UA81078C2

UA81078C2 - Method for natural gas supply into blast furnace

Info

Publication number: UA81078C2
Application number: UAA200608653A
Authority: UA
Priority date: 2005-10-03
Filing date: 2006-08-01
Publication date: 2007-11-26
Also published as: RU2294377C1

Abstract

The invention relates to ferrous metallurgy and may be used at cast iron melting in blast furnaces with natural gas blow into blower nozzles. The heating of natural gas is carried out prior to its introduction of it into each nozzle by using it as cooling medium for cooling of nozzle components. The technical result is the following: reduction of coke consumption, increasing of natural gas combustion efficiency and heat loss enhancement at cast iron melting.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід стосується чорної металургії, зокрема, доменного виробництва і може бути використаний при 2 виплавці чавуну в доменних печах із вдуванням природного газу в повітряні фурми.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular, blast furnace production and can be used in 2 cast iron smelting in blast furnaces with natural gas injection into air nozzles.

Загальноприйнятий і широко відомий спосіб подачі природного газу в доменну піч включає введення холодного природного газу в потік гарячого дуття (у тому числі збагаченого киснем) у повітряній фурмі.A generally accepted and well-known method of supplying natural gas to a blast furnace involves the introduction of cold natural gas into the stream of hot blast (including oxygen-enriched) in an air nozzle.

Основним недоліком даного способу є те, що він не забезпечує повного згоряння природного газу в повітряній 0 фурмі та фурменій зоні доменної печі, особливо при підвищених витратах природного газу (більше 50-70мУ/т).The main drawback of this method is that it does not ensure complete combustion of natural gas in the air 0 nozzle and nozzle zone of the blast furnace, especially with increased natural gas consumption (more than 50-70 mU/t).

Причиною цього є обмежений час перебування природного газу в контакті з гарячим дуттям (0,001-0,05 с) та низька температура природного газу (близько 02), з якою він надходить в потік гарячого дуття у фурмі. В результаті частина природного газу, що вдувається, не встигає нагрітися до температури займання та не згоряє в доменній печі, а зазнає термічного піролізу з поглинанням тепла та виділенням сажистого вуглецю, що не 75 використовується в печі, а виноситься з неї з колошниковим газом. Це знижує коефіцієнт заміни коксу природним газом.The reason for this is the limited time the natural gas stays in contact with the hot blast (0.001-0.05 s) and the low temperature of the natural gas (about 02) at which it enters the hot blast flow in the nozzle. As a result, part of the blown natural gas does not have time to heat up to the ignition temperature and does not burn in the blast furnace, but undergoes thermal pyrolysis with heat absorption and the release of soot carbon, which is not used in the furnace, but is taken out of it with blast furnace gas. This reduces the replacement rate of coke with natural gas.

Відомий спосіб подачі природного газу в доменну піч, який включає підігрів частини природного газу, що вдувається, перед введенням його в потік гарячого дуття шляхом пропущення через спеціальну кільцеву порожнину повітряної фурми (1)Ї. Недоліком даного способу є лише часткове усунення недоліків загальноприйнятого способу подачі природного газу в доменну піч. Цей відомий спосіб не забезпечує 720 максимальної ефективності застосування природного газу в доменній печі. Крім того, створення спеціальної порожнини в повітряній фурмі значно ускладнює конструкцію повітряної фурми, що ускладнює її виготовлення та широке використання в промисловості.There is a known method of supplying natural gas to the blast furnace, which includes heating part of the blown natural gas before introducing it into the hot blast flow by passing it through a special annular cavity of the air nozzle (1). The disadvantage of this method is only a partial elimination of the disadvantages of the generally accepted method of supplying natural gas to the blast furnace. This known method does not provide 720 the maximum efficiency of using natural gas in a blast furnace. In addition, the creation of a special cavity in the air nozzle greatly complicates the design of the air nozzle, which complicates its manufacture and wide use in industry.

Відомий спосіб подачі природного газу, який включає його підігрів перед введенням в потік дуття шляхом ря змішування природного газу з перегрітою парою з температурою 300-600 С |2)| і наступним видаленням см утворюваного конденсату в рекуперативному теплообміннику. Спосіб забезпечує нагрівання природного газу о тільки на 85-1002С при збільшенні змісту вологи в ньому до 2595, Недоліком цього способу є підвищена вологістьThere is a known method of supplying natural gas, which includes its heating before being introduced into the blowing stream by mixing natural gas with superheated steam with a temperature of 300-600 C |2)| and subsequent removal of cm formed condensate in the recuperative heat exchanger. The method provides heating of natural gas by only 85-1002C when the moisture content in it increases to 2595. The disadvantage of this method is increased humidity

ПГ, конструктивна складність його реалізації та складність керування процесом подачі природного газу з метою одержання заданих параметрів, а також значні капітальні витрати на здійснення способу. Підвищена вологість со зо ПГ ї коливання цієї вологості впливають на тепловий стан та хід печі.PG, the structural complexity of its implementation and the complexity of managing the natural gas supply process in order to obtain the specified parameters, as well as significant capital costs for the implementation of the method. The increased humidity of the PG gas and the fluctuations of this humidity affect the thermal condition and operation of the furnace.

Найбільш близьким до пропонованого винаходу за технічною суттю та досяжним результатом є спосіб подачі Ге природного газу в доменну піч, який включає його попередній підігрів, введення в потік гарячого дуття та о подачу суміші в піч. Спосіб реалізується шляхом застосування спеціальної повітряної фурми з жароміцним екраном, у якій природний газ змішується з частиною дуття та підігрівається перед введенням в основний потік - зв дуття ІЗ). Недоліком даного способу подачі дуття в доменну піч є недовговічність служби жароміцного екрана в со агресивному середовищі високотемпературного дуття, збагаченого киснем. Крім того, жароміцний екран, розташований тільки на 1/3 довжини ррбочого каналу фурми, не забезпечує істотного нагрівання природного газу та повноти його згоряння у фурменій зоні. Недоліком даного відомого способу є також і те, що для нагрівання природного газу використовується тепло гарячого дуття, що надходить в піч, а додаткове тепло в піч « 0 Не вноситься. - с Технічною задачею винаходу є усунення зазначених недоліків відомих способів подачі природного газу в доменну піч, зниження витрати коксу та підвищення продуктивності доменної печі за рахунок збільшення повноти з згоряння природного газу в печі та зниження втрат тепла при виплавці чавуну.The closest to the proposed invention in terms of technical essence and achievable result is the method of supplying natural gas to the blast furnace, which includes its preheating, introduction into the flow of hot blast and feeding the mixture into the furnace. The method is implemented by using a special air nozzle with a heat-resistant screen, in which natural gas is mixed with part of the blast and heated before being introduced into the main flow - so-called IZ blasting). The disadvantage of this method of supplying the blast to the blast furnace is the short-term service life of the heat-resistant shield in the aggressive environment of the high-temperature blast, enriched with oxygen. In addition, the heat-resistant screen, located only on 1/3 of the length of the blast channel of the nozzle, does not ensure significant heating of natural gas and its complete combustion in the nozzle zone. The disadvantage of this known method is also the fact that for heating natural gas, the heat of the hot blast entering the furnace is used, and additional heat is not introduced into the furnace. - c The technical task of the invention is to eliminate the mentioned shortcomings of the known methods of supplying natural gas to the blast furnace, reduce coke consumption and increase the productivity of the blast furnace by increasing the completeness of the combustion of natural gas in the furnace and reducing heat losses during pig iron smelting.

Рішення поставленої технічної задачі досягається тим, що в способі подачі природного газу в доменну піч, який включає його попередній підігрів, введення в потік гарячого дуття і подачу в піч, підігрів здійснюють до со введення природного газу в кожну фурму шляхом використання його як охолодного середовища для охолодження елементів фурмених пристроїв. - Рішення поставленої технічної задачі досягається також тим, що підігрів природного газу здійснюють о ступінчасто з підігрівом на кожному ступені на 50-1502С, причому природний газ пропускають послідовно через 5р охолодні порожнини охолоджуваних елементів фурменого пристрою в напрямку руху дуття у фурменому ш- пристрої. со Рішення поставленої технічної задачі може досягатися також тим, що підігрів природного газу здійснюють ступінчасто з підігрівом на кожному ступені на 50-1502С, причому природний газ пропускають послідовно через охолодні порожнини охолоджуваних елементів фурменого пристрою в напрямку, протилежному руху дуття у фурменому пристрої.The solution to the given technical problem is achieved by the fact that in the method of supplying natural gas to the blast furnace, which includes its preheating, introduction into the flow of hot blast and supply to the furnace, heating is carried out before the introduction of natural gas into each nozzle by using it as a cooling medium for cooling elements of nozzle devices. - The solution to the given technical problem is also achieved by the fact that the heating of natural gas is carried out step by step with heating at each stage at 50-1502С, and the natural gas is passed sequentially through the cooling cavities of the cooled elements of the nozzle device in the direction of the blowing movement in the nozzle device. The solution to the given technical problem can also be achieved by the fact that the heating of natural gas is carried out in stages with heating at each stage at 50-1502С, and the natural gas is passed sequentially through the cooling cavities of the cooled elements of the nozzle device in the direction opposite to the movement of the blowing in the nozzle device.

Суть винаходу полягає в такому. При пропусканні природного газу Через охолодні порожнини елементівThe essence of the invention is as follows. When passing natural gas through the cooling cavities of the elements

Ф, фурменого пристрою замість охолодної води, природний газ, виконуючи роль охолодного середовища, захищає ко елементи фурменого пристрою від перегріву та виходу з ладу. При цьому природний газ нагрівається та вносить в піч додаткове тепло, яке при охолодженні водою безповоротно втрачалося. Це приводить до підвищення бо теоретичної температури горіння та поліпшує умови спалювання природного газу в печі. Потрапляючи в потік дуття підігрітим, природний газ в контакті з гарячим дуттям швидше нагрівається до температури займання, довше перебуває в контакті з киснем дуття після цього та повніше згоряє у фурмі та фурменому вогнищі. Все це разом приводить до підвищення коефіцієнта заміни коксу природним газом, до зменшення витрати коксу та збільшення продуктивності печі. Додатковий позитивний ефект підігріву природного газу відповідно до 65 запропонованого способу полягає в тому, що він дозволяє збільшити витрату природного газу без зниження теоретичної температури горіння та додатково знизити за рахунок цього витрату коксу.F, nozzle device instead of cooling water, natural gas, acting as a cooling medium, protects the elements of the nozzle device from overheating and failure. At the same time, natural gas heats up and brings additional heat into the furnace, which was irretrievably lost during cooling with water. This leads to an increase in the theoretical combustion temperature and improves the conditions for burning natural gas in the furnace. Entering the blast stream heated, the natural gas in contact with the hot blast heats up to ignition temperature more quickly, remains in contact with the blast oxygen longer thereafter, and burns more completely in the nozzle and nozzle hearth. All this together leads to an increase in the ratio of coke replacement by natural gas, to a decrease in coke consumption and an increase in furnace productivity. An additional positive effect of natural gas heating according to the proposed method is that it allows to increase the consumption of natural gas without reducing the theoretical combustion temperature and additionally reduce the consumption of coke due to this.

Винахід ілюструється фіг.1 та фіг.2. На фіг.1 представлена існуюча схема водяного охолодження верхнього та нижнього фланців коліна фурменого пристрою доменної печі. На фіг.2 показана схема подачі природного газу в доменну піч відповідно до винаходу.The invention is illustrated in Fig. 1 and Fig. 2. Fig. 1 presents the existing scheme of water cooling of the upper and lower flanges of the knee of the nozzle device of the blast furnace. Fig. 2 shows the scheme of supplying natural gas to the blast furnace according to the invention.

Спосіб подачі природного газу в доменну піч реалізується в такий спосіб Холодний ПГ із загального колектора по індивідуальній трубі 1 подається на вхід охолодження верхнього фланця 2. Пройшовши по внутрішній порожнині охолодження верхнього фланця 2 підігрітий на 50-150 «С (перший ступінь нагрівання) природний газ по трубі З входить у внутрішню порожнину охолодження нижнього фланця 4. Вихід охолодної порожнини верхнього фланця 2 коліна фурменого пристрою жорстко з'єднаний металевою трубою 3 зі входом 70 охолодної порожнини нижнього фланця 4 коліна фурменого пристрою.The method of supplying natural gas to the blast furnace is realized in the following way. Cold natural gas from the common collector is fed through an individual pipe 1 to the cooling inlet of the upper flange 2. After passing through the inner cooling cavity of the upper flange 2, the natural gas is heated to 50-150 °C (first stage of heating) through pipe C enters the inner cooling cavity of the lower flange 4. The outlet of the cooling cavity of the upper flange 2 of the knee of the nozzle device is rigidly connected by a metal pipe 3 to the inlet 70 of the cooling cavity of the lower flange 4 of the knee of the nozzle device.

Пройшовши по внутрішній порожнині охолодження нижнього фланця 4 природний газ нагрівається до 100-3002С і вище (другий ступінь нагрівання). Далі нагрітий природний газ подається в газопідвідну трубу 5 фурми 6, вводиться в потік гарячого дуття, змішується з ним, нагрівається до температури займання та згоряє, надходячи з дуттям в робочий простір печі. При описаному способі подачі природного газу в доменну піч рух 75 природного газу через охолодні порожнини елементів фурменого пристрою здійснюється в напрямку руху потоку дуття по фурменому пристрою.After passing through the inner cooling cavity of the lower flange 4, the natural gas is heated to 100-3002C and higher (second degree of heating). Next, the heated natural gas is fed into the gas supply pipe 5 of the lance 6, introduced into the hot blast flow, mixed with it, heated to the ignition temperature and burned, entering the working space of the furnace with a blast. With the described method of supplying natural gas to the blast furnace, the movement of natural gas 75 through the cooling cavities of the nozzle device elements is carried out in the direction of the blowing flow along the nozzle device.

Спосіб подачі природного газу в доменну піч може бути реалізований також шляхом подачі природного газу через охолодні порожнини елементів фурменого пристрою в напрямку, протилежному напрямку руху потоку дуття через фурмений пристрій. У цьому випадку природний газ надходить спочатку в нижній фланець 4 коліна фурменого пристрою, а потім по трубі З надходить у верхній фланець 2 коліна фурменого пристрою, а з нього через трубу 5 надходить в потік дуття.The method of supplying natural gas to the blast furnace can also be implemented by supplying natural gas through the cooling cavities of the nozzle device elements in the direction opposite to the direction of the blowing flow through the nozzle device. In this case, the natural gas first enters the lower flange 4 of the knee of the nozzle device, and then through the pipe Z enters the upper flange 2 of the knee of the nozzle device, and from it, through the pipe 5, enters the blowing stream.

Ступінчастий підігрів природного газу, здійснюваний шляхом послідовного проходження його через охолодні порожнини охолоджуваних елементів фурменого пристрою, дозволяє забезпечити нагрівання природного газу до 200-300 за рахунок збільшення поверхні теплообміну. Такий спосіб подачі природного газу в доменну піч Га знижує втрати тепла при виплавці чавуну за рахунок усунення втрат тепла з охолодною водою на охолодження о елементів фурменого пристрою.Staged heating of natural gas, carried out by sequentially passing it through the cooling cavities of the cooled elements of the nozzle device, allows to ensure heating of natural gas to 200-300 by increasing the heat exchange surface. This method of supplying natural gas to the blast furnace Ga reduces heat loss during pig iron smelting by eliminating heat loss with cooling water for cooling elements of the nozzle device.

В залежності від конструкції фурмених пристроїв на доменній печі підігрів природного газу може здійснюватися і одноступінчасто, шляхом пропущення його через охолодну порожнину одного охолоджуваного елемента фурменого пристрою. (се)Depending on the design of the blast furnace, natural gas can be heated in one step by passing it through the cooling cavity of one cooled element of the blast furnace. (se)

Охолодження елементів фурмених пристроїв природним газом не позначається на їхній стійкості та не зменшує їхньої надійності в роботі. -Cooling the elements of the nozzle devices with natural gas does not affect their stability and does not reduce their reliability in operation. -

Проведений аналіз патентної та науково-технічної документації не виявив рішень, ідентичних до того, що І ав заявляється. У порівнянні із прототипом рішення, що заявляється, має принципово нові ознаки і, отже, відповідає критерію "новизна". -The analysis of the patent and scientific and technical documentation did not reveal solutions identical to those claimed by the I av. Compared to the prototype, the proposed solution has fundamentally new features and, therefore, meets the "novelty" criterion. -

При пошуку по патентній і науково-технічній літературі не виявлені технічні рішення, що містять ознаки, (се) схожі з відмітними ознаками винаходу, що свідчить про відповідність його критерію "винахідницький рівень".When searching the patent and scientific and technical literature, no technical solutions were found that contain features that are (are) similar to the distinguishing features of the invention, which indicates that it meets the "inventive level" criterion.

Винахід ілюструється наступним прикладом. На доменній печі об'ємом 700м З, яка працює з вдуванням природного газу в кількості 75 мУ/т чавуну, подачу природного газу в піч реалізували відповідно до винаходу, а « саме, через верхній та нижній охолоджувані фланці колін всіх фурмених пристроїв. Безпосередні виміри показали, що температура природного газу на вході в повітряні фурми при цьому становила 190-21020. В в) с результаті реалізації описаного способу подачі природного газу витрату його збільшили до 8ОмЗ/т при "з збереженні теоретичної температури на попередньому рівні (192522). Витрата коксу на печі знизилася на 8,5кг/т, а продуктивність печі збільшилася на 0,595. Таким чином, подача природного газу в доменну піч відповідно до винаходу скорочує витрату коксу та збільшує продуктивність печі. бо 15 Джерела інформації: 1. Авторське свідоцтво 5 Мо1771486 АЗ, кл. С2187/16, 20.02.1991 р. - 2. Авторське свідоцтво КО Мо2009201 С1, кл. С218 5/00, 15.03.1994 р. о З. Авторське свідоцтво Мо840116, кл. С2187/16, 05.12.1977 р. -І 50The invention is illustrated by the following example. At a blast furnace with a volume of 700 m3, which operates with natural gas injection in the amount of 75 mU/t of cast iron, the supply of natural gas to the furnace was implemented according to the invention, namely, through the upper and lower cooled flanges of the knees of all nozzle devices. Direct measurements showed that the temperature of natural gas at the entrance to the air nozzles was 190-21020. In c) as a result of the implementation of the described method of supplying natural gas, its consumption was increased to 8ΩZ/t while maintaining the theoretical temperature at the previous level (192522). The consumption of coke in the furnace decreased by 8.5 kg/t, and the productivity of the furnace increased by 0.595. Thus, the supply of natural gas to the blast furnace according to the invention reduces coke consumption and increases the productivity of the furnace. 15 Sources of information: 1. Author's certificate 5 Mo1771486 AZ, class C2187/16, 20.02.1991 - 2. Author's certificate KO Mo2009201 C1, class C218 5/00, 15.03.1994 o Z. Author's certificate Mo840116, class C2187/16, 05.12.1977 -I 50

Claims

The formula of the invention IR e)

1. The method of supplying natural gas to a blast furnace, which includes its preheating before introduction into the air nozzle, introduction into the flow of hot blast and supply to the furnace, which is characterized by the fact that the heating is carried out 22 by using natural gas as a cooling medium for cooling elements of the nozzle HF) of the device, and natural gas is heated in stages, successively passing it through the cooling cavities of the cooled elements of the nozzle device and heating the gas at each stage by 50-150 26.

2. The method according to claim 1, which differs in that the heating of natural gas is carried out by sequentially passing the gas through the cooling cavities of the cooled elements of the nozzle device in the direction of the blowing movement in the nozzle device.

C. The method according to claim 1, which differs in that the heating of natural gas is carried out by sequentially passing the gas through the cooling cavities of the cooled elements of the nozzle device in the direction opposite to the blowing movement in the nozzle device.