A porított szénüzemanyag (PUF) egyfajta tüzelőanyag, amely szén , amelyet előzőleg a legfinomabb porrá (por) zúztak össze. Független tüzelőanyagként vagy adalékanyagként használják gőzkazánokban , kohászati kemencékben vagy más hőegységekben.
A PU fő előnye más üzemanyagokhoz képest viszonylag alacsony költsége.
Bármilyen finomra őrölhető szilárd tüzelőanyag (barna- és feketeszén, tőzeg, kokszolókemence-elem hulladék stb.) felhasználható szénpor előállítására. A nedves szén szárításához szárítódobokat használnak, amelyek az egyenáram elvén működnek. Speciális kemencéből 300-350°C hőmérsékletű forró gázok a szénnel egyidejűleg kerülnek a szárítódobba. Az őrléshez aprítógépeket és speciális malmokat használnak . A szénőrléshez szükséges finomságot a benne lévő illékony anyagok és a hamutartalom határozza meg .
A PUT-t a kohós olvasztásnál használják forró nagyolvasztóba fújt adalékanyagként . A zúzott szilárd tüzelőanyag befúvatásakor a hőbomlás folyamataihoz kicsi a hőfelhasználás, ami viszonylag magas (különösen a természetes és kokszolható gázokhoz viszonyítva) hőbevitelt biztosít a nagyolvasztó kandallójának.
A fúvókában lévő PUT részecskék felmelegedése nagyon gyors a magas robbanási hőmérséklet miatt. Különböző szénekkel végzett kísérletek kimutatták, hogy az ilyen körülmények között keletkező illékony anyagok mennyisége körülbelül 1,7-szerese a standard illóanyag-analízissel kimutatott illékony anyagok mennyiségének. Feltételezhető, hogy egy nagyolvasztóban ez az illóanyag mennyisége még nagyobb.
A robbantás oxigénnel való dúsítása növeli a PUT részecskék elgázosítási fokát (az illékony anyagok képződése és felszabadulása idején) a pirolízis kezdeti hőmérsékletének azonos szintjén, akár 180 kg/t nyersvas tartományban. A nagyolvasztó üzemi paramétereinek elemzése és a légcsatornák szintjéről vett kokszminták azt mutatták, hogy a nagyolvasztó normál működése megzavarható vagy legalábbis megváltoztatható szénbefecskendezéssel [1] .
A zúzott szén folyamatra gyakorolt hatásának fő következménye a kokszszén közvetlen helyettesítése szénnel . Ezért a koksz szénnel való helyettesítésének együtthatója nagymértékben függ a szén tulajdonságaitól, különösen a szén- , hamu- , kén- és nedvességtartalomtól. Minél magasabb a szén széntartalma, annál fontosabb a kokszszén ezzel való közvetlen helyettesítése, annál nagyobb a kemence kandallójának hőbevitele, és annál nagyobb a koksz-szén helyettesítési arány. A gáznemű és folyékony redukálószerekkel ellentétben a szén gyakorlatilag nem tartalmaz hidrogént (kivéve az illékony és vízgőzben lévőt), így a szén kandallóba fújása csekély hatással van a redukciós folyamatokra. A szénhamu valamelyest növeli a salak hozamát a kemencében, ami csökkenti a kokszmegtakarítást, amikor szenet vezetnek a kemencébe. A szén által bevitt kén részben átjuthat a nyersvasba , ami megköveteli a felhasznált szén kéntartalmának korlátozását. A szén befecskendezésekor az olvadás gázdinamikus körülményei gyakorlatilag nem változnak. Ebben a tekintetben a felhasznált szilárd tüzelőanyag mennyiségét korlátozó tényező a kandalló fűtése. A kandalló hőbevitelének csökkentése a szén kokszhoz képest alacsonyabb égési hője és a kandallóban disszociálódó vízgőz jelenléte miatt a kandalló hőmérsékletének csökkenéséhez vezet. Ezért a nagyolvasztóban szárított szenet kell használni [2] .
A porított szén széleskörű elterjedése az 1980-as évekre nyúlik vissza. A porlasztott szén besajtolási technikájának és technológiájának fejlesztése stabil, 150-200 kg/t fogyasztást eredményezett. Nagy mennyiségű szén befújásakor a koksz térfogathányada a töltetben csökken , ami megnöveli a bányában a töltőoszlop és a kandallóban a koksztotherman (kokszfúvóka) gázáteresztő képességének biztosításához szükséges követelményeket. E követelmények teljesítésének fő feltétele a jó minőségű, nagy hideg- és melegszilárdságú koksz használata. A nagyolvasztóba fújható szén minőségére vonatkozó követelmények a következők:
1979-1980-ban. A porlasztott szén befecskendezési technológiájának fejlesztését az első ok a koksz magas árának és szűkösségének kompenzálása volt. Míg a koksz ára az olaj árának változásától függetlenül változott, a koksz elérhetősége korlátozott volt. A válság előtt a koksz átlagos fogyasztása körülbelül 400 kg/t nyersvas, a fűtőolaj- fogyasztás általában 80 kg/t nyersvas, a robbantási hőmérséklet 1250 °C. A csak kokszolásra való átállás számos problémához vezetett, mint például kokszhiány, instabil töltésáramlás, megnövekedett kokszfogyasztás, csökkent termelékenység stb. A nyolcvanas évek elején Európában és Japánban több nagyolvasztót szereltek fel őrlőrendszerrel, szárító-, ill. szén befecskendezése. A korábbi tapasztalatok alapján a szén finomsága 80%-kal volt finomabb, mint 80 mikron , a PUT-felhasználás célértéke pedig körülbelül 100 kg/t nyersvas [3] .
Különösen fontos a besajtolt szén hamutartalma, amely meghatározza a koksz szénnel való helyettesítésének együtthatóját, befolyásolja a nyersvas szilíciumtartalmát és a salak hozamát . Ezenkívül a szén koptató tulajdonságait, amelyek befolyásolják a befecskendező rendszer csővezetékeinek ellenállását, a szén hamutartalma is meghatározza. A világ porszénfogyasztásának több mint 35%-a a japán nagyolvasztókból származik , amelyek mindegyike porszén-befecskendező rendszerrel van felszerelve, és körülbelül 25%-a más ázsiai országok nagyolvasztóiból származik. A besajtolt szénfelhasználás növelése számos technikai és technológiai probléma megoldását igényli. Megállapítást nyert, hogy a 200 kg/t feletti PUT-felhasználás az el nem égett szén részarányának növekedésével és a koksz-totermán permeabilitásának csökkenésével jár. A jelentős mennyiségű porszén befecskendezése során a töltőoszlop gázáteresztő képességének csökkenése és a kemencék teljesítményének megfelelő szinten tartása miatt oxigénnel való dúsítással csökken a robbantási fogyasztás. A porított szén befecskendezésével történő olvasztás technológiájának egyik jellemzője egy kokszszellőző létrehozása durva kokszból a kemence axiális részében. A kúpos berendezésű kemencéken erre speciális terhelési módszereket alkalmaznak [4] .
| Vaskohászat | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Általános fogalmak Fekete fémek Ötvözet Vas- és Acélművek Kohászati komplexum A vas előállításának és felhasználásának története | ||||||||||||
| Alapfolyamatok _ |
| |||||||||||
| Fő egységek |
| |||||||||||
| Főbb termékek és anyagok |
| |||||||||||