Технологічні засади газифікації некоксівного вугілля з утилізацією відходів у доменній печі - Автореферат

Інститут чорної металургії ім. Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукНекрасова Національної академії наук України, м. Некрасова Національної академії наук України, старший науковий співробітник Офіційні опоненти: докт.техн.наук, професор Шатоха Володимир Іванович, Національна металургійна академія України, проректор канд.техн.наук Захарченко Валентин Миколайович, обєднання підприємств ”Металургпром”, головний доменник Провідна установа: Донецький національний технічний університет України, кафедра руднотермічні процеси й маловідходні технології, Міністерства освіти й науки України (м. Захист відбудеться ”21” вересня 2007 р. о _12 00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 08.231.01 в Інституті чорної металургії ім.До традиційних проблем чорної металургії України, повязаних зі збільшенням витрат на виробництво підготовленої залізорудної сировини (агломерату, окатишів), утворенням і нагромадженням значної кількості промислових відходів і необхідністю зниження екологічного навантаження в місцях розташування металургійних підприємств, додалася ще одна - збільшення ціни природного газу. Необхідність імпорту спікливого вугілля, коксу, природного газу за світовими цінами ставить задачу формування нової структури паливно-енергетичного балансу держави в низку першочергових. Оскільки процес виробництва чавуну значною мірою формує структуру й кількість споживаних в чорній металургії енергетичних ресурсів (~70%), насамперед коксу й природного газу, використання генераторного газу в доменному виробництві може відіграти вирішальну роль при вирішенні розглянутої проблеми. Одержуваний при цьому відновний газ може бути використаний як для вдування в інші доменні печі для заміни природного газу й коксу, так і для використання в інших технологічних і енергетичних агрегатах у якості теплотворного палива. Метою роботи є розробка технології газифікації вугілля з утилізацією вторинних ресурсів за рахунок тимчасового переведення доменних печей у режим газогенераторів кускового вугілля для отримання генераторного газу, використання якого приведе до економії природного газу й коксу на металургійних комбінатах.Перевагою вдування ГВГ у фурми доменної печі, у порівнянні з використанням сирих паливних добавок, є можливість подачі в доменну піч більшої кількості відновників, внаслідок чого скорочуються питомі витрати коксу за рахунок зниження ступеня прямого відновлення й додатково внесеної газом теплоти. На відміну від попередників, запропонована технологія газифікації кускового вугілля з утилізацією відходів, дозволяє отримати в доменних печах газ більш широкого призначення (технологічний, енергетичний, відновний). Оскільки така висока температура неприпустима за умовами служби завантажувального пристрою доменної печі, автором було запропоновано використання в якості ”охолоджувачів” газу не тільки вологи і газів, але й твердих кускових матеріалів (шлаки - конвертерний, зварювальний, феромарганцю, силікомарганцю), що завантажуються разом з вугіллям. Використанням металургійних шлаків у якості ”охолоджувачів” газу вирішуються дві важливі технологічні задачі: 1) оскільки вони не містять легковідновних оксидів, які віддають кисень у шахті непрямим шляхом, газ, що відходить, не поповнюється газоподібними продуктами відновлення (Н2О і СО2), які зменшують його теплоту згоряння; 2) регулюванням співвідношення в шихті FEO-і MNO-вмісних металургійних шлаків існує можливість попередження захаращення вугільної насадки при руйнуванні кусків вугілля зі збереженням необхідних вязкісних характеристик шлакового розплаву. У випадку порушення умови безперебійного і гарантованого завантаження в піч твердих ”охолоджувачів” газу, пропонується нетрадиційний прийом - двоетапне охолодження газу: - до температури 500-650°С у стовпі шихти, шляхом завантаження з вугіллям суміші твердих кускових ”охолоджувачів” газу (шлаків силікомарганцю, феромарганцю, конвертерних шлаків, зварювальних шлаків і ін.);Некоксівне вугілля, визначене як сировинна база для технології газифікації в доменній печі, представлено крайніми позиціями в шкалі метаморфізму вугілля: буре і довгополуменеве вугілля - на початку; антрацити - наприкінці шкали. Розпад органічної маси в результаті розриву ковалентних звязків з утворенням газової фази (початок термічної деструкції) у бурого вугілля відбувається при температурі >160°С, у довгополуменевого - >170°С, пісного - 320°С, а антрациту - >380°С. Термообробка вугілля проводилася у двох режимах: а) повільне нагрівання разом з піччю зі швидкістю близько 5°С/хв; б) ”термоудар”, коли проба поміщувалася в попередньо нагріту до 900°С піч і перебувала там 20 хв. Конденсація смол у холодильниках відбувається по різному: при повільному нагріванні в першому холодильнику конденсується ~60% смоли, а в другому холодильнику - 40% від загальної її кількості; при швидкому нагріві 23% смол конденсуються в першому холодильнику й 77% - у другому холодильнику.

2. Основний зміст роботи