способ подготовки топлива к аглодоменному производству

Формула изобретения

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ТОПЛИВА К АГЛОДОМЕННОМУ ПРОИЗВОДСТВУ, включающий дробление, классификацию и сушку энергоносителем в классификаторе-сушилке, отличающийся тем, что, с целью снижения энергетических и капитальных затрат при подготовке к вдуванию пылеугольного топлива в доменную печь и расхода топлива на агломерацию при одновременном улучшении качества агломерата, классификацию осуществляют по классам 0 - 0,1, 0,1 - 3 и более 3 мм, производят сушку до влажности не более 1% только класса 0 - 0,1 мм в потоке энергоносителя с температурой не выше 350^oС, подавая энергоноситель для сушки в классификатор-сушилку в два яруса, при этом в верхний ярус энергоноситель подают с температурой 200 - 350^oС, а в нижний - с температурой 150 - 200^oС, верхний ярус устанавливают на уровне поступления топлива в классификатор-сушилку, а нижний - выше уровня выхода из него класса более 3 мм, после классификации и сушки класс топлива 0 - 0,1 мм направляют на вдувание в горн доменной печи, класс 0,1 - 3 мм вводят в шихту для производства агломерата , а класс свыше 3 мм передают на додрабливание.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при приготовлении пылеугольного топлива к вдуванию его в горн доменных печей, а также топлива к спеканию агломерата.

Известны способы приготовления пылеугольного топлива для вдувания его в горн доменных печей [1] .

В основу этих способов положены измельчение и сушка угля в мельницах с выносом из них сухих тонких фракций сушильной средой (продукты сжигания газа или угля), т. е. принцип, который широко применяется при приготовлении пылеугольного топлива на тепловых электростанциях (ТЭС, ТЭЦ и т. п. ), работающих на угле [2] . Этот способ, нашедший промышленное применение, является универсальным для любых углей и пригоден для крупномасштабного производства.

Недостатком его является сравнительно высокие энергетические затраты на пылеприготовление и большие капиталовложения на сооружение пылеприготовительных отделений с отчуждением соответствующих площадей под застройку. Не всегда успешно решаются экологические проблемы при практической эксплуатации этих пылеприготовительных отделений.

На практике имеется возможность и экономическая целесообразность ограничить масштабы пылевдувания. В этих случаях наиболее эффективным предлагается способ получения пылеугольного топлива, поступающего на агломерацию. Известно, что, если выделить тонкие фракции (0-0,5 мм) из агломерационного топлива, то производительность агломашин и выход годного возрастают, повышается прочность агломерата [3] . Расход топлива на спекание сокращается в количествах компенсирующих выход из него тонких фракций.

Недостатком известной подготовки агломерационного топлива к спеканию с удалением из него тонких фракций является то, что для возвращения в агломерационный процесс их надо окомковывать. Сооружение устройств для окомкования и их эксплуатация настолько удорожает агломерацию, что дополнительные расходы на окускование пыли не оправдываются результатами от улучшения показателей спекания. Результаты спекания агломерата ухудшаются также при попадании в шихту топлива крупнее 3 мм.

Выделение тонких фракций с влажностью 14-16% известными способами происходит с низкой производительностью и эффективностью разделывания [4] .

Известен способ отдува тонких фракций [5] , который состоит в том, что увлажненный отсев антрацита вместе с тонкими фракциями поступает в шахтный классификатор, где он сушится и классифицируется газами с температурой 350-400^оС, а весь уголь класса 0-13 мм сушится при 70^оС. Отдувается класс 0-6 мм с одновременной подсушкой его до влажности 2,6-3,6% .

Недостатками этого способа, из-за которых он не приемлем для приготовления пылеугольного топлива с последующим вдуванием в горн доменных печей, являются: недостаточно высокая глубина сушки (2,6% вместо требуемых 0,7-1% ); классификация по классу 3 мм и более, тогда как надо по классу не более 0,5 мм; сушка крупных фракций (более 0,5 мм), поступающих на агломерацию, до содержания влаги 2-4% не требуется и вредна для подготовки шихты к спеканию, влечет излишний расход энергозатрат.

Целью изобретения является снижение энергетических и капитальных затрат на пылеприготовление топлива, идущего для вдувания в доменные печи и сокращение расхода топлива на агломерацию при одновременном улучшении качества агломерата.

Для достижения этой цели дробленое топливо перед подачей в шихту на спекание агломерата классифицируют на классы 0-0,1 мм, 0,1-3 мм и более 3 мм, сушат только класс 0-0,1 мм до влажности не выше 1% в потоке энергоносителя с температурой не выше 350^оС, причем энергоноситель для сушки в классификатор-сушилку падают в два яруса, при этом в верхний ярус энергоноситель подают с температурой 200-350^оС, а в нижний - с температурой 150-200^оС, причем верхний ярус устанавливают на уровне поступления топлива в классификатор-сушилку, а нижний - выше уровня выхода из него класса более 3 мм, после классификации и сушки топливо класса 0-0,1 мм вдувают в доменную печь, класс 0,1-3 мм - вводят в шихту для производства агломерата, а класс свыше 3 мм направляют на додрабливание.

Существенными отличительными признаками способа, которые обеспечивают положительный эффект и выполнение цели, являются: классификация влажного (10. . . 18% влаги) топлива на классы 0-0,1, 0,1-3 мм и свыше 3 мм с последующей сушкой только класса 0-0,1 мм до влажности не выше 1% в потоке энергоносителя с температурой 150-350^оС, причем для сушки используется энергоноситель, поступающий в классификатор-сушилку в два яруса: через верхний - с температурой 200-350^оС, а через нижний - с температурой 150-200^оС. Верхний ярус устанавливают на уровне поступления топлива в классификатор-сушилку, а нижний - выше уровня выхода из него класса более 3 мм.

Сопоставительный анализ признаков прототипа и предлагаемого изобретения показывает соответствие заявляемых технических решений критериям: "существенное отличие" и "новизна".

На чертеже показана технологическая схема.

На чертеже показаны: 1 - поступление дробленого агломерационного топлива; 2 - конвейер для подачи топлива, измельченного на дробилках, из дробильного отделения на перегрузочный узел; 3 - конвейер для подачи топлива после перегрузки его с конвейера 2 в перегрузочном узле в шихтовое отделение аглофабрики; 4 - выдвижной конвейер для подачи помолотого топлива и классификатор-сушилку; 5 - гаражное положение конвейера 4; 6 - рабочее положение конвейера 4; 7 - бункер питателя топлива; 8 - питатель влажного топлива; 9 - классификатор-сушилка; 10 - питающий фартук; 11 - поступление энергоносителя верхнего яруса с температурой 200-350^оС; 12 - верхнее сопло; 13 - отбойник; 14 - поступление энергоносителя через сопло нижнего яруса с температурой 150-200^оС; 15 - нижнее сопло; 16 - классифицирующая поворотная доска; 17 - сухой циклон; 18 - фильтр для тонкой очистки энергоносителя; 19 - поступление воздуха из атмосферы, используемого в качестве транспортирующей среды и сушильного агента (энергоносителя); 20 - воздуходувное средство (компрессор, вентилятор и т. п. ); 21 - первая ступень рекуператоров для нагрева воздуха; 22 - вторая ступень рекуператоров подогрева воздуха; 23 - накопительный бункер; 24 - лоток (питатель) для выдачи топлива на додрабливание; 25 - переливная труба; 26 - питатель для выдачи класса 0,1-3 мм; А - уровень поступления топлива в классификатор-сушилку (верхний ярус подачи энергоносителя); В - уровень выхода класса более 3 мм (нижний ярус подачи энергоносителя).

Топливо 1, идущее в шихту на спекание агломерата, после дробилок (валковых, молотковых и т. п. ) в крупности 0-3 мм и более с влажностью коксина и антрацитового штыба, поступающего на аглофабрику, подается конвейером 2 на перегрузочный узел. При работе аглофабрики в обычном режиме, т. е. без разделения на три класса крупности, топливо с конвейера 2 пересыпается на конвейер 3, с помощью которого оно подается в шахтовое отделение аглофабрики. Для начала накопления тонкой фабрики топлива выдвижной конвейер 4 переводится из гаражного положения 5 в рабочее положение 6 и топливо с конвейера 2 поступает на конвейер 4, загружается в бункер 7 питателя 8. Этим питателем, расположенным в нижней части классификатора-сушилки 9, топливо дозируется и подается в классификатор-сушилку. Влажное топливо, попадая с питающего фартука 10 на струю энергоносителя, например, горячего воздуха 11, выходящего из верхнего сопла 12 уровня А, проходит первую стадию классификации: крупные частицы топлива (более 0,5 мм) отбрасываются потоком воздуха на отбойник 13, расположенный напротив сопел, либо проваливаются частицы крупнее 3 мм и слипшиеся комки на наклонное днище классификатора-сушилки и подаются на додрабливание. Все крупные (более 0,5 мм) и слипшиеся кусочки топлива перед выходом из классификатора-сушилки обдуваются струей подогретого сухого воздуха 14, поступающего из нижнего сопла 15 уровня В. Струей этого воздуха дополнительно разрушаются комки и сдуваются с них мелкие частицы топлива. Тонкие частицы топлива, не отделившиеся от кусочков, отдуваются также в отбойнике 13 при циркуляции в нем топлива.

Верхняя граница циркуляции кусочков топлива устанавливается положением классицирующей поворотной доски 16, смонтированной над отбойником. При ударе кусочков об эту доску пыль окончательно отделяется от кусочков. За счет отдува тонких частиц с кусочков двухступенчатой струей воздуха, циркуляции их на отбойнике и ударе о доску, достигается эффективность разделения тонких фракций от кусочков влажного топлива, высохшего с поверхности. Класс топлива 0,5-3 мм переливается через верхнюю кромку отбойника и по переливной трубе 25 ссылается на лоток 26, встроенный в нижнее днище отбойника и сообщающийся с переливной трубой. Затем этот основной класс топлива, составляющий более 70% от всего, с лотка 26 через питатель подается на конвейер 3 в шихту аглофабрики.

Эффективность разделения топлива на три класса крупности достигается подбором скоростей выхода энергоносителя (воздуха) из сопел. Скорость выхода его из нижнего яруса сопел должна быть 1,5 раза выше скорости витания частиц топлива крупностью 3 мм. Скорость выхода энергоносителя из сопел верхнего ряда должна находиться в пределах скоростей витания частиц крупностью 0,1-0,5 мм.

Отношение объема энергоносителя, выходящего через верхний ярус сопел к объему энергоносителя, поступающего через нижний ярус должно быть как (10-15) : 1. Отношение регулируется в зависимости от исходной влажности топлива.

Тонкие фракции, отделившись от кусочков, подхватываются энергоносителем (например, подогретым воздухом) в верхнюю часть классификатора-сушилки, где окончательно классифицируются и сушатся в потоке. Затем они отделяются от сушильного агента в сухом циклоне 17 и фильтре тонкой очистки 18. Степень очистки воздуха стандартными очистителями достигает 99,9% . Очищенный воздух сбрасывается в атмосферу. Возможна его рециркуляция с прохождением каплеотделителя и влагопоглотителя. Эта схема более капиталоемкая и требует больших эксплуатационных затрат, но экологически чистая и безотходная.

В обычной схеме рекомендуется воздух 19 в качестве транспортирующей среды и сушильного агента, который забирается из атмосферы, проходит компримирование 20, подогрев в рекуператорах. Причем наиболее нагретый воздух (200-350^оС) подогревается в первой стадии рекуператора 21, а менее нагретый во второй стадии 22.

Тонкие фракции топлива из циклона 17 и фильтра 18 поступают в накопительный бункер 23, откуда либо пневмотранспортером, либо минераловозами доставляются в распределительно-дозировочное отделение доменной печи для вдувания в горн.

Топливо крупнее 3 мм по желобу 24 выдается на додрабливание.

В качестве конкретного примера осуществления предложенного способа подготовки пылеугольного топлива рассмотрена работа аглофабрики в условиях Коммунарского металлургического комбината.

П р и м е р. Доменная печь выплавляет 2940 т передельного чугуна на сутки. На выплавку 1 т чугуна расходуется 1089 кг агломерата. Для получения 1 т агломерата идет 28 кг коксина и 24 кг антрацитового штыба, в которых после измельчения на валковых дробилках содержится 28% фракции 0-0,1 мм и 16% влаги. Это топливо направляется на отдув от него тонких фракций (0, -0,1 мм) и сушку этой части топлива в потоке воздуха, подогретого до 350^оС, а через нижнее - до 150^оС. Эффективность отдува тонких фракций составляет 92% . При производстве 13 тыс. агломерата в сутки может быть выделено и подано для вдувания в доменную печь 130 т сухого топлива крупностью 0-0,1 мм, что составит на указанное выше производство чугуна около 45 кг/т. Экономия кокса на этой доменной печи, работающей с вдуванием тонких фракций, составит 40 кг/т чугуна, расход топлива на агломерацию сократится на 10% .

При отдуве 10 кг топлива (тонких фракций) на 1 т агломерата, производительность аглофабрики повышается, а расход топлива соответственно сократится, улучшится качество агломерата.

Цель предлагаемого изобретения достигается благодаря снижению энергетических затрат: на агломерацию (на 10% сокращается расход топлива), а также на пылеприготовление, так как не требуется энергоемкого помола угля, а сушка проводится только фракции 0-0,1 мм. Снижаются капиталовложения на сооружение пылеприготовленных установок. Энергетические затраты на пылеприготовление снижаются также в силу сушки только тонких фракций топлива. Что достигается благодаря подачи в классификатор-сушилку воздуха двумя потоками с различным нагревом: через верхнее сопло подается воздух с температурой 200-350^оС, которым сдувается и сушится тонкая пыль с поверхности кусочков и пыль, способная аэрироваться, а сами кусочки топлива не успевают прогреться и высушиться. Окончательный сдув тонких фракций и разрушение слипшихся комков топлива осуществляется менее нагретым воздухом с температурой 150-200^оС, выходящим из нижнего сопла. Такое разделение потоков не только позволяет сократить энергозатраты на нагрев воздуха, но и избежать образование комков из тонких фракций.

Практика сушки влажного топлива показала, что при температуре ниже 150^оС удаление влаги даже в потоке сушильного агента сильно замедляется. Кроме того, возможно падение температуры ниже точки росы (70^о), не обеспечивает устойчивого получения пылеугольного топлива, пригодного для вдувания в доменные печи из-за сливания частиц в комки. Ввод энергоносителя через верхнее сопло (верхний ярус) на уровне поступления топлива позволяет сразу же при вводе топлива в классификатор-сушилку увлечь тонкие фракции потока воздуха в верхнюю часть классификатора, а крупные и слипшиеся кусочки забросить на вогнутую поверхность отбойника. Форма полуцилиндра позволяет организовать циркуляцию кусочков топлива.

Размещение нижнего яруса подачи энергоносителя (нижних сопел) выше уровня выхода класса крупнее 3 мм способствует провалу таких кусочков без тонких частиц на додрабливание, а класса 0,1-3 мм в отбойник для циркуляции и последующей погрузкой конвейером в шихтовое отделение аглофабрики. Если нижнее сопло расположить ниже кромки отбойника, то циркуляции топлива не будет и эффективность отделения пыли упадет.

Назначение классифицирующей поворотной доски на верхней кромке отбойника - регулировать верхний уровень циркуляции топлива в отбойнике и способствовать организации вторичной классификации частиц 0-0,5 мм классу 0,1 мм. При определенном повороте доски (70-80^о к горизонту) благодаря резкому увеличению сечения классификатора-сушилки выше доски снижается скорость движения потока и частицы крупнее 0,1 мм оседают на верхнюю поверхность доски, затем ссыпаются в переливную трубу и поступают на конвейер 3. Практика эксплуатации классификаторов сухой пыли показала эффективность разделения частиц по классу 0,1 мм.

Дополнительный экономический эффект пылеприготовления топлива для доменных печей по предлагаемому способу очевиден из следующих данных, приведенных в таблице сопоставительного анализа расходов на пылеприготовление.