PL174544B1

PL174544B1 - Sposób i urządzenie do ciągłego podgrzewania materiałów wsadowych do pieca stalowniczego

Info

Publication number: PL174544B1
Application number: PL93300672A
Authority: PL
Inventors: John A. Vallomy
Original assignee: Techint Spa
Priority date: 1992-10-13
Filing date: 1993-10-11
Publication date: 1998-08-31
Also published as: BG61820B1; KR960014941B1; JPH06128657A; JP2966219B2; DE69228607D1; GR3030339T3; AU658323B2; CA2104337C; BR9303756A; CZ290981B6; RU2086869C1; BG98134A; EP0592723B1; HUT68698A; PL300672A1; US5400358A; EP0846779A1; DK0592723T3; ATE177477T1; CZ214393A3

Abstract

1. Sposób ciaglego podgrzewania materialów wsado- wych do pieca stalowniczego polaczonego z wydluzona komora grzewcza, do której kolejno wprowadza sie do uszczelnionego dynamicznie wlotu komory mieszanke wsadowa, nastepnie prze- puszcza sie gaz na odcinku komory, przez która przeplywa gaz, podgrzewa sie mieszanke wsadowa w strefie grzewczej komory, po czym wyladowuje sie mieszanke wsadowa na odcinku wyla- dowczym komory, znamienny tym, ze mieszanine przeprowa- dzana w sposób ciagly przez wydluzona komore stanowia wsadowy material zelazonosny, który laczy sie z innymi ko- mponentami, przy czym podczas przeprowadzania tych materia- lów przez wlot komory grzewczej strefe wlotu komory uszczelnia sie dynamicznie i ogrzewa sie wydluzona komore wraz ze znajdu- jaca sie w niej mieszanina przez przepuszczanie goracych gazów przez 1 ponad mieszanina oraz spala sie te gazy dla wstepnego podgrzania wsadowej mieszaniny, przy czym w dalszym ciagu utrzymuje sie progresywne zmiany atmosfery wewnatrz komory podgrzewania, poczawszy od warunków redukcji przy koncu komory odprowadzajacym mieszanine do lekkiego utlenienia w rejonie przeplywu gazu, po czym usuwa sie produkty spalania 1 tworzace sie gazy produkcyjne z rejonu przeplywu gazu w komo- rze, przy czym utrzymuje sie temperature usuwanych produktów spalania i towarzyszacych gazów poprodukcyjnych na poziomie z zakresu 900 -1100 C, przez czas przynajmniej dwóch sekund, a nastepnie odprowadza sie podgrzana mieszanine wsadowa w sposób ciagly bezposrednio do pieca stalowniczego. P L 174544 B 1 PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do ciągłego podgrzewania materiałów wsadowych do pieca stalowniczego, złożonych w przeważającej części z metalu. Bardziej szczegółowo przedmiotem wynalazku jest ciągłe podgrzewanie zawierającego organiczne składniki wsadu do ciągłego wytwarzania stali, w połączonym w linię piecu łukowym, przy jednoczesnym zmniejszeniu emisji szkodliwych zanieczyszczeń powstających w piecu. Niektóre kraje posiadają bardzo surowe dopuszczalne granice emisji zanieczyszczeń. Niniejszy wynalazek dotyczy wytwarzania stali w urządzeniach odpowiadających powyższym standardom.

Ciągłe wytwarzanie stali jest szczególnie korzystne w rejonach o dużej koncentracji produkcji, o łatwym dostępie do złomu żelaznego i/lub żelaza z bezpośredniej redukcji rud oraz gdzie energia elektryczna jest jednocześnie tania i łatwo dostępna.

Części niemetalowe z zawierających metal wsadów często powodują problemy związane z zanieczyszczeniem środowiska, w szczególności przy spalaniu w niskich temperaturach, powodujących niepełne spalenie. W takich warunkach, elektryczne piece łukowe wytwarzają szkodliwe zanieczyszczenia, zawierające dioksyny. Dioksyny powstają w piecu lub w kanałach gromadzących pył ze spalania mas plastycznych z rur i samochodów, włókien syntetycznych, farb, olejów chłodząco smarujących przy skrawaniu i podobnych materiałów. Dioksyny powstają w temperaturze pomiędzy około 300 i 520°C, przy czym najogólniejsza temperatura do tworzenia się tych składników zawiera się w przedziale od około 420 do około 470°C. Dioksyny powstają zasadniczo w obecności chloru. Reakcja jest katalizowana przez obecność miedzi lub innego katalizatora. Temperatura wymagana do powstania dioksyn zawiera się w przedziale od około 320 do około 520°C. Dioksyny tworzą się z łatwością w czasie spalania w niskich temperaturach. Użycie składników zawierających chlor przy wytopie surówki i stali oraz materiału złomowego zanieczyszczonego olejami smarująco chłodzącymi i tworzywami sztucznymi

174 544 zawierającymi chlor, takimi jak polichlorek winylu, dostarcza wszystkich czynników niezbędnych do powstania zawierających chlor aromatycznych składników polichlorowych dibenzodioksyn i polichlorowych dibenzofuranów.

Tego typu szkodliwe składniki nie są wytwarzane w czasie ciągłego podgrzewania złomu i wprowadzania go do bieżącego procesu, ponieważ część organiczna masy złomowej jest spalana w wysokiej temperaturze zanim dostanie się do pieca, a atmosfera wewnątrz wstępnego podgrzewacza jest dokładnie kontrolowana. Komora spalania następująca po wstępnym podgrzewaczu zapewnia wystarczająco wysoką temperaturę, wystarczające turbulencje oraz nadmiar tlenu powodujący zniszczenie gotowych i dopiero tworzących się dioksyn. Jeśli zniszczenie dioksyn na tym etapie produkcji będzie całkowite to w późniejszej fazie ich powstanie będzie niemożliwe.

Poprzednio, operacja wytwarzania stali w elektrycznym piecu łukowym miała charakter nieciągły i była realizowana w następującej sekwencji: wprowadzenie stalowego złomu i/lub żelaza z bezpośredniej redukcji rudy, surówki w gąskach, materiałów żużlotwórczych i topników, rozpoczęcie pracy elektrycznego łuku pomiędzy elektrodami w piecu, w celu wytworzenia warunków topienia niezbędnych dla topienia wsadu i prowadzenie procesu na etapie masy stopionego metalu pokrytej płynnym żużlem, trwająca przez pewien czas rafinacja, podczas której część stopionego metalu określona objętością pieca jest rafinowana w celu wytworzenia stali mającej żądany skład i jakość oraz okresowe podnoszenie elektrod, w celu przerwania ich kontaktu z kąpielą i uniknięcia zakłóceń podczas operacji spustu i następnie spust stopionego metalu. Ponadto żużel może być usuwany w odpowiednim procesie odżużlania.

Niniejszy wynalazek jest szczególnie dostosowany do zastosowania w procesie ciągłego wytwarzania stali opisanego w opisach patentowych USA nr 4 543 124 i 4 609 400, przy czym opis przedstawia również budowę komory podgrzewającej.

Głównym celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie sposobu i urządzenia do ciągłego podgrzewania materiałów wprowadzanych do elektrycznego pieca stalowniczego.

Kolejnym celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie sposobu i urządzenia, które będzie podgrzewać żądaną ilość złomu w kontrolowanych ilościach, przy przestrzeganiu odpowiednich ograniczeń związanych z ochroną środowiska.

Kolejnym celem wynalazku jest dostarczenie sposobu i urządzenia do zmniejszania szkodliwych emisji z połączonego w linię pieca łukowego w czasie ciągłego podgrzewania materiałów wsadowych.

Kolejnym celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie wydajnego ciągłego podgrzewacza wsadu, wykorzystującego gazy poprodukcyjne, z połączonego w linię pieca stalowniczego, dla dostarczenia części ciepła koniecznego przy wstępnym podgrzewaniu.

Kolejnym celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie urządzenia dla wstępnego podgrzewania wsadu piecowego, które by jednocześnie zmniejszało lub eliminowało szkodliwe emisje.

Sposób ciągłego podgrzewania materiałów wsadowych do pieca stalowniczego połączonego z wydłużoną komorą grzewczą, do której kolejno wprowadza się do uszczelnionego dynamicznie wlotu komory mieszankę wsadową, następnie przepuszcza się gaz na odcinku komory, przez którą przepływa gaz, podgrzewa się mieszankę wsadową w strefie grzewczej komory, po czym wyładowuje się mieszankę wsadową na odcinku wyładowczym komory, według wynalazku charakteryzuje się tym, że mieszaninę przeprowadzaną w sposób ciągły przez wydłużoną komorę stanowią wsadowy materiał żelazonośny, który łączy się z innymi komponentami, przy czym podczas przeprowadzania tych materiałów przez wlot komory grzewczej strefę wlotu komory uszczelnia się dynamicznie i ogrzewa się wydłużoną komorę wraz ze znajdującą się w niej mieszaniną przez przepuszczanie gorących gazów przez i ponad mieszaniną oraz spala się te gazy dla wstępnego podgrzania wsadowej mieszaniny, przy czym w dalszym ciągu utrzymuje się progresywne zmiany atmosfery wewnątrz komory podgrzewania, począwszy od wa6

174 544 runków redukcji przy końcu komory odprowadzającym mieszaninę do lekkiego utlenienia w rejonie przepływu gazu, po czym usuwa się produkty spalania i tworzące się gazy produkcyjne z rejonu przepływu gazu w komorze, przy czym utrzymuje się temperaturę usuwanych produktów spalania i towarzyszących gazów poprodukcyjnych na poziomie z zakresu 900 - 1000°C przez czas przynajmniej dwóch sekund, a następnie odprowadza się podgrzaną mieszaninę wsadową w sposób ciągły bezpośrednio do pieca stalowniczego.

Korzystnym jest, że gorące gazy przechodzące przez i ponad mieszaniną są gorącymi gazami powstałymi w piecu stalowniczym, a także że doprowadza się dodatkowe paliwo na całej długości komory oraz że gorące gazy wprowadzane do komory podgrzewania zawierają duży procent tlenku węgla.

Mieszanina wsadowa zawiera zarówno metalowe jak i niemetalowe materiały, przy czym materiały metalowe w mieszaninie wsadowej są dobierane z grupy składającej się z zawierającego żelazo złomu w zmielonej, rozdrobnionej lub granulowanej postaci, żelazo z bezpośredniej redukcji rud, złom handlowy lub z ich mieszaniny.

Z wydłużonej podgrzewającej komory odprowadza się mieszaninę o temperaturze co najmniej 500°C i kontroluje się wprowadzane powietrze na całej długości komory, utrzymując w założonych granicach progresywną zmianę atmosfery wewnątrz komory ogrzewającej, a operację w strefie przepływu gazu prowadzi się w warunkach nadmiarowej koncentracji tlenu, wynoszącej od 3 do 5% nadmiaru tlenu w gazie opuszczającym strefę przepływu gazu.

Koncentrację tlenu reguluje się poprzez zwiększenie lub zmniejszanie wdmuchiwania powietrza na całej długości komory i wdmuchuje się paliwo tlenowe do strefy przepływu gazu, oraz kontroluje się ilość wdmuchiwanego tam tlenu, oraz kontroluje się temperaturę gazu opuszczającego strefę przepływu gazu i utrzymuje się temperaturę gazu przy wyjściu w zakresie 900 - 1100°C, przy czym temperaturę gazu utrzymuje się w wyniku spalania płynnego paliwa tlenowego w rejonie przepływu gazu.

Dalszą korzyścią jest to, że szybko ochładza się usuwane produkty spalania i towarzyszące gazy poprodukcyjne do temperatury poniżej 300°C znanymi metodami i że zwiększa się ilości gorących gazów poprodukcyjnych z podgrzewania złomu poprzez wdmuchiwanie tlenu do pieca stalowniczego.

Urządzenie do ciągłego podgrzewania materiałów wsadowych do pieca, według wynalazku charakteryzuje się tym, że ma zespół przenośnika, składającego się z wydłużonego wspornika, wydłużonego sklepienia i wibrującego kanału podłączonego do pieca stalowniczego, przy czym zespół przenośnika posiada koniec wejściowy dla materiału wsadowego i koniec odprowadzania tego materiału, zaś wydłużoy wspornik usytuowany jest wewnątrz zespołu przenośnika i ciągnie się od wlotu materiału wsadowego do końca odcinka wyładowawczego, natomiast sklepienie usytuowane jest nad częścią zespołu przenośnika i tworzy komorę ogrzewającą wraz z wydłużonym wspornikiem, przy czym komora ogrzewająca posiada kolejno strefę przepływu gazu, strefę podgrzewania oraz strefę odprowadzania materiału wsadowego, zespół gazowego uszczelniania przy końcu wejścia materiału zespołu przenośnika do komory ogrzewającej, zespół do łączenia i uszczelniania ogrzewającej komory z piecem stalowniczym, składający się z wózka na torze, zespół do doprowadzania ciepła do wnętrza komory ogrzewającej, przy czym zespół ten tworzą: piec, wydłużony wspornik, sklepienie, zespół do usuwania gazów poprodukcyjnych przy końcu wejściowym materiału w komorze ogrzewającej, składający się z dmuchawy (52), komory workowej, rury i łączącej rury gazowej usytuowanej pomiędzy boilerem a komorą, zespół do podgrzewania usuwanych gazów poprodukcyjnych do wysokiej temperatury i utrzymywania tej temperatury przez pewien założony czas, usytuowany po przeciwnej stronie urządzenia niż piec. .

Zespół przenośnika stanowi wibrujący kanał i zawiera połączony w linię piec stalowniczy posiadający otwór wyjściowy odprowadzający z pieca do komory grzewczej i doprowadzający podgrzany wsad do pieca.

174 544

Urządzenie zawiera zespół do dostarczania dodatkowego ciepła do wnętrza komory, składający się z przynajmniej jednego palnika umieszczonego w sklepieniu i zawiera zespół do kontrolowania temperatury wewnątrz komory ogrzewającej oraz zespół otworów i wlotów, do równomiernego rozprowadzania powietrza do spalania w całej komorze.

Urządzenie zawiera również zespół do utrzymywania progresywnej zmiany atmosfery wewnątrz komory, składający się z czujnika tlenu usytuowanego w strefie przepływu gazu i dmuchaw usytuowanych w otworach w sklepieniu, ogrzewający od warunków redukcji w końcu odprowadzania mieszaniny do utleniania w strefie przepływu gazu i zespół do kontrolowania temperatury gazów poprodukcyjnych w zakresie 900 - 1100°C, usytuowany w miejscu ich odprowadzania z komory ogrzewającej, przy czym zespół gazowego uszczelnienia jest dynamicznym uszczelnieniem komory, zawierającym zespół do wywarzania tam podciśnienia, oraz sprzężony z nim zespół do kontrolowania ilości powietrza wchodzącego do strefy przepływu gazu przez dynamiczne uszczelnienie.

Ponadto korzystnym jest, że urządzenie zawiera sprzężoną ognioodporną drugą komorę obróbki gazu, połączona ze strefą przepływu gazu przy końcu do wprowadzania materiału do komory, dla termicznego wypalania palnych pozostałości materii.

W drugiej obrabiającej gaz komorze usyuowany jest zespół do kontrolowania zawartości tlenu, przy czym zespół do kontrolowania zawartości tlenu w gazie w drugiej komorze, obrabiającej gaz, zawiera czujnik tlenu zamontowany w komorze oraz palnik tlenowy osadzony wewnątrz strefy przepływu gazu przeciwlegle do drugiej komory obrabiającej gaz, reagujący na wskazania czujnika tlenu.

Urządzenie zawiera ponadto zespół do szybkiego ochładzania usuwanych gazów poprodukcyjnych, zaraz po wypaleniu, a cały układ, w którym obiegają gazy, jest uszczelniony.

Urządzenie zawiera również zespół do mieszania emisji gazów z pieca i rejonu otaczającego piec, oraz zespół do odprowadzania tych emisji do miejsca, gdzie są oczyszczane, przy czym zespół ten składa się z dmuchawy, rury i łączącej rury gazowej usytuowanej pomiędzy boilerem a komorą workową.

Przedmiot wynalazku zostanie uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia pionowy przekrój poprzeczny urządzenia, posiadającego połączenie z piecem, fig. 2 - widok od góry urządzenia do podgrzewania materiałów wsadowych w ciągłym procesie hutniczym, fig. 3 - pionowy przekrój poprzeczny urządzenia z fig. 1, fig. 4 - schematycznie prezentuje całość urządzenia do ciągłego podgrzewania materiałów wsadowych i zapobiegania szkodliwym emisjom gazów w czasie ciągłej operacji hutniczej.

Jak przedstawiono na rysunku, elektryczny łukowy piec stalowniczy 10 posiada połączoną w linię wydłużoną komorę 12 wprowadzania materiałów wsadowych, zarówno metalowych jak i nie metalowych, do pieca. Piec 10, pomimo że został przedstawiony jako trzyfazowy elektryczny piec łukowy, może być wariantowo elektrycznym piecem zasilanym prądem stałym, piecem plazmowym lub piecem indukcyjnym. Komora 12 posiada wydłużony wspornik 14, pokryty dopasowanym wydłużonym sklepieniem 16, najlepiej ogniotrwałym. Komora podgrzewająca 12 posiada dynamiczne uszczelnienie 18, przy końcu wprowadzenia materiału wsadowego oraz począwszy od wejściowego końca wprowadzania materiału wsadowego zawiera kolejno strefę 22 przepływu gazu, jedną lub więcej podgrzewających stref 24 oraz rejon 26 odprowadzania materiału wsadowego do pieca 10. Piec 10 posiada otwór wyjściowy 28 gazu poprodukcyjnego. Rejon 26 odprowadzania w komorze jest zamontowany na łączącym wózku 30, o teleskopowym osiowym ruchu, współpracującym z otworem wyjściowym 28 pieca 10, dobrze uszczelniającym stacjonarną komorę 12 w piecu 10, która może być przechylna. Łączący wózek 30 jest osadzony na torze 32.

Piecowe gazy produkcyjne z pieca 10, których temperatura wynosi zazwyczaj około 1300°C, przepływają do ogniotrwałej komory 12 podgrzewania złomu przez

174 544 otwór wyjściowy 28 doprowadzania materiału do pieca 10. Poprodukcyjne gazy piecowe dostarczają ciepło do wsadu w komorze 12 podgrzewacza złomu na dwa sposoby, poprzez ciepło właściwe i ciepło z reakcji egzotermicznych w piecowych gazach poprodukcyjnych. Niedaleko końca odprowadzania materiału wsadowego z podgrzewającej komory 12, zamontowany jest palnik bezpieczeństwa 34 dla wypalania gazów spalinowych, które nie osiągnęły temperatury spalania. Palnik bezpieczeństwa 34 jest używany jedynie, jeśli temperatura wewnątrz strefy podgrzewania 24 jest mniejsza od temperatury zapłonu gazów poprodukcyjnych.

Rejony podgrzewania 24, 24A, 24B i dalsze są zaopatrzone w dmuchawy 36 powietrza w odpowiednim sklepieniu 16 każdej strefy. Można zastosować dowolną wymaganą liczbę rejonów podgrzewania, mogących mieć tę samą lub różne długości. Dmuchawy kierują powietrze lub wzbogacone tlenem powietrze do gazu spalinowego w dół, poniżej złomu. Jak pokazano na fig. 2, liczne dmuchawy powietrza lub wloty A, B, C, D i dalsze, mogą być umieszczone wewnątrz sklepienia 16 każdej ze stref, w celu dobrego kontrolowania wdmuchiwania powietrza do spalania. Dmuchawy powietrza są stosowane, jeśli w piecu znajduje się wystarczająca ilość tlenku węgla wytworzonego dla wstępnego podgrzania złomu do żądanej temperatury. Alternatywie, sklepienia 16 mogą być zaopatrzone w palniki, będące dodatkiem dmuchaw powietrza. Piec stalowniczy może pracować bez wdmuchiwania tlenu, wówczas nie powstaje żadna lub powstaje niewielka ilość CO stosowanego jako paliwo w podgrzewaczu złomu. W takim przypadku palniki wykorzystujące dostępne paliwo są stosowane zamiast dmuchaw powietrza, dla uzyskania żądanego podgrzewania złomu w strefie podgrzewania 24.

Dystrybucja powietrza do spalania jest kontrolowana dla uzyskania jednakowego spalania w całej komorze podgrzewania 12 wstępnego. Czujnik tlenu 40, umieszczony w strefie 22 przepływu gazu wydłużonej komory 12 podgrzewacza złomu wyznacza ilość tlenu w gazach poprodukcyjnych wokół wyjścia komory 12. Czujnik 40 kontroluje wprowadzanie powietrza poprzez dmuchawy usytuowane w otworach 36, dla umożliwienia operacji narastającego zmieniania atmosfery wewnątrz komory podgrzewania 12 złomu, od redukującej przy końcu odprowadania mieszanki wsadu do utleniającej w strefie przepływu gazu, to znaczy, najpierw redukcja w celu uniknięcia ponownego ultenienia wprowadzonego materiału, następnie zawartość tlenu w mieszance gazowej jest narastająco zwiększana od 3 do 5% nadmiaru tlenu, co zapewnia całkowite spalanie palnej materii wewnątrz komory 12 podgrzewacza złomu. Jeśli powietrze jest wdmuchiwane równomiernie na całej długości strefy podgrzewania 24, atmosfera zmienia się stopniowo i równomiernie wzdłuż całej długości komory podgrzewania bez gwałtownych zmian w każdej jej części, przez co uzyskuje się równomierne rozprowadzenie spalania podgrzewającego złom. Niemetalowa palna materia we wsadzie spala się, oraz wsad jest podgrzewany do temperatury przynajmniej 500°C, a maksymalnie do temperatury w przybliżeniu 800 - 1000°C.

Czujnik tlenu 40, w którym najkorzystniej jest wielokrotny analizator gazu, reguluje ustawienie dmuchaw powietrza do spalania i/lub palników oraz szybkości spalania w komorze 12. Niedaleko tlenowego palnika 68 skład gazu ogrzewającego posiada 3-55% nadmiaru tlenu. Mała ilość powietrza wchodzi do strefy przepływu gazu 22 przez dynamiczne uszczelnienie 18. Jest ono kontrolowane przez regulację ciśnienia P1 w dynamicznym uszczelnieniu 18, ciśnienia P2 w strefie 22 przepływu gazu, oraz ciśnienia P3 w drugiej komorze gazowej obróbki. Przepływ gazu przez drugą komorę gazowej obróbki oraz ciśnienie w układzie jest kontrolowane przez przepustnicę 70. Gdy strumień gazu osiąga strefę przepływu gazu, w jego składzie znajduje się 3% nadmiaru tlenu.

Wsad złomowy jest wprowadzany do komory 12 podgrzewacza wstępnego na przenośniku przez dynamiczne gazowe uszczelnienie 18. Zespół transportu z gazów poprodukcyjnych podgrzewacza jest połączony z komorą 12 blisko i ponad gazowym uszczelnieniem 18. Układ obróbki gorących gazów poprodukcyjnych zawiera wydłużoną ogniotrwałą drugą komorę spalania lub termiczny piec do wypalania 42, kanał przepływowy

174 544 gazu łączący piec do wypalania z komorą 12, wytrącający ciepło boiler 50 lub jednostkę chłodzącą, wentylator lub dmuchawę 52, komorę workową 54 oraz połączone rury. Rura 56, łącząca rurę gazową 58 pomiędzy boilerem 50 i komorą workową 54, jest również połączona z systemem wentylacyjnym 60 budynku, w którym umieszczony jest piec stalowniczy.

Czujnik tlenu 66 jest umieszczony wewnątrz wypalacza, dla wyznaczania stosunku paliwa tlenowego wymaganego przez palnik 68 oraz dla podawania dodatkowego ciepła lub tlenu do poprodukcyjnych gazów wchodzących do termicznego wypalacza. Palnik 68 jest palnikiem tlenowym umieszczonym w strefie przepływu gazu i ma na celu utrzymanie zarówno temperatury gazu jak i poziomu tlenu na poziomie zgodnym z ustalonymi limitami.

Odnosząc się do fig. 2 i 3, pokazujących preferowany wariant wykonania urządzenia wstępnie podgrzewającego wsad, wibrujący kanał 44 pracuje jako podajnik. Dynamiczne uszczelnienie 18 przy wejściowym końcu podajnika jest uformowany przez komorę wykorzystującą powietrze, dla zapobieżenia uciekania spalin z komory podgrzewania złomu do atmosfery w tym miejscu przez dopływ pewnej kontrolowanej niewielkiej ilości powietrza z zewnątrz.

Termin złom używany we wcześniejszym opisie i zastrzeżeniach oznacza materiał wsadowy do ciągłego topienia zawierający złom żelazny, surówkę i żelazo z bezpośredniej redukcji rud w postaci grud lub brykietów. Złom może być podzielony według stopnia czystości, rozdrobniony lub zmielony do odpowiednich rozmiarów, jeśli jest to konieczne do ciągłego wprowadzania do pieca i przechowywany według gatunku wymaganego do wprowadzania do pieca. Surówka także jest rozdrobniona do właściwego rozmiaru dla dalszego przetwarzania.

Materiał wsadowy jest wybierany ze zgromadzonego złomu lub przechowalni złomu, ważony i wprowadzany na przenośnik. Materiał wsadowy jest wstępnie podgrzewany w komorze 12, poprzez przepływ przez i ponad nim piecowych gazów poprodukcyjnych, przeciwbieżnie do kierunku przepływu wsadu w piecu.

Piec stalowniczy pracuje w sposób ciągły z pełną mocą przez pewien okres czasu, do średnio sześciu lub siedmiu dni, w którym to czasie dokonywane są co najwyżej niewielkie naprawy wyłożenia pieca. Żużel w piecu jest trzymany w postaci piany w czasie wszystkich faz procesu, również w czasie fazy spustu, a także pełna moc pracy pieca jest utrzymywana w czasie spustu. Spienienie żużla jest spowodowane głównie uwalnianiem CO wewnątrz kąpieli i w żużlu. Węgiel, niezbędny do reakcji z tlenem we wsadzie, jest wdmuchiwany do żużla lub żużlowo-metalowej przejściowej strefy kąpieli, w postaci sproszkowanego węgla lub kokosu, przez jedną lub więcej znajdujących się pod kąpielą dysz. Jeśli w kąpieli jest niewystarczająca zawartość tlenu, tlen może być również wdmuchiwany przez znajdujące się pod kąpielą dysze, dla wywołania reakcji z węglem i w celu pienienia się żużla. Węgiel i/lub tlen mogą być wdmuchiwane do kąpieli w którymkolwiek momencie. Wdmuchiwanie tlenu i wdmuchiwanie węgla pomaga w wydzieleniu się tlenku węgla. Około 70 - 75% CO wytworzonego w piecu wychodzi z pieca do komory wstępnego podgrzewania złomu jako paliwo w postaci piecowego gazu poprodukcyjnego.

W celu zapewnienia całkowitego spalania gazu poprodukcyjnego do momentu jego wyjścia z komory wstępnego podgrzewania, konieczne jest zagwarantowanie czasu 2 sekund jego obecności w temperaturze 900 - 1100°C w drugiej komorze spalania. Poprzez zapewnienie 3-5% nadmiaru tlenu w komorze wypalania wraz z przynajmniej dwusekundową obecnością gazu w temperaturze 900 - 1100°C, szkodliwe emisje dioksyn są spalane.

W środowisku niezbędnych chemicznych substancji, w obecności katalizatorów, takich jak miedź czy żelazo, mogą powstać dioksyny i furany w czasie ochładzania gazów poprodukcyjnych po wypaleniu. Dla zapobieżenia temu zjawisku ważne jest,

174 544 by gaz przechodził szybko z temperatury z zakresu 300 - 500°C, to znaczy w wytrącającym ciepło boilerze 50 lub ochładzaczu gazu, do niższej temperatury poniżej tego zakresu.

Dla uzupełnienia układu i zapewnienia, że znaczna większość emisji zostanie obrobiona, stosuje się system wentylacyjny 60 budynku, w celu zbierania wtórnych emisji gazu z pieca i innych gazowych i stałych substancji z budynku. Gazy z systemu wentylacyjnego przechodzą przez rurę 58 do rury 56, gdzie mieszane są ze spalinami z wytrącającego ciepło boilera 50, następnie przechodzą do komory workowej 54, przez dmuchawę 52, w celu oczyszczenia przed wydaleniem oczyszczonych schłodzonych gazów do atmosfery.

W czasie operacji, zawierający żelazo materiał i inne materiały wsadowe są mieszane wedle żądania, mieszanina jest w sposób ciągły przeprowadzana przez dynamiczne uszczelnienia 18 w wydłużonej komorze podgrzewającej 12, posiadającej kolejno koniec wyjściowych do zasilania mieszaniną, strefę przepływu gazu 22, strefę podgrzewania 24 i rejon 26 wyjściowego odprowadzającego końca. Połączony w linię elektryczny łukowy piec stalowniczy 10, który jest zasilany mieszaniną wprowadzanych materiałów, wytwarza zawierający tlenek węgla gaz poprodukcyjny, który jest odprowadzany do komory ogrzewającej 12 i tam spalany. Gaz poprodukcyjny jest wytwarzany, w czasie reakcji węgla z kąpieli, z materiałów wsadowych i/lub węgla wdmuchiwanego do kąpieli wraz z wduchiwanym do kąpieli tlenem. Ciepło spalania i właściwe ciepło piecowego gazu poprodukcyjnego ogrzewają komorę spalania oraz znajdującą się tam mieszaninę, dzięki przechodzeniu gazów poprodukcyjnych przez i ponad mieszaniną w komorze 12. Utrzymywane jest progresywne zmienianie się atmosfery wewnątrz komory ogrzewającej, od warunków redukcji przy końcu odprowadzania mieszaniny do warunków utleniania w strefie przepływu gazu. Produktu spalania i towarzyszące im gazy poprodukcyjne są usuwane ze strefy przepływu gazu w komorze do sprzężonej ogniotrwałej drugiej obrabiającej gaz komory 42, kontaktującej się z gazem w strefie przepływu gazu. Temperatura usuwanych produktów spalania i towarzyszących gazów poprodukcyjnych jest utrzymywana w zakresie od 900 do 1100° przez okres przynajmniej dwóch sekund w drugiej komorze 42 obróbki gazu, następnie produkty są ochładzane i doprowadzane. Ogrzewana mieszanina jest wprowadzana w sposób ciągły i bezpośrednio odprowadzana do połączonego w linię pieca stalowniczego 10.

Przy wykorzystaniu CO z pieca, jako paliwa do wstępnego podgrzewania złomu, nadmiar powietrza w spalinach jest wprowadzany do komory wstępnego podgrzewania 12 złomu proporcjonalnie do ilości CO. Po kilku sekundach dopływ powietrza jest kontrolowany dla utrzymania żądanego nadmiaru tlenu w strefie 22 przepływu gazu. Pożądane jest utrzymywanie wystarczającej prędkości dopływu powietrza, aż do osiągnięcia wierzchołka złomu na przenośniku.

Z powyższego wynika, że zostały wynalezione sposób i urządzenie do wstępnego podgrzewania w sposób ciągły materiałów wsadowych, do zastosowania w połączeniu z działaniem elektrycznego pieca stalowniczego, co umożliwia ciągłe podgrzewanie wstępne masy złomu i ciągłe lub półciągłe wprowadzanie wsadu, przy uniknięciu wytwarzania i emisji szkodliwych gazów.

174 544

J i

ZCT7 ©68

34'

174 544

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób ciągłego podgrzewania materiałów wsadowych do pieca stalowniczego połączonego z wydłużoną komorą grzewczą, do której kolejno wprowadza się do uszczelnionego dynamicznie wlotu komory mieszankę wsadową, następnie przepuszcza się gaz na odcinku komory, przez którą przepływa gaz, podgrzewa się mieszankę wsadową w strefie grzewczej komory, po czym wyładowuje się mieszankę wsadową na odcinku wyładowczym komory, znamienny tym, że mieszaninę przeprowadzaną w sposób ciągły przez wydłużoną komorę stanowią wsadowy materiał żelazonośny, który łączy się z innymi komponentami, przy czym podczas przeprowadzania tych materiałów przez wlot komory grzewczej strefę wlotu komory uszczelnia się dynamicznie i ogrzewa się wydłużoną komorę wraz ze znajdującą się w niej mieszaniną przez przepuszczanie gorących gazów przez i ponad mieszaniną oraz spala się te gazy dla wstępnego podgrzania wsadowej mieszaniny, przy czym w dalszym ciągu utrzymuje się progresywne zmiany atmosfery wewnątrz komory podgrzewania, począwszy od warunków redukcji przy końcu komory odprowadzającym mieszaninę do lekkiego utlenienia w rejonie przepływu gazu, po czym usuwa się produkty spalania i tworzące się gazy produkcyjne z rejonu przepływu gazu w komorze, przy czym utrzymuje się temperaturę usuwanych produktów spalania i towarzyszących gazów poprodukcyjnych na poziomie z zakresu 900 - 1100°C, przez czas przynajmniej dwóch sekund, a następnie odprowadza się podgrzaną mieszaninę wsadową w sposób ciągły bezpośrednio do pieca stalowniczego.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że gorące gazy przechodzące przez i ponad mieszaniną są gorącymi gazami powstałymi w piecu stalowniczym.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że doprowadza się dodatkowe paliwo na całej długości komory.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że gorące gazy wprowadzane do komory podgrzewania zawierają duży procent tlenku węgla.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszanina wsadowa zawiera zarówno metalowe jak i niemetalowe materiały.
6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że materiały metalowe w mieszaninie wsadowej są dobierane z grupy składającej się z zawierającego żelazo złomu w zmielonej, rozdrobnionej lub granulowanej postaci, żelazo z bezpośredniej redukcji rud, złom handlowy lub z ich mieszaniny.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że z wydłużonej podgrzewającej komory odprowadza się mieszaninę o temperaturze co najmniej 500°C.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że kontroluje się wprowadzane powietrze na całej długości komory, utrzymując w założonych granicach progresywną zmianę atmosfery wewnątrz komory ogrzewającej.
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że operację w strefie przepływu gazu prowadzi się w warunkach nadmiarowej koncentracji tlenu wynoszącej od 3 do 5% nadmiaru tlenu w gazie opuszczającym strefę przepływu gazu.
10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że koncentrację tlenu reguluje się poprzez zwiększanie lub zmniejszanie wdmuchiwania powietrza na całej długości komory.
11. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że wdmuchuje się paliwo tlenowe do strefy przepływu gazu oraz kontroluje się ilość wdmuchiwanego tam tlenu.

174 544
12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że kontroluje się temperaturę gazu opuszczającego strefę przepływu gazu i utrzymuje się temperaturę gazu przy wyjściu w zakresie 900-1100°C.
13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że temperaturę gazu utrzymuje się w wyniku spalania płynnego paliwa tlenowego w rejonie przepływu gazu.
14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że szybko ochładza się usuwane produkty spalania i towarzyszące gazy poprodukcyjne do temperatury poniżej 300°C znanymi metodami.
15. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że zwiększa się ilość gorących gazów poprodukcyjnych z podgrzewania złomu poprzez wdmuchiwanie tlenu do pieca stalowniczego.
16. Urządzenie do ciągłego podgrzewania materiałów wsadowych do pieca, znamienne tym, że ma zespół przenośnika, składającego się z wydłużonego wspornika (14), wydłużonego sklepienia (16) i wibrującego kanału (44) podłączonego do pieca stalowniczego, przy czym zespół przenośnika posiada koniec wejściowy dla materiału wsadowego i koniec odprowadzania tego materiału, zaś wydłużony wspornik (14) usytuowany jest wewnątrz zespołu przenośnika i ciągnie się od wlotu materiału wsadowego do końca odcinka wyładowawczego, natomiast sklepienie (16) usytuowane jest nad częścią zespołu przenośnika i tworzy komorę ogrzewającą (12) wraz z wydłużonym wspornikiem (14), przy czym komora ogrzewająca (12) posiada kolejno strefę przepływu gazu (22), strefę podgrzewania (24) oraz strefę odprowadzania (26) materiału wsadowego, zespół gazowego uszczelnienia (18) przy końcu wejścia materiału zespołu przenośnika do komory ogrzewającej (12), zespół do łączenia i uszczelniania ogrzewającej komory (12) z piecem stalowniczym, składający się z wózka (30) na torze (32), zespół do doprowadzania ciepła do wnętrza komory ogrzewającej (12), przy czym zespół ten tworzyą: piec (10), wydłużony wspornik (14), sklepienie (16), zespół do usuwania gazów poprodukcyjnych przy końcu wejściowym materiału w komorze ogrzewającej, składający się z dmuchawy (52), komory workowej (54), rury (56) i łączącej rury gazowej (52), usytuowanej pomiędzy boilerem (50) a komorą, zespół (42) do podgrzewania usuwanych gazów poprodukcyjnych do wysokiej temperatury i utrzymywania tej temperatury przez pewien założony czas, usytuowany po przeciwnej stronie urządzenia niż piec (10).
17. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że zespół przenośnika stanowi wibrujący kanał (44).
18. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że zawiera połączony w linię piec stalownicy (10) posiadający otwór wyjściowy (28) odprowadzający z pieca (10) do komory grzewczej (12) i doprowadzający podgrzany wsad do pieca (10).
19. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że zawiera zespół do dostarczania dodatkowego ciepła do wnętrza komory (12), składający się z przynajmniej jednego palnika (68) umieszczonego w sklepieniu (16).
20. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że zawiera zespół do kontrolowania temperatury wewnątrz komory ogrzewającej (12).
21. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że zawiera zespół otworów (36) i wlotów (A, B, C, D, E, F) do równomiernego rozprowadzania powietrza do spalania w całej komorze (12).
22. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że zawiera zespół do utrzymywania progresywnej zmiany atmosfery wewnątrz komory (12), składający się z czujnika tlenu (40) usytuowanego w strefie (22) przepływ gazu i dmuchaw usytuowanych w otworach (36) w sklepieniu (16), ogrzewający od warunków redukcji w końcu odprowadzania mieszaniny do utlenienia w strefie przepływu gazu.
23. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że zawiera zespół do kontrolowania temperatury gazów poprodukcyjnych w zakresie 900-1100°C, usytuowany w miejscu ich odprowadzania z komory ogrzewającej (12).

174 544
24. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że zespół gazowego uszczelnienia (18) jest dynamicznym uszczelnieniem komory (12), zawierającym zespół do wytwarzania tam podciśnienia oraz sprzężony z nim zespół do kontrolowania ilości powietrza wchodzącego do strefy przepływu gazu przez dynamiczne uszczelnienie.
25. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że zawiera sprzężoną ognioodporną drugą komorę (42) obróbki gazu, połączona ze strefą-przepływu gazu przy końcu do wprowadzania materiału do komory, dla termicznego wypalenia palnych pozostałości materii.
26. Urządzenie według zastrz. 25, znamienne tym, że w drugiej obrabiającej gaz komorze (42) jest usytuowany zespół do kontrolowania zawartości tlenu (40).
27. Urządzenie według zastrz. 26, znamienne tym, że zespół do kontrolowania zawartości tlenu w gazie w drugiej komorze (42), obrabiającej gaz zawiera czujnik tlenu (40), zamontowany w drugiej obrabiającej gaz komorze (42) oraz palnik tlenowy, osadzony wewnątrz strefy przepływu gazu (22) przeciwlegle do drugiej komory (42) obrabiającej gaz, reagujący na wskazania czujnika tlenu (40).
28. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że zawiera ponadto zespół do szybkiego ochładzania (50) usuwanych gazów poprodukcyjnych, zaraz po wypaleniu.
29. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że cały układ, w którym obiegają gazy jest uszczelniony.
30. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że zawiera zespół do mieszania emisji gazów (60) z pieca i rejonu otaczającego piec oraz zespół do odprowadzania tych emisji do miejsca, gdzie są oczyszczane, przy czym zespół ten składa się z dmuchawy (52), rury (56) i łączącej rury gazowej (58), usytuowanej pomiędzy boiłerem (50) a komorą workową (54).