Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Шахтная печь, имеющая устройство (60) для загрузки в верхнюю часть (14) шахтной печи (10) сырьевых материалов, по меньшей мере одно нижнее впускное отверстие (32) для впуска технологического газа в нижней части (18) шахтной печи (10) с целью плавления и/или, по меньшей мере, частичного восстановления части сырьевых материалов под действием среды, преобладающей внутри шахтной печи (10), и устройство (38) регулирования, которое настроено таким образом, что рабочие параметры давления p1 и/или объемного расходаРисунок 11 технологического газа подвергаются изменениям на протяжении временного интервала ≤40 с, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере одно дополнительное отверстие (42), отстоящее по вертикали от нижнего впускного отверстия (32) для впуска дополнительного газа, при этом предусмотрено дополнительное устройство (52) регулирования, которое настроено таким образом, что рабочие параметры давления p2 и/или объемного расходаРисунок 12 дополнительного газа, по меньшей мере, периодически изменяются таким образом, что во внутреннем пространстве (34) шахтной печи повышается давление p1 и/или объемный расходРисунок 11, и/или содержит газопровод (50) шахтной печи для выпуска газообразных продуктов реакции, таких как доменный газ, соединенный с внутренним пространством (34) шахтной печи (10), при этом предусмотрено устройство регулирования (54) работы шахтной печи, которое настроено таким образом, что рабочие параметры давления p3 и/или объемный расходРисунок 13 доменного газа, по меньшей мере, периодически изменяются таким образом, что во внутреннем пространстве (34) шахтной печи (10) повышается давление p1 и/или объемный расходРисунок 11.

2. Шахтная печь по п.1, отличающаяся тем, что устройство (38) регулирования настроено таким образом, что рабочие параметры давления p3 и/или объемного расходаРисунок 11 технологического газа изменяются на протяжении временного интервала ≤20 с, более предпочтительно ≤5 с и особо предпочтительно ≤1 с.

3. Шахтная печь по п.1 или 2, отличающаяся тем, что соотношение расстояния d между нижним впускным отверстием (32) и дополнительным отверстием (42) и расстояния h по вертикали между нижним впускным отверстием (32) и верхним выпускным отверстием (44) шахтной печи (10) составляет 0,1≤d/h≤1,0, более предпочтительно 0,25≤d/h≤1,0, еще более предпочтительно 0,5≤d/h≤1,0, особо предпочтительно 0,75≤d/h≤1,0 и наиболее предпочтительно 0,9≤d/h≤1,0.

4. Шахтная печь по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что верхнее выпускное отверстие (44) шахтной печи (10) соединено с дополнительным отверстием (42) посредством газопровода (50) шахтной печи для возврата доменного газа.

5. Шахтная печь по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что предусмотрена погружная труба, которая погружена во внутреннее пространство (34) шахтной печи (10) и имеет дополнительное отверстие (42) на заданной высоте шахтной печи (10).

6. Способ эксплуатации шахтной печи (10), в котором в верхнюю часть (14) шахтной печи (10) загружают сырьевые материалы, которые под действием силы тяжести падают в шахтную печь, при этом часть сырьевых материалов плавится и/или, по меньшей мере, частично восстанавливается под действием среды, преобладающей внутри шахтной печи, а в нижнюю часть (18) шахтной печи (10) через по меньшей мере одно нижнее впускное отверстие (32) впускают технологический газ, который, по меньшей мере, частично влияет на среду, преобладающую внутри шахтной печи (10), при этом впуск технологического газа динамически модулируют таким образом, что во время модуляции рабочие параметры давление p1 и/или объемный расходРисунок 11, по меньшей мере, периодически меняются на протяжении временного интервала ≤40 с, отличающийся тем, что печь имеет по меньшей мере одно дополнительное отверстие (42), отстоящее по вертикали от нижнего впускного отверстия (32), через которое впускают дополнительный газ, рабочие параметры давления p2 и/или объемного расходаРисунок 12 которого, по меньшей мере, периодически изменяют таким образом, что давление p1 и/или объемный расходРисунок 11 во внутреннем пространстве (34) шахтной печи (10) повышаются, и/или газопровод шахтной печи (50) для выпуска газообразных продуктов реакции, соединенный с внутренним пространством (34) шахтной печи (10), через который выпускают доменный газ, рабочие параметры давления p3 и/или объемного расходаРисунок 13 которого, по меньшей мере, периодически изменяют таким образом, что давление p1 и/или объемный расходРисунок 11 во внутреннем пространстве (34) шахтной печи (10) повышаются.

7. Способ по п.6, в котором впуск технологического газа динамически модулируют таким образом, что во время модуляции рабочие параметры давления p3 и/или объемного расходаРисунок 11, по меньшей мере, периодически изменяются на протяжении временного интервала ≤ 20 с, предпочтительно ≤5 с и особо предпочтительно ≤1 с.

8. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что впуск дополнительного газа и/или выпуск доменного газа динамически модулируют таким образом, что во время модуляции рабочие параметры давления p2 и/или объемного расходаРисунок 12 и/или давления p3 и/или объемного расходаРисунок 13, по меньшей мере, частично изменяются на протяжении временного интервала ≤40 с, более предпочтительно ≤20 с, еще более предпочтительно ≤5 с и особо предпочтительно ≤1 с.

Рисунок 15

Текст

Смотреть все

В изобретении описан способ эксплуатации шахтной печи (10). Согласно упомянутому способу в верхнюю часть (14) шахтной печи (10) загружают сырьевые материалы, которые под действием силы тяжести падают в шахтную печь (10). Часть сырьевых материалов плавится и/или, по меньшей мере, частично восстанавливается под действием среды внутри шахтной печи (10). По меньшей мере через одно нижнее впускное отверстие (32) в нижней части (18) шахтной печи(10) подают технологический газ, который, по меньшей мере, частично влияет на среду внутри шахтной печи (10). Подачу технологического газа динамически модулируют таким образом, что во время модуляции рабочие параметры, то есть давление p1 и/или объемный расход (I), по меньшей мере, временно меняются на протяжении временного интервала 40 с, в особенности 20 с,предпочтительно 5 с и особо предпочтительно 1 с. В соответствии с изобретением через по меньшей мере одно дополнительное отверстие (42), расположенное на определенном расстоянии от нижнего впускного отверстия (32), подают дополнительный газ, при этом рабочие параметры газа, то есть давление р 2 и/или объемный поток (II), по меньшей мере, временно меняются, и/или посредством газопровода (50) шахтной печи, соединенного с внутренним пространством (34) шахтной печи(10), получают доменный газ для удаления газообразных продуктов реакции, при этом рабочие параметры доменного газа, то есть давление p3 и/или объемный поток (III), по меньшей мере,временно меняются. Изменение рабочих параметров дополнительного газа и/или доменного газа осуществляют согласно изобретению таким образом, что, по меньшей мере, частично повышается давление p1 и/или объемный расход (I) во внутреннем пространстве (34) шахтной печи (10). 016368 Изобретение относится к шахтной печи, а также способу эксплуатации шахтной печи, которая может использоваться, например, в качестве доменной печи, вагранки, плавильной печи или печи для сжигания бытовых отходов. Для получения первого переплава железа в качестве основной установки преимущественно используют шахтную печь в форме доменной печи, тогда как на долю других способов приходится лишь около 5%. Эта шахтная печь способна работать согласно противоточному принципу. Через колошник в верхней части печи загружают сырье, такое как шихту и кокс, откуда оно спускается в шахтную печь. В нижней части печи (на уровне фурм для дутья) технологический газ (так называемое воздушное дутье в объеме 800-10000 м 3/tRE в зависимости от размера печи) принудительно подают в печь через фурмы. Горячее дутье, которым обычно является воздух, предварительно нагретый в подогревателях дутья до температуры от около 1000 до 1300C, вступает в реакцию с коксом, в результате чего среди прочего образуется окись углерода. Окись углерода поднимается в печи и восстанавливает окислы железа и дополнительные соединения железа, содержащиеся в шихте. Кроме того, в печь обычно также нагнетают заменяющие восстановители, например, в количестве 100-200 кг/tRE (угольную пыль, нефть, природный газ или пластик), которые способствуют образованию восстановительного газа. Помимо восстановления железной руды происходит плавление сырья под действием тепла, которое генерируется в шахтной печи в ходе соответствующих химических процессов. Тем не менее, распределение температур по поперечному сечению шахтной печи является неравномерным. Например, по центру шахтной печи образуется так называемый "мертвяк", а важные процессы, такие как газообразование(реакция кислорода с коксом или заменяющими восстановителями с образованием окиси углерода или двуокиси углерода), преимущественно протекают только в так называемой псевдоожиженной зоне, которой является область, расположенная напротив фурмы для дутья, т.е. лишь периферийная по отношению к поперечному сечению печи. Глубина псевдоожиженной зоны в направлении центра печи составляет около 1 м, объем - около 1,5 м 3. На уровне воздушных фурм по окружности печи обычно расположено несколько фурм таким образом, что псевдоожиженная зона, образующаяся напротив каждой фурмы для дутья, и псевдоожиженные зоны, образующиеся слева и справа, перекрывают друг друга или расположены вблизи друг друга, в результате чего образуется преимущественно круглая активная область. Во время эксплуатации шахтной печи образуется так называемая "зона циркуляции" или псевдоожиженная зона. Кроме того, горячее дутье обычно может быть обогащено кислородом с целью интенсификации описанных процессов (газообразования в псевдоожиженной зоне, восстановления железной руды), в результате чего повышается производительность шахтной печи. В данном случае горячее дутье, например,может быть обогащено кислородом до подачи, или также может по отдельности подаваться чистый кислород, при этом для такой отдельной подачи должна быть предусмотрена так называемая пика, т.е. трубка, проходящая, например, внутрь фурмы для дутья, которая сама является трубчатым элементом, и заканчивающаяся внутри фурмы для дутья в печи. Более предпочтительно в современных доменных печах, в которых используют небольшое количество кокса, горячее дутье в высокой степени подвергают соответствующему обогащению кислородом. С другой стороны, в результате добавления кислорода растут затраты на производство, поэтому КПД современной шахтной печи невозможно повысить просто путем соответствующего добавления все более концентрированного кислорода. Также известно, что существует взаимосвязь между КПД или степенью эффективности современной шахтной печи и так называемым сквозным газообразованием в шахтной печи. Обычно это означает,насколько эффективно газообразование в псевдоожиженной зоне, восстановление железной руды и в целом насколько эффективно газовая фаза, присутствующая в шахтной печи, поднимается с уровня фурмы для дутья до верха печи, через который выпускают так называемый отходящий газ. Одним из показателей улучшения сквозного газообразования является, например, минимальное возможное падение давления в печи. Из WO 2007/054308 A2 известен способ эксплуатации шахтной печи соответствующей конфигурации таким образом, что в технологическом газе, который подают в нижнюю часть доменной печи, генерируют импульсы, следующие через короткие временные интервалы. Давление и/или объемный расход технологического газа варьируют на протяжении временного интервала менее 40 с, в результате чего улучшается сквозное газообразование в шахтной печи и, следовательно, повышается КПД шахтной печи. Кроме того, до подачи технологический газ может быть под различными давлениями отведен в различные фурмы на уровне фурм для дутья, чтобы иметь возможность задавать различные периферические условия в различных секторах уровня фурм для дутья. Тем не менее, существует постоянная потребность в дальнейшем повышении КПД шахтной печи. В основу настоящего изобретения положена задача создания способа и шахтной печи с повышенным КПД. Согласно изобретению эта задача решена посредством способа, охарактеризованного признаками по п.1, и шахтной печи, охарактеризованной признаками по п.9. В зависимых пунктах предложены выгодные варианты осуществления изобретения.-1 016368 В изобретении предложен способ эксплуатации шахтной печи, в котором в верхнюю часть шахтной печи загружают сырьевые материалы, которые под действием силы тяжести падают в шахтную печь. Под действием среды, преобладающей внутри шахтной печи, часть сырьевых материалов плавится и/или, по меньшей мере, частично восстанавливается. В нижнюю часть шахтной печи по меньшей мере через одно нижнее впускное отверстие подают технологический газ, который, по меньшей мере, частично влияет на среду, преобладающую внутри шахтной печи. Подачу технологического газа в нижнюю часть динамически модулируют таким образом, что в процессе модуляции рабочие параметры - давлениеp1 и/или объемный расход 1, по меньшей мере, периодически меняются на протяжении временного интервала 40 с, более предпочтительно 20 с, еще более предпочтительно 5 с и особо предпочтительно 1. Согласно изобретению через по меньшей мере одно дополнительное отверстие, разнесенное с нижним впускным отверстием, подают дополнительный газ, рабочие параметры которого - давление p2 и/или объемный расход 2, по меньшей мере, периодически меняются, и/или через газопровод шахтной печи для выпуска газообразных продуктов реакции, соединенный с внутренним пространством шахтной печи,выпускают доменный газ, рабочие параметры которого - давление p3 и/или объемный расход 3, по меньшей мере, периодически меняются. Изменение рабочих параметров дополнительного газа и/или доменного газа осуществляют согласно изобретению таким образом, что внутри шахтной печи, по меньшей мере, частично повышается давление p1 и/или объемный расход меньшей мере, частично суммироваться давления p1 и p2 и/или объемные расходы 1 и 2. Более предпочтительно суммируются составляющие кривых изменения давлений p1 и p2 и/или кривых изменения объемных расходов 1 и 2, которые превышают среднюю и/или исходную величину. Соответственно,если, например, газопровод шахтной печи, по меньшей мере, частично перекрыт, часть в противном случае выпускаемого объемного расхода или часть приложенного давления p3 для нагнетания доменного газа может суммироваться с давлением p1 и/или объемным расходом 1, преобладающим внутри шахтной печи. Доказано, что в результате дополнительного изменения давления и/или объемного расхода в отдельных частях шахтной печи происходит дополнительное повышение давления и/или объемного расхода, что приводит к повышению КПД шахтной печи. Предполагается, что увеличивается время пребывания технологического газа, в результате чего может быть повышен КПД шахтной печи. Таким образом,если суммирование давлений и/или объемных расходов происходит лишь на протяжении короткого времени и через большие промежутки времени, уже может быть достигнуто повышение КПД. Подачу дополнительного газа и/или выпуск доменного газа предпочтительно динамически модулируют таким образом, что во время модуляции рабочие параметры - давление p2 и/или объемный расход или давле ние p3 и/или объемный расход 3, по меньшей мере, периодически меняются на протяжении временного интервала 40 с, более предпочтительно 20 с, еще более предпочтительно 5 с и особо предпочтительно 1 с. В результате, часто и через короткие промежутки времени повышается давление и/или объемный расход и может заметно повыситься КПД шахтной печи. Предпочтительно средняя амплитуда давлений p1 и/или p2 и/или p3 и/или объемных расходов и/или 2 и/или 3 составляет 10-1000%, более предпочтительно 10-400%, еще более предпочтительно 10%-200% и особо предпочтительно 10-100%. Таких изменений амплитуды кривой давления и/или объемного расхода уже достаточно для значительного повышения КПД шахтной печи без превышения индивидуально обусловленных максимально допустимых величин. Особо предпочтительно давления p1 и/или p2 и/или p3 и/или объемные расходы 3 меняются таким образом, что внутри шахтной печи генерируются накладывающиеся колебания с разностью фазof -/2/2, более предпочтительно -/4/4 и еще более предпочтительно= 0/90. В данном случае, в частности, посредством среднего времени пребывания газа в шахтной печи(обычно 3-20 с), которое определяют опытным путем, в этом соотношении фаз может быть учтена скорость протекающего газа с тем, чтобы получить желаемую разность фаз внутри шахтной печи. Как результат, увеличение амплитуды кривых давления и/или объемного расхода становится особенно выраженным и устраняется взаимное уничтожение колебаний количественных рабочих параметров. Предпочтительно модуляцию технологического газа и/или дополнительного газа и/или доменного газа осуществляют квазипериодически, более предпочтительно периодически, еще более предпочтительно гармонически, при этом длительность периода T составляет 40 сТ 60 мс, более предпочтительно 20 сT100 мс, еще более предпочтительно 10 сT 0,5 с и особо предпочтительно 5 сT0,7 с. Это может быть достигнуто путем простой синусоидальной модуляции f (t) = f0 + fsin(2t/T+). Тем самым облегчается генерация и наложение колебаний давления и/или объемного расхода. Кроме того, более предпочтительно может осуществляться импульсная модуляция технологическо-2 016368 го газа и/или дополнительного газа и/или доменного газа, при этом длительностьимпульса составляет 5 с 1 мс, более предпочтительно 0,7 с 25 мс, еще более предпочтительно 0,1 с 30 мс и особо предпочтительно 55 мс 35 мс. Такая модуляция характеризуется, например, функцией f(t) = f0 + 1(t-t1), в которой (t) в целом описывает импульс, т.е. периодические пики импульсов относительно преимущественно постоянного фона. Сами импульсы могут иметь прямоугольную, треугольную, колоколообразную (обработанный математический -импульс) или подобную форму, при этом более предпочтительным является импульс, длительностькоторого составляет половину амплитуды импульса. В одном из предпочтительных вариантов осуществления способа периодические пульсации имеет соотношение длительности импульса 8 и длительность периода T 10-4/T0,5, предпочтительно 10-3/T0,2 и более предпочтительно 10-2/T0,1. Поскольку изменение давления и/или объемного расхода происходит особенно внезапно, предотвращаются (квази)стационарные потоки, которые способны привести к образованию потоков с малым сквозным перемешиванием. Кроме того, соответствующим образом сокращается длительность определяющих процессов, которые протекают в шахтной печи. В одном из предпочтительных вариантов осуществления повышение давления и/или пики объемного расхода зависят не только от времени, но также и от пространственных координат. Предпочтительно соотношение расстояния d между нижним впускным отверстием и дополнительным отверстием и расстояния h по вертикали между нижним впускным отверстием и верхним выпускным отверстием составляет 0,1d/h1,0, более предпочтительно 0,25d/h1,0, еще более предпочтительно 0,5d/h1,0, особо предпочтительно 0,75d/h1,0 и наиболее предпочтительно 0,9d/h1,0. Заметное повышение КПД шахтной печи проявляется даже при сравнительно небольшом разносе нижнего впускного отверстия и дополнительного отверстия. Тем не менее, при большем разносе достигается большее повышение КПД, поскольку потери давления могут быть лучше компенсированы за счет высоты шахтной печи без превышения максимально допустимого давления. В частности, на различных уровнях по высоте шахтной печи может быть расположено множество, то есть два или более дополнительных отверстий, при этом разнос между отверстиями по высоте может быть в каждом случае одинаковым. За счет равномерного распределения отверстий по высоте шахтной печи можно без труда задать наложения колебания давления и/или объемного расхода и компенсировать происходящие потери давления. В одном из предпочтительных вариантов осуществления предусмотрена погружная труба, которая погружена внутрь шахтной печи и имеет дополнительное отверстие на заданной высоте шахтной печи. Это позволяет как снаружи, так и изнутри вдувать газ, изменения давления и/или объемного расхода которого можно накладывать друг на друга. В частности, дополнительный газ может представлять собой технологический газ и/или более предпочтительно доменный газ, выходящий через верхний конец шахтной печи. В этом случае с целью возврата доменных газов верхнее выпускное отверстие шахтной печи посредством газопровода шахтной печи более предпочтительно соединено с дополнительным отверстием. Кроме того, восстановление в верхней части шахтной печи также может быть улучшено посредством подаваемого технологического газа. В частности, условия среды внутри шахтной печи можно индивидуально менять путем выбора соответствующих количеств доменного газа и/или технологического газа. Тем самым в случае рабочих отказов можно впоследствии оптимизировать среду в печи и адаптировать ее к меняющимся периферическим условиям. Кроме того, в изобретении предложена шахтная печь, более точно, доменная печь, вагранка, плавильная печь или печь для сжигания бытовых отходов, которая содержит устройство для загрузки в верхнюю часть доменной печи сырьевых материалов и, по меньшей мере, нижнее впускное отверстие для впуска технологического газа в нижней части шахтной печи для плавлении и/или, по меньшей мере,частичного восстановления части сырьевых материалов под действием среды, преобладающей внутри шахтной печи. Помимо этого предусмотрено устройство регулирования, которое настроено таким образом, чтобы менять рабочие параметры - давление p1 и/или объемный расход 1 технологического газа на протяжении временного интервала 40 с, более предпочтительно 20 с, еще более предпочтительно 5 с и особо предпочтительно 1 с. В соответствии с изобретением предусмотрено по меньшей мере одно дополнительное отверстие, отстоящее от нижнего впускного отверстия и служащее для впуска дополнительного газа, предусмотрено дополнительное устройство регулирования, которое настроено таким образом, чтобы, по меньшей мере, периодически менять рабочие параметры - давление p2 и/или объемный расход 2 дополнительного газа, и/или предусмотрен газопровод шахтной печи, соединенный с внутренним пространством шахтной печи и служащий для выпуска газообразных продуктов реакции, при этом предусмотрено устройство регулирования работы шахтной печи, которое настроено таким образом,чтобы периодически менять рабочие параметры - давление p3 и/или объемный расход 3 доменного газа. В соответствии с изобретением изменение рабочих параметров дополнительного газа и/или доменного газа заключается в том, что внутри шахтной печи, по меньшей мере, частично повышается давление p1 и/или объемный расход 1. Более предпочтительно шахтная печь более предпочтительно рассчитана на описанный выше способ. Шахтная печь предпочтительно реализована и дополнительно усовершенство-3 016368 вана согласно поясненному выше способу. За счет устройств регулирования давления и/или объемного расхода, позволяющих накладывать друг на друга изменения параметров газа, впускаемого внутрь шахтной печи, таким образом, что давление и/или объемный расход внутри шахтной печи, по меньшей мере, частично суммируются, достигается повышение КПД шахтной печи. Предполагается, что за счет пиков давления и/или объемного расхода поток технологического газа содержит большие составляющие зигзагообразного движения, в результате чего улучшается сквозное газообразование. За счет этого технологический газ способен вступать в более полную реакцию, и тем самым увеличивается количество расплавленного и/или восстановленного вещества с меньшими затратами технологического газа. Далее изобретение более подробно пояснено на примере предпочтительных вариантов осуществления. На чертежах: на фиг. 1 схематически показан вид сбоку шахтной печи согласно изобретению и на фиг 2 - вид сбоку дополнительного варианта осуществления шахтной печи согласно изобретению. Показанная на фиг. 1 шахтная печь 10 имеет преимущественно трубчатый корпус 12, который можно приблизительно подразделить на верхнюю треть 14, среднюю треть 16 и нижнюю треть 18. За нижней третью 18 расположен резервуар 20, в который через заслонку 22 поступает материал, добавляемый в верхнюю треть 14, и из которого его в расплавленном состоянии выпускают через сток 24. Технологический газ по линии 26 подачи через нижнюю промежуточную кольцевую линию 28 направляют в нижние сопла 30 для подачи динамически модулированного технологического газа во внутреннее пространство 34 шахтной печи 10 через нижнее впускное отверстие 32. Вблизи впускных отверстий 32 расположена реакционная зона, называемая "зоной циркуляции" или псевдоожиженной зоной,которая окружает зону низкой реакционной способностью в нижней части, называемую "мертвяком" 36. Между линией 26 подачи и впускным отверстием 32 расположено устройство 38 регулирования, которое настроено таким образом, что рабочие параметры - давление p1 и/или объемный расход 1 технологического газа меняются на протяжении временного интервала 40 с, более предпочтительно 20 с, еще более предпочтительно 5 с и особо предпочтительно 1 с. Устройство регулирования 38 способно действовать аналогично особо быстродействующим сильфонам. По аналогии с впуском технологического газа в нижнюю треть 18 в среднюю треть 16 и/или верхнюю треть 14 может подаваться дополнительный газ с целью обеспечения, по меньшей мере, частичного суммирования давлений p1 и p2 и/или объемных расходов во внутреннем пространстве 34 шахт ной печи 10 посредством изменения рабочих параметров - давления p2 и/или объемного расхода 2. Благодаря достигаемым пикам давления и/или объемного расхода можно значительно сократить мертвяк 36 и тем самым повысить КПД шахтной печи 10. В проиллюстрированном примере осуществления дополнительный газ, который поступает во внутреннее пространство шахтной печи 10, динамически модулирован посредством дополнительных отверстий 42. Расстояние d между дополнительными отверстиями 42 и нижними впускными отверстиями 32,показанное в проиллюстрированном примере осуществления, преимущественно составляет приблизительно 80% разноса h между нижним впускным отверстием 32 и верхним выпускным отверстием 44 шахтной печи 10, которое может быть закрыто заслонкой 22. Корпус 12 шахтной печи может быть, в частности, сконструирован преимущественно осесимметрично по отношению к оси симметрии 46. Поскольку в проиллюстрированном примере осуществления верхние сопла 42 посредством верхней кольцевой линии 48 соединены с линией 26 подачи, в качестве дополнительного газа может использоваться или, по меньшей мере, добавляться технологический газ. Кроме того, посредством газопровода 50 шахтной печи, оканчивающегося в области верхнего выпускного отверстия 44, в дополнительный газ может, по меньшей мере, добавляться доменный газ. Между линией 26 подачи и газопроводом 50 шахтной печи и дополнительным отверстием 42 расположено дополнительное устройство 52 регулирования,которое настроено таким образом, что рабочие параметры - давление p2 и/или объемный расход 2 дополнительного газа, по меньшей мере, периодически меняются таким образом, что давления p1 и p2 и/или объемные расходы 1 и 2 во внутреннем пространстве 34 шахтной печи 10, по меньшей мере, частично суммируются. Помимо этого для предотвращения обходного потока из нижней части 18 в верхнюю часть 14, минуя корпус 12 шахтной печи, могут быть предусмотрены обратные клапаны, которые не показаны. В отличие от шахтной печи 10, показанной на фиг. 1, в шахтной печи 10, показанной на фиг. 2, наложение изменений давления и/или объемного расхода достигается с помощью доменного газа, а не дополнительного газа. С этой целью по меньшей мере на одном газопроводе 50 шахтной печи, который в проиллюстрированном примере осуществления используется несколько раз для деления объемного расхода выпускаемого потока, устанавливают одно устройство 54 регулирования работы шахтой печи, чтобы, по меньшей мере, периодически менять рабочие параметры - давление p3 и/или объемный расход 3,преобладающие в газопроводе 50 шахтной печи, или непосредственно перед газопроводом 50 шахтной-4 016368 печи таким образом, чтобы, по меньшей мере, частично повышать давление p1 и/или объемный расход 1 во внутреннем пространстве 34 шахтной печи 10. Для этого устройство регулирования работы шахтной печи способно на короткое время, по меньшей мере, частично перекрывать газопровод 50 шахтной печи, например, с помощью дроссельных клапанов, чтобы получать повышенное статическое давление,которое может быть снова сброшено путем последующего открытия газопровода 50 шахтной печи до того, как будет превышено допустимое суммарное давление. В проиллюстрированном примере осуществления доменный газ выпускают в газопроводы 50 шахтной печи через верх, т.е. над верхним выпускным отверстием 44 в корпусе 12 шахтной печи. Для этого в верхней области 56 с корпусом 12 шахтной печи, с которым соединены газопроводы 50 шахтной печи,соединен колпак 58. Колпак 58 дополнительно содержит загрузочное устройство 60, которое может закрываться заслонкой 22 и через которое в шахтную печь 10 загружают сырьевые материалы, падающие во внутреннее пространство 34 шахтной печи 10. За счет подачи технологического газа через сопла 30 получают преимущественно кольцевую реакционную зону 62, называемую "зоной циркуляции", которая расположена вокруг мертвяка 36. Особо предпочтительно варианты осуществления, проиллюстрированные на фиг. 1 и 2, сочетают друг с другом с тем, чтобы динамически модулировать как подаваемый дополнительный газ, так и выпускаемый доменный газ и, по меньшей мере, периодически обеспечивать, по меньшей мере, частичное повышение давления и/или объемного расхода во внутреннем пространстве 34 шахтной печи за счет наложения колебаний давления и/или объемного расхода. Кроме того, в дополнительный газ может подаваться уже модулированный доменный газ, в результате чего получают дополнительные накладывающиеся колебания, которые также способны нарастать по типу резонанса и создавать дополнительные пики давления и/или объемного расхода. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Шахтная печь, имеющая устройство (60) для загрузки в верхнюю часть (14) шахтной печи (10) сырьевых материалов, по меньшей мере одно нижнее впускное отверстие (32) для впуска технологического газа в нижней части (18) шахтной печи (10) с целью плавления и/или, по меньшей мере, частичного восстановления части сырьевых материалов под действием среды, преобладающей внутри шахтной печи(10), и устройство (38) регулирования, которое настроено таким образом, что рабочие параметры давления p1 и/или объемного расхода 1 технологического газа подвергаются изменениям на протяжении временного интервала 40 с, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере одно дополнительное отверстие (42), отстоящее по вертикали от нижнего впускного отверстия (32) для впуска дополнительного газа, при этом предусмотрено дополнительное устройство (52) регулирования, которое настроено таким образом, что рабочие параметры давления p2 и/или объемного расхода 2 дополнительного газа, по меньшей мере, периодически изменяются таким образом, что во внутреннем пространстве(34) шахтной печи повышается давление p1 и/или объемный расход 1, и/или содержит газопровод (50) шахтной печи для выпуска газообразных продуктов реакции, таких как доменный газ, соединенный с внутренним пространством (34) шахтной печи (10), при этом предусмотрено устройство регулирования(54) работы шахтной печи, которое настроено таким образом, что рабочие параметры давления p3 и/или объемный расход доменного газа, по меньшей мере, периодически изменяются таким образом, что во внутреннем пространстве (34) шахтной печи (10) повышается давление p1 и/или объемный расход 1. 2. Шахтная печь по п.1, отличающаяся тем, что устройство (38) регулирования настроено таким образом, что рабочие параметры давления p3 и/или объемного расхода 1 технологического газа изменяются на протяжении временного интервала 20 с, более предпочтительно 5 с и особо предпочтительно 1 с. 3. Шахтная печь по п.1 или 2, отличающаяся тем, что соотношение расстояния d между нижним впускным отверстием (32) и дополнительным отверстием (42) и расстояния h по вертикали между нижним впускным отверстием (32) и верхним выпускным отверстием (44) шахтной печи (10) составляет 0,1d/h1,0, более предпочтительно 0,25d/h1,0, еще более предпочтительно 0,5d/h1,0, особо предпочтительно 0,75d/h1,0 и наиболее предпочтительно 0,9d/h1,0. 4. Шахтная печь по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что верхнее выпускное отверстие (44) шахтной печи (10) соединено с дополнительным отверстием (42) посредством газопровода (50) шахтной печи для возврата доменного газа. 5. Шахтная печь по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что предусмотрена погружная труба, которая погружена во внутреннее пространство (34) шахтной печи (10) и имеет дополнительное отверстие(42) на заданной высоте шахтной печи (10). 6. Способ эксплуатации шахтной печи (10), в котором в верхнюю часть (14) шахтной печи (10) загружают сырьевые материалы, которые под действием силы тяжести падают в шахтную печь, при этом часть сырьевых материалов плавится и/или, по меньшей мере, частично восстанавливается под действи-5 016368 ем среды, преобладающей внутри шахтной печи, а в нижнюю часть (18) шахтной печи (10) через по меньшей мере одно нижнее впускное отверстие (32) впускают технологический газ, который, по меньшей мере, частично влияет на среду, преобладающую внутри шахтной печи (10), при этом впуск технологического газа динамически модулируют таким образом, что во время модуляции рабочие параметры давление p1 и/или объемный расход 1, по меньшей мере, периодически меняются на протяжении временного интервала 40 с, отличающийся тем, что печь имеет по меньшей мере одно дополнительное отверстие (42), отстоящее по вертикали от нижнего впускного отверстия (32), через которое впускают дополнительный газ, рабочие параметры давления p2 и/или объемного расхода мере, периодически изменяют таким образом, что давление p1 и/или объемный расход 1 во внутреннем пространстве (34) шахтной печи (10) повышаются, и/или газопровод шахтной печи (50) для выпуска газообразных продуктов реакции, соединенный с внутренним пространством (34) шахтной печи (10), через который выпускают доменный газ, рабочие параметры давления p3 и/или объемного расхода которо го, по меньшей мере, периодически изменяют таким образом, что давление p1 и/или объемный расход 1 во внутреннем пространстве (34) шахтной печи (10) повышаются. 7. Способ по п.6, в котором впуск технологического газа динамически модулируют таким образом,что во время модуляции рабочие параметры давления p3 и/или объемного расхода 1, по меньшей мере,периодически изменяются на протяжении временного интервала 20 с, предпочтительно 5 с и особо предпочтительно 1 с. 8. Способ по п.6 или 7, отличающийся тем, что впуск дополнительного газа и/или выпуск доменного газа динамически модулируют таким образом, что во время модуляции рабочие параметры давленияp2 и/или объемного расхода 2 и/или давления p3 и/или объемного расхода 3, по меньшей мере, частично изменяются на протяжении временного интервала 40 с, более предпочтительно 20 с, еще более предпочтительно 5 с и особо предпочтительно 1 с.

МПК / Метки

МПК: C21B 5/06, C21B 7/00, F27B 1/16, F27D 17/00, F27B 1/26

Метки: способ, шахтная, печь, печи, эксплуатации

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/8-16368-shahtnaya-pech-i-sposob-ekspluatacii-pechi.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Шахтная печь и способ эксплуатации печи</a>

Похожие патенты