ПЫЛЕУГОЛЬНОЕ ТОПЛИВО ДЛЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ

Название	ПЫЛЕУГОЛЬНОЕ ТОПЛИВО ДЛЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ
Разработчик (Авторы)	Школлер Марк Борисович, Казимиров Степан Александрович, Темлянцев Михаил Викторович, Протопопов Евгений Валентинович
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2565672
Дата регистрации	20.10.2015
Правообладатель	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный индустриальный университет"
Область применения (класс МПК)	C10L 5/00 (2006.01), C10B 57/06 (2006.01), C10B 53/00 (2006.01)
Медаль имени А.Нобеля

Описание изобретения

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к процессу доменного производства с целью увеличения количества заменяемого кокса, и может быть использовано в теплоэнергетике.

В настоящее время общей тенденцией в доменном производстве является неуклонное сокращение доли металлургического кокса в энергетическом и материальном балансе доменной плавки по причине его высокой стоимости. Сокращение достигается путем замены части металлургического кокса другими видами технологического топлива, такими как: природный газ, мазут, каменноугольная смола или пылеугольное топливо (ПУТ). Последнее по разным источникам может заменить до 30-50% массы кокса, расходуемого на выплавку чугуна

Высокоскоростная и высокотемпературная газификация ПУТ в зоне горна доменной печи дает возможность частично заменить две функции из трех, выполняемых более дорогостоящим коксом: производство тепла и восстановительных газов.

Выбор исходных компонентов для ПУТ определяется свойствами, которыми должно обладать пылеугольное топливо, а именно:

- теплотворная способность ПУТ должна быть приближена к теплотворной способности кокса;

- ПУТ должен быстро сгорать в фурменной зоне, чтобы не образовывать замусоренность столба шихтовых материалов, ухудшающую газопроницаемость и фильтрацию жидких продуктов. Это требование определяет тонину помола (<90 мкм) сырьевых материалов при производстве ПУТ;

- зола, образующаяся при сгорании ПУТ, должна быть легкоплавкой;

- также необходимо, чтобы ПУТ обладал низкой абразивностью, слипаемостью, коксуемостью.

Для производства ПУТ чаще всего используют смесь из 2-3 типов углей и твердых остатков их термической переработки (коксования или полукоксования), причем, как правило, один из компонентов смеси - это уголь с высоким содержанием летучих веществ, обеспечивающий быстрое воспламенение смеси. Однако деструкция углей с высоким выходом летучих веществ требует значительных затрат тепла и это существенно снижает коэффициент замены кокса.

Известно пылеугольное топливо, состоящее из высокосернистого практически беззольного нефтяного полукокса с добавкой десульфуратора (патент РФ №2490316 «Пылеугольное топливо для доменной плавки»). Недостатками такого ПУТ является высокое содержание серы в нефтяном полукоксе (4,2%), что само по себе приведет к увеличению расхода кокса, а добавка десульфуратора уменьшит содержание в шихте участие железорудного агломерата и соответственно производительность агрегата по чугуну. Кроме того, общеизвестно, что твердые продукты термической переработки нефти, даже полученные в режиме полукоксования, обладают крайне низкой реакционной способностью, что ставит под сомнение возможность его полной газификации в зоне горна.

Также известно, что абразивная способность коксов и полукоксов намного выше абразивности угля.

Наиболее близким к заявляемому ПУТ является патент РФ №2349634 на пылеугольное топливо для доменных печей, содержащее тонкоизмельченные газовые угли, к которому дополнительно присаживается тонкоизмельченный кокс, полученный из термически обработанных инертным носителем газовых малосернистых углей, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Недостатком данного ПУТ является что, что при большом содержании газовых углей потребуется большое количество тепла на их термическую деструкцию, а при большом участии коксовой пыли, полученной из газовых углей, будет проявляться высокая абразивность, но не будет обеспечиваться необходимая скорость и полнота ее газификации вследствие недостаточного уровня химической активности (см. табл. 1).

Технические результаты, достигаемые при использовании заявляемого изобретения, обеспечивают:

- повышение экономичности доменного производства;

- улучшение экологичности доменного производства;

- расширение сырьевой базы материалов, используемых в качестве пылеугольного топлива, связанных с доменным производством;

- утилизацию пылевидных отходов установок сухого тушения кокса (пыль УСТК).

Предлагается следующий состав смеси сырьевых материалов для производства ПУТ, % масс.: угли с низким выходом летучих веществ - 50-55; полукокс из бурых углей Канско-Ачинского бассейна - 40-45; пыль УСТК - 5-10.

Технические результаты достигаются за счет того, что в пылеугольное топливо для доменной плавки, содержащем 50-55% масс. тонкоизмельченного энергетического кузнецкого угля с низким (10-18% масс.) выходом летучих веществ, добавляются 40-45% масс. мелкодисперсного полукокса (БПК), полученного по технологии «Термококс», при температуре 600-650°C из дешевых низкозольных бурых углей Канско-Ачинского бассейна углей и 5-10% масс. пылевидных отходов процесса сухого тушения кокса (коксовая пыль УСТК).

Малосернистые (содержание серы 0,3-0,4%) энергетические угли с низким выходом летучих веществ (марки Т, СС) составляют более 30% масс ресурсов углей Кузнецкого угольного бассейна. После 2000 г. в Кузбассе введены в эксплуатацию для получения низкозольного продукта из этих углей 4 обогатительные фабрики общей мощностью 13 млн. т/год.

Угли с невысоким выходом летучих веществ имеют низкую реакционную способность и для интенсификации процесса их газификации в ПУТ предлагается добавлять мелкодисперсный полукокс, полученный при температуре 600-650°C из дешевых низкозольных бурых углей Канско-Ачинского бассейна углей. Этот продукт имеет содержание углерода 89-91% масс., исключительно высокую реакционную способность (14,2-12,4 мл/г·с, развитую внутреннюю поверхность 175-205 м²/г (Школлер М.Б. «Полукоксование каменных и бурых углей». Новокузнецк, 2001 г, с. 122, табл. 4.1).

Формула изобретения

Пылеугольное топливо для доменной плавки из углеродсодержащего материала, отличающееся тем, что углеродсодержащий материал содержит низкозольный и низкосернистый тонкоразмолотый уголь с низким выходом летучих веществ, мелкодисперсный буроугольный полукокс, полученный при температуре 600-650°C из низкозольных и низкосернистых бурых углей, и пылевидные отходы процесса сухого тушения металлургического кокса в следующем соотношении, мас.%:
- уголь с низким выходом летучих веществ 50-55;
- буроугольный полукокс 40-45;
- пылевидные отходы процесса сухого тушения металлургического кокса 5-10.

Изобретение "ПЫЛЕУГОЛЬНОЕ ТОПЛИВО ДЛЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ" (Школлер Марк Борисович, Казимиров Степан Александрович, Темлянцев Михаил Викторович, Протопопов Евгений Валентинович) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога