патенты / 21751

829005-- = "/"; . , . . , . . , . , , . .



. :
:
УведомлениеЭтот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным, точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте машинного перевода.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB829005A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ ЧЕРТЕЖ 1 ПРИЛОЖЕН Изобретатель: УИЛЬЯМ ЭДВИН МАРШАЛЛ 529 005 Дата подачи заявки и подачи полной спецификации 18 мая 1956 г. 1 : 529,005 18, 1956. № 15631/56. 15631/56. Полная спецификация опубликована 24 февраля 1960 г. 24, 1960. Индекс при приемке: -Касс 72, Д 5 (К 6:Л 3:М 1), Д 5 Н( 2:9). : - 72, 5 ( 6: 3: 1), 5 ( 2: 9). Международная классификация: -=. : -=. ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ Мы, , корпорация, учрежденная в соответствии с законами штата Огайо, Соединенные Штаты Америки, по адресу: 703, , , , , настоящим заявляем: изобретение, на которое мы молимся, чтобы нам был выдан патент, и метод, с помощью которого оно должно быть реализовано, должны быть подробно описаны в следующем заявлении: , , , , 703, , , , , , , , :- Настоящее изобретение в целом относится к извлечению железа из руд; и его основными целями являются: обеспечение процесса с целью исключения использования традиционной доменной печи и, как следствие, также исключения использования кокса в качестве топлива и в качестве поддерживающего каркаса в шахтной печи; обеспечение процесса плавки, позволяющего извлекать железо из тонкоизмельченных руд, устраняя таким образом необходимость брикетирования или окатыша; обеспечение процесса и устройства, в которых и требуемое тепло, и требуемая восстановительная атмосфера получаются в результате сжигания «подвижного» топлива, такого как, например, газ, угольная пыль или порошкообразный кокс и т.п.; обеспечение средства и способа, которые будут способствовать получению высокотемпературного пламени от сгорания топлива при сохранении восстановительного характера продуктов его сгорания; обеспечение средств и способа более экономичного и полного использования тепла, выделяемого в процессе. В частности, но не ограничиваясь этим, когда возникает необходимость охладить восстановительные продукты сгорания из печи, чтобы использовать их для восстановления железа. для руды мы используем тепло, поглощенное этими газами, для достижения необходимой температуры в точке сгорания; 3 6 обеспечение процесса, при котором можно добиться очень существенной экономии затрат на тонну восстановленного железа; и обеспечение процедуры, требующей существенно меньших капиталовложений в оборудование. ; : ; , ; "" , , ; ; , , , ; 3 6 ; . В соответствии с изобретением способ восстановления и плавки железной руды для получения расплавленного металла включает создание в плавильной камере печи с подвижным топливом и воздухом, обогащенным кислородом, свободного пламени, имеющего температуру не менее 3000 , газообразные продукты сгорания указанного топлива восстанавливаются до оксида железа, что приводит к восстановлению указанных восстановительных продуктов сгорания, по меньшей мере частично, мелкодисперсной железной руды или мелкодисперсной железной руды и мелкодисперсного флюса в псевдоожиженных твердых условиях вне указанной плавильной камеры, и введение обработанной железной руды или железной руды и флюса в форме частиц в указанную плавильную камеру для плавления в ней за счет тепла указанного пламени. , - 3000 , , , , , , , , , . В соответствии с изобретением также предусмотрено устройство для восстановления и плавки железной руды, печь, имеющая плавильную камеру, горелку для создания в указанной камере свободного пламени из подвижного топлива, имеющего температуру по меньшей мере 3000 , продукты сгорания, топливо которых восстанавливается до оксида железа, по меньшей мере одну камеру восстановления в псевдоожиженном твердом состоянии вне указанной плавильной камеры, имеющую соединение с ней для указанных продуктов восстановления сгорания, трубопроводы и клапаны для введения в указанную камеру восстановления в псевдоожиженном твердом состоянии тонкоизмельченную железную руду подвергаться восстановительной обработке указанными продуктами сгорания, и соединения между указанной восстановительной камерой и указанной печью для введения в указанную печь обработанного таким образом материала в форме частиц. , , , 3000 , , , , . Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых: фиг. 1 представляет собой схематический вид в разрезе устройства, в котором восстановление происходит вне плавильной камеры плавильной печи; Фигура 2 представляет собой схематический разрез теплообменного аппарата для осуществления крекинга подвижного топлива в аппарате типа, показанного на Фигуре 1; и Фигура 3 представляет собой изображение, аналогичное изображенному на Фигуре 2, модифицированной формы устройства, подходящего для практического применения изобретения. : 1 ; 2 1; 3 , 2, . В обычной доменной печи, как известно, кусковый кокс, известняк и железная руда вводятся в шахту доменной печи через колпак наверху, а воздух для горения подается ниже в шахту через фурмы. Функция кокса тройной. Используется для выделения тепла путем сжигания предварительно нагретого воздуха; и тепла должно быть достаточно, чтобы поддерживать в нижней части шахты расплавленную ванну железа и шлака. Кокс также поставляет восстановитель, необходимый для восстановления железа из его оксидных руд, причем восстановитель находится в форме монооксида углерода. , , , , - ; , . Но есть еще одна незаменимая функция кокса. Он образует опорный каркас в шахте печи, причем каркас является пористым, чтобы уменьшить сопротивление потоку газов вверх по шахте. Так как процент мелочи в руде увеличился Эта третья функция кокса, увеличившаяся в последние годы, стала более важной, особенно в периоды пиковой добычи, когда прилагаются все усилия, чтобы продуть через шахту как можно больше газа. , , . Высокая производительность в современных доменных печах достигается за счет отбора кускового кокса с улучшенными физическими свойствами, отказа от более мелких фракций, таких как орех и мелочь, а также за счет так называемой «слойной загрузки». Стоимость операции неуклонно растет из-за сложности получения угля. из которого получится крепкий кокс. Некоторые авторитетные источники утверждают, что с годами производство на единицу мощности доменной печи снизилось примерно на %, а потребление кокса увеличилось на такую же величину. , , , " " , % . Как известно, кусковые руды высокого качества практически стали недоступны; И независимо от того, было ли когда-либо теоретически возможно эксплуатировать доменную печь на газообразном топливе, сегодня это определенно невозможно сделать без использования кускового кокса, поскольку кусковый кокс необходим для создания пустот в шахте или колонне печи. печь, через которую могут проходить газы. , ; , . Относительно мелкие руды, доступные сегодня, смешанные с небольшим количеством известняка, необходимого для флюса, слишком плотно упаковываются в шахту печи, чтобы обеспечить необходимый проход газов. . Ситуация неуклонно ухудшается 65 по мере исчезновения руды высочайшего качества. 65 . Доступные железные руды низкого качества можно концентрировать, чтобы получить материал с достаточным содержанием железа, позволяющим его использовать; но необходимо пойти дальше и из мелких материалов, поступающих с рудных обогатительных фабрик, производить брикеты, спеченные массы, конкреции или окатыши, если вообще предполагается использовать эти материалы в доменной печи. ; , 70 , . До сих пор считалось, что железные руды могут быть восстановлены в газовой атмосфере при относительно низких температурах; но это не решило проблему низкой себестоимости производства железа, поскольку конечный продукт представляет собой губчатую массу восстановленного железа, которое требовало плавления и отделения от больших количеств пустой породы или шлакообразующих материалов, а удовлетворительно экономичного способа не существовало. плавления образовавшегося таким образом железа. 75 ; 80 - , . Далее, при использовании кокса в доменной печи он расходуется по-разному. Например, при тепловом балансе, при котором для производства тонны железа требуется 1800 фунтов кокса, в фурмах сгорает 1475 фунтов, 125 фунтов науглероживают железо, а 90 восстанавливают металлоиды, в то время как оставшиеся 200 фунтов реагируют с углекислым газом с образованием монооксида углерода и представляют собой отходы, часто называемые «потерями раствора». В результате реакции еще полтора фунта должны сгореть в фурмах, чтобы восполнить затраченное тепло. Устранить существенные потери кокса в доменной печи невозможно, а доменная печь в ренте производит чугун с высоким содержанием углерод. , 85 , , 1800 , 1475 , 125 90 , 200 " " , 95 , - , 100 . Настоящее изобретение может быть реализовано различными способами и в устройствах разных типов, но шахтная печь, такая как доменная печь 105, в которой газы проходят через загрузку в шахте, не используется. Таким образом, проблема обеспечения пористости как а также структурная прочность загрузки в шахтной печи не присутствует в способе этого изобретения. Вместо этого печь принимает по существу форму банной печи, в которой находится ванночка расплавленного железа, покрытая, конечно, шлак поддерживается в расплавленном состоянии за счет тепла пламени над ним, более или менее равного 115 в мартеновской печи, или может иметь форму закрытой камеры, из которой расплавленный пламенем металл стекает через подходящее отверстие в отдельную камеру. сосуд. , 105 , , 110 , , - , , , , 115 , . Использование кускового кокса для трех целей 120, которым он служит в доменной печи, а именно в качестве топлива для выработки тепла, в качестве средства для создания подходящей восстановительной атмосферы и в качестве средства для поддержания пористой загрузки, полностью исключено. Процесс этого изобретения 125 не исключает добавления кокса или другой формы углерода с целью науглероживания железа, где это желательно, и следует понимать, что флюс с высоким содержанием углерода 829,005 будет подвергаться прямому воздействию. Действие пламени, чтобы расплавить ванну с расплавленным железом, пламя должно сохранять восстановленный характер железа. Когда газообразная смесь поступает в печь и сгорает, некоторая часть пламени может иметь окислительный характер. ; но это само по себе не имеет значения, если оставшаяся часть пламени восстанавливается и действует либо для сохранения восстановленного характера железа 75, либо для повторного восстановления его перед тем, как оно попадет в ванну. 120 ' , , , , 125 , , 829,005 , 70 , ; 75 - . На фиг.1 показана подовая печь 32, которая, поскольку восстановление железной руды должно происходить вне плавильной камеры, не обязательно должна быть снабжена 80 удлиненной трубой. Ванна расплавленного железа показана под номером 33, и расплавленный шлак в позиции 34. Горелка в позиции 35 снабжена впускными отверстиями 36 для природного газа, нефти или порошкообразного топлива, а в позиции 37 - для кислорода или обогащенного кислородом воздуха 85. Пламя, падающее на поверхность расплавленной ванны в нижней части печи производит продукты сгорания восстановительного характера, которые проходят в дымоход 38, оборудованный предохранительным клапаном 39, а затем через трубопровод 93 40 в восстановительный аппарат, который будет описан далее. 1, 32, , , 80 33, 34 35 36 , , , 37 85 38 39 93 40 , . Бункер 41 предусмотрен для мелкоизмельченной железной руды или смеси мелкоизмельченной железной руды и флюса, такого как известняк или обожженная 95 известь. Смесь проходит в трубопровод 42, где она увлекается газом, как описано ниже, и может, при желании, , переносятся в подогреватель и восстановитель, обозначенные цифрой 43. Восстановительные устройства, показанные на рисунке 100, относятся к тому типу, в котором восстанавливаемый материал переносится и удерживается в состоянии перемешивания движущимся телом газа. 41 , , 95 42 , , 43 100 1 . Подобное устройство использовалось при крекинге нефти в нефтяной промышленности, а также 105 было предложено для восстановления железной руды до порошкообразного железа, так что здесь не заявлена какая-либо новизна. Редуктор 43 предварительного нагрева имеет, как показано, корпус, в котором Смесь руды и флюса имеет тенденцию собираться как 110 в 44, в то время как газ проходит через нее и удерживает ее в состоянии жидкостного перемешивания. По мере того как материал скапливается, он переливается в проход 45 и уносится вниз в трубопровод 46. соединение с трубопроводом 40, 115 так, что он захватывается и уносится газом из дымохода 38. Он поступает в другой восстановительный аппарат 47, сконструированный аналогично устройству 44, при этом восстановленный или частично восстановленный материал выливается в проход 120, соединенный с трубопроводом 40, 115. трубопровод 49, который также является ответвлением трубопровода 40, восстановленный или частично восстановленный материал, увлекаемый газом в трубопроводе 49, может быть перенесен в еще одно восстановительное устройство 125 аналогичной конструкции. Для удобства терминологии восстановительный аппарат Описанное выше в прилагаемой формуле изобретения будет называться «камерой твердого восстановления в псевдоожиженном слое», и способ, использующий такое железо 130, будет плавиться при несколько более низкой температуре, чем железо с низким содержанием углерода. 105 43 , , 110 44, - , 45 46 40, 115 38 47 44, 120 49 40, , 49, 125 , " " 130 . Осуществимость способа настоящего изобретения зависит от получения из рассматриваемых здесь типов топлива пламени, которое имеет как требуемую температуру, так и требуемые восстановительные характеристики. Поскольку азот в воздухе оказывает охлаждающее действие, которое не допускает повышения температуры пламени. Чтобы получить нормальную температуру 2500 , обычно необходимо либо предварительно нагреть воздух, используемый для горения, чтобы компенсировать охлаждающий эффект содержания азота в воздухе, либо обогатить содержание кислорода в воздухе. При желании можно использовать оба метода. предварительный нагрев воздуха для поддержания требуемой температуры пламени, которая должна составлять не менее 3000 , возможен и может быть легко использован. Однако обогащение воздуха кислородом обычно является предпочтительным на практике и будет считается более экономичным и более удобным там, где подача кислорода доступна дешево или может быть реализована как часть практики процесса. Требуемое тепло в пламени обычно может быть достигнуто путем обогащения воздуха для горения кислородом до содержания скажем, 30 % или более; а при обогащенном кислородом воздухе, содержащем от % до 50 % кислорода, предварительный нагрев газа обычно не требуется. Конечно, нет ограничений на количество кислорода, который может быть использован, вплоть до 100 % газа, вводимого вместе с топливо в зону горения. 2500 , , 3000 , , , , 30 % ; % 50 % , , , 100 % . Природа топлива, которое может быть использовано, уже в общих чертах обрисована. . Содержание горючих веществ в различных видах топлива, конечно, будет различаться химически и в процентах. Необходимой характеристикой пламени и продуктов его сгорания является то, что они имеют восстановительный характер. Это означает, что соотношение топлива и кислорода в горючей смеси должно быть различным. контролироваться так, чтобы обеспечить образование очень небольшого количества углекислого газа. Углерод следует сжигать только до угарного газа, а соотношение водорода и водяного пара в продуктах сгорания должно поддерживаться как минимум 1:1, чтобы предотвратить развитие состояния, окисляющегося до железа. При использовании различных видов топлива точное количество кислорода, необходимое для создания желаемой восстановительной атмосферы, будет различаться, но при использовании любого доступного газообразного, жидкого или порошкообразного топлива можно ограничить количество кислорода, чтобы обеспечить восстановительную атмосферу. пламя указанного выше характера, при этом температуру пламени можно контролировать, варьируя количество инертного газа, который должен нагреваться пламенем (т. е. обогащая воздух кислородом), или путем предварительного нагрева воздуха или то и другое. Поскольку в некоторых модификациях изобретения смесь восстановленного железа и извести: аппарат 3829005 4 29005 будет называться восстановлением «в псевдоожиженных твердых условиях». , , , 1:1 , , , , ( , ), , :3 829,005 4 29,005 " ". Будет очевидно, что руда или смесь руды и флюса будет обработана в восстановительных устройствах 47 и 50 последовательно восстановительной атмосферой, полученной из пламени печи 32, и что восстановление железной руды произойдет там. вместе с обжигом известняка, если этот материал использовался в качестве флюса. Восстановленный металл или смесь металла и флюса проходит из второй восстановительной камеры 50 через проход 51 в трубопровод 52, по которому он подается в печь для плавление в ванне. Его можно ввести в печь любым из нескольких способов или комбинацией способов. Например, трубопровод 52 может иметь соединение 53 с горелочным элементом 35, так что восстановленную смесь можно вводить в печь с помощью или в Пламя И снова, оно может быть введено в печь через трубопровод 54 над ванной расплава, но в таком положении, что сила пламени будет толкать его вниз в ванну, как описано выше. , , 47 50 32 , , 50 51 52 , 52 53 35 , 54 . Продвижению восстановленной смеси может способствовать струя неокисляющего газа через сопло 55. Восстановленный материал можно нагнетать в печь под поверхность ванны 33 расплавленного железа с помощью следующих средств, например, отвода показан трубопровод 56, соединяющий трубопровод 52 с трубопроводом 57. Здесь восстановленный материал может выдуваться под поверхность ванны струей газа или проталкиваться под поверхность, как при помощи силового винта 58. В различных вариантах На рисунке 1 трубопроводы показаны кружками, пересекающими трубопроводы, для обозначения клапанов. - 55 33 , , 56 52 57 , , 58 1, . Может быть предусмотрено множество соединений, как показано, или может быть принят один способ введения в печь для восстановленных материалов. , . Вместо ванны внизу печи восстановленное железо, расплавленное при контакте с пламенем, может просто упасть на пол и слиться в отдельный резервуар через подходящее отверстие (не показано). , , . Как указано выше, восстановительные газы из печи, проходящие в восстановительные камеры 47 и 50, производят восстановление содержащейся в них железной руды. Отходящие газы, которые все еще могут быть восстановительными, собираются в трубопроводе 59 из обеих восстановительных камер и проходят через них. средства разделения, такие как циклонный сепаратор 60 и электростатический осадитель 61 последовательно. Выпускные отверстия для отделенных твердых частиц из этих устройств, которые обозначены позициями 62 и 63, соединяются с трубопроводом 52 и просто увеличивают объем восстановленной смеси, переносимой последний поименованный трубопровод. Газы из сепараторных устройств по трубопроводу 64 подаются на входную часть аппарата и используются для захвата свежей смеси железорудной руды и флюса из бункера 41 и проведения ее по трубопроводу 42. Редуктор предварительного подогрева. 43, описанная выше, не является обязательной особенностью устройства и при желании может быть опущена. Однако при использовании газы в трубопроводах 64 и 42 проходят через него, а затем в циклонный сепаратор 65 и электростатический осадитель 66, выпуски твердых частиц из которого , 67 и 68, подаются в трубопровод 42. , 47 50 , , 59 , 60 61 , 62 63, 52 64 41 42 43 , , 64 42 65 66, , 67 68, 42. Газ из сепараторов 65 и 66 подается по трубопроводу 69 в охладитель или газопромыватель 70, который служит для удаления из газа водяного пара, попавшего при восстановлении железа, чтобы частично восстановить восстановительный характер газов. охлаждающая вода вводится в 79 и удаляется через выпускное отверстие 71. Промытый газ проходит через трубопровод 72 к месту использования. Обычно этот газ частично горюч и может использоваться различными способами. Газ можно использовать для предварительного нагрева кислорода. или обогащенный воздух, подаваемый в горелку 35, или его можно использовать в котлах или в турбинах, используемых для выработки электроэнергии для любого подходящего использования, как, например, при местном производстве кислорода. Часть газа, однако, может быть повторно вводится в систему через трубопровод 73, соединяющий газовую мойку с трубопроводом 40. При этом промытый и охлажденный газ служит для охлаждения и разбавления дымовых газов из печи 32. Это важно, поскольку при высокой степени перемешивания поддерживается в восстановительных камерах 43, 47 и 50, нельзя допускать повышения температуры в них до такого значения, чтобы вызвать спекание или агломерацию рудно-флюсовой смеси или продуктов ее восстановления. Восстановление железной руды может происходить эффективно при температурах намного ниже, чем температура плавления железа. Как будет понятно квалифицированному специалисту в данной области техники, восстановительные характеристики атмосферы будут изменяться под воздействием температуры, особенно в отношении влияния соотношения водорода и водяного пара. Существенная характеристика атмосферы заключается в том, чтобы поддерживать восстановление до оксида железа и железа. Если потребляемое топливо производит значительные количества водяного пара в определенных условиях сгорания, оно может удовлетворительно восстанавливаться при температурах по крайней мере 3000 , но недостаточно восстанавливаться при охлаждении до вдвое этой температуры. В этих и подобных обстоятельствах в объем изобретения входит увеличение соотношения паров водорода и воды в газах из печи перед их введением в восстановительные камеры 47 и 50 путем подачи в газы восстановительного газа. которым может быть водород или газ, содержащий водород, такой как , природный газ. 65 66 69 70 , 79 71 72 , 35, , , , , - 73 40 32 43, 47 50, - , - , 3000 , , - 47 50 - , , . Сопло для подачи восстановительного газа в трубопровод 40 обозначено номером 74. 40 74. 929,005 Предварительный нагрев плюс обогащение атмосферы, используемой для сжигания, т. е. путем обогащения воздуха кислородом, не требуется. можно также использовать воздух, и в этом случае степень обогащения можно снизить, и обогащенный воздух не нужно нагревать до такой высокой температуры. Однако температуру пламени легко измерить в печи, а восстановительная природа получаемых продуктов горение можно определить с помощью газового анализа или по влиянию атмосферы на восстановление железной руды при заданных температурах. Таким образом, с помощью средств контроля количества поступающего дымового газа по отношению к количеству топлива степень обогащения газа кислородом и, при использовании такой степени предварительного нагрева газа, опытный инженер-горючник может легко достичь в свете этих идей пламени требуемой температуры и достаточно восстановительной природы продуктов сгорания. 929,005 , , , , 40 % 50/ , , , , , , , , , . С целью измерения температуры термопары или другие подходящие средства могут быть предусмотрены в системе в любых желаемых местах. Термопара или оптический пиреометр 75 показаны связанными с печью 32, а еще один 76 показан на пути дымовых газов из печь 32. , 75 32 76 32. Циркуляцию газов можно осуществить или сделать более позитивной за счет использования баустерных насосов или воздуходувок. Один такой насос обозначен позицией 77, связанный с трубопроводом 73. Другие насосы могут использоваться везде, где это необходимо в системе. Опять же, колокол 78 был установлен в системе. показан связанный с печью 32 для введения контрольных материалов в печь. На фиг.1 стрелки используются для обозначения направлений потока в нескольких трубопроводах и в печи. 77, 73 , 78 32 1 . Управление горением при работе печи не является сложным в свете изложенных здесь идей. Температуру можно контролировать путем ручного или автоматического регулирования горючей смеси. Для любого заданного топлива можно рассчитать формульные уравнения, принимая во внимание Учитывайте объемы газов, участвующих в качестве топлива, используемого кислорода или обогащенного воздуха, температуру предварительного нагрева, температуру нити и восстановительные характеристики продуктов сгорания. Такие расчеты не требуются для практики процесса. , однако, если факторы являются переменными. , , ,, , , , , . Топливо, которое может быть использовано, включает (1) природные и искусственные горючие газы, такие как, например, природный газ, метан, этан, пропан, бутан, этилен, ацетилен и водород, которые в качестве основных компонентов горения содержат водород и углерод; но избегая более чем незначительных концентраций газов, содержащих связанный кислород, таких как окись углерода и водяной пар, (2) нефть или другое жидкое углеводородное топливо, (3) твердое пылевидное углеродистое топливо, такое как пылевидный уголь, кокс или сажа. Различные виды топлива Перечисленные выше для удобства в прилагаемой формуле изобретения называются «подвижными топливами». Во всех этих видах топлива количество присутствующего горючего материала по отношению к инертному или негорючему материалу таково, что может быть достигнуто достаточно горячее пламя при неполном сгорании. как углерода, так и водорода, обеспечивающего количество газа, нагреваемого до температуры пламени при сгорании, не слишком велико. Пламя, продукты сгорания которого восстанавливаются до оксида железа, обычно достигается, когда соотношение : 2 составляет насколько это практически возможно, и не менее 2:1, а соотношение : составляет 1:1 или выше. ( 1) , , , , , , , , , , , , , ( 2) , ( 3) , , " " , - , : 2 2:1 :- 1:1 . Как указано, условия могут быть достигнуты с использованием обычного воздуха для горения путем предварительного нагрева этого воздуха до температур 15600-2000°С, но условия могут быть достигнуты и за счет уменьшения объема инертного газа в атмосфере. Обращаясь теперь к рисунку 2, мы имеем показано устройство 90 для крекинга любого из вышеупомянутых подходящих мобильных видов топлива в устройстве, аналогичном устройству, показанному на фиг. 1, причем аналогичные части обозначены одинаковыми ссылочными номерами. , -, 15600-2000 2, 90 1, . Таким образом, подовая печь, обозначенная в общем виде 95 как 32, имеет подовую камеру 32а, в которой ванна железа 33 и надосадочный слой шлака 34 поддерживаются в расплавленном состоянии благодаря теплу пламени, падающему на нее из горелки 35. В варианте 100, фиг. 2, продукты сгорания пламени попадают в камеру 80 печи, а не проходят через дымоход 38 и трубопровод 49, как показано на фиг. 3. Камера 80 устроена как теплообменное устройство, как показано на фиг. 105. 2, эта камера содержит трубопровод 81 в спиральной или извилистой форме или иным образом устроенный так, чтобы обеспечить эффективную передачу тепла. Подходящее подвижное топливо, такое как, например, природный газ, вводится 110 в трубопровод 81 из подходящего источника с помощью трубопровода 82, показанного снаружи печи. Подвижное топливо, не подвергаясь воздействию продуктов сгорания пламени и не смешиваясь с ними, таким образом, подвергается 115 воздействию высокой температуры, так что в нем происходит растрескивание, при этом топливо разделяется главным образом на свои компоненты, углерод. и водород. , , 95 32, 32 , 33 34 35 100 2 80 , 38 49 3 80 105 2, 81 , , , 110 81 82 , , 115 , , . Крекированное или частично крекированное подвижное топливо покидает средства теплообмена 81, 120 через трубопровод 83. Могут быть использованы дополнительные средства крекинга или нагрева, как в печи 84, оборудованной внутренним извилистым трубопроводом 85. Печь 84 может нагреваться путем сжигания часть газов 125 из печи 32 (которые, будучи восстановительными по своей природе, являются горючими), или при сжигании топлива, полученного из любого другого источника. 81 120 83 , 84, 85 84 125 32 (, , ), . С этой целью печь 84 оборудована горелкой 86 829005, имеющей входное отверстие 87 для топлива и входное отверстие 88 для воздуха. 84 829,005 86 87 88 . Крекинговые и нагретые газы из печи 84 по трубопроводу 36 подаются к горелке 35 печи 32. 84 36 35 32. В этом процессе крекинг мобильного топлива поглощает тепло и требует от 20% до 30% общего количества тепла, используемого в процессе. печи 32 или теплота сгорания отходящего газа или другого постороннего топлива, делает процесс более эффективным и увеличивает скорость производства расплавленного чугуна. Далее, поскольку в варианте фиг.1 восстановительные газы из продуктов сгорания печи 32, используются вне печи для восстановления железной руды и для этой цели должны быть охлаждены от высокой температуры печи до температуры 1300-1500 . Можно увидеть, что описанная до сих пор часть устройства обеспечивает режим передача тепла с пользой и непосредственно газам, поступающим в горелку 35. Температура крекинга для большинства мобильных видов топлива будет составлять по существу 1600 , так что будет видно, что такое устройство обеспечивает средства для отвода достаточного количества тепла от печных газов для крекинга мобильного топлива и в то же время снижают температуру печных газов до диапазона, при котором эффективное восстановление железной руды будет происходить вне печи, не вызывая такого спекания восстановленного железа, которое могло бы засорить трубы, трубопроводы и камеры, в которых проводится восстановление, или в котором перевозится восстановленная или частично восстановленная железная руда. 20 % 30 % , , 32 , , , 1 32 1300 -1500 , 35 1600 , , , . Крекированное подвижное топливо при температурах, близких к точке крекинга, само по себе является эффективным восстановителем железной руды и может быть использовано непосредственно для такого восстановления, при этом железо и пустая порода вводятся в печь 32 через горелку 35 вместе с топлива и кислорода или обогащенного воздуха. С этой целью на фиг. 2 показано средство для подачи в трубопровод 82 мелкоизмельченной железной руды и, необязательно, тонкоизмельченного флюса, такого как известь. Эти средства схематически проиллюстрированы как содержащие бункер 89 для железную руду и флюс, а также шнековое средство подачи 90, приводимое в движение двигателем 91 для обеспечения равномерной скорости подачи в трубопровод 82. Скорость газов, проходящих через трубопровод 82 и связанные с ним теплообменные устройства и трубопроводы, будет достаточно большой. для перевозки взвешенной в ней железной руды и флюса. Действительно, мы также можем ввести в поступающий поток мобильного топлива любую восстановленную железную руду и флюс, полученные из восстановительного аппарата, расположенного вне плавильной камеры 32а, используя продукты сгорания из печи. Такие материалы показаны как вводимые в трубопровод 82 через трубопровод 92. Следует понимать, что трубопровод 92 содержит восстановленное железо, которое прошло из ряда восстановительных устройств 43, 47 и 50 на фиг. 1. Различные тонкоизмельченные материалы, введенные в поток подвижного топлива и проходящий с ним через устройство крекинга не только подвергаются восстановительным условиям, но также выполняют две основные функции. Они катализируют крекинг подвижного топлива, а также действуют как очищающее средство, предохраняя такое устройство от скопления углерод, который в противном случае мог бы их засорить, причем углерод, конечно, получается в результате крекинга мобильного топлива. , , , , , , 32 35 2 82 89 , 90 91 82 82 , , 32 , 82 92 92 , 43, 47 50 1 , , , , , . В процедуре, при которой вся железная руда, подлежащая восстановлению в процессе, вводится как таковая в поток топлива, дымовые газы из печи 32 могут сжигаться в другом месте для получения полезного тепла или могут частично сжигаться. очищают и используют для разбавления поступающего топлива. Но более экономично использовать восстановительные свойства газов из печи 32 для предварительного восстановления железной руды, причем частично восстановленный продукт затем вводят в печь вместе с крекинговым топливом, как показано на рисунках 1 и 2 и описано выше. , 32 , 32 , 1 2 . Печные газы из печи 32 на фиг. 2, которые теперь охлаждены в теплообменном аппарате 80, 81, как описано выше, могут подаваться по трубопроводу 49, соответствующему трубопроводу 49 на фиг. 1, к устройству предварительного нагрева и восстановления, показанному на фиг. Рис. 1, где эти газы могут быть использованы таким же образом и подвергнуты той же обработке, что описана выше в связи с рис. 1. 32 2 80, 81 , 49, 49 1, 1, 1. Обратимся теперь к фиг.3, где одинаковые детали обозначены ссылочными номерами и не будут повторно описываться. Подвижное топливо для горелки 35 показано растрескивающимся в печи 84 и поступающим в теплообменное устройство внутри этой печи через трубопровод 93 . В этом конкретном варианте устройства верхняя часть 94 подовой печи 32 используется для различных целей, описанных ниже. Однако в объем изобретения не выходит использование некоторой части явного тепла продуктов сгорания. печи 32 для предварительного нагрева мобильного топлива и его крекинга, по крайней мере частично, как показано и описано в варианте осуществления, показанном на фиг. 2. Например, в верхней камере 94 может быть расположен теплообменник для крекинга мобильного топлива. или без введения железной руды и флюса и/или частично или полностью восстановленного железа и пустой породы в подвижное топливо, как легко понять из описания Фиг.2, хотя в 3, 35 84, 93 , 94 32 - , , 32 , 2 94 / , 2, На фиг.3 средства для этой цели не показаны. 3 . Печь 32 имеет верхнюю камеру 94, соединенную с основной частью печи относительно суженным горловиной 95, В 829,О 05 фи. Осушенные и нагретые восстановительные газы по трубопроводу 105 подаются в трубопровод 106, в который высушиваются мелкодисперсные измельченная руда или смесь тонкоизмельченной руды и флюса, такого как известь, подается, например, с помощью бункера 70, 107, шнека 108 и двигателя 109. Следует понимать, что средства подачи 107, 108, 109 соответствуют бункеру. 41 рисунка 1. 32 94 95, 829, 05 105 106 , , , , 70 107, 108, 109 107, 108, 109 41 1. Эти твердые вещества увлекаются горячими восстановительными газами и переносятся в восстановительный аппарат 75 (не показан), такой как камеры 43, 47 и показанные на рис. 1, описанные ранее. пылеотделитель 101 патрубком 80 111 Эти твердые частицы накапливаются над клапаном 112, с помощью которого они подаются в бункер 96. Будет ясно, что водоотвод 110 соединен с бункером 96 газонепроницаемым соединением, в этом варианте 85 процесса, чтобы восстановленные материалы не попадали повторно в атмосферу. 75 ( ) 43, 47 1 110, 101 80 111 112 96 110 96 - , 85 , - . Там, где не применяется предварительный подогрев атмосферы, печи для этой цели также становятся ненужными. как и потери углерода в используемом таким образом кусковом коксе. Требуемое оборудование проще и дешевле как в приобретении, так и в обслуживании, и, в некоторой степени в зависимости от качества руды, железо извлекается в расплавленном виде без чрезмерного шлака. печь по существу представляет собой подовую печь с 100 подами, в отличие от шахтной печи, шлак можно выпускать непрерывно или через частые промежутки времени, чтобы сделать пламя более эффективным для поддержания в расплавленном состоянии ванны 105 железной руды более низкого качества. может использоваться с лучшим эффектом, чем в обычных процессах восстановления и плавки, а тонкоизмельченное состояние руды является преимуществом для быстрого восстановления. В системе настоящего изобретения не происходит потерь 110 мелочи, так что не требуется дополнительных затрат на агломерацию. или окомкование руд. В зависимости от местных затрат на топливо и кислород, обычно можно получить очень большую экономию на стоимости 115 тонн восстановительного и плавильного железа, и этот процесс позволяет экономично плавить железную руду в местах, где это невозможно иначе. быть сделано. , 90 , , , 95 , , 100 , , 105 110 , 115 , .
, ."> . . .
: 506
: 2024-04-12 17:22:49
: GB829005A-">
: :

829006-- = "/"; . , . . , . . , . , , . .



. :
:
УведомлениеЭтот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным, точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте машинного перевода.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB829006A
[]
ПАТНТ СПЕЦИФИКАЦИЯ ПРИЛОЖЕННЫЕ ЧЕРТЕЖИ Изобретатели: УИЛЬЯМ ЭДВИН МАРШАЛЛ и СЭМЮЭЛ ЭЛВИН БЕЛЛ 8290 6 : 8290 6 Дата подачи заявки и подачи полной спецификации 15 июня 1956 г. 15, 1956. № 18690/56. 18690/56. Полная спецификация опубликована 24 февраля 1960 г. 24, 1960. Индекс при приемке: -классы 51(2), ВА 23 (А 3:Д:П), ВС 12; и 72, Д 5 (К 6:Л 3:М 3: Н 1). :- 51 ( 2), 23 ( 3: : ), 12; 72, 5 ( 6: 3: 3: 1). Международная классификация: 22 21 . : 22 21 . ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ Процесс и устройство для плавки ифрона с использованием мобильного топлива — это мы, , корпорация, зарегистрированная в соответствии с законодательством штата Огайо, Соединенные Штаты Америки, по адресу 703 , , , . настоящим заявляем об изобретении, на которое мы молимся, чтобы нам был выдан патент, и о методе его реализации, который будет подробно описан в следующем заявлении: , , , , , 703 , , , , , , , : - Настоящее изобретение относится к устройству для выплавки чугуна с использованием подвижного топлива в находящейся на рассмотрении заявке на патент № 15631/56 (серийный № 15631/56 ( . 829,005) раскрыты процесс и устройство для восстановления и плавки железа. Согласно этому учению, пламя создается в печи из мобильного топлива, пламя имеет температуру по меньшей мере 3000 и продукты сгорания топлива восстанавливаются до оксид железа. Тепло пламени плавит восстановленную руду и поддерживает железо в расплавленном состоянии в печи, а продукты сгорания топлива, имеющие восстановительный характер, могут быть использованы за пределами собственно плавильной камеры для восстановления тонкоизмельченной железной руды. а железо и пустая порода затем плавятся внутри печи под действием тепла пламени. Пламя, которое имеет достаточно высокую температуру и, тем не менее, дает продукты сгорания, восстанавливающиеся до железа, может быть обеспечено путем использования кислорода или обогащенного кислородом воздуха для целях сжигания и путем предварительного нагрева мобильного топлива или кислорода, или обогащенного кислородом воздуха, или того и другого. 829,005) , , 3000 , , , , . Термин «мобильное топливо» в указанной заявке и в настоящей заявке используется для обозначения природных и искусственных горючих газов, таких как, например, природный газ, метан, этан, пропан, бутан, этилен, ацетилен и водород, которые содержат в качестве основные компоненты сгорания водород или углеводороды (но не более чем в незначительной концентрации газов, содержащих связанный кислород, таких как окись углерода и водяной пар), а также lЦена 3 с 6 означает нефть или другое жидкое углеводородное топливо и твердое пылевидное углеродистое топливо, такое как порошкообразный уголь, кокс или сажа. Описанный там процесс позволяет работать со значительной экономией, особенно там, где имеется обильный запас дешевого мобильного топлива. Поскольку железная руда используется в тонкоизмельченном состоянии, можно использовать более дешевую руду, и она нет необходимости использовать кусковой кокс ни в качестве топлива, ни в качестве остова в шахтной печи. " " , , , , , , , , , ( ), 3 6 , , , . Согласно вышеупомянутой одновременно находящейся на рассмотрении заявке, железо можно выплавлять с помощью мобильного топлива способом, при котором железная руда восстанавливается непосредственно в верхней камере печи, в которой расплавленная ванна железа и шлака поддерживается за счет пламя. , . Эта процедура представляет собой восстановление в псевдоожиженных условиях, и этот термин будет использоваться в дальнейшем для описания этой процедуры. С помощью этой процедуры можно реализовать более экономичное использование тепла, выделяемого в процессе. . В этой одновременно рассматриваемой заявке добавление кокса в ванну расплава используется там, где желательно снизить температуру плавления чугуна. Целью настоящего изобретения является создание способа и устройства, подходящих для проведения стадии плавления. комбинированного процесса восстановления и плавки, в котором содержание углерода в железе может быть увеличено эффективно и экономичным по сравнению с коксом способом. - , , . Другой целью настоящего изобретения является создание устройства, которое является простым и относительно недорогим в изготовлении, с помощью которого при производстве железа расходуется очень небольшое количество твердого кокса по сравнению с потребностями в коксе в обычной доменной печи. . , . В соответствии с изобретением аппарат для выплавки чугуна содержит камеру сгорания, горелку, выходящую в указанную камеру. , . средства для проведения подвижного топлива, кислорода, унесенной восстановленной железной руды и шлакообразующих компонентов в мелкодисперсной форме через указанную горелку, подовую печь, имеющую закрытую коксовую камеру, простирающуюся над ней, и отверстие дымовой трубы из указанной камеры сгорания для отвода продукты сгорания и неглубокое отверстие из нижней части указанной камеры сгорания, через которое расплавленный чугун и шлак могут поступать в указанную печь. , , , - , , , , . Изобретение также включает способ выплавки чугуна с минимизацией потерь железа в шлаке, включающий вовлечение мелкодисперсного железа в подвижное топливо, сжигание указанного топлива в камере сгорания с кислородсодержащим газом, более богатым кислородом, чем воздух, в условиях, обеспечивающих температура не менее 3000 и продукты сгорания, которые восстанавливаются до оксида железа, заставляя расплавленное железо выходить из указанной камеры сгорания в сборный под через массу науглероживающего материала в твердой форме для снижения температуры плавления. железа и удаление продуктов сгорания, предотвращая их контакт с указанным науглероживающим материалом. , , , 3000 , , , . Предпочтительно мелкодисперсное железо получают восстановлением мелкодисперсного оксида железа продуктами сгорания подвижного топлива в псевдоожиженных условиях. . Для лучшего понимания изобретения некоторые примерные варианты осуществления будут описаны более подробно. Далее будут даны ссылки на прилагаемые чертежи, на которых: фиг. 1 представляет собой схематический вид в поперечном сечении одной из форм устройства в соответствии с изобретением; Фиг.2 представляет собой фрагментарный вид, аналогичный Фиг.1, показывающий модификацию; Фиг.3 представляет собой вид сверху модифицированного устройства; Фиг.4 представляет собой вид в поперечном разрезе по линии 4-4 на Фиг.3; и фиг.5 представляет собой поперечное сечение еще одной модификации. : 1 ; 2 1 ; 3 ; 4 4-4 3; 5 . При попытке увеличить содержание углерода в ванне расплавленного металла, полученной с помощью ранее описанного процесса одновременно рассматриваемой заявки, путем добавления кокса, угля, газового углерода или других науглероживающих веществ, возникают определенные сложности. Продукты сгорания сгоревшего топлива в плавильной печи, восстанавливаясь до оксида железа, они сильно окисляются до всех форм углерода и приводят к его частичному сгоранию и, как следствие, отходам. , , , , , , , . Кроме того, эти продукты сгорания, включающие водяной пар, сильно обезуглероживают железо и имеют тенденцию удалять углерод из расплавленной ванны почти так же быстро, как он добавляется. Это затрудняет достижение желаемых значений углерода в расплавленном чугуне без чрезмерное и неэкономное использование кокса или других твердых науглероживающих веществ. , , , . Вкратце, при реализации изобретения предусмотрена камера сгорания, имеющая горелку, предпочтительно в ее верхней части, и горелка снабжается подвижным топливом, содержащим унесенную восстановленную железную руду в мелкодисперсной форме и шлакообразующие компоненты, такие как пустая порода. и известь (), как описано выше, 70 вместе с кислородом или обогащенным кислородом воздухом в соответствующих пропорциях. Железо и шлаковые компоненты расплавляются в камере сгорания и стекают по полу предпочтительно через часть коксовой башни в 75 горн. печь, имеющая закрытую коксовую колонну. Несмотря на то, что здесь мы конкретно упомянули кокс, следует понимать, что наши идеи в равной степени применимы к эквивалентным материалам, включая некоксующиеся угли 80, антрацитовый уголь, уголь, полученный из угля при производстве синтез-газа, и другие твердые науглероживающие материалы. Предусмотрена дымовая труба для вывода продуктов сгорания из камеры сгорания без их прохождения через коксовую колонну. Могут быть предусмотрены средства для подачи кислорода или обогащенного кислородом воздуха в коксовую колонну для сжигания незначительного количества кокс для контроля температуры горна, если это необходимо, и для облегчения запуска агрегата. , , , , , ( ) , 70 75 , , - 80 , , , 85 , , 90 . В частности, на фиг. 1 камера сгорания обозначена позицией 10 и показана как имеющая наклонный пол 11. Горелка схематически обозначена позицией 12, в которую 95 подаются подвижное топливо, кислород или воздух, обогащенный кислородом, тонко измельченное увлеченное восстановленное железо. руда, пустая порода и . Топливо сгорает в камере сгорания 10, и продукты сгорания проходят в направлении 100 стрелок через штабель 13, в то время как шлакообразующие компоненты и железо плавятся и собираются на полу 11А относительно Неглубокое отверстие 14 предусмотрено для прохождения расплавленных материалов и продуктов сгорания 105. Подовая печь обозначена цифрой 15 и снабжена камерой, содержащей кокс, 16. 1, 10 11 12 95 , , , , 10 100 13, 11 14 105 15 16. Наклонный пол 11 сообщается с подовой печью посредством неглубокого отверстия 17, через которое расплавленные материалы перетекают 110 в подовую печь 15 через часть кокса в коксовой камере 16. Ванна расплавленного железа обозначена позицией 18, слой шлака 19 и кокс 20. Летка для чугуна предусмотрена в 21 и, при желании, летка 115 может быть предусмотрена в 22 для шлака. 11 17 110 15 16 18, 19, 20 21 , , 115 22 . Эти отверстия закрыты хорошо известным способом глиняными пробками 23 и 24. Показан воздуховод 25, через который кислород или обогащенный кислородом воздух подается в коксовую колонну для сжигания части кокса 120 для регулирования температуры в горне и поддержания ванна в расплавленном состоянии. 23 24 25 120 . В отношении материалов, подаваемых в горелку 12, следует понимать, что мелкоизмельченная восстановленная железная руда была предварительно восстановлена любым подходящим процессом восстановления в псевдоожиженных условиях. Подаются природный газ или другое мобильное топливо и кислород или воздух, обогащенный кислородом. в такой пропорции 130 г 29 006 -829 006, чтобы продукты сгорания в камере восстанавливались до оксида железа, а температура, возникающая при сгорании, была не менее 3000 и такая, что железо, пустая порода и плавились и собирались на наклонном дне камеры. 12, 125 130 29,006 -829,006 , 3000 , , . Следует заметить, что перемычка 13а между камерой сгорания и дымовой трубой приводит к полному изменению направления движения газа. Это имеет тенденцию выбрасывать твердые частицы, которые захвачены газами, из камеры сгорания 10. Дно 11 может быть уровень или даже углубление с образованием лужи, которая выливается через отверстие 17. 13 10 11 17. Также можно заметить, что кокс 20 в колонне 16 предварительно нагревается через перегородку 13b между коксовой колонной и штабелем. Эта передача тепла к коксовой колонне способствует поддержанию шлака и железа в жидком состоянии в горне и, следовательно, стремится свести к минимуму количество кокса, которое необходимо сжечь для поддержания необходимой температуры. 20 16 13 . Потребление кокса можно еще больше снизить, как показано на рисунке 2, заставляя кислород или обогащенный кислородом воздух, подаваемый в фурму 25, проходить через предварительный нагреватель, обычно обозначенный позицией 26. , 2, 25 , 26. В то время как обычная доменная печь потребляет 1800 фунтов кокса на тонну произведенного железа, устройство согласно настоящему изобретению, производящее несколько сотен тонн железа в день, потребляет только 100 фунтов кокса на тонну произведенного железа. Теоретически кокса потребляется ровно столько, чтобы насытить железо углеродом. На экспериментальных печах, работающих с низкой производительностью, расход кокса составляет 400 фунтов на тонну железа, но в печи промышленного масштаба, т. е. производящей несколько сотен тонн железа в день, расход кокса составит достигать минимум 100 фунтов на тонну. 1800 , 100 , , 400 , , , , 100 . В тех частях страны, где природный газ дешевле, чем кокс, можно добиться экономии при производстве чугуна за счет использования описанного здесь устройства. Фактически, чугун может производиться совершенно независимо от металлургического кокса или природного газа, если порошкообразный битуминозный уголь заменяется природным газом в горелке 12, а если, например, твердый антрацитовый уголь или газовый уголь используется вместо угольной смеси в колонне 16. , 12 , , 16. Помимо обеспечения прохода потока расплавленного железа и шлака в подину печи 15, отверстие 17 также уменьшает площадь контакта кокса с газами в камере сгорания и дымовой трубе. Эти газы содержат значительное количество водяного пара, а также немного 2 , который окислил бы часть кокса и значительно увеличил бы его расход, если бы газы камеры сгорания могли иметь неограниченный контакт с коксом. Верхняя часть коксовой камеры закрывается открывающимися раструбами или заслонками. В клапанах относительно небольшие количества и от сгорания, происходящего в фурме 25, выходят через щель 17 и присоединяются к массе газа, проходящего через дымовую трубу 13, так что, если щель 17 остается неглубокой, скорость Газы, проходящие 70 слева от отверстия 17, предотвращают контакт водяного пара и 2 из камеры сгорания и стека с коксом. Таким образом, отверстие 17 представляет собой очень важный признак изобретения. Продукты сгорания 75 в фурме 25 не обезуглероживают. 15, 17 2 , , , 25 17 13, , 17 , 70 17 2 17 75 25 . На рисунке 2 мы также проиллюстрировали, как прорезь 17а может быть расположена немного иначе, чем показано на рисунке 1. 2, 17 1. Однако слот 17а выполняет те же функции 80, что и слот 17. 17 , , 80 17. На рисунках 3 и 4 мы показали устройство, по сути представляющее собой батарею устройств согласно рисунку 1, имеющую общий под и коксовую колонну, питаемую двумя или более камерами сгорания, и снабженную двумя или более дымовыми трубами. На фигурах 4 , мы показали камеры сгорания 10a и 10b, имеющие горелки 12a и 12b и дымовые трубы 13c и 13d. Коксовая колонна обозначена позицией 90, 16а, а под позицией 15а. Фурмы 25а и летка. 21а может быть таким, как на фиг.1. 3 4, , , 1 85 4, 10 10 12 12 13 13 90 16 15 25 21 1. На рисунке 5 мы показали несколько иное расположение, при котором газы выходят в дымовую трубу на противоположной стороне камеры сгорания 95 от коксовой колонны. Здесь камера сгорания обозначена цифрой 10 с. 5, 95 10 . Топливо, увлеченные твердые частицы и кислород подаются через трубу 12c. Предусмотрена дополнительная труба 12d, по которой при необходимости могут подаваться дополнительные твердые вещества, такие к