WWW.NEW.PDFM.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Собрание документов
 

«ЖЕЛЕЗА С ИСПОЛЬЗОВАНЕНИЕМ КОНВЕРТИРОВАННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА В КАЧЕСТВЕ ВОССТАНОВИТЕЛЯ (БЕЗ РЕФОРМЕРА) Поволоцкий В.Ю., Боковиков Б.А., Вохмякова И.С., Горбачев В.А., Солодухин А.А. ООО «НПВП ...»

СОЗДАНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРЯМОГО ПОЛУЧЕНИЯ

ЖЕЛЕЗА С ИСПОЛЬЗОВАНЕНИЕМ КОНВЕРТИРОВАННОГО ПРИРОДНОГО

ГАЗА В КАЧЕСТВЕ ВОССТАНОВИТЕЛЯ (БЕЗ РЕФОРМЕРА)

Поволоцкий В.Ю., Боковиков Б.А., Вохмякова И.С., Горбачев В.А., Солодухин А.А .

ООО «НПВП ТОРЭКС», 620041, Екатеринбург, ул. Основинская, 8, этаж 5 .

Процессы прямого получения железа (ППЖ) – бескоксовая переработка (металлизация) железорудного сырья являются не альтернативой доменному процессу, а важным источником ценного (чистого от примесей) и стабильного сырья для производства высококачественных сталей .

Наиболее распространенными в мире процессами ППЖ являются технологии газовой металлизации в шахтных печах: Midrex и HyL-III [1, 2]. Тем не менее, они обладают весьма дорогостоящим и энергозатратным оборудованием – реформерами для конверсии природного газа (углеводородов) на специальных катализаторах с получением газа – восстановителя. А в целом, это привносит заметную часть вложений указанных фирм при формировании себестоимости металлизованного продукта – губчатого железа (ГЖ) .

Поэтому, нам пришлось отказаться от подобных реформеров и перейти к иным методам получения восстановителей, позволяющих снизить капитальные и энергетические затраты производства ГЖ. Так были предложена отечественная технология ППЖ, включая способ газокислородной конверсии (ГКК) [2, 3], а также способ внутрипечной конверсии (ВПК) углеводородов на свежевосстановленном ГЖ [4, 5]. Ниже приведены наши перспективные направления в создании новых схем и конструкции шахтных печей для повышения эффективности и мощности будущих установок металлизации .

1. Опыт и перспективы развития установок ППЖ с применением восстановителя на базе кислородной конверсии углеводородов природного газа Газокислородная горелка впервые была внедрена в СССР (1966 г.) на опытнопромышленной шахтной печи комбината «Запорожсталь», [1]. Затем была разработана отечественная технология ППЖ с газокислородной конверсией (ГКК) и выполнен проект Гипромеза (г. Москва, 1976 г.) новой промышленной установки с головной шахтной печью (400 тыс. тонн ГЖ в год) на Орско-Халиловском металлургическом комбинате (ОХМК – теперь АО «Уральская сталь»). Краткая схема указанной установки ППЖ (рис.1) и его проектные принципы приведены в учебнике по бездоменной металлургии [2] .

Рис. 1. Технологическая схема установки металлизации ППЖ с получением восстановительного газа методом кислородной конверсии углеводородов Согласно проекту, производительность установки составляла 50 тонн ГЖ в час (степень восстановления ГЖ, = 95…97%, содержание углерода, С 1,2%) .

Конвертированный газ из газокислородного конвертора (Т = 1400С, Rp = 10…12)1 смешивается с оборотным газом и вводится в нижнюю часть зоны восстановления шахтной печи с температурой до 1000С .

Однако начальный план внедрения данной технологии (более 30 лет назад) был приостановлен в связи с потеплением климата «Холодной войны» и установлением партнерских взаимоотношений СССР с Западом. Одним из первых шагов этого сотрудничества стало приобретение нашей страной западной технологии Midrex (вместо отечественной) и строительство электрометаллургического комбината (ОЭМК, г. Старый Оскол) с четырьмя установками ППЖ (общей мощностью 1,6 млн. т ГЖ в год) для производства высококачественных сталей и проката .

Для успешного развития и реализации предложенной технологии мы улучшили схему и конструкцию шахтной печи с организацией предварительной зоны восстановления (с газовоздушной конверсией восстановительного газа) и области «внутрипечной конверсии углеводородов» в нижней части зоны металлизации, повышая эффективность производства и содержание углерода в ГЖ, сокращая в целом капитальные и энергетические затраты ([3], см. Табл. 1) .





2. Способ внутрипечной конверсии углеводородов в составе новой технологии ППЖ Параллельно с проектом и перспективным решением ППЖ (с ГКК) [2, 3], разработана новая технология металлизации железорудного сырья с внутрипечной конверсией (ВПК) углеводородов в объеме шахтной печи [4, 5], которая обладает определенными преимуществами перед другими способами ППЖ (Midrex, HYL и др.), вследствие значительного сокращения капитальных затрат на строительство установок и снижения эксплуатационных затрат. Этот способ позволяет отказаться от дорогостоящих конверсионных аппаратов с катализатором («реформеров») за счет «внутрипечной конверсии (ВПК)» природного газа на свежевосстановленном железе (активный катализатор), чтобы обеспечить получение металлизованного продукта с повышенным содержанием углерода для выплавки высококачественной стали в электропечах [6], рис.2 .

В верхней зоне шахтной печи 1 производится нагрев и предварительное восстановление окатышей ( = 40…60%). Здесь, в качестве восстановителя (в противотоке с шихтой), используются продукты воздушной конверсии природного газа, полученные в выносной топке 2. Температура газа на выходе из топки поддерживается, в зависимости от качества шихты (900…1100С), а восстановительный потенциал газа (Rp 8) обеспечивается за счет нагрева воздуха в подогревателе 7 (до 500…600С) и неполного сжигания топлива ( = 0,40…0,45)2 .

Затем, частично восстановленные окатыши опускаются из верхней в среднюю часть печи, почти полностью металлизуются (до = 95…97%) продуктами пиролиза и конверсии природного газа из оборотного газа, образуя новый газовый цикл внутрипечной конверсии ППЖ – без реформера! Этот цикл образуется из отработанного в зоне металлизации оборотного газа, осушенного в скруббере 3, компримированного газодувкой 5, обогащенного природным газом, подогретого в нагревателе 6 (до температуры 950…1000С) и взаимодействующего в прямотоке с шихтой в шахтной печи.

При этом, продукты реакций внутрипечной конверсии углеводородов оборотного газа:

Параметры конвертированного газа: Т – температура,С, Rp = (СО+Н2)/(СО2+Н2О) – восстановительный потенциал, ед .

– коэффициент расхода кислорода на сжигание пригодного газа восстановители (Rp = 10…12) и углерод – образуются в слое металлизованной шихты (активного катализатора) и используются в процессе металлизации в шахтной печи для получения ГЖ .

Рис. 2.

Технологическая схема процесса металлизации окатышей в шахтной печи с оборотным газовым циклом углеводородов (СН4 + Н2):

1 – шахтная печь (с зонами пред.восстановления, металлизации и охлаждения окатышей), 2 – выносная топка, 3 – скруббер, 4 – труба Вентури, 5 – газодувка, 6 – газонагреватель, 7 – воздухонагреватель. Обозначения: КГ – колошниковый газ, ОГ – охлаждающий газ. ПГ – природный газ, В – воздух .

В нижней части печи находится зона охлаждения металлизованного продукта, которая обеспечивает его пассивацию – пониженную температуру на выходе из агрегата (40…70С) .

Экспериментальные исследования, проведенные на лабораторных установках, пилотных стендах и опытно-промышленной шахтной печи [4], показали принципиальную возможность реализации этого способа в промышленном освоении .

3. Перспективы развития отечественной технологии металлизации окатышей Предложенные технические решения по использованию газокислородной и внутрипечной конверсии углеводородов, взамен реформера и катализаторов, обладают рядом преимуществ перед другими, известными способами ППЖ (Midrex, HyL и др.), вследствие значительного сокращения капитальных вложений на строительство установок металлизации (УМ) и снижения эксплуатационных затрат .

Поэтому, учитывая наши последние разработки отечественной технологии ППЖ, превышающие по основным показателям ведущих фирм (Midrex и HyL, табл. 1), мы перешли к реализации пилотной, а в перспективе, опытной и промышленной УМ, согласно Государственной стратегии импортозамещения в России3 .

–  –  –

Государственная Дума РФ – 02.06.14: Импортозамещение (Программа развития ВЭД МСП по материалам ПМЭФ, 2014) .

4 К способу ГКК в таблице дополнительно указаны удельные расход кислорода и кап. затраты (в знаменателе) с организацией предварительной зоны восстановления в шахтной печи .

К способу ВПК в таблице дополнительно указаны удельные кап. затраты (в знаменателе) при реконструкции старых доменных печей, используя «кауперы» и газовый оборотный цикл .

базе реконструкции доменной печи и его газового хозяйства на одном из старых заводов России. Согласно предварительной оценки, для строительства установок по данному способу в рамках доменного цеха (при реконструкции доменной печи можно использовать оборудование загрузки шихты и газового хозяйства, включая «кауперы»

для нагрева газа и воздуха в системе внутрипечной конверсии) его капитальные расходы и энергозатраты гораздо ниже (примерно в 2 раза) и окупаются скорее, чем другие варианты расчета известных установок ППЖ .

–  –  –

Рис. 3. Конструктивная схема пилотной шахтной печи 1а – зона предварительного восстановления железорудных окатышей;

1б – зона глубокого восстановления (металлизации) окатышей;

1в – промежуточная зона;

1г – зона охлаждения металлизованного продукта (ГЖ) .

Общая схема пилотной (демонстрационной) установки показана на рис. 4 .

Рис.4. Технологическая схема пилотной установки 1 – шахтная печь: а) зона предварительного восстановления, б) зона металлизации, в) промежуточная зона, г) зона охлаждения;

2 – реактор воздушной конверсии природного газа; 3 - скруббер; 4 – газоочистка (от СО2); 5 – газодувки колошникового, оборотного и охлаждающего газов; 6 – воздухонагреватель; 7 – воздуходувка; 8 – газонагреватель; 9 – реактор кислородной конверсии природного газа .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Итак, основным направлением данного предложения является реализация импортозамещающей (отечественной) технологии металлизации железорудного сырья (высокоэффективная установка металлизации – «без реформера»), которая имеет ряд преимуществ по сравнению с передовыми зарубежными технологиями ППЖ (Midrex и

HyL-III):

отсутствие дорогостоящих реформеров и катализаторов за счет использования внутрипечной конверсии углеводородов на свежевосстановленном губчатом железе (ГЖ - активный катализатор) и/или кислородной конверсии природного газа в многозонной шахтной печи обеспечивает снижение удельных показателей энергопотребления и капитальных затрат при производстве ГЖ;

разделение шахтной печи на ряд технологических зон с различными источниками газов-энергоносителей для организации высокотемпературного режима процесса восстановления (с повышением интенсивности пиролиза и конверсии углеводородов) в зоне металлизации повышает качество ГЖ ( = 95…97%, С = 2,5…4,0%, включая Fe3C) и снижает его пирофорность, исключая необходимость брикетирования металлизованного продукта в УМ;

кроме того, повышение цементита в ГЖ (на каждый 1% Fe3C для ДСП) приводит к экономии энергозатрат (до 5…10%) при выплавке стали в электропечах .

Отработка процесса металлизации железорудного сырья, отдельных элементов и общей схемы УМ в целом, должны быть проведены на пилотной установке (включая шахтную печь и оборотный газовый цикл углеводородов), а в перспективе, опытнопромышленной реализации отечественных схем технологии ППЖ .

На первоначальном этапе предлагается «Создание пилотной установки» для отработки отечественной технологии ППЖ на базе внутрипечной и/или газокислородной конверсии природного газа (мощностью до 5…7 тонн ГЖ/сутки) .

Установка позволит отработать параметры технологии применительно к условиям места (с конкретным сырьем) и получить исходные данные для выполнения ТЭО, технологического регламента и, в конечном итоге, проекта промышленной УМ .

Пилотную установку предполагается разместить на одной из предприятий ООО «УК МЕТАЛЛОИНВЕСТ» (АО «Уральская сталь» или ПАО «МГОК»), где в перспективе целесообразно расширить производство металлизованного продукта на базе импортозамещающей (отечественной) технологии в России и за рубежом .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Князев В.Ф., Гиммельфарб А.И. Неменов А.М. Бескоксовая металлургия железа. – М.: Металлургия, 1972. –272 с .

2. Юсфин Ю.С., Пашков Н.Ф. Металлургия железа: учебник для вузов – М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. –464 с .

3. Поволоцкий В.Ю., Боковиков Б.А., Евстюгин С.Н. и др. Патент 2590029 RU, 2016 .

4. Бланк М.Э., Боковиков Б.А., Червоткин В.В. и др. Разработка и исследование способа металлизации сырья в шахтной печи без использования конверсионных аппаратов. – Сталь, 1986, №1, с.5–9 .

5. Поволоцкий В.Ю., Боковиков Б.А., Евстюгин С.Н. и др. Патент 2590031 RU, 2016 .

6. Гиммельфарб А.И. Неменов А.М., Тарасов Б.Е. Металлизация и электроплавка




Похожие работы:

«СЕДЫХ КОНСТАНТИН ВЛАДИМИРОВИЧ ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ В СОСТАВЕ РАКЕТЫ-НОСИТЕЛЯ Спец...»

«РЕТРАНСЛЯТОРЫ "АЛАРМ" Руководство по эксплуатации АКБС.425669.001 РЭ Минск, 2010 Изготовитель: НТ ЗАО "Аларм" Республика Беларусь, ул . Ф.Скорины, 51, литер Ж, г. Минск, 220141. Факс: (017) 285-93-59; тел: (017) 285-94-01, 265-88-49, 268-67-59, (029) 640-14-22.Техническая поддержка: При возникновени...»

«УЧЕБНИКДЛЯ ВУЗОВ я?# В.Г. ВОСКОБОЙНИКОВ В.А. КУДРИН А.М. ЯКУШ ЕВ Издание 6-е переработанное и дополненное Рекомендовано Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению "Металлург...»

«ПЕТРУХАНОВА АННА ВЛАДИМИРОВНА ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ ДИЕТИЧЕСКОГО ЛЕЧЕБНОГО ПИТАНИЯ – ДЖЕМОВ НА ОСНОВЕ БУРЫХ ВОДОРОСЛЕЙ Специальность 05.18.04 – технология мясных, молочных и рыбных продук...»

«КОНЕВА ДАРЬЯ АНДРЕЕВНА РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ТВОРОЖНЫХ ПРОДУКТОВ С ПРОБИОТИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ Специальность 05.18.04 Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Вологда-Молочное – 2017 Работа вып...»

«НИКОНОВ ФЁДОР БОРИСОВИЧ РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПРОДУКТОВ В СВЧ ДИАПАЗОНЕ Специальность 05.18.12 – Процессы и аппараты пищевых производств (технические науки) АВТОРЕФЕРАТ диссерт...»

«ПРАВИТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ ПОСТАНОВЛЕНИЕ от 14 декабря 2016 г. N 936/45 ОБ УТВЕРЖДЕНИИ ПАСПОРТОВ ОСОБО ОХРАНЯЕМЫХ ПРИРОДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ ОБЛАСТНОГО ЗНАЧЕНИЯ, РАСПОЛОЖЕННЫХ В ГОРОДСКОМ ОКРУГЕ БАЛАШИХА МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ В соответств...»

«29 К. К. Кошкин (ОАО "НИИ ТП") О. О. Тохиян (ОАО "НИИ ТП") В 1974 г. окончил Московский электротехнический В 2002 г. окончил Московский авиационный институт, институт связи, в настоящее время — старший научный в настоящее время — начальник о...»







 
2018 www.new.pdfm.ru - «Бесплатная электронная библиотека - собрание документов»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.