Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология - Лисиенко В.Г.
ISBN 5-98457-018-1
Скачать (прямая ссылка):
Температура в межтрубном пространстве реформера составляет 1000— 1100 °С, а выходящего из него конвертированного газа -900 °С. Для регулирования температуры восстановительного газа предусмотрена возможность отвода части его в специальный холодильник, после чего холодный газ подмешивается к конвертированному.
Охлаждение металлизованных окатышей осуществляется газом, состоящим из смеси восстановительного и дымовых газов и циркулирующим по самосто-
439
ятельному газовому контуру. Давление охлаждающего газа несколько меньше, чем восстановительного, что препятствует его проникновению в зону восстановления. Однако, как показала практика, между зонами восстановления и охлаждения всегда происходит небольшой газообмен, определяемый по расходу затворного газа и устанавливающемуся соотношению давлений в циклах технологического и охлаждающего газов. Горячий запыленный охлаждающий газ выходит из печи с температурой 400-450 °С через отводящие каналы и поступает в скруббер, а затем компрессором подается после каплеотделения через распределитель снова в зону охлаждения, с температурой -40 °С. Технологические параметры газовых потоков на установке ОЭМК (за первые шесть месяцев работы после пуска) представлены в табл. 4.63.
Для предотвращения отравления никелевых катализаторов реформера предусмотрена двухступенчатая очистка природного газа от серы: первая ступень
— очистка фильтрацией через молекулярные сита до остаточного содержания серы -0,0011 %; вторая ступень — тонкая очистка оксидом цинка до остаточного содержания серы в газе -10-4 %.
Основными реакциями процесса металлизации в шахтной печи являются восстановление гематита до железа с помощью водорода и монооксида углерода и науглероживание губчатого железа в процессе восстановления. Развитие их зависит в основном от температуры восстановительного газа, его состава, времени пребывания газа и шихты в печи. Как уже отмечалось, на кинетику восстановительных процессов значительно влияет химический состав железорудных материалов, в частности, содержание Fe2+ в окисленных окатышах.
Время пребывания материалов в печи регулируется маятниковым питателем. По данным ОЭМК, при средней производительности печи 57 т/ч оно составило 14 ч ± 20 мин, в том числе в зоне восстановления 7-8 ч. По другим данным (шахтная металлизация на заводе в Гамбурге, ФРГ), общая длительность пребывания материалов в печи составляла 8-12 ч, в том числе в зоне восстановления 4-6 ч. Такая разница, по-видимому, обусловлена условиями работы печей и, в первую очередь, температурой процесса, являющейся ключевым фактором, влияющим на показатели работы установки.
Однако повышение температуры процесса металлизации в шахтной печи ограничивается развитием такого процесса как спекание губчатого железа. В связи с этим на ОЭМК для предотвращения интенсивного образования спеков вынуждены были снизить температуры восстановительного газа с 760 (по проекту) до 700-710 °С, что сказалось на показателях работы установки. Кроме этого, отрицательное влияние на них оказала неравномерность газового потока по сечению печи (рис. 4.184). Расчет степени металлизации по изменению состава газа по высоте печи (рис. 4.185) показал, что водород и монооксид углерода по высоте печи проявляют себя неодинаково: если в верхней части
440
Таблица 4.63
Технологические параметры газовых потоков установки ОЭМК
Показатели Конвертиро -ванный Восстанови- тельный Колошни- ковый Технологи- ческий Топливный Смешанный Охлаждающий Инертный Воздух Дымовой Природный
Расход, тыс. м3/ч — — — 59-60 29-30 — 40-48 4-5 90-95 — 15-17
Температура, °С 920±10 700-710 350-400 70-76 40-45 43-100 300-500 25-35 550-600 390-400 20-50
Давление, кПа 70-75 60-70 25-30 120-130 20-25 110-120 70-80 140-160 15 — 300-350
Состав, %:
СН4 0,2-0,4 3,5-5,5 4-5 4,5-6 4,8-6 16-20 20-28 — — — 92,6-93,8
С02 2-2,5 2-2,5 14-16 15-18 16-19 14-17 6-8 15-18 — 16,9-17,2 0,4-1,4
н2 55-65 54-64 35—40 45-50 47-52 43—48 24-32 — — — —
СО 29-35 28-34 16-18 17-19 18-20 16-18 10-15 — — — 2,5-3,1
n2 2-3 2-3 2-3,5 2-3,5 2-3,5 2-3,5 15-30 74-75 73,6 65-66 1-3
Н20 4-5 4-5 22-24 15-20 6-7 12-17 3^1 0-6 0.9 21-22 —
02 — — — — — — — 0,7-0,9 20,5 1,0 —
0 5 10 15 20 СН4,%
1____1_____I______I_____I------1
10 20 30 40 50 Н2, %
Рис. 4.184. Изменение состава газа по высоте и сечению печи: 1,1'— метан; 2, 2' — оксид углерода; 3, 3'— водород; 1-3 — периферия; Г-3'— центр
Рис. 4.185. Изменение степени металлизации по высоте печи
зоны восстановления они работают примерно одинаково (отнимают равное количество кислорода), то в нижней части монооксид углерода отнимает большую часть кислорода. Степень использования газа при восстановлении железа из вюстита составила 29-31 % (приближение к равновесию 96-97 %), а общая степень использования газа в печи составила 40-41 %. При этом водородом и монооксидом углерода отнимается соответственно 60 и 40 % кислорода оксида железа.
При указанной температуре и других проектных параметрах установки металлизации ОЭМК за первый год получены следующие показатели ее работы:
