RU2678557C2 - Металлургическая печь - Google Patents
Металлургическая печь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2678557C2 RU2678557C2 RU2016130320A RU2016130320A RU2678557C2 RU 2678557 C2 RU2678557 C2 RU 2678557C2 RU 2016130320 A RU2016130320 A RU 2016130320A RU 2016130320 A RU2016130320 A RU 2016130320A RU 2678557 C2 RU2678557 C2 RU 2678557C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- burner
- furnace
- metallurgical furnace
- row
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 11
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 9
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 20
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 10
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 9
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 9
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 8
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010310 metallurgical process Methods 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 238000010744 Boudouard reaction Methods 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000011860 particles by size Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- -1 that is Substances 0.000 description 1
- 239000010878 waste rock Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
- F27B1/10—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
- F27B1/16—Arrangements of tuyeres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B11/00—Making pig-iron other than in blast furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B11/00—Making pig-iron other than in blast furnaces
- C21B11/02—Making pig-iron other than in blast furnaces in low shaft furnaces or shaft furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B7/00—Blast furnaces
- C21B7/16—Tuyéres
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
- F27B1/02—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces with two or more shafts or chambers, e.g. multi-storey
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
- F27B1/10—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D7/00—Forming, maintaining, or circulating atmospheres in heating chambers
- F27D7/02—Supplying steam, vapour, gases, or liquids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- F27D99/0001—Heating elements or systems
- F27D99/0033—Heating elements or systems using burners
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/56—Manufacture of steel by other methods
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Furnace Details (AREA)
- Furnace Charging Or Discharging (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургической печи, выполненной с возможностью работы с широким диапазоном исходных материалов и видов топлива, включая имеющие высокие уровни содержания примесей. Металлургическая печь содержит верхнюю емкость (1), нижнюю емкость (2), податчик топлива, расположенный, по существу, между упомянутыми верхней емкостью (1) и нижней емкостью (2), и по меньшей мере один ряд фурм (3, 4), расположенных на по меньшей мере одной из упомянутых верхней емкости (1) и нижней емкости (2). Причем по меньшей мере один ряд фурм (3, 4) обеспечивает сообщение по текучей среде внутреннего пространства печи с внешней средой. Печь также содержит по меньшей мере одну горелку (10), установленную на по меньшей мере одной из упомянутых верхней емкости (1) и нижней емкости (2). Причем упомянутая горелка (10) установлена на фурме упомянутого по меньшей мере одного ряда фурм (3, 4). При этом упомянутая горелка (10) содержит центральную трубку (12), через которую вводят топливо, и внешнюю трубку (14), которая ее окружает и через которую проходит материал, поддерживающий горение. Изобретение обеспечивает интенсивное выделение тепла за счет экзотермических реакций, происходящих при объединении воздуха, нагнетаемого в фурмы, с вводимым топливом, которое сжигается в горелках. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Область техники
Настоящее изобретение относится к металлургическим процессам и оборудованию. В частности, настоящее изобретение относится к металлургическим процессам и оборудованию для производства металлических сплавов и подобного.
Уровень техники
Уже известны классические процессы получения первичного чугуна, например, в доменных печах и электрических восстановительных печах. Также известны и другие процессы получения сплавов из оксида железа или железных руд после классификации частиц по размеру, с использованием классических окатышей или других традиционных агломератов, для получения, путем выполнения традиционных операций в этих печах, жидкого или твердого чугуна на основе определенного состава.
В доменных печах шихту, которая может состоять из классифицированной руды, окатышей, спеченных в куски шихтовых материалов или других классических агломератов, кокса и известняка, последовательно загружают через верхнюю часть печи с получением непрерывного столба шихты. Атмосферный воздух вводят в нижнюю часть доменной печи, в состоянии предварительного нагрева в регенеративных нагревателях или подобном, при приблизительной температуре от 300°С до 1200°С, при помощи ряда фурм в верхней части горна. В этом месте создается зона, имеющая восстановительную атмосферу из-за наличия монооксида углерода, возникающего при реакции СО2 с углеродом кокса. Этот СО объединяется с кислородом из оксида железа, с восстановлением его до металлического железа и с производством первичного чугуна.
Примеси, а именно, рудная пустая порода и зола кокса вместе с известняком образуют жидкий шлак с малой плотностью, который всплывает на поверхность расплавленного первичного чугуна.
Возникающие газы перемещаются в противотоке с шихтой, предварительно нагревают ее и выходят из нее в ее верхней части. Этот газ, состоящий, главным образом, из СО, СО2, Н2 и N2, направляется в регенеративные предварительные нагреватели воздуха для сжигания и поступает в печь и в другие нагревательные устройства.
Также известно, что в классических окатышах восстановление происходит за счет восстановления окисленной шихты СО, возникающим при неполном сжигании кокса. СО распространяется внутрь агломерата или частиц руды, при этом восстановление происходит в соответствии с реакцией МеО+СО→Ме+СО2. СО2, возникающий в ходе этой реакции, распространяется в противоположном направлении по сравнению с СО и включается в поток газа, покидающий печь через верх. Эта реакция требует определенного времени для полной диффузии СО внутрь руды или классического окатыша, в результате чего требуются печи с продолжительным временем нахождения шихты внутри них, что типично для доменных печей.
Самовосстанавливающиеся окатыши, в свою очередь, обеспечивают значительно более благоприятные условия для восстановления. Наиболее близкий контакт руды или оксида с углеродным материалом, которые мелко измельчены, обеспечивает уменьшение времени реакции, поскольку нет необходимости в этапе диффузии СО внутрь окатышей, при этом восстановление происходит в соответствии с приведенными ниже реакциями, заранее предопределенными в окатыше с этой целью:
2МеО+С→2Ме+СО2
СО2+С→2СО
МеО+СО→Ме+СО2
В этом смысле, агломерат как таковой, на практике, образует частично закрытую систему, атмосфера в которой является восстановительной в течение всего периода времени, в который внутри имеется углерод. В качестве альтернативы, самовосстанавливающиеся агломераты, о чем говорит их название, сохраняют внутри атмосферу самовосстановления, которая не зависит от характеристик внешней атмосферы, то есть, от типа атмосферы, существующей внутри шахтной печи, в которой имеются восходящие газы.
Соответственно, можно преобразовать в энергию процесса газ СО, имеющийся в атмосфере печи, который возникает в результате неполного сжигания топлива и в результате реакции восстановления, происходящей внутри окатышей.
В отличие от этого, в процессах плавления, происходящих в шахтных печах, имеющиеся кокс или другое твердое топливо, загружаемые сверху во время работы, перемещаются вниз с остатком шихты, реагируя с восходящим СО2 в режиме противотока, в соответствии с реакцией Будуара СО2+С→2СО, в результате чего потребление углеродного материала увеличивается, что не способствует его эффективному использованию в ходе процесса восстановительной плавки. Если бы было можно сжигать этот газообразный СО в ходе самого процесса, можно было бы увеличить эффективность, что привело бы к экономии топливного кокса в вагранках и к экономии топлива и восстановительного материала в доменных печах, как в случае всех других шахтных печей, применяемых при восстановлении/плавлении или только плавлении для получения любого другого металлического сплава.
В документе PI9403502-4, выданном на имя настоящего заявителя, указанная выше проблема решается путем предложения печи, содержащей загрузку топлива, отделенную от входа шихты (исходного материала). В частности, печь, описанная в документе PI9403502-4, имеет верхнюю емкость, которая принимает шихту (например, оксиды/руды) и нижнюю емкость, и топливо вводится приблизительно на границе между двумя емкостями.
Газы, выделяющиеся из нижней зоны, перемещающиеся в режиме противотока с шихтой, переносят в нее тепловую энергию, необходимую для нагрева и восстановления или простого плавления. Так как шихта в верхней емкости не содержит кокса, древесного угля или любого другого твердого топлива, не происходит реакции Будуара (СО2+С→2СО), которая является эндотермической и в которой дополнительно расходуются ощутимые количества углерода. Поэтому отходящие газы, выходящие из оборудования, по существу, содержат СО2 и N2.
Однако, несмотря на наличие многочисленных преимуществ, например, тех, которые указаны выше, печь, описанная в документе PI9403502-4, не позволяет использовать исходные материалы или виды топлива с высоким содержанием примесей, так как они в общем случае не обеспечивают достаточного тепла для плавления многих из этих примесей.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является предложить металлургическую печь с большим и эффективным выделением тепла, позволяющую использовать исходные материалы и виды топлива с высокими уровнями содержания примесей.
Чтобы решить указанную выше задачу, настоящим изобретением предлагается металлургическая печь, содержащая, i) по меньшей мере, одну верхнюю емкость, ii) по меньшей мере, одну нижнюю емкость, iii) по меньшей мере, один податчик топлива, расположенный, по существу, между упомянутыми, по меньшей мере, одной верхней емкостью и, по меньшей мере, одной нижней емкостью, и, iv) по меньшей мере, один ряд фурм, расположенных на упомянутых, по меньшей мере, одной верхней емкости и, по меньшей мере, одной нижней емкости, причем упомянутый, по меньшей мере, один ряд фурм внутри печи сообщается с внешней средой, причем печь по настоящему изобретению дополнительно содержит, v) по меньшей мере, одну горелку, установленную на упомянутых, по меньшей мере, одной верхней емкости и по меньшей мере, одной нижней емкости.
Краткое описание чертежей
В приведенном далее подробном описании делается ссылка на сопровождающие чертежи, из которых:
на Фиг.1 изображен первый вариант металлургической печи, соответствующей настоящему изобретению;
на Фиг.2 изображен второй вариант металлургической печи, соответствующей настоящему изобретению;
на Фиг.3 изображена горелка, соответствующая предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения; и
на Фиг.4 изображены устройства для удаления газа, согласно альтернативному варианту реализации настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
Последующее описание основано на предпочтительном варианте изобретения. Однако, как станет очевидно любому специалисту в данной области техники, изобретение не ограничивается этим конкретным вариантом. Кроме того, содержание документа PI9403502-4 включено сюда посредством ссылки на него.
Настоящим изобретением предлагается металлургическая печь, обеспеченная новаторскими решениями, которые позволяют за счет расходования различных топливных материалов генерировать энергию для процесса, не считая использования исходных материалов с высокими уровнями содержания примесей, если сравнивать с классическими технологиями обработки металла. Кроме того, печь по настоящему изобретению позволяет сжигать СО или любой другой топливный газ, имеющийся в восходящем газе, например, Н2, СН4 и подобное.
Металлургическая печь по настоящему изобретению изображена на Фиг.1 и 2, она, по существу, состоит из верхней емкости 1, где в печь загружается шихта (исходный материал). Как можно заметить, на Фиг.1 изображена емкость цилиндрической формы (с круглым поперечным сечением), в то время как на Фиг.2 показана емкость в форме параллелепипеда (с прямоугольным поперечным сечением). Этим подчеркивается, что настоящее изобретение не ограничивается какой-либо конкретной формой печи.
В верхней емкости 1 имеется набор из, по меньшей мере, одного ряда вспомогательных фурм 4, которые в предпочтительном случае представляют собой отверстия, позволяющие вдувать горячий или холодный атмосферный воздух для сжигания СО и других горючих газов, имеющихся в восходящем газе. Вдуваемый воздух в качестве необязательного варианта может быть обогащен О2. Кроме того, через фурмы 4 совместно с вдуваемым воздухом может вводиться газообразное, жидкое или твердое топливо.
Печь по настоящему изобретению дополнительно содержит нижнюю емкость 2 с предпочтительно круглым или прямоугольным поперечным сечением, которая имеет диаметр или размеры, подходящие для подачи твердого топлива. Диаметр или ширина емкости 2 в поперечном сечении больше, чем у емкости 1, и достаточны для установки податчиков топлива. В этих податчиках, которые установлены по границе между верхней емкостью 1 и нижней емкостью 2, могут быть обеспечены каналы 5 снабжения топливом, чтобы гарантировать поступление загружаемого топлива на дно печи без возникновения сопротивления перемещению при использовании мелких материалов. При опускании шихты в податчике, в нем происходят предварительный нагрев, предварительная сушка и выделение летучих фракций, имеющихся в твердых видах топлива и горючих углеродных остатках.
Нижняя емкость 2 имеет один или более рядов основных фурм 3, которые, также как и описанные выше вспомогательные фурмы, предназначены для вдувания горячего или холодного воздуха, который также может или нет быть обогащен О2. Для частичного его сжигания может также вводиться твердое топливо в порошковой, жидкой или газообразной форме, с получением газа и обеспечением тепловой энергии, необходимой для восстановления и/или плавления шихты.
Если в основные 3 и/или вспомогательные 4 фурмы вдувается горячий воздух, можно использовать наборы 7 для вдувания, как изображено на Фиг.2, которые могут быть соединены с любой воздухонагревательной системой (не показана), известной в данной области техники.
В качестве необязательного варианта, нижняя емкость 2 может иметь огнеупорное покрытие и/или иметь охлаждаемые панели.
Кроме того, по меньшей мере, часть основных или вспомогательных фурм 3, 4 содержит газовые горелки 10, как изображено на Фиг.3. Эти горелки 10, установленные на фурмах 4, в предпочтительном случае содержат соосную трубку, то есть, небольшую центральную трубку 12, через которую вводится топливо, и внешнюю трубку 14, которая ее окружает и посредством которой через фурмы 3, 4 вдувается воздух или какой-либо другой материал, поддерживающий горение. Таким образом, вдуваемый воздух проходит по внешней трубке горелки, в то время как топливо проходит по центральной трубке 12. Затем воздух смешивается с топливом, в результате чего смесь сжигается в области 16, расположенной по потоку ниже горелки, эта область 16 находится внутри печи. В результате для процесса сжигания обеспечивается больший уровень безопасности, так как смешивание топлива с материалом, поддерживающим горение, и последующее сжигание происходят только внутри печи.
Объединение воздуха, нагнетаемого в фурмы 3, 4, с вводимым топливом (газообразным, жидким или твердым), которое сжигается в горелках 10, приводит к очень интенсивному выделению тепла за счет экзотермических реакций, происходящих при этом объединении.
Полное сжигание СО и имеющихся горючих газов может приводить к образованию таких газообразных продуктов, как СО2 и Н2О.
С+½О2→СО2
СО+О2 →СО2
2Н2+О2→2Н2О
Расплавленные материалы выходят из оборудования в нижней части горна, находящегося в нижней части нижней емкости 2, через выпускную летку (летки) в непрерывном режиме или порциями.
Это дополнительное тепло, обеспеченное горелками, чрезвычайно необходимо для исходных материалов с высоким содержанием примесей, то есть, пустой породы и золы из кокса или древесного угля, так как они разлагаются, отбирая большое количество тепла из процесса. Поэтому объединение воздуха, нагнетаемого в фурмы 3, 4, с вводимым топливом (газообразным, жидким или твердым), которое сжигается в горелках 10, приводит к возникновению тепла, необходимого для восстановления исходных материалов с высоким содержанием примесей и плавления большого количества шлака, создаваемого этими примесями.
Помимо продуктов горения, сжигание, сопровождаемое горением в горелках 10, обеспечивает достаточно тепла для шихты в виде самовосстанавливающихся агломератов, агломератов с топливом, первичного чугуна, железного лома, губчатого железа, руд или составов с различными пропорциями этих материалов, позволяя использовать широкий диапазон исходных материалов и видов топлива для выполнения процесса обработки металла в виде получения сплавов.
Таким образом, печь по настоящему изобретению позволяет не загружать топливо вместе с шихтой в верхней части емкости, что отличает ее от классических процессов производства и, следовательно, предотвращает прохождение реакций газификации углерода (реакций Будуара) и увеличение потребления как тепла, так и топлива в печи.
С учетом усовершенствований, касающихся емкостей и отдельных реакционных зон, гибкости с точки зрения формы емкостей и наличия горелок в фурмах, печь, соответствующая настоящему изобретению, позволяет лучше использовать тепло от сжигания топлива, уменьшая расход и степень нагнетания. Это связано с тем, что, в отличие от классических технологий производства, таких как доменные печи или другие шахтные печи, монооксид углерода и другие газы, возникающие в нижней части печи, могут сгорать в верхней части, перенося тепловую энергию в шихту, которая опускается в емкости. Другими словами, газы, перемещающиеся из нижней зоны в режиме противотока с шихтой, сгорают в верхней емкости и передают тепловую энергию, необходимую для нагрева, восстановления и/или простого плавления шихты.
Металлургическая печь, предлагаемая в настоящем изобретении, из-за большого выделения тепла и высокой тепловой эффективности, позволяет повысить гибкость в ходе выполнения операций и может быть использована для плавления железного лома, первичного чугуна, губчатого железа, металлических материалов, возвращающихся с металлургических или сталеплавильных заводов, а также любых сплавов, например, таких как используются в классических вагранках.
В качестве необязательного варианта, настоящим изобретением предлагаются герметичные клапаны для подачи твердого топлива. Также в качестве необязательного варианта, участок податчика твердого топлива может содержать устройства для удаления газа при помощи клапанов 6 управления расходом (Фиг.4), позволяющих обеспечить прохождение определенного количества газов для способствования предварительному нагреву, предварительной сушке и выделению летучих фракций в различных видах твердого топлива. В частности, устройства для удаления газа делают возможным обмен газами между каналами 5 снабжения топливом и верхней емкостью 1.
Возможно множество модификаций, не выходящих за пределы объема защиты в настоящей заявке. Соответственно, необходимо подчеркнуть, что настоящее изобретение не ограничивается конкретными исполнениями/вариантами его реализации, которые описаны выше.
Claims (14)
1. Металлургическая печь, содержащая:
по меньшей мере одну верхнюю емкость (1);
по меньшей мере одну нижнюю емкость (2);
по меньшей мере один податчик топлива, расположенный, по существу, между упомянутыми по меньшей мере одной верхней емкостью (1) и по меньшей мере одной нижней емкостью (2); и
по меньшей мере один ряд фурм (3, 4), расположенных на по меньшей мере одной из упомянутых по меньшей мере одной верхней емкости (1) и по меньшей мере одной нижней емкости (2), причем по меньшей мере один ряд фурм (3, 4) обеспечивает сообщение по текучей среде внутреннего пространства печи с внешней средой,
отличающаяся тем, что она дополнительно содержит
по меньшей мере одну горелку (10), установленную на по меньшей мере одной из упомянутых по меньшей мере одной верхней емкости (1) и по меньшей мере одной нижней емкости (2),
причем упомянутая по меньшей мере одна горелка (10) установлена на фурме упомянутого по меньшей мере одного ряда фурм (3, 4),
при этом упомянутая по меньшей мере одна горелка (10) содержит центральную трубку (12), через которую вводят топливо, и внешнюю трубку (14), которая ее окружает и через которую проходит материал, поддерживающий горение.
2. Металлургическая печь по п.1, отличающаяся тем, что материал, поддерживающий горение, представляет собой атмосферный воздух, вдуваемый фурмами (3, 4).
3. Металлургическая печь по п.1 или 2, отличающаяся тем, что материал, поддерживающий горение, и топливо горелки (10) смешивают и сжигают в области (16), расположенной по потоку ниже горелки внутри печи.
4. Металлургическая печь по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит по меньшей мере один канал (5) снабжения топливом, соединенный с упомянутым по меньшей мере одним податчиком топлива.
5. Металлургическая печь по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый по меньшей мере один податчик топлива содержит по меньшей мере одно из герметичного клапана и устройства (6) для удаления газа.
6. Металлургическая печь по п.1, отличающаяся тем, что упомянутые по меньшей мере одна из упомянутых по меньшей мере одной верхней емкости (1) и по меньшей мере одной нижней емкости (2) имеет круглое или прямоугольное поперечное сечение.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BR102013033702-1A BR102013033702B1 (pt) | 2013-12-27 | 2013-12-27 | Forno metalúrgico |
BRBR102013033702-1 | 2013-12-27 | ||
PCT/BR2014/050053 WO2015095946A1 (pt) | 2013-12-27 | 2014-12-22 | Forno metalúrgico |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016130320A RU2016130320A (ru) | 2018-02-01 |
RU2016130320A3 RU2016130320A3 (ru) | 2018-09-03 |
RU2678557C2 true RU2678557C2 (ru) | 2019-01-29 |
Family
ID=53477236
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016130320A RU2678557C2 (ru) | 2013-12-27 | 2014-12-22 | Металлургическая печь |
Country Status (15)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9951992B2 (ru) |
EP (1) | EP3088824B1 (ru) |
KR (1) | KR102235205B1 (ru) |
CN (1) | CN105980800B (ru) |
AU (1) | AU2014373636C1 (ru) |
BR (1) | BR102013033702B1 (ru) |
CA (1) | CA2934973C (ru) |
DK (1) | DK3088824T3 (ru) |
ES (1) | ES2712671T3 (ru) |
MX (1) | MX2016008567A (ru) |
PT (1) | PT3088824T (ru) |
RU (1) | RU2678557C2 (ru) |
TR (1) | TR201902313T4 (ru) |
UA (1) | UA120044C2 (ru) |
WO (1) | WO2015095946A1 (ru) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11635257B2 (en) | 2013-09-27 | 2023-04-25 | Nsgi Steel Inc. | Smelting apparatus and metallurgical processes thereof |
BR102021000742A2 (pt) | 2021-01-15 | 2022-07-26 | Tecnored Desenvolvimento Tecnologico S.A. | Sistema e método de distribuição de cargas em um forno metalúrgico |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3861859A (en) * | 1972-07-31 | 1975-01-21 | Sherwood William L | Cooling of rotary furnace shell burner pipes and method |
US4019895A (en) * | 1974-02-20 | 1977-04-26 | Skf Industrial Trading And Development Company, B.V. | Method of reducing ore using a plasma burner |
WO1988002838A1 (en) * | 1986-10-13 | 1988-04-21 | Setepla-Tecnometal-Engenharia S.A. | Apparatus for producing ferrous or non-ferrous metals from self-fluxing or not, self-reducing agglomerates or ores |
RU2299244C2 (ru) * | 2001-03-20 | 2007-05-20 | Стартек Айрон, Ллк | Модульная печь |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1180410A (en) * | 1966-10-20 | 1970-02-04 | Adriano Carli | Process and Apparatus for the Production of Pig Iron |
US3701517A (en) * | 1966-12-16 | 1972-10-31 | Airco Inc | Oxy-fuel burners in furnace tuyeres |
SE386660B (sv) * | 1973-06-18 | 1976-08-16 | Rockwool Ab | Forfarande for smeltning i schaktugn samt schaktugn for utovande av forfarandet |
FR2235282B1 (ru) | 1973-06-26 | 1976-11-12 | Poudres & Explosifs Ste Nale | |
US4140480A (en) * | 1977-07-18 | 1979-02-20 | Modern Equipment Company | Hot cupola gas burner |
US4877449A (en) * | 1987-07-22 | 1989-10-31 | Institute Of Gas Technology | Vertical shaft melting furnace and method of melting |
BR9403502A (pt) | 1994-09-09 | 1996-09-03 | Tecnored Tecnologia De Auto Re | Processo e equipamento para produçao de metais ferrosos ou nao ferrosos a partir de minérios ou aglomerados auto-redutores e auto-fundentes ou nao |
JP3395943B2 (ja) * | 1996-01-11 | 2003-04-14 | 日本鋼管株式会社 | 冶金炉に用いられる燃焼バーナ |
CN102052677B (zh) * | 2011-01-19 | 2012-09-12 | 兰州泰得燃烧设备工程有限公司 | 一种工业燃气燃烧器 |
CN202177108U (zh) * | 2011-07-15 | 2012-03-28 | 马鞍山科达洁能股份有限公司 | 燃烧喷嘴及煤气化炉 |
-
2013
- 2013-12-27 BR BR102013033702-1A patent/BR102013033702B1/pt active IP Right Grant
-
2014
- 2014-12-22 ES ES14874476T patent/ES2712671T3/es active Active
- 2014-12-22 RU RU2016130320A patent/RU2678557C2/ru active
- 2014-12-22 WO PCT/BR2014/050053 patent/WO2015095946A1/pt active Application Filing
- 2014-12-22 KR KR1020167018369A patent/KR102235205B1/ko active IP Right Grant
- 2014-12-22 EP EP14874476.6A patent/EP3088824B1/en active Active
- 2014-12-22 CA CA2934973A patent/CA2934973C/en active Active
- 2014-12-22 TR TR2019/02313T patent/TR201902313T4/tr unknown
- 2014-12-22 PT PT14874476T patent/PT3088824T/pt unknown
- 2014-12-22 CN CN201480071345.4A patent/CN105980800B/zh active Active
- 2014-12-22 AU AU2014373636A patent/AU2014373636C1/en active Active
- 2014-12-22 DK DK14874476.6T patent/DK3088824T3/en active
- 2014-12-22 UA UAA201608140A patent/UA120044C2/uk unknown
- 2014-12-22 US US15/107,781 patent/US9951992B2/en active Active - Reinstated
- 2014-12-22 MX MX2016008567A patent/MX2016008567A/es active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3861859A (en) * | 1972-07-31 | 1975-01-21 | Sherwood William L | Cooling of rotary furnace shell burner pipes and method |
US4019895A (en) * | 1974-02-20 | 1977-04-26 | Skf Industrial Trading And Development Company, B.V. | Method of reducing ore using a plasma burner |
WO1988002838A1 (en) * | 1986-10-13 | 1988-04-21 | Setepla-Tecnometal-Engenharia S.A. | Apparatus for producing ferrous or non-ferrous metals from self-fluxing or not, self-reducing agglomerates or ores |
RU2299244C2 (ru) * | 2001-03-20 | 2007-05-20 | Стартек Айрон, Ллк | Модульная печь |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US9951992B2 (en) | 2018-04-24 |
CN105980800B (zh) | 2019-09-24 |
AU2014373636C1 (en) | 2018-11-08 |
RU2016130320A3 (ru) | 2018-09-03 |
KR20160103019A (ko) | 2016-08-31 |
DK3088824T3 (en) | 2019-03-04 |
AU2014373636A1 (en) | 2016-07-07 |
KR102235205B1 (ko) | 2021-04-05 |
CA2934973C (en) | 2022-01-11 |
CA2934973A1 (en) | 2015-07-02 |
EP3088824B1 (en) | 2018-11-28 |
RU2016130320A (ru) | 2018-02-01 |
BR102013033702B1 (pt) | 2019-06-25 |
EP3088824A4 (en) | 2017-08-16 |
ES2712671T3 (es) | 2019-05-14 |
MX2016008567A (es) | 2017-02-02 |
UA120044C2 (uk) | 2019-09-25 |
WO2015095946A1 (pt) | 2015-07-02 |
CN105980800A (zh) | 2016-09-28 |
PT3088824T (pt) | 2019-02-19 |
BR102013033702A2 (pt) | 2015-11-17 |
AU2014373636B2 (en) | 2018-06-28 |
EP3088824A1 (en) | 2016-11-02 |
TR201902313T4 (tr) | 2019-03-21 |
US20160320125A1 (en) | 2016-11-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2021202096B2 (en) | Metallurgical furnace for producing metal alloys | |
KR930009970B1 (ko) | 집괴(潗塊)나 광석으로부터 철 및 다른 금속을 제련하는 용광로 | |
RU2678557C2 (ru) | Металлургическая печь | |
ES2262803T3 (es) | Metodo de fusion y reduccion en un horno de cuba con recuperacion de metales secundarios volatiles. | |
KR100866850B1 (ko) | 용융금속의 생산을 위한 모듈형 장치 | |
JP4736541B2 (ja) | 還元金属の製造方法 | |
Matyukhin et al. | Natural-gas heating of cupola furnaces for more energy-efficient iron production | |
AU2002255780A1 (en) | Modular shaft for reduction smelting | |
JP4992257B2 (ja) | 還元金属の製造方法 | |
JP2666396B2 (ja) | 溶銑の製造方法 |