Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВЛЕНИЯ МЕЛКИХ ЧАСТИЦ, ПРЕДСТАВЛЯЮЩИХ СОБОЙ СМЕСЬ НЕГОРЮЧИХ ВЕЩЕСТВ С ТВЕРДЫМ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИМ МАТЕРИАЛОМ, И СПОСОБ ПЛАВЛЕНИЯ МЕЛКИХ ЧАСТИЦ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭТОГО УСТРОЙСТВА
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВЛЕНИЯ МЕЛКИХ ЧАСТИЦ, ПРЕДСТАВЛЯЮЩИХ СОБОЙ СМЕСЬ НЕГОРЮЧИХ ВЕЩЕСТВ С ТВЕРДЫМ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИМ МАТЕРИАЛОМ, И СПОСОБ ПЛАВЛЕНИЯ МЕЛКИХ ЧАСТИЦ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭТОГО УСТРОЙСТВА

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВЛЕНИЯ МЕЛКИХ ЧАСТИЦ, ПРЕДСТАВЛЯЮЩИХ СОБОЙ СМЕСЬ НЕГОРЮЧИХ ВЕЩЕСТВ С ТВЕРДЫМ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИМ МАТЕРИАЛОМ, И СПОСОБ ПЛАВЛЕНИЯ МЕЛКИХ ЧАСТИЦ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭТОГО УСТРОЙСТВА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Сущность: устройство имеет трехтрубную конструкцию, включающую в себя внутреннюю трубу для подачи кислорода, содержащего газ, имеющую впускной участок и снабженную подающим каналом для кислородсодержащего газа, промежуточную трубу для подачи частиц в газе-носителе, расположенную вокруг внутренней трубы для подачи кислородсодержащего газа, содержащую впускной участок для частиц и подающий канал, и наружную трубу для подачи кислородсодержащего газа, расположенную вокруг промежуточной трубы для подачи частиц, содержащую впускной участок и подающий канал. Передние концы внутренней подающей трубы для кислородсодержащего газа, промежуточной подающей трубы для частиц и наружной подающей трубы для кислородсодержащего газа образуют сопло, которое служит для вдувания мелких частиц, подаваемых по подающей трубе для частиц и подлежащих обжигу и плаванию, вместе с потоком воздуха и/или кислорода, подаваемыми соответственно по внутренней и наружной подающим трубам для кислорода. Подачу кислородсодержащего газа осуществляют двумя потоками через центральный и наружный кольцевой каналы со скоростью, равной по крайней мере 15 м/с. Вдувание мелких частиц осуществляют через промежуточный канал при подаче газа-носителя со скоростью, равной по меньшей мере 10 м/с. Отношение общего количества кислорода, подаваемого по внутреннему и наружному каналом устройства, к общему содержанию углерода а смеси частиц поддерживают не менее 0,6, а количество кислорода, подаваемого по внутреннему каналу, составляет не более 20% от общего количества кислорода. Мелкие частицы содержат не менее 30 вес.% твердого углерода и имеют размер не более 0,5 мм, количества газа-носителя, посредством которого осуществляют вдувание мелких частиц, поддерживают равным 0,05-0,5 кг на 1 кг вдуваемых частиц, предпочтительно 0,05-0,2 на 1 кг частиц. Молярное отношение общего количества кислорода к общему содержанию углерода в частицах поддерживают равным 0,7-0,8. Технический результат заключается в обеспечении возможности равномерного обжига и плавления частиц по всей зоне горящего пламени. 2 с. и 7 з.п.ф-лы, 5 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2119959
Класс(ы) патента: C21B13/14, C21C5/48
Номер заявки: 96119941/02
Дата подачи заявки: 27.12.1995
Дата публикации: 10.10.1998
Заявитель(и): Поханг Айрон энд Стил Ко., Лтд. (KR); Рисерч Инститьют оф Индастриал Сайенс энд Текнолоджи (KR); Фоест-Альпине Индустрианлагенбау ГмбХ (AT)
Автор(ы): Санг Хоон Джоо (KR); Донг Джоон Мин (KR); Миоунг Киун Шин (KR)
Патентообладатель(и): Поханг Айрон энд Стил Ко., Лтд. (KR); Рисерч Инститьют оф Индастриал Сайенс энд Текнолоджи (KR); Фоест-Альпине Индустрианлагенбау ГмбХ (AT)
Описание изобретения: Изобретение относится к устройству и способу для плавления мелких частиц, представляющих смесь негорючих веществ с углеродсодержащим твердым материалом.
В основном, в чугунолитейных цехах при производстве чушкового чугуна или стали применяют устройство для плавления мелких частиц, содержащих горючие вещества. Например, при производстве чушкового чугуна процесс восстановительной плавки руды осуществляют, используя плавильную печь с восстановительной атмосферой. В такую печь загружают уголь и, кроме того, вдувают кислород для получения восстановительного газа. В плавильный печи с восстановительной атмосферой руду, восстановленную в печи для предварительного восстановления, которая расположена над плавильной печью с восстановительной атмосферой, расплавляют теплом, образующимся при производстве восстановительного газа. В восстановительном газе плавильной печи с восстановительной атмосферой содержится большое количество пыли. В дальнейшем восстановительный газ сжигают в устройстве для обжига и плавления. В этом устройстве мелкие частицы железной руды и пустой породы, содержащиеся в восстановительном газе, плавят и агломерируют, так, что они будут падать в плавильную печь с восстановительной атмосферой. Таким образом, уменьшается потеря сырьевых материалов.
В австрийском патенте N 381.116 кл. C 21 B 13/14, 1991 раскрыто устройство для плавления мелких частиц, представляющих собой смесь негорючих веществ с твердым углеродсодержащим материалом, содержащее источники подачи кислородсодержащего газа и мелких частиц в газе-носителе и узел для их вдувания, выполненный в виде двух коаксиально расположенных труб, образующих разделенные каналы для реагентов с соплом на переднем конце.
В этом устройстве сжигается уголь, подаваемый в него по внутренней трубе, с использованием кислорода или воздуха, вдуваемых в него по наружной трубе.
Однако, при использовании такого устройства двухтрубной конструкции для процесса плавления мелких частиц возникает проблема в том, что сгорание мелких частиц угля происходит на наружной части горящего пламени, так как оно возможно только при соприкосновении частиц угля с кислородом, вдуваемым через наружную трубу, так что не будет происходить никакого сгорания в центре потока частиц. Кроме того, когда это устройство используется для плавления мелких частиц, содержащих небольшое количество углерода, ухудшается эффективность плавления частиц.
Техническим результатом настоящего изобретения является создание устройства и способа для плавления мелких частиц, представляющих собой смесь негорючих веществ с твердым углеродсодержащим материалом, обеспечивающих равномерный обжиг и плавление мелких частиц по всей зоне горящего пламени.
Этот технический результат достигается тем, что в устройстве для плавления мелких частиц, представляющих собой смесь негорючих веществ с твердым углеродсодержащим материалом, содержащем источники подачи кислородсодержащего газа и мелких частиц в газе-носителе и узел для их вдувания, выполненный в виде коаксиально расположенных труб, образующих раздельные каналы для реагентов, с соплом на переднем конце, согласно изобретению, узел вдувания реагентов выполнен в виде трех коаксиально расположенных труб с фланцами и впускными участками на их заднем конце, при этом впускные участки внутренней и наружной трубы соединены с источником подачи кислородсодержащего газа, которым может быть воздух и/или кислород, а впускной участок промежуточной трубы соединен с источником подачи мелких частиц в токе газа-носителя, оборудован двумя фланцами на заднем и переднем концах и неподвижно установлен на впускном участке внутренней трубы для кислородсодержащего газа так, что впускной участок внутренней трубы для кислородсодержащего газа расположен внутри впускного участка трубы для мелких частиц, причем два фланца на впускных участках трубы для мелких частиц и фланец впускного участка наружной трубы для кислородсодержащего газа соединены между собой при помощи соединительного средства, а наружный канал для кислородсодержащего газа, выполненный в наружной трубе для кислородсодержащего газа закрыт на своем заднем конце фланцем впускного участка трубы для подачи мелких частиц и газа-носителя.
Целесообразно, чтобы наружная труба на своем переднем конце имела удлиненную часть по сравнению с промежуточной и внутренней трубой, и эта часть была выполнена с наклоном к оси узла для вдувания реагентов.
Вышеописанная тройная трубчатая конструкция позволяет вдувать воздух, обогащенный кислородом воздух или чистый кислород в центральную часть потока части при обжиге и плавлении мелких частиц, так чтобы сгорание могло происходить даже в центральной части потока частиц, благодаря чему не только устраняется какая-либо зона отсутствия сгорания, но также достигается равномерное распределение температуры по всей зоне горящего пламени. Это устройство позволяет увеличить эффективность сгорания горючих веществ и максимально улучшить плавление и агломерацию негорючих частиц.
Вышеуказанный технический результат достигается также и тем, что в способе плавления мелких частиц, представляющих собой смесь негорючих веществ с твердым углеродсодержащим материалом, включающем их вдувание газом-носителем совместно с потоком кислородсодержащего газа при помощи узла, выполненного в виде коаксиально расположенных труб с соплом на переднем конце и образующих раздельные каналы для вдувания реагентов, согласно изобретению, используют узел для вдувания, представляющий собой три коаксиально расположенные трубы с впускными участками на их заднем конце, подачу кислородсодержащего газа, в качестве которого используют воздух и/или кислород, осуществляют двумя потоками через внутренний и наружный кольцевой каналы со скоростью равной, по крайней мере, 15 м/с, а вдувание мелких частиц осуществляют через промежуточный канал при подаче газа-носителя со скоростью, равной, по меньшей мере, 10 м/с, при этом отношение общего количества кислорода, подаваемого по внутреннему и наружному каналам к общему содержанию углерода в смеси частиц поддерживают не менее 0,6, а количество кислорода, подаваемого по внутреннему каналу составляет не более 20% от общего количества кислорода.
Предпочтительно, чтобы вдуваемые мелкие частицы содержали не менее 30 мас.% твердого углерода и имели размер не более 0,5 мм.
Целесообразно, чтобы количество газа-носителя, посредством которого осуществляют вдувание мелких частиц, поддерживали равным 0,05-0,5 на 1 кг вдуваемых частиц, а более предпочтительно, равным 0,05-0,2 кг на 1 кг частиц.
Желательно, чтобы молярное отношение общего количества кислорода к общему содержанию углерода частиц поддерживали равным 0,7-0,8.
Описанный способ плавления мелких частиц ограничивает расход инертного газа, используемого для подачи мелких частиц, а также расход и общее количество кислорода или воздуха, вдуваемого для сжигания мелких частиц.
На фиг. 1 изображен перспективный вид устройства для плавления мелких частиц, представляющих собой смесь негорючих веществ с твердым углеродсодержащим материалом; на фиг. 2 - вид в разрезе устройства, показанного на фиг. 1; на фиг. 3 - блок-схема устройства для восстановительной плавки руды, в котором применено устройство для плавления частиц; на фиг. 4А и 4Б - диаграммы распределения температур при плавке мелких частиц, представляющих собой смесь негорючих веществ с углеродсодержащим твердым материалом с использованием известного устройства для плавки частиц, имеющего двухтрубную конструкцию, и устройства для плавки частиц; на фиг. 5 - график, показывающий зависимость между молярным отношением кислорода к углероду и эффективностью сжигания углерода при плавлении мелких частиц представляющих собой смесь негорючих веществ с углеродсодержащим твердым материалом с использованием устройства для плавления частиц .
На фиг. 1 и 2 показано устройство 1 для плавления мелких частиц, представляющих собой смесь негорючих веществ с твердым углеродсодержащим материалом в соответствии с настоящим изобретением.
Устройство 1 содержит источники подачи кислородсодержащего газа и мелких частиц в газе носителе и узел для их вдувания, выполненный в виде трех коаксиально расположенных труб 2, 3, 4, предназначенных соответственно для подачи воздуха и/или кислорода, для подачи мелких частиц для подачи кислорода.
Внутренняя подающая труба 2 имеет впускной участок 5, соединенный с источником подачи воздуха или кислорода (на чертеже не показан) для подачи воздуха и/или кислорода и выполненный с возможностью введения воздуха и/или кислорода во внутреннюю полость устройства 1. Внутренняя подающая труба 2 снабжена внутренним подающим каналом 6 для кислорода, сообщающимся с впускным участком 5.
Впускной участок 5 соединен с задним концом внутренней подающей трубы 2 для кислорода при рассмотрении в направлении подачи мелких частиц. Внутренний подающий канал 6 для кислорода проходит по всей длине внутренней подающей трубы 2 и на ее заднем конце сообщается с впускным участком 5. Передний конец внутреннего канала 6 для кислорода остается открытым.
Если не указано иное, то "передний конец" означает конец, расположенный на стороне вдувания частиц, в то время как "задний конец" означает конец, расположенный на стороне ввода частиц.
Промежуточная подающая труба 3 для мелких частиц окружает трубу 2. Труба 3 снабжена впускным участком 7, соединенным с источником подачи частиц в газе - носителе для подачи мелких частиц и газа-носителя и выполненным с возможностью ввода мелких частиц в газе-носителе внутрь плавильного устройства 1. Подающая труба 3 снабжена внутри подающим каналом 8 для частиц, сообщающимся с впускным участком 7.
Впускной участок 7 для частиц соединен с задним концом подающей трубы 3 для частиц. Подающий канал 8 для частиц ограничен наружной поверхностью внутренней подающей трубы 2 для кислорода и внутренней поверхностью подающей трубы 3 для частиц. Подающий канал 8 для частиц проходит по всей длине подающей трубы 3 для частиц и на своем заднем конце сообщается с впускным участком 7. Передний конец подающего канала 8 остается открытым.
Впускной участок 7 для частиц неподвижно закреплен на внутреннем впускном участке 11 для кислорода, так чтобы последний выступал внутрь впускного участка 7 для частиц.
На переднем конце впускного участка 7 расположен первый фланец 9, а на заднем конце подающей трубы 3 для частиц - второй фланец 10. Фланцы 9 и 10 соединены друг с другом посредством соединительного средства, например, болтами с гайками.
Наружная подающая труба 4 для подачи кислорода окружает трубу 3 для подачи частиц. Труба 4 содержит впускной участок 11 для кислорода, соединенный с источником подачи кислорода (на чертеже не показан) и выполненный с возможностью введения кислорода внутрь плавильного устройства 1. Трубы 4 имеет проходящий в ней наружный подающий канал 12 для кислорода, сообщающийся с впускным участком 11.
Впускной участок 11 для кислорода соединен с задним концом наружной подающей трубы 4 для кислорода при рассмотрении в направлении подачи частиц. Наружный подающий канал 12 для кислорода ограничен наружной поверхностью подающей трубы 3 для частиц и внутренней поверхностью наружной подающей трубы 4 для кислорода. Наружный подающий канал 12 для кислорода проходит от второго фланца 10 до переднего конца подающей трубы 3 для частиц. Задней конец наружного подающего канала 12 закрыт вторым фланцем 10, 12, а его передний конец открыт.
Наружная подающая труба 4 для кислорода на своем заднем конце снабжена третьим фланцем 13, который соединен с первым и вторым фланцами 9 и 10 соединительным средством, например, болтами с гайками. Наружная подающая труба 4 для кислорода на своем переднем конце имеет удлиненную часть 14, выступающую за передний конец промежуточной подающей трубы 3 для частиц. Кроме того, предпочти тельно, чтобы удлиненная часть 14 наружной подающей трубы 4 была выполнена с наклоном к оси узла для вдувания реагентов.
Соответственно, определяются надлежащие формы и места расположения первого, второго и третьего фланцев 9, 10, 13 для обеспечения их соединения вместе с помощью соединительных средств, например, болтами с гайками.
Впускной участок 5 для кислорода, промежуточную трубу 7 для частиц и наружную трубу 11 для кислорода предпочтительно снабжают соответственно четвертым, пятым и шестым фланцами 15, 16, 17 для обеспечения их соединения с соответствующими источниками подачи необходимых реагентов (на чертеже не показаны) с помощью соединительных средств, например, болтов с гайками.
Передние концы внутренней подающей трубы 2 для кислорода, промежуточной подающей трубы 3 для частиц и наружной подающей трубы 4 для кислорода вместе образуют сопло 18.
Кроме того, предпочтительно, чтобы внутренняя подающая трубы 2 для кислорода, промежуточная подающая труба 3 для частиц и наружная подающая труба 4 для кислорода имели охлаждающие средства 19, 20, 21 для циркуляции охлаждающей среды, например, воды или газа в соответствующих трубах.
Конечно, такие охлаждающие средства не требуются при изготовлении труб из материала с большой теплостойкостью.
Так как устройство для плавления частиц имеет вышеупомянутую трехтрубную конструкцию, согласно настоящему изобретению, то кислород, вдуваемый внутрь устройства через наружную подающую трубу для кислорода, служит для сжигания горючих веществ в диффундирующем радиально наружу потоке мелких частиц. С другой стороны, воздух и/или кислород, вдуваемый внутрь устройства через внутреннюю подающую трубу для кислорода, служит для сжигания горючих веществ в центральной части потока мелких частиц. Таким образом, можно по всему потоку частиц равномерно сжигать горючие вещества, одновременно равномерно расплавляя негорючие вещества, содержащиеся в мелких частицах.
Другими словами, в вышеупомянутом устройстве, можно эффективно и равномерно обжигать как наружный, так и центральные части потока мелких частиц, представляющих собой смесь негорючих веществ с твердым углеродсодержащим материалом, потому что мелкие частицы, которые введены во впускной участок для частиц и затем по подающей трубе для частиц поданы к соплу 18, до их обжига встречаются у сопла 18 с потоками кислорода или воздуха, подаваемыми соответственно по внутренней и наружной подающим трубами 2, 4 для кислорода. Это увеличивает эффективность сгорания.
Ниже описан способ плавления вышеуказанных мелких частиц с использованием вышеупомянутого плавильного устройства.
Чтобы расплавить указанные частицы, с применением вышеописанного плавильного устройства, мелкие частицы, используя газ-носитель, по впускному участку 7 и подающему каналу 8 подают к переднему концу промежуточной подающей трубы 3 для частиц, а именно, к соплу 18. В то же самое время воздух и/или кислород из впускного участка 5 по внутреннему каналу 6 подают к переднему концу внутренней подающей трубы 2, а именно, к соплу 18. Одновременно по наружному подающему каналу 12 следует также подавать кислород из впускного участка 11, для кислорода к переднему концу наружной подающей трубы 4 для кислорода, а именно, к соплу 18.
Через сопло 18 частицы вместе с воздухом и/или кислородом вдувают в плавильную печь плавления упомянутых частиц.
При вдувании частиц соплом 18 они входят в соприкосновение с кислородом, также вдуваемым соплом 18, что тем самым приводит к реакции сгорания, сопровождающейся выделением тепла. Под действием этого тепла негорючие материалы и пустая порода, содержащиеся в частицах, плавятся и агломерируются, чтобы затем падать в плавильную печь.
Предпочтительно, чтобы мелкие частицы, которые плавят с использованием плавильного устройства, согласно настоящему изобретению, содержали твердый углерод в количестве по меньшей мере 30 мас.% и имели максимальный размер не более 0,5 мм.
При использовании мелких частиц с содержанием твердого углерода менее 30 мас. % невозможно получить количество тепла, достаточное для плавления негорючих веществ, ввиду слишком небольшого содержания углерода.
При максимальном размере мелких частиц более 0,5 мм они недостаточно расплавляются, из-за значительного ухудшения эффективности сгорания горючих частиц и теплопередачи к негорючим частицам.
В качестве газа-носителя для транспортировки частиц по промежуточной подающей трубе 3 для подачи частиц предпочтительно использовать инертный газ, например, азот. Желательно, чтобы скорость потока газа-носителя была, по меньшей мере, 10 м/с. При скорости потока газа-носителя менее 10 м/с сгорание и плавление частиц происходит у переднего конца сопла 18. В этом случае возможны закупорка или повреждение сопла 18 из-за его перегрева.
В соответствии с настоящим изобретением предпочтительно использовать газ-носитель в количестве 0,05-0,5 кг на 1 кг частиц при скорости потока 10 м/с. При количестве газа-носителя менее 0,05 кг имеет место недостаточная подача частиц, потому, что частицы остаются на нижней части подающей трубы 3 для частиц. С другой стороны, экономически невыгодно использовать газ-носитель в количестве более 0,5 кг на 1 кг частиц. Более предпочтительно использовать газ-носитель в количестве 0,05-0,2 кг на 1 кг частиц.
Предпочтительно, чтобы скорость потока воздуха и/или кислорода, подаваемого по внутренней подающей трубе 2 для подачи кислорода, и скорость потока кислорода, подаваемого по наружной подающей трубе 4 для подачи кислорода, устанавливалась на уровне 15 м/с или более. При скорости потока менее 15 м/с существует опасность обратного удара пламени.
Как видно из вышеизложенного описания, воздух и/или кислород подают по внутренней подающей трубе 2, в то время как чистый кислород подают по наружной подающей трубе 4. В этом случае количество воздуха и/или кислорода, подаваемых по внутренней подающей трубе 2 предпочтительно поддерживают равным 20% или менее общего количества необходимого кислорода.
Общее количество кислорода, подаваемое по обеим внутренней и наружной трубами 2 и 4 зависит от содержания углерода в мелких частицах. Общее количество кислорода не должно быть меньше определенного молярного количества кислорода, позволяющего полностью сжигать твердый углерод.
Общее количество подаваемого кислорода предпочтительно устанавливать таким, чтобы молярное соотношение общего количества кислорода к общему содержанию углерода в частицах составляло, по меньшей мере, 0,6. Когда общее количество кислорода меньше этого молярного отношения, происходит значительное снижение эффективности сгорания - до 50% и ниже. В этом случае значительно ухудшается плавление и агломерация. Более предпочтительно, чтобы молярное отношение кислорода к углероду находилось в пределах от 0,7 до 0,8.
Устройство для плавления частиц, согласно настоящему изобретению, может быть применено в способе производства чушкового чугуна с использованием угля при процессе восстановительной плавки руды. Ниже он будет описан более подробно.
На блок-схеме на фиг. 3 показано устройство 42 для восстановительной плавки руды, в котором применяется устройство для плавления частиц, согласно настоящему изобретению.
Устройство 22, в основном, включает в себя печь 23 для предварительного восстановления частиц железной руды, плавильную печь 24 с восстановительной атмосферой для плавления предварительно восстановленных частиц железной руды и циклон 25 для улавливания пыли из отходящего газа, выпускаемого из плавильной печи 24 с восстановительной атмосферой.
Уголь загружают в плавильную печь 24 с восстановительной атмосферой, в которую также вдувают кислород для получения восстановительного газа. В плавильной печи 24 руду 26, восстановленную в печи 23 для предварительного восстановления, расплавляют теплом, выделяющимся при образовании восстановительного газа.
В отходящем газе 27, удаляемом вверх из плавильной печи 24 с восстановительной атмосферой, содержится большое количество пыли. Отходящий газ 27 подают в циклон 25, который, в свою очередь, отделяет пыль от отходящего газа 27, с тем чтобы отходящий газ 27 содержал только небольшое количество сверхмелкой пыли. Из циклона 25 чистый отходящий газ 28 затем вновь подают в печь 23 предварительного восстановления, с тем чтобы его можно было использовать в качестве восстановительного газа. С другой стороны, пыль 29, отделенная от отходящего газа 27, рециркулирует через плавильную печь 24 с восстановительной атмосферой.
Так как пыль, уловленная в циклоне 25, содержит горючие вещества, как например, углерод, железную руду и пустую породу, то с точки зрения стоимости и расхода сырьевого материала экономически выгодно использовать пыль путем ее рециркуляции.
Следовательно, пыль, уловленную циклоном 25, можно эффективно использовать, установив устройство 1 для плавления частиц, согласно настоящему изобретению, на плавильной печи 24 с восстановительной атмосферой.
В случае вдувания пыли, уловленной в циклоне 25, в устройстве 1 для плавления частиц можно эффективно сжигать горючий углерод, содержащийся в пыли. Под действием тепла, выделяющегося при сжигании горючего углерода, происходит плавление и агломерирование мелких частиц железной руды и пустой породы, с тем чтобы они падали в плавильную печь 24 с восстановительной атмосферой.
При использовании малоэффективного устройства для плавления частиц увеличивается содержание пыли в восстановительном газе, так как пыль, вдуваемая в устройство для плавления частиц, рассеивается ввиду ее недостаточного сжигания.
Однако, когда на плавильной печи с восстановительной атмосферой установлено устройство для плавления частиц по настоящему изобретению, эффективно решается вышеупомянутая проблема, так как можно максимально улучшить сгорание углеродистых веществ, находящихся в пыли, и плавление негорючих веществ, содержащихся в ней.
Хотя устройство для плавления частиц по настоящему изобретению описано при его применении в процессе восстановительной плавки руды, оно может быть также использовано в процессе производства чушкового чугуна или стали, включающем в себя плавление частиц, содержащих горючие вещества, или в процессе плавки металлической или неметаллической руды.
Настоящее изобретение дополнительно поясняется следующими примерами.
Пример 1. Моделирование проводили для оценки распределения температур при плавлении мелких частиц, представляющих собой смесь негорючих веществ с твердым углеродсодержащим материалом, с использованием соответственно обычного устройства для плавления частиц, имеющего двухтрубную конструкцию без какой-либо внутренней части для подачи кислорода, и устройства для плавления частиц, имеющего трехтрубную конструкцию, согласно настоящему изобретению.
Как можно видеть на фиг.4А и 4Б в случае использования обычного устройства для плавления частиц наблюдается неравномерное радиальное распределение температуры с меньшей температурой в центральной части потока мелких частиц, вдуваемых из сопла (фиг. 4А), а при использовании устройства для плавления частиц по настоящему изобретению наблюдается сравнительно равномерное радиальное распределение температур, (фиг. 4Б).
Пример 2. Мелкие частицы, представляющие собой смесь негорючих веществ с твердым углеродсодержащим материалом, обжигали с использованием устройства для плавления частиц по настоящему изобретению, изменяя при этом общее количество кислорода, подаваемого по внутренней и наружной трубкам для подачи кислорода в устройстве для плавления частиц. Эффективность сгорания определяли в зависимости от отношения общего количества кислорода к содержанию углерода в мелких частицах. Результаты показаны на фиг. 5.
В этом примере частицы угля подавали при расходе 120 кг/ч, а частицы руды - при расходе 240 кг/ч. Общее количество чистого кислорода было 90-160 нм3/ч. Соотношение между количествами кислорода, подаваемого по наружной и внутренним трубам для подачи кислорода, составляло 9:1. Таким образом, количество кислорода, подававшегося по наружной трубе было в 9 раз больше количества кислорода, подававшегося по внутренней трубе. Как можно видеть на фиг. 5, высокая эффективность сгорания в размере более 80% достигалась при молярном отношении кислорода к углероду, равном, по меньшей мере, 0,6.
Как видно из вышеизложенного описания, при использовании настоящего изобретения можно более эффективно обжигать и плавить мелкие частицы, представляющие собой смесь негорючих веществ с твердым углеродсодержащим материалом.
Формула изобретения: 1. Устройство для плавления мелких частиц, представляющих собой смесь негорючих веществ с твердым углеродсодержащим материалом, содержащее источники подачи кислородсодержащего газа и мелких частиц в газе-носителе и узел для их вдувания, выполненный в виде коаксиально расположенных труб, образующих раздельные каналы для реагентов, с соплом на переднем конце, отличающееся тем, что узел вдувания реагентов выполнен в виде трех коаксиально расположенных труб с фланцами и впускными участками на их заднем конце, при этом впускные участки внутренней и наружной труб соединены с источником подачи кислородсодержащего газа, которым может быть воздух и/или кислород, а впускной участок промежуточной трубы соединен с источником подачи мелких частиц в токе газа-носителя, оборудован двумя фланцами на заднем и переднем концах и неподвижно установлен на впускном участке внутренней трубы для кислородсодержащего газа так, что впускной участок внутренней трубы для кислородсодержащего газа расположен внутри впускного участка трубы для мелких частиц, причем два фланца на впускных участках трубы для мелких частиц и фланец впускного участка наружной трубы для кислородсодержащего газа соединены между собой при помощи соединительного средства, а наружный канал для кислородсодержащего газа, выполненный в наружной трубе для кислородсодержащего газа, закрыт на своем заднем конце фланцем впускного участка трубы для подачи мелких частиц и газа-носителя.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что наружная труба на своем переднем конце имеет удлиненную часть по сравнению с промежуточной и внутренней трубой.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что удлиненная часть наружной трубы выполнена с наклоном к оси узла для вдувания реагентов.
4. Способ плавления мелких частиц, представляющих собой смесь негорючих веществ с твердым углеродсодержащим материалом, включающий их вдувание газом-носителем совместно с потоком кислородсодержащего газа при помощи узла, выполненного в виде коаксиально расположенных труб с соплом на переднем конце, образующих раздельные каналы для вдувания реагентов, отличающийся тем, что используют узел для вдувания, представляющий собой три коаксиально расположенные трубы с впускными участками на их заднем конце, подачу кислородсодержащего газа, в качестве которого используют воздух и/или кислород, осуществляют двумя потоками через внутренний и наружный кольцевые каналы со скоростью, равной по крайней мере 15 м/с, а вдувание мелких частиц осуществляют через промежуточный канал при подаче газа-носителя со скоростью, равной по меньшей мере 10 м/с, при этом отношение общего количества кислорода, подаваемого по внутреннему и наружному каналам к общему содержанию углерода в смеси частиц поддерживают не менее 0,6, а количество кислорода, подаваемого по внутреннему каналу, составляет не более 20% от общего количества кислорода.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что вдуваемые мелкие частицы содержат не менее 30 вес.% твердого углерода.
6. Способ по п.4 или 5, отличающийся тем, что вдуваемые мелкие частицы имеют размер не более 0,5 мм.
7. Способ по любому из пп. 4-6, отличающийся тем, что количество газа-носителя, посредством которого осуществляют вдувание мелких частиц, поддерживают равным 0,05-0,5 на 1 кг вдуваемых частиц.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что количество газа-носителя, посредством которого осуществляют вдувание мелких частиц, поддерживают равным 0,05-0,2 кг на 1 кг частиц.
9. Способ по любому из пп. 4-7, отличающийся тем, что молярное отношение общего количества кислорода к общему содержанию углерода в частицах поддерживают равным 0,7-0,8.