, natomiast główna ilość, znacznie mniej zapylona, wpływa do promieniowo centralnej strefy w materiale masowym w szybie redukującym 1. W przypadku dużych szybów redukujących rośnie odpowiednio ilość gazu redukującego doprowadzona do promieniowo centralnej strefy szybu redukującego.

Inną możliwością doprowadzania części gazu redukującego do promieniowo centralnej strefy szybu redukującego 1, ale obciążoną wadą polegającą na tym, że stosunkowo mała powierzchnia przepływu silnie zapyla materiał masowy wewnątrz obszaru wlotowego gazu redukującego, co w obszarze tym jest również niekorzystne, jest doprowadzanie gazu redukującego do centralnej strefy szybu redukującego za pomocą chłodzonych woda przewodów 8 montowanych z wykładzinami wykonanymi ze stali żaroodpornej i skośnie skierowanych ku dołowi. Z tego względu, za zalecane rozwiązanie alternatywne uważa się dodawanie gazu redukującego do - 17 - > centralnej strefy szybu redukującego 1 tylko kanałami 11 skierowanymi ku dołowi. W związku z tym, dodawanie gazu redukującego do centralnej strefy szybu redukującego _1 za pomocą 5 przewodów _1 stanowi, korzystnie, rozwiązanie alternatywne, które można wdrożyć w mniejszych szybach redukujących.

Odpowiednio, podpory 12 i przewody 8, unoszą dużą część wagi słupa materiału znajdującego się nad nimi tak, 10 że uwalniają one i luzują materiał masowy w wylotach 5 wyrobu, eliminując możliwość zawisania materiału wewnątrz tych mających kształt lejów obszarów, które zwężają się ku dołowi.

Kanały 11_ można montować w układzie gwiaździstym 15 lub równolegle do siebie. Skierowane ku nim i/lub przewodom £ rury zasilające są ułożone z gradientem opadającym, a więc nie zatykają się osadami pyłu i przepychanym z powrotem materiałem masowym podczas występujących w układzie wahań ciśnienia. 20 Wydłużone, skierowane ku dołowi ścianki boczne kanałów lly są zaopatrzone w konkretnych odległościach w usztywnienia i elementy dystansowe 16, co zapobiega kurczeniu się kanału wskutek ściskania równoległych ścianek przez materiał masowy.

25 VOEST-ALPINE INDUSTRIEANLAGENBAU GmbH Pełnomocnik: . ,· 'i/' ;/ / ; ·' 7 mgr inż. Teresa Szktgowbko-Kiszko

Claims

3 3 0 4 1 0 y~ OK-I-80/43597 PCT/DE97/01127 WO 97/47773 Zastrzeżenia patentowe 1. Urządzenie do wytwarzania żelaza gąbczastego z brył tlenku żelaza w szybie redukującym (1) za pomocą gorącego, zawierającego pył i wzbogaconego w tlenek węgla gazu redukującego, w którym gaz redukujący wytwarza się w gazogeneratorze poprzez częściowe utlenienie zawierających węgiel materiałów stałych i doprowadza się go do szybu redukującego (1) poprzez kilka bocznych wlotów (3) gazu redukującego usytuowanych na tej samej wysokości na obwodzie wspomnianego szybu redukującego (1.) w dolnym końcu strefy redukowania, oraz bryły tlenku żelaza doprowadza się do szybu redukującego (_1) poprzez jego górną strefę i odprowadza w formie żelaza gąbczastego w jego dolnym końcu, znamienne tym, że poniżej płaszczyzny bocznych wlotów (3) gazu redukującego znajdują się dodatkowe wloty (15) gazu redukującego ukształtowane co najmniej jako jeden, otwarty ku dołowi i - z - kanał {11), który biegnie od zewnątrz do promieniowo centralnej strefy szybu redukującego (1) i/lub co najmniej jeden przewód (8j , który biegnie od zewnątrz skośnie w dół do promieniowo centralnej strefy wspomnianego szybu redukującego (1) i ma otwarty koniec wewnętrzny.
2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że wspomnianym gazogeneratorem jest gazogenerator do topienia i dolny koniec wspomnianego szybu redukującego (1) jest połączony do głowicy wspomnianego gazogeneratora do topienia co najmniej za pomocą jednej rury opadowej w celu doprowadzania żelaza gąbczastego ze wspomnianego szybu redukującego (1) do wspomnianego gazogeneratora do topienia.
3. Urządzenie według zastrz. 1 lub 2, znamienne tym, że w dolnej strefie wspomnianego szybu redukującego {1) znajdują się mające kształt lejów wyloty (5) wyrobu, uformowane za pomocą przegród (9, K)) z materiału ognioodpornego.
4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że wspomniane przegrody są uformowane z biegnących promieniowo ścian pośrednich (9) i bloku (10), który biegnie stożkowo w dół w promieniowo centralnej strefie wspomnianego szybu redukującego.
5. Urządzenie według zastrz. 3 lub 4, znamienne tym, że gniazda (6) do wewnętrznych końców wspomnianego - 3 - > co najmniej jednego kanału (LI) i/lub co najmniej jednego przewodu (8) są wbudowane we wspomniane przegrody [9, 10) .
6. Urządzenie według dowolnego z zastrz. 3 do 5, znamienne tym, że nad każdym wspomnianym wylotem (5) wyrobu jest usytuowany wspomniany odpowiedni jeden kanał (11) ·
7. Urządzenie według dowolnego z zastrz. 4 do 6, znamienne tym, że nad każdą ze ścian pośrednich (9) jest usytuowany wspomniany odpowiedni jeden przewód (8) .
8. Urządzenie według dowolnego z zastrz. 1 do 7, znamienne tym, że wspomniany każdy kanał (11) jest wykonany ze stali żaroodpornej i usytuowany pod chłodzoną woda podporą (12) biegnącą w tym samym kierunku i jest na niej zawieszony.
9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że wspomniane kanały (1_1) są wykonane w formie półcylindrycznych skorup otwartych ku dołowi i mających biegnące w dół równoległe ściany oraz są umieszczone na wspomnianych podporach (12).
10. Urządzenie według zastrz. 8 lub 9, znamienne tym, że wspomniane podpory są odpowiednie otoczone rurą ochronną (13), a przestrzeń pomiędzy nimi jest wypełniona tkaniną izolacyjną (_14) .
11. Urządzenie według zastrz. 9 lub 10, znamienne tym, że wysokość równoległych ścian zmniejsza się ku środkowi szybu redukującego (1). - 4 - /
12. Urządzenie według dowolnego z zastrz. 1 do 11, znamienne tym, że wspomniane kanały (11) są rozmieszczone w układzie gwiaździstym lub równolegle do siebie.
13. Urządzenie według dowolnego z zastrz. 1 do 12, znamienne tym, że wspomniane przewody (8) są chłodzone wodą i pokryte wykładziną ze stali żaroodpornej.
14. Urządzenie według dowolnego z zastrz. 1 do 13, znamienne tym, że rury zasilające mają opadający gradient ku wspomnianym kanałom (11.) i/lub wspomnianym przewodom (8) .
15. Urządzenie według dowolnego z zastrz. 3 do 14, znamienne tym, że w dolnym końcu wspomnianego każdego wylotu (5) wyrobu znajduje sie ślimakowe urządzenie wyładunkowe.
16. Urządzenie według dowolnego z zastrz. 1 do 15, znamienne tym, że wspomniany szyb redukujący (_1) powiększa się z góry na dół ze stopniową zbieżnością, która wynosi około 2,5° w dolnej strefie od wspomnianych bocznych wlotów redukujących (3) do około 2m powyżej nich, około 0,5° od około 2m do około 5m powyżej, a poza tym obszarem wynosi około 2,0°.
17. Urządzenie według dowolnego z zastrz. 3 do 16, znamienne tym, że w górnej strefie wspomnianego szybu redukującego (1) znajdują się rury rozprowadzające (4) do załadunku tlenków żelaza i czasami agregatów, których liczba jest dwukrotnie większa niż liczba wspomnianych wylotów (5) wyrobu, i które są rozmieszczone na obwodzie koła i symetrycznie do nich. 5
18. Sposób wytwarzania żelaza gąbczastego z brył tlenku żelaza w szybie redukującym (_1) za pomocą gorącego, zawierającego pył i wzbogaconego w tlenek węgla gazu redukującego, w którym gaz redukujący wytwarza się w gazogeneratorze poprzez częściowe utlenienie zawierających węgiel materiałów stałych i doprowadza się go do wspomnianego szybu redukującego (_1) poprzez kilka bocznych wlotów (3) gazu redukującego usytuowanych na tej samej wysokości na obwodzie wspomnianego szybu redukującego (_1) w dolnym końcu strefy redukowania, oraz bryły tlenku żelaza doprowadza się do szybu redukującego (_1) poprzez jego górną strefę i odprowadza w formie żelaza gąbczastego w jego dolnym końcu, i gdzie poniżej płaszczyzny wspomnianych bocznych wlotów (3) gazu redukującego znajdują się dodatkowe wloty (15) gazu redukującego ukształtowane co najmniej jako jeden, otwarty ku dołowi kanał (11.), który biegnie od zewnątrz do promieniowo centralnej strefy szybu redukującego (_1) i/lub co najmniej wspomniany jeden przewód (8), który biegnie od zewnątrz skośnie w dół do promieniowo centralnej strefy wspomnianego szybu redukującego (1) i ma otwarty koniec wewnętrzny, znamienny tym, że gaz redukujący, doprowadzany wspomnianymi kanałami (11_) i/lub wspomnianymi przewodami (8_) , ma niższą temperaturę niż gaz redukujący doprowadzany w dolnym końcu strefy redukowania.
19. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że temperatura gazu redukującego doprowadzanego wspomnianymi - 6 - ) kanałami (_11) i/lub przewodami (8) jest o około 50°C mniejsza niż temperatura gazu redukującego doprowadzanego w dolnym końcu strefy redukowania.
20. Sposób wytwarzania żelaza gąbczastego z brył tlenku żelaza w szybie redukującym (1_) za pomocą gorącego, zawierającego pył i wzbogaconego w tlenek węgla gazu redukującego, w którym gaz redukujący wytwarza się w gazogeneratorze poprzez częściowe utlenienie zawierających węgiel materiałów stałych i doprowadza się go do wspomnianego szybu redukującego (.1) poprzez kilka bocznych wlotów (3) gazu redukującego usytuowanych na tej samej wysokości na obwodzie wspomnianego szybu redukującego (_1) w dolnym końcu strefy redukowania, oraz bryły tlenku żelaza doprowadza się do szybu redukującego (_1) poprzez jego górną strefę i odprowadza w formie żelaza gąbczastego w jego dolnym końcu, i gdzie poniżej płaszczyzny wspomnianych bocznych wlotów (3) gazu redukującego znajdują się dodatkowe wloty (15) gazu redukującego ukształtowane co najmniej jako wspomniany jeden, otwarty ku dołowi kanał (U.), który biegnie od zewnątrz do promieniowo centralnej strefy szybu redukującego U) i/lub co najmniej wspomniany jeden przewód (_8) , który biegnie od zewnątrz skośnie w dół do promieniowo centralnej strefy wspomnianego szybu redukującego [1) i ma otwarty koniec wewnętrzny, znamienny tym, że część gazu redukującego, doprowadzana wspomnianymi kanałami (11) i/lub wspomnianymi przewodami i 7 (8_) stanowi około 30% całkowitej ilości gazu redukującego.
21. Sposób wytwarzania żelaza gąbczastego z brył tlenku żelaza w szybie redukującym (_1) za pomocą gorącego, zawierającego pył i wzbogaconego w tlenek węgla gazu redukującego, w którym gaz redukujący wytwarza się w gazogeneratorze poprzez częściowe utlenienie zawierających węgiel materiałów stałych i doprowadza się go do wspomnianego szybu redukującego (1) poprzez kilka bocznych wlotów (3) gazu redukującego usytuowanych na tej samej wysokości na obwodzie wspomnianego szybu redukującego (1) w dolnym końcu strefy redukowania, oraz bryły tlenku żelaza doprowadza się do szybu redukującego (1) poprzez jego górną strefę i odprowadza w formie żelaza gąbczastego w jego dolnym końcu, i gdzie poniżej płaszczyzny wspomnianych bocznych wlotów (3) gazu redukującego znajdują się dodatkowe wloty (_15) gazu redukującego ukształtowane co najmniej jako wspomniany jeden, otwarty ku dołowi kanał (_11) , który biegnie od zewnątrz do promieniowo centralnej strefy szybu redukującego (1) i/lub co najmniej wspomniany jeden przewód (8), który biegnie od zewnątrz skośnie w dół do promieniowo centralnej strefy wspomnianego szybu redukującego (_1) i ma otwarty koniec wewnętrzny, znamienny tym, że gaz redukujący, doprowadzany w dolnym końcu strefy redukowania, jest w większości oczyszczony z pyłu wewnątrz cyklonów do gorącego gazu. VOEST-ALPINE INDUSTRIEANLAGENBAU '—--RN/i CE *p , •\EGOK i! i :: 9 13 7 0 GmbH 7ncioska-Kiszko Pełnomocnik: v.gr inż. Tcrc-aa Sal nucz/iik psisniowy I

(ο, 3 3 Ο Λ 1 Ο 5 Υ na wysokie temperatury gazu gazyfikującego oraz ze względu na mały spadek ciśnienia w materiale masowym działającym jak środek blokujący gaz dla gazu gazyfikującego, nie odpylonego za pomocą rur opadowych, gdzie spadek ciśnienia wynika z dużego przekroju poprzecznego szybu redukującego w dolnej strefie, stosuje się w roli urządzeń odpylających gaz redukujący wyłożone cegłą cyklony gazu gorącego o umiarkowanej sprawności tak, że ten ciągle również zawiera dodatkowo znaczne ilości pyłu oraz w wyniku czego uzyskuje się właściwą ilość gazu redukującego o stosunkowo małej tolerancji w kierunku ku górze. Skutkiem wprowadzania gazu redukującego do obszaru okrężnicowego tylko na obwodzie szybu redukującego, część pustych przestrzeni w materiale masowym, do których jest ciągle swobodny dostęp dla oddzielania pyłu w promieniowym środku szybu redukującego, jest prawie nie wykorzystana, wskutek czego właściwa ilość gazu redukującego, która może tamtędy przepłynąć jest coraz mniejsza, a zewnętrzny pierścień materiału masowego wewnątrz części wlotów gazu jest silniej zapylony niż jest to konieczne. Następnie w tym zewnętrznym pierścieniu rozpoczyna się kanałowanie i powstają nawisy materiału. Im większa średnica szybu redukującego, tym mniejsza właściwa ilość gazu redukującego, którą można doprowadzić szybem redukującym bez powstawania nawisów i bez kanałowania. 5'- > Znane jest z opisu patentowego JP-A-62294127 urządzenie do wytwarzania żelaza gąbczastego z tlenków żelaza w szybie redukującym za pomocą gazu redukującego. Ten gaz redukujący doprowadza się do szybu redukującego poprzez kilka wlotów gazu rozmieszczonych na tej samej wysokości na obwodzie szybu redukującego. Ponadto, poniżej płaszczyzny tych bocznych wlotów gazu znajduje się inny wlot gazu redukującego usytuowany w promieniowym środku szybu redukującego. Ten wlot gazu ma postać otwartego wewnętrznego końca rury biegnącej promieniowo od zewnątrz ku środkowi szybu redukującego, przy czym rura ta jest zamknięta w swoim kierunku podłużnym i gaz redukujący jest doprowadzany za pośrednictwem jej zewnętrznego otwartego końca. Rozwiązanie to umożliwia uzyskanie bardziej równomiernego redukowania tlenków żelaza w przekroju poprzecznym szybu. W opisie tym nie wspomina się o problemie wynikającym z doprowadzania gazu redukującego zawierającego pył. Ponadto w dokumencie US-A-4 118 017 ujawniono urządzenie do wytwarzania żelaza gąbczastego z tlenków żelaza w szybie redukującym za pomocą gorącego gazu redukującego, który doprowadza się w pobliżu środka wysokości szybu redukującego za pomocą kilku wlotów gazu usytuowanych na jego obwodzie. Szyb redukujący zwęża się stożkowo w dolnym końcu, na którym znajduje się kilka wstawionych sekcji w kształcie stożków ściętych. Na zewnętrznych obwodzie każdej z tych sekcji znajdują się wloty gazu do zimnego gazu redukującego używanego jako - 5’ - gaz chłodzący do żelaza gąbczastego. Również w tym opisie nie wspomina sie o problemach wynikających ze stosowania gazu redukującego zawierającego pył. W związku z tym, celem wynalazku jest ulepszenie urządzenia generatorowego w taki sposób, żeby osiągnąć Ο 18. Sposób wytwarzania żelaza gąbczastego z brył tlenku żelaza za pomocą urządzenia według zastrz. 1, znamienny tym, że gaz redukujący, doprowadzany wspomnianymi kanałami (_11) i/lub wspomnianymi przewodami (8), ma niższą temperaturę niż gaz redukujący doprowadzany w dolnym końcu strefy redukowania. 19. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że temperatura gazu redukującego doprowadzanego wspomnianymi kanałami (HJ i/lub przewodami (8) jest o około 50°C mniejsza niż temperatura gazu redukującego doprowadzanego w dolnym końcu strefy redukowania. 20. Sposób wytwarzania żelaza gąbczastego z brył tlenku żelaza za pomocą urządzenia według zastrz. 1, znamienny tym, że część gazu redukującego, doprowadzana wspomnianymi kanałami (11) i/lub wspomnianymi przewodami (8) stanowi około 30% całkowitej ilości gazu redukuj ącego.
21. Sposób wytwarzania żelaza gąbczastego z brył tlenku żelaza za pomocą urządzenia według zastrz. 1, znamienny tym, że gaz redukujący, doprowadzany w dolnym końcu strefy redukowania, jest w większości oczyszczony z pyłu wewnątrz cyklonów do gorącego gazu. VOEST-ALPINE INDUSTRIEANLAGENBAU GmbH Pełnomocnik: ΡΓ'; f'ir~ ,, ..... ' u- ·.: u ‘ f 1 :1 '.ϋ..!ί,.. j gO 8 '8Χ\ (ii ; 8 9 ! 3 7 0

r:·: r pa fenowy