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.