автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Совершенствование технологии доменной плавки на основе получения и использования продуктов газификации низкосортного твердого топлива

1 1 ........

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЫЗТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ УКРАИШ

№ правах рукописи

Шзпетовикий Игорь Эдуардович

С0ВЕРП2ШТВ0ВАНИВ ТЕХВОЛЭГИИ ДОЫЕШЮЯ ПЛАВКИ НА ОСНОВЕ ГЮЛУЕЫИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОДУКТОВ ГАЗИФИКАЦИИ НИЗКОСОРТНОГО ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Специальность Об. 16.02 "Цртшиургня черных штатов"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Днепропетровск .. 1996

Диссертацией является рукопис?

Работа выполнена в Государственной метаг тургичеокой академии Украины

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцонт Юатохв ЕИ.

Официаньныэ оппоненты; доктор технических назк, профессор Довгалш Б. П.

кандидат техяичесюх наук, с. к. с. Гусинский и. Е

Ведуне предприятие: Укргипромеа

Защита состоится В^ТЗьРЛ^В06 г в 'Х^цассш V на заседании специализированного явного совета К Св. 11.03 при Государственной металлургической академии Украины по адресу:

320066, г. Днепропетровск, пр. Гагарина, 4.

/

О диссертацией мояю ознакомиться в Сибдотек» Государственной чртяллургичеечой ахяпмии Украины.

Автореферат •эппослан "/асу... V^ [095 г

4г 09

смсретарь спе[шалир;рованного камидат тех»ических наук. лоданг Л/ ЛАИИ^Л^^ й- С. Папистов

о совета А

пук. лоданг ^ ^1

овдая характеристика работы

Актуальность работа Выплавка чугуна в доменных печах относится к числу наиболее энергоемких и крупномасштабных прошлаленных производств, что определяет высокую рентабельность достаточно крупных капиталовложений в ату отрасль при условии достижения экономического эффекта от внедрения новых технологий.

В доменной производстве Украины трудности в обеспечении поставок традиционно использующихся энергоносителей - кокса и природного газа, - привели к ряду негативных последствий:

- увеличение удельного расхода |юкса в связи с колебаниями его состава и свойств, прекращением вдувания природного газа на многих печах и снижением температуры дутья и, как следствие, увеличение прихода серы, отклонения теплового и а такового режимов и резкое сни* ей нив интенсивности плавки;

- увеличение времени простоев, тихого хода и вывод ив эксплуатации значительного числа печей, что привело к ониюнию производства чугуна, а такие к уменьшению выхода доменного газа и его доли в энергобалансе металлургических заводов.

Одной из наиболее важных задач доменного производства на современном этапе является поиск новых источников теплового и восстановительного потенциала для плавки и путей повышения эффективности их использования. Результаты проведенных в ряде стран исследований и промышленных главок с вдуванием горячих восстановительных газов (ГВТ), показавсие высокую эффективность такой технологии, ставят задачу разработки эконошпкогс способа получения газа, соответствуодэ-го предъявляемым- доменным производством требованиям.

В условиях роста цен ни традиционно использусшиеся энергоносители необходимо вовлечение в энергобаланс штаддур!нческих предприятий стран« относительно дешевых низкосортных углей. Одним ив наигю-

лее экономичных и экологически чистых способов их переработки является гезификация. При создании способа газификации углей с получением ГВГ для вдувания в доменные печи решается проблема поиска коксозвмените лей в доменной плавке, а также проблема эффективной переработки твердого топлива.

В то же время, доиенное производство является не только потребителем энергоносителей, но и поставщилэм побочных продуктов плавки, одним иэ которых является доменный шлак, обладающий большим запасом физического тепла Утилизация этого тепла при газификации угля является безусловно перспективным направлением развития отрасли в раздах стратегии рационального топливойспользования.

Таким образом, получение и использование продуктов газификации угля в доменном производстве является комплексным подходом к разработке концепции современной доменной печи и охватывает круг проблем технологического, энергетического и экономического характера.

Цель работы. Выбор экономичного способа получения ГВГ путем газификации утля и его совершенствование с учетом особенностей угольной сырьевой базы Украины и предъявляемых доменным производством требований; разработка технологической схемы и исследование эффективное! и рдувания ГВГ в доменную печь; разработка теоретических основ )тшшвации тепла доменного влака при газификации углей.

Научная новизна . На основе экспериментальных исследований эффективности связывания серы углей кальцийсодеркщими добавками при газификации впервые установлено, что при предварительном совместном пошла угля и извести или известняка в процессе газификации в олак переходит Оольиее количество серы угля. Разработаны основные принципы и рассчитаны характеристики процесса амотермической гааификации угля с использованием тепла гадкого доменного влака. Экспериментально установлено, что серопоглотительньй потенция» доменного ша ре-злечорчч не полностью, и «го «оото использовать длт снижения содер

гания серы в газе при аллотермической газификации угля. Выдвинуты и теоретически обоснована говне положения, доказывающие предпочтительность вдувания ГБГ в горн печи но сравнению с его вдуванием в вахту.

Практическая ценность. На основе исследования физико-химических свойств малоыетаморфизованных углей Украины определены угледобывап-пие предприятия, продукция которых наиболее предпочтительна для производства генераторных газов; создана компьютерная база данных не используемых при коксовании угольных ресурсов Украины, позволяющая определить целесообразность применения конкретных видов угольного сырья в различных технологиях. Показана возможность получения в аппаратах циклонного типа горячих восстановительных газов, отвеча»-п?а предъявивши требованиям для вдувания ь доменные печи. Разработана схема комплекса газогенераторы - доменная печь. Рассчитаны технико-экономические показатели доменной плавки с вдуванием в горн печи ГЗГ - продуктов газификации угля при различных параметрах ГШ".

На защиту выносятся следующие положения:

1. Теоретическое и экспериментальное обоснование технологических приемов, обеспечиваю®»* связывание серы угля в плановую фззу при получении ГНГ для вдувания в доменную печь.

2. Обоснование эффективности и основные принципы получения генераторных газов с использованием тепла доыепного плака.

3. Практическое применение расчетных параметров процесса газификации в опытно - прошаганных исследованиях получения ГВР в циклонном газогенераторе.

4. Расчет эффективности и обоснование выбора горизонта вдувания ГВГ в доизнную печь.

Личный вклад автора заключается в том, что он участвовал в проведении опытно - промышленных исследований циклонной газификации и обобоэнии их результатов, создании компьютерной базы данных угольных ресурсов Украины, самостоятельно организовал и провел серии экспори-

иьатов с целью изучения эффективности связывания серы углей кальций-содержащши добавками при газификации, рассчитал осноьные параметры установки газификации угля с утилизацией тепла доменного шлака, построил математическую иоде ль расчета режимных и конструктивных параметров циклонной газификации для получения ГВГ, выдвинул ювыэ положения для обоснования выбора горизонта вдувания ГВГ в дошннуи печь.

Методы исследований. В диссертационной работе испольвованы ре-аултаты экспериментов, выполненных на опотно - промышленной и лабораторных установках. При исследовании свойств углей 1: их смесей с различными добавками использовались химические методы анализа Для расчетов равновесных составов реагирующих смесей использовался тер-ъ шдинамнческий программный комплекс Астра - 4.

Реализация работы. Результаты экспериментальных исследований к оо снижению содержания серы в ГВГ, а также рассчитанные параметры I; газификации угля смесью пара, кислорода и воздуха использованы прк отработке режимов газификации ь ходе опытно- промишленных испытаний ¡к на циклонной установке завода им. Петровского.

Апробация работы. Диссертационная работа в целом и отдельные V- ее 1)азделы обсуждались на научных семинарах кафедры металлургии чу-1>.гуна Государственной металлургической академии Украины, на науч к. ио - технических конференциях "Теории и технология '1Тлэдоменного ^•производства", г. Днепропетровск, май 1095 г.; "Теория и технология ^■производства'чугуна и стали", г. Липецк, октябрь 1995 г.; "Теория и ^лракгика реиения экологических проблей в горнодобывающей и металлур-готической промышленности", г, Днепропетровск, нояСрь «95 г,

■ • Публикации. по теш диссертации опубликоьано 7 печатных работ. г. Структура и обчам рпДот. Лиссвртгщионнгя работа еостоет кз ь.« введения, б глав с выводаии к ним, заклания и общих выводов, изле-на 168 страницах, шшшя 06 рисунков, 12 табаиц, приложения и - -список использованной литературы из 104 наименований.

-7-

осшвнов содершше работы

1. суцествуквде опыт вдувания гвг в доменные печи, способы глгишшдеи твердого топлива и юс основные характеристики

Имеющийся мировой опыт вдувания ГВГ в доменные печи свидетельствует об эффективности таких технологий при условии создания и применения надежных и экономичных способен получения rasa. Согласно опубликованным данным о пришнении ГВГ в до»генноа плавке, этот газ получали путем конверсии природного газа либо крекинга sta3yra, т. е. ira сырья, которое в паетоясре время, в основном, шяюртируется в Украину.

Перспективным ыетодом получети ГВГ, а такгя энергетических га-80в для нуяд металлургических предприятий является газификация низкосортных угле Л. Все известные способы газификации углей можно разделить па 4 группы: газификация в плотном слое, в кнпящеы слое, в потоке и в расплаве. Анализ способов газификации и их характеристик позволил сделать вывод о том, что наиболее предпочтителен для получения вдуваемого в доменную печь ГВГ способ, сочетаний газификация в потоке и наличие ванны расплава. Для утилизации тепла доыенного плака целесообразна разработка способа аллотерютеской газификации углей в кишпзэы слое.

Анализ опубликованных данных выявил противоречивость мнений и недостаток данных по следующим вопросам:

- способ получения ГВГ, наиболее полно удовлетворяю^ предъявляемым доенным производством требованиям (высокая температура, ыи-••стзгьноя ссяеряажя окислителей и серосодерта^их соединений, достаточно высокая производительность);

- выбор горизонта вдувания ГВГ в доменную печь;

- утилизация тепла ломанного илака при газификации угля.

2. ВЫБОР СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ, ИССЛЕДОВАНИЕ свойств УГЛЕЙ И ИХ сцесея С РАЗЛИЧНЫМИ ДОБАВКАМИ С ЦЕЛЬЮ 'СОЗДАНИЯ экономичного СПОСОБА ГАЗКШАЦИИ И ШШИЯАШ СОДЕРЖАНИЯ СЕРЫ В ГАЗЕ

Щюведеи анелиз угольной сырьевой базы Украины. Установлено, что пкачительиоа количество угольного сырья относится к низкосортный видай: отсеви, шиш, про «продукта Доля мэлометаморфизовашш углей ряда длишкншшешшй - газовый в структуре угольных запасов составляет 69.62, или 63.5 цдрд. т. Предложена рациональная структура целевого распределения угоиыак ресурсов Украины. Нашаныош требования к качеству углей предъявляется при газификации, поскольку ыотао газифицировать угли любой степени метаморфизма. а также низкосортные виды сырья с высоким содержанием золы (при организащи жидкого золоудаления). При вдувании шш.*угольного топлива С ПУТ) в доменную печь используются обогащгннш угли, в основном, точке и энтргадити. а ш-лоиетаюрфкзованныэ угли пркме1 яетгея в небольших количествах в качество добавок. При скитании углей нишз необходимо гас щедваритедь-

ное обогащение. ♦

На основе исследования физик» - химических свойств шломстакор ■ физопйкаых углей марок Д, ДГ и Г Донецкого и Львовско - Волынского бассейнов сделан вывод о высокой реакционной способности этих углей: температура максиы."иа наиболшего экзотермического эффекта 370 - 415*С, температура максимальной скорости реакции по «зэтоду ТГА 425 - 450*С. При этом на характер термических кривых влияет нз толь-1» степень метаморфизма, но и состав основного углеобразукадзго вопв-сгва (тмчжд фрагшктов с высокой реакционной сппсоб.юст >ю и т. д.). Эти угли шшбэлео пригодны для гьзификаши при пов^нксм дшзюнни в кивясгзы с&>о или в нс/тога, Наибольшй решадаоиной способкзстьс ¡в иссла/цыиших образцов обладает уголь марки ДГ (обгадш.енкэ "Добро-

-о-

польеуголь", шахта "Пионер"); этот уголь требует наииеньвих затрат тепла на его нагрев (наименьшее значение теплоемкости).

Угли Украины относятся к высокосернистым, и преобладающая формой серы в этих :тлях является пиритная. Прсведешше исследования эффективности связывания серы угля (марка Т, 4ракция 150 isoi) каль-ций-содерлаяими добавками при газификации показали, что при предварительной совестном по>,юла извести и угля количество связанной в CaS серы увеличивается с б. Б% (от обезего содержания серы в угле) при относекии Ca/S в смеси. равном 1.0, до 59.6Z при Ca/S - 2.5. Iß)» раздельном помоле эффективность связывания серы шиэ - соответствек-. но 1.0Z при Ca/S - 1.0 и 40.7% при Ca/S - 2.5. Для смесн известняка и угля относительные количества связанной серы следующие: при совместном помоле - 0.9Z при Ca/S - 1.0 и 55.42 при Ca/S -2.5; при раздельном пошле - 0Z при Ca/S - 1.0 и 32.6Z при Ca/S - 2.5. Известняк в смеси с углом связывает меньшее количество серн, чей известь, поскольку во время протекания реакции диссоциации карбоната кальция часть серы угля вступает в реакции:

FeS^ СО, - FeO + COS +S (1)

FeSa +2.5 0, - Fe0+2S0Jf' • (2)

а Тают взаимодействует с содержащейся в газкфяцкрукззм агенте и в сашм угле влагой по реакции:

FeS, + Н,0 - FeO + HtS + S (3)

В результате образуются газообразные серосодержацие продукты, поки-дагцие реакционное пространство.

Увеличение количества связанной серы при предварительном сов-

1КСТН0М помоле mвести или известняка с углем по сравнению с раз

I

дальним пошлом молю объяснить проникновением флосущэй добавки в Мйкропоры угля прч истирании, увеличением количества активных центров и контактной пов?рх!Юоти, необходимых для протекания при даль-

нейвэй высокотемпературной обработка реакции:

FöS4+ 2 СаО + С - FeO + 2 CaS ♦ СО, (4;

что уменьшает продолжительность диффузионной стадии этой реакции. Реакции. аналогичные (1) - (4), имеиг место такие и при взаимодействии органических соединения серы с компонентами газовой фазы.

иэделировапив химических и фазовых превращений показало , что териодишшическ« равновесное количество связанной сери при отношении Ca/S, равном 2. Б. находится на уровне 98.2Х; таким образом, да*э в случае совместного помола иьвеоти к угля равновесное количество связанной серы превышает полученную экспериментальным путем величину более. чем на 30Z ябс.

а РЛУРАВСЛКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСШВ ГАМШ1КАЦИИ УГЛЕЙ С УТИЛИЗАЦИЕЙ ТЕПЛА ДОЫЕШОГО ЩЛА11А

Разработанная технологическая схема газификации углей с утили-вацией тепла доменного влака вк оочает подачу жидкого ылака на таре-льчатьА гранулятор, в который тангенциально подается окислитель (обогащенная кислородом паровоздушная смесь), несущий также пылевидный уголь. Частицу угля налипает на здверхшсть гранул шлака, и с этого момента начинается газификация углерода и утилизация тепла влака.

Газификация продолжается в реакторе киияшзго слоя, куда поток парогаювой смеси вовлекает гранулы шлака с адсорбированным на по-ьерхноати углем. Температура гранул на входе r реактор составляет 1000 - 1050'С. Здесь, в условиях интенсивного перемешивания частиц -шваркается процесс гавификацуи Газ с температ^ой порядка 1000°С отводится через патрубок в верхней части реактора, а так поступает в слоевой охладитель, г до его тепло утилизируется в прогивоюке гая подогр^0а гагифщирутгего агента до ООО • вбО'П.

Расчетные значения степени утилизации тепла плака составляют порядоа 902 при его температурах на входе и выходе из установки, соответственно. 1500 и 200 - 250"С. Такие высокие значения обеспечивают возможность реалдаагии релиыов с высокой долей пара в газнфициру-ицем агенте, что позволяет достичь высокую эффективность преобразования углерода твердого топлива вследствие боль сего химического ГОЩ реакции паровой газификации по сравнению с реакцией кислородной газификации. Тек, если хтаичесгай КПД, т.е. отношение теплотворной способности продуктов газификации и исходного углерода, для реакции кислородной газификации составляет 69.92, то при паровой газкфикацзт этот показатель возрастает до 11:9.0%. Безусловно, превышающая 100Х величина Х1шического КПД для реакции паровой газификации получена зи счет неучтенного расхода тепла, необходимого для протекания эндотермической реакции:

С + Н,0 - СО + Нц (5)

Однако, при использовании в качестве теплоносителя доизнного плата, тепло которого в настоящее врэьл по пзходот причинения, газпфзпсащш угля паром ггиоет преимущества перед кислородной или воздусной газификацией с точки зрения получения цаксииального количества тепла газов в расчете на единицу углерода исходного угля.

Исследована эффективность связывания серы при газификации угля (марка ДГ, фракция -250 мкм) в контакте с доиенным шлаком. Изучалось такта влияние на связывание серы добавок извести в соотношениях известь/шлак (ыасс.), равных 0-0.3. Установлено, что при газификации без добавления извести увеличение соотнооения шлак/уголь с 2.0 до 3.0 уменьЕает переход серы в газ с 39.3 до 30. ЗХ (от обцэго количества серы в угле), при добавлении извести в соотнооения взвесть/влак 0.15 и выеэ , количества перешдвей в газ серы при соотнесениях плак/уголь, равных 2.0 и 3.0, практически одинаковы, и после увеличения соотнопения известь/опак свыпе 2.0 не изменяется. Величину пе-

решд'вей в гае серы, равную 13.52 от общего количества серы в угле, по-видимому, следует считать пределькой.

С использованием разработанных доделен теплообмена, газодинамики в плотном и кипящем сдое, расчэтов рабочих параметров при различных режимах газификации определены исходные данные для проектирования установки газификации углей с утилизацией тепла верхнего шлака дошнной печи объемом 1513 м*.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛУЧЕНИЯ ГОРЯЧИХ ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ ГАЗОВ В ЩУКИНЫХ УСТАЮВКАХ

Разработана методика расчета режимных параметров циклонной газификации основанная на материальной и тепловом балансе при различной степени обогащения гпзкфицирукшго агента киплородом. Узтодика построена таким образом, что вначале расчет ведется для "сухсго" топлива и кислородо-воздушного дутья, а затем по результатам расчета теплопого баланса определяется суммарно© количество влаги '.-оплива и пара для получения газа с заданной 'температурой.

• Для начального этапа отработки технологии с цолыо увеличены полноты газификации исходного углерода угля расчет ведется с высоким козф<1мционтом расхода окислителя, равный 1.0о стехиометрического, поэтому расчетное содержание 00^ в газе составляет 5.0 - 6.07.. В расчетных составах получаемого газа отсутствует 11^0, что согласуется с ?орыодинамичсскими условиями протекания реакции паровой газификации (Б;. Практически полное разложение Н^О по этой реакции возможно при токшературах порядка ООО - 1000*С.

Проведены опмгно - промышленные испытания газификации угля на циклонной установке а-да им. ГЬтровского. Геаифицироиали пылеуголь-ное топливо (фракция 1Я0 мкм!, получаемое ил токого угля Чумшсовской

П0& Расход угля варьировался в диапазоне 0.139 - 0.417 кг/с, что соответствует производительности газогенератора по углю 0.5-1.5 т/ч. Расход пара составлял 0.25 - 0.4.0 кг/кг угля. В зависимости от рожица работы циклона, полученный газ содержал 40 - 502 00, 20 - 252 Н2, 0. 4 - 0.52 Нг5 , 5-7* С0£, 15 - 202 Н4. Водяного пара в полученной газэ не обнаруяэио. Теплота сгорания газа - 8.0 - 11.0 МДж/м>. Значительная водоохлахдаемая поверхность стенок реактора определяла бо-¿ьсие потери тепла из зоны газификации, что ограничивало температурный уровень в реакторе. Температура газификации находилась в пределах 1700-2000°С, температура отходящего газа - 1500 - 1600°С.

Разработана методика расчета конструктивных параметров циклонного газогенератора. Максимальная производительность односекционного газогенератора, исходя из условия сохранения эффективной крутки (максимальный диаметр 1.5 м) при отнопэнии высоты циклона к диаметру, равном 2.0, составляет 7.6 т/ч. Для получения требуемых для вду-ВШГ1Я в доменную печь количеств ГЕР (100 тис. и'/час и выэо) необходимо сооружение шогосекционного газогенератора.

Совместно с кафедрой промышленной теплоэнергетики ГНатАУ разработаны технические решения по созданию комплекса газогенераторы -доменная печь. Дня печи объемом 1513 и* необходимо сооружение 3 че-тирехсекщюнных газогенераторов (в т.ч. 1 реаервпый) производительностью по углю 7.5 т/ч на 1 ссюдаи. Газогенераторы устанавливаются рядом с доменной печыо и имеют тракты подачи угля, кислорода, воздуха, пара и флпсуклдах добавок.

5. КСОВДТОГШОЖ ЭКЕТПгаюСТИ ВДУВАНИЯ ГВГ В ЛОЖ!ПОТО ПЕЧЬ

Преимугоствоц ГЕГ по сравнению с использованием сыр!« топливных добавок является возиокностъ подачи в почь по сути готопого горнопо-го гага, что исключает трудности реформации реагентов бея образони

ния сажистого углерода, а температура фурменных очагов понижается в меньшей степени ва счет внесения горячим газом физического тепла.

Выдвинуты и теоретически обоснованы преимущества вдувания ГВГ в горн печи по сравнению с вдуванием в шахту:

- подача в нижнюю часть печи по сути готового горнового rasa, что снижает расход углерода кокса на образование 00;

- использование восстановительного потенциала газового потока на участке от горизонта фурм до низа вахты, где в газ переходит около половины кислорода шихты;

- возможность формирования газового потока, достигающего и об-рабатываиаего шихтовые материалы в рудном гребне;

- внесение дополнительного тепла в нижнюю ступень теплообмена, определяющую общий расход тепла в доменной плавке;

- возможность вдувания большего количества газа по сравнению с вдуванием в шахту, поскольку верхний предел расхода вдуваемого в вахту ГВГ находится на уровне 500 м3/т чугуна вследствие увеличения верхнего перепада давлений более, чем в 2 раза;

- более высокая восстановительная активность содержащегося в газе водорода при повышенных температурах в области протекания реакций восстановления железорудных материалов.

- отсутствие необходимости изменения конструкции печи и исключение дополнительных трудностей в работе персонала по обслуживанию фурменных приборов в газоопасной 8онэ вахта

Расчетные путем установлено, что температура колошникового газа при вдевании ГВГ в гори печи снижается, а при вдувании в шахту увеличивается; последнее определяет не только повышенные тепловые потери в плавке, ко и дополнительные трудности при транспортировке и использовании доккнного гзза.

При подаче в горн ьечи порядка 1000 м' ГВГ/т чугуна с температурой 1350 - 1500°С и холодного кислорода возможен вывод из доменной

плавки горячего дутья. Дая подачи ГВГ используется тракт горячего дутья, а для подачи кислорода - тракт природного газа. С целью обеспечения стойкости тракта подвода ГВГ предлагается использовать пе-рикдазовые или цирконистые огнеупоры.

Расчет изменения показателей плавки для доменной печи ИЗ объемом 1513 м> комбината "ЗапорояЕталь" при вдувании в горн 1044 -1064 •<* ГВГ/т чугуна с температурой 1350 - 1500"С и холодного кислорода в количестве 237 - 271 м'/т чугуна взамен выводимых из плавки 1500 м*/т чугуна горячего дутья и 162 м'/т чугуна природного газа показгш возможность сокращения удельного расхода кокса на 77 -118 кг/т чугуна и увеличения удельной производительности в 1.27 -1.31 раза по сравнению с базовым периодом. Принятый в расчете состав ГВГ Сил следукции. X: СО - 65.0, Нх - 20.0, СОг - 5.0, Н2 • 20.0. Было установлено, что каждый процент окислителей в газе обусловливает перерасход кокса на 5.9 кг/т чугуна при температуре ГВГ 1350°С и 8.7 кг/т чугуна при температуре ГВГ 1500°С. Температура фурмешшх очагов поддерживается на постоянном уровне 2040"О еа счет изменения соотношения расходов ГВГ и кислорода.

Ддя сравнительной оценки эффективности замены Koicca ГВГ и другими топливными добавками следует учитывать вывод га доменной плавки горячего дутья. Согласно расчетам, коэффициент замены кокса ГВГ (с учетом вывода 152 м'/т чугуна природного газа и 1П00 м'/т чугуна горячего дутья) составляет О. 29 - 0.32 кг/м', или 0. 73 - О. 80 кг/кг исходного угля.

ЗА1Ш0ШО{Е И 0E3ÎE ШЮШ

7.1. Нгспекасзяеся ьисокозолып» угли Украиии ряда длншюлга ценный - газовый, а тшсдэ тосив угли являкггся перспективным недефн-цитным сырьем при производстве газообразных энергоносителей для чвр

ной металлургии. Газификация углей, с одной стороны, решает задачу поиска новых энергоносителей для доменного производства, а с другой стороны, используя тепло побочного продукта доменной плавки - шлака, позволяет получить энергетический газ для иужд металлургического предприятия в целом.

7.2. Методы снижения сернистости твердого топлива не обеспечивают уровень серы, снимающий проблему дальнейшей десульфурации в металлургических переделах и энергетике, поэтому при газификации углей необходимо как можно большее количество серы связать и удалить с золой. Эффективным средством снижения содержания серы в получаемом газе является ввод в газификатор продукта совместного помола извести и угля. Меньший эффект десульфурации достигается в случае применения известняка или при раздельном помоле угля и этих добавок. Оеропогло-тительньй потенциал выходящего из доменной печи шладе реализован не полностью, и его обессериващие свойства можно использовать в алло-термическоЯ газификации угля.

7. а Разрабатываемый способ утилизации тепла доменного шлака позволяет получать высококалорийный энергетический газ при аллотер-шческой газификации угля и увеличить содержание А1а0а в отработанном шлаке, что повышает его качество при дальнейшем использовании в строительстве. На основе разработанных математических моделей получены исходпые данные для проектирования установки газификации угля с утилизацией тепла верхнего шлака доменной печи N3 комбината "Запо-рожсталь".

7.4. Получение ГВГ для последующего вдувания в доменную аечь наиболее эффективно в многосекционных аппаратах поточной газификации с использованием ванны вольного расплава. Такой комбинированный способ облагает рядом преимупрств:

- небольшие размеры аппарата, обеспечиваюиие его компактное ра-,1 дг,*-ниг в структуре комплекса доменной печи;

-17- высокая производительность, обеспечивавшая получение необходимых для вдувания в доменную печь количеств ГВГ;

- соответствие получаемого в автотермическои рекимз газа предъявляемая доиенныы про1вводствои требованиям: высокая тешерату-ра С1400"С и выше) и палая доля окислителей (не Солее 4 - 72);

- жидкое золоудаление с целью обеспечения непрэрывности процесса газификации.

7.5. Преимуществами использования в доиенной плавке ГВГ - проектов газификации угля перед технологией пилевдувания язляотся:

- возиолгость использования низкосортных твердых топлнв (проц-продуоты, алаш и др.). сведение к шнииуыу изменений плакового режима доменной плашек за счет организации никого золоздалекня в газогенераторе;

- неньпее количество вносимой в печь серы за счет ее связывания различными добавкаци а газогенераторе и удаления с золой;

- использование больоэго геоличества исходного угля.

7.6. С тачш зрения использования теплового и восстановительного потенциала газа, обеспечения устойчивого газодинаиичесгаго ре та работы печи, а тситаэ прошаганной реализации и эксплуатационных характеристик наиболее эффективная (по сравнению с вдуваниец в вахту) является подача ГВГ в горн доигхшой печи.

7.7. Расчет изменения показателей плавки для доиенной печи N3 обгеиом 1513 м> коибаната "Зздароготаль" при подаче в гори холодного кислорода и около 1050 ц' ГВГ/т чугуна с содерганнек окислителей 5Х я температурой 1350 - 1500'С взашн выводил« горячего дутья и природного газа в количестве 152 ы'/т чугуна показал возшязюсть сокра-эекня расхода кокса на 77 - 118 кг/т чугуна и увеличения удельной производительности на 27 -311 по сравнению с бавошы иеркодоц. При зтоы со(шагайтся количество вред них выбросов в атимфкр у за сет их уиэиыкния чри производстве иеояходкмого количества тонка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Исследование эффективности связывания серы угля кальций-со-держащими добавками в процессе его газификации /К1 А. Нефедов, ЕИ.Ша-тоха, И. Э. Шепетовский и др. // Теория и технология аглодоменного производства: Труды мевдунар. науч. - техн. конф., Днепропетровск, май 1995 г. - Днепропетровск. - 1995. - С. 74 - 78.

2. Опытные исследования получения горячих восстановительных газов - продуктов газификации углей для вдувания в доменную печь / С. Т. Плискановский, Р. Г. Хейфец , Б. Б. Потапов . В.М. Федоринчик, Н.Э. Шэпетовский, А.Д. Зражевский // Теория и технология аглодоыенного производства: Труды мевдунар. науч. - техн. конф., Днепропетровск, пай 1995 г. - Днепропетровск. - 1995. - С. 78 - 79.

3. Шатоха В. И., Шэпетовский И. 3. Исследование эффективности связывания серы углей кальций-содержащими добавками в процессе газификации // Теория и технология производства чугуна и стали: Труды междунар. науч. - техн. конф., Липецк, октябрь 1995 г. - Липецк. -1995. - С. 221 -224.

4. Нефедов 10. А., Шатоха В. И., Шэпетовский И.Э., Соколовская И.Е Источники энергосбережения и снижения выбросов сернистых соединений при газификации углей с утилизацией тепла доменного шлака/ Теория и практика решения экологических проблем в горнодобывающей и металлургической промышленности: Труды междунар. конф., Днепропетровск, ноябрь 1995 г. - Днепропетровск. - 1995. - С. 18 - 20.

5. Заявка N94052733. ШШ 5 CIO I 3/54. Способ утилизации тепла жидкого доменного ишака / Ю. А. Нефедов, В. И. Шатсха, И. В. Соколовская, В. Ф. Степаненко, И.Э. Шепетовский. - Заявлено 23.05.94; Опубл. в Гил. 1-1, 1996г.// Промислова власнють. - 1996. - N 1-1.

-196. Шатоха В. И., Шепетовский И. Э. Получение низкосернистого доменного чугуна в условиях угольной сырьевой базы Украины // Металлург. - 1U96. - N6. - С 27 -29.

7. Шатоха R И., Шэпетовский И. Э. К вопросу о выборе горизонта вдувания горячего восстановительного газа в доменную печь// Чугун. -М.: Прогресс. - 1996. - Вып. 6. - С. 32 - 33-.

Шэпетовский И. Э. Совершенствование технологии доменной плавки на основе получения и использования продуктов газификации низкосортно .'о твердого топлива Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.16.02 - "Металлургия черных металлов". Государственная металлургическая академия Украины, Днепропетровск, 1996. Рукотсь 168 о. , 12 табл. , 36 рис. , бибдчогр. 104 наев.

Ключевые слова: доменное производство, гвзифшсация углей, восстановительный газ, шлак, утилизация тепла, циклон, горизонт вдувания.

Содержит результаты аналитической оценки изменения показателей доменной плавки при вдувании в печь горячих восстановительных газов (TdT) - продуктов газификации угля, исследования получения ГШ1, удовлетворяющего предъявляемым доменным производством требованиям, раз риботки основ газификации угля с утилизацией тепла доменного шлаиа. Установлено, что эффективным способом снихвния содержания серы в но лучагмом ГВГ является ьвод в газогенератор продукта совместного помола извести и угля. Показана возможность получения ГВГ для вдувании в доменную печь в аппаратах циклонного типа, являюсцихся комбинацией способов газификации в потоке и расплаве. Выдвинуты и '.'еоретичесга обоснованы HOEie полоиэния, доказыватеие преимущества вдувания ГВГ а горн печи по сравнению с вдуванием в вахту. Экспериментально подтверждено. что серопоглотительный потенциал доменного илака реализован

не полностью, и его можно использовать при газификации углей наряду с запасом физического тепла.

Shepetovsky I.E. Irrproveirent of Blast Furnace Smelting Technology on the Base of Production and Use of Low - Sorted Solid

Fuel Gasification Products. - Master's thesis on the speciality

i

05.16.02 - ferrous metallurgy . State Metallurgical Academy of Ukraine, Dnepropetrovsk, 1996. - Manuscript, p. - 168, tabl. - 12 , fig. - 36, ref. 104.

Key words: production of Iron, coal gasification, reducing gas, slag, heat utilization, cyclone, horizon of injection.

It contains results of change perfomances analIt leal estimation of blast furnace (BF) smelting with hot reducing gas (HRG) - produot of coal gasification, research of HRG production, which Justified iron production requirements, development of coal gasiflcaticn base with BF - slag heat utilization. It was installed, that effective node of sulphure content diminishing in produced HRG is the charge in gas generator product of lime an4 coal Joint grinding. It was Shawn the possibility of HRG production for injection into BF in cyclone - type apparatus, which combines flow and smelting gasification modes. There were put forward and theoretically grounded the new standings, which proves the advantages of HRG injection into BF - hearth in comparison with injection into BF - stack. It was experimentally confirmed, that sulphure-absorbing potential of BF - slag is realised unfully, and it may be used in coal gasification together with — -------- ■

Подписано к печати 11.07.1096г. Усл. печ. листов I. Закс.3 Л 588 т. 70

1ПМ. 1'. Днепропэ тровен, пл. Отародубова, 1_а