МЕТАЛЛУРГИЯ ЖЕЛЕЗА – Часть 78

Газификация твердого топлива

Во многих регионах мира имеются значительные звп&сы низкосортных некоксующихся углей, пригодных для прямого восстановления. По этой причине (а также по причине роста цен и дефицита на природный газ) процессы металлизации с использованием твердого топлива оцениваются как наиболее перспективные. Они могут базироваться как на непосредст­венном использовании угля в качестве восстановителя, так и на восстановительном газе, полученном из угля.

В отличие от газообразного и жидкого топлива твердое топливо можно использовать в процессах металлизации без особой предварительной подготовки. Например, при металли­зации железорудных материалов во вращающихся печах и на конвейерных обжиговых машинах твердое топливо в качестве восстановителя подвергается подготовке по фракции (дроб­лению и измельчению). Вместе с тем некоторые виды твердо­го топлива (бурые угли, лигниты и др.) в связи с высоким содержанием в них влаги и летучих требуют для своего использования подготовки, заключающейся в термическом разложении без доступа воздуха. В настоящее время разра­ботаны способы подготовки бурых углей и лигнитов, но про­мышленного применения они в большинстве случаев не полу­чили.

Несмотря на простоту подготовки, при выборе твердого восстановителя необходимо учитывать ряд требований. В первую очередь к ним необходимо отнести реакционную спо­собность твердого топлива. Угли с высокой реакционной способностью (бурые угли, лигниты), с одной стороны, при­водят к повышению скорости процесса восстановления и сте-

175

Пени металлизации, а также способствуют снижению темпера, туры в печи, с другой стороны, требуется их повышенный расход на процесс в связи с их интенсивным выгоранием, Угли с низкой реакционной способностью (например, антра. цит) действуют в обратном направлении, поэтому наиболее эффективным использованием твердого топлива в процессах металлизации железорудного сырья может быть применение смеси из низкореакционных и высокореакционных углей.

Большое значение для металлизации имеют также содержа­ние в топливе золы, ее основность и температура размягче­ния, фракционный состав топлива и содержание серы в уг­лях. Содержание золы не должно превышать 20%, при этом предпочтительными являются угли с основной породой. Тем­пература размягчения золы, как правило, должна быть на IOO-ISO0C выше температуры слоя шихтовых материалов, Требования к содержанию серы в углях определяются конк­ретными условиями технологического процесса металлизации, но желательно, чтобы оно было как можно меньше, так как сера активно поглощается свежевосстановленным металличес­ким железом. Крупность угля для изготовления рудоугольных окатышей должна быть < 0,1 мм, для металлизации во вра­щающейся печи — примерно вдвое меньше крупности восста­навливаемой руды (окатышей), что связано, главным обра­зом, с массообменом в печи и необходимостью последующего отделения топлива от металлизованного продукта.

Газификация твердого топлива для получения восстанови­тельного газа может идти с участием в качестве окисли­телей технологического кислорода, водяного пара, углекис­лого газа по реакциям:

С + 0,502 = СО + 117940 кДж;

С + H2O = СО + H2 – 124870 кДж;

С + CO2 = 2СО – 166320 кДж.

Поскольку содержание азота в газе является значитель* ным, использовать в качестве окислителя воздух нецелв’ сообразно.

Процесс газификации должен обеспечивать получение газа. с высоким содержанием СО + H2, < 3 % углеводородов, сте’ 176 пенью окисления не более 5% и минимальным количеством серы, характеризоваться высокой степенью газификации углерода и низкой энергоемкостью. Условиями, обеспечи­вающими эффективность процесса, являются повышенное дав­ление, обеспечивающее высокую удельную производительность самой установки и расположенных за ней скрубберов мокрой очистки; высокая температура газификации, способствующая росту скорости процесса и, соответственно, производитель­ности установки и степени газификации углерода, уменьше­нию содержания вредных побочных продуктов, расплавлению шлака; возможность переработки всех типов углей независи­мо от их спекаемости.