Влияние размеров доменных печей на показатели их работы

С увеличением объема доменных печей увеличивается производительность труда и экономичность их работы. Однако при этом увеличиваются поперечные размеры в большей мере, чем высота печи. В горне печи уменьшается доля разрыхленной его части у фурм и увеличивается доля малоподвижного столба шихты. Как было указано в 1.5.1 с увеличением объема печи снижается общая газопроницаемость шихты, что обусловливает необходимость повышения давления газа на колошнике. Причем это имеет место не только при неудовлетворительном качестве подготовки сырых материалов, но и при работе на хорошо подготовленной шихте, например в Японии (Рис.1.47).

Технология ведения плавки в доменных печах полезным объемом сверх 2500-2700м³ имеет важные отличия от эксплуатации доменных печей среднего и малого объема. Во-первых, несмотря на более высокое давление газа на колошнике, мощные печи работают с более высоким перепадом давления воздушные фурмы-колошник. Центральная зона при этом разгружена от рудной составляющей в большей мере по сравнению с печами среднего и малого объема. На доменной печи №5 МК «Северсталь» полезным объемом 5500м³, например, пришлось принимать меры для увеличения в центре печи содержания СО₂ с 0,2-0,5% до 2,0%. Следовательно, центральная зона хорошо продувается, несмотря на увеличение диаметра горна более чем в два раза по сравнению с печами среднего полезного объема.

Во-вторых, при эксплуатации печей большого объема требуется более качественная шихта и особенно более высокое качество кокса. Мелкие фракции рудной части шихты должны полностью отсеиваться дважды - на аглофабрике и перед ссыпанием на ленточный конвейер шихтоподачи. Кокс необходимо производить с частичным брикетированием (или с подпрессовкой) и предварительным нагревом смеси углей до 200⁰С. Для тушения кокса следует использовать азот с кислородных блоков, который затем должен подогревать угольную шихту перед загрузкой её в коксовые печи. Такая схема производства кокса должна безукоснительно применяться для загрузки доменных печей полезным объемом более 2000м³.

Повышение качества шихты для сверхмощных доменных печей предопределяет и большие рудные нагрузки периферийной зоны. Лучшие шихтовые условия на ДП №5 МК «Северсталь» позволяют подгружать периферию до содержания здесь 17-19% СО₂ (рис.2.12), а на доменных печах Японии, где шихта более качественна, содержание СО₂ на периферии 20-23%. В последнем случае содержание СО₂ у стен колошника и в промежуточной зоне равно, а в центре печи оно составляет 2-4%.

Рациональное соотношение повышения давления газа на колошнике, качества шихтовых материалов и комбинированного дутья позволяют на печах большого объема сохранять скорость газового потока на уровне печей среднего объема. Это во многом предопределяет их производитедьность. На рис.2.27, а представлена зависимость производительности доменной печи от скорости газового потока. Видно, что с увеличением скорости газового потока производительность печей любого объема, в том числе и сверхмощных, увеличивается прямо пропорционально скорости газа.

Следовательно, КПД доменных печей большого объема может быть примерно одинаковым, если принимаются соответствующие меры, с печами среднего и малого объема.

Увеличение скорости газового потока в значительной мере снижает активный вес столба плавильных материалов. Это может затруднить ровность схода шихты, и при определенных условиях вызвать не только «фонтанирование» мелких частиц рудной части в межкусковых пространствах коксовой насадки, но и подвисание шихты. На Рис.2.27,б приведены критические скорости газа от диаметра рудных кусков при температурах колошника (300⁰С) в средней части шахты (периферийная) и нижней её части (промежуточная зона). Видно, что граница стабильности слоя равной крупности кусков (точка «кипения») на колошнике ниже, по сравнению с низом шахты (промежуточная зона). Точки перехода к кипящему слою при 300⁰С превышались при более низких скоростях, чем при 800⁰С. Поэтому даже в случае равных скоростей газа по высоте печи, определяющими газодинамику будут верхние зоны.

Следовательно для загрузки доменных печей большого объема нужно применять агломерат и окатыши частично металлизированные (до 10%) с восстановлением высших оксидов железа до FeO в поверхностных слоях кускови и до Fe₃O₄ в центральных. При этом в верхней зоне шахты будет меньше мелочи и газопроницаемость здесь увеличится.

Изменение расхода кокса с увеличением объема печи определяется распределением материалов и газов, а также удельных теплопотерь и энтальпии продуктов плавки. Организация рационального газораспределения по сечениям печи усложняется из-за увеличения её поперечных размеров, это ухудшает использование восстановительной энергии печных газов. Например, при увеличении объема печей с 1033-1300м³ до 1719м³ привело к снижению r_i при неизменных качестве шихты и загрузочных устройств. Однако постоянство гранулометрического состава шихты и возможности БЗУ лоткового типа в значительной степени компенсировали данный недостаток печей большого объема и расход кокса уменьшился.

Для печей 2500-2700м³ расход кокса, примерно, такой же как и для печей полезным объемом 1300-1500м³. При этом нагрев жидких продуктов плавки для печей большого объема на 40-45⁰ выше, по сравнению с печами малого и среднего объема. Следовательно, несмотря на большие затраты тепла на энтальпию чугуна и шлака, а значит и большие по этой статье затраты кокса, конечный его расход на печах большого объема ниже, по сравнению с печами среднего объема. Это подтверждается и изменением степени косвенного восстановления r_i, которая снижается при увеличении объема печей до 2000м³, а затем растет с дальнейшим повышением мощности печей.

С увеличением объема печей растут теоретическая температура горения и потери тепла определяемые по разности приходных и расходных статей теплового баланса.

Таким образом, увеличение полезного объема доменных печей, главным образом, за счет поперечных размеров при неизменных шихтовых условиях и загрузке материалов типовым загрузочным устройством приводит к снижению газопроницаемости шихты. Производительность печей снижается, хотя увеличение поперечных размеров приводит к уменьшению удельной поверхности трения материалов о стенки печи.

Значительное улучшение подготовки шихты с двойным отсевом мелочи рудной составляющей и производстве кокса с частичным брикетированием угольной массы, подогревом её до 200⁰С и сухим тушением после коксования устраняет негативные моменты при эксплуатации печей большого объема. Применение для загрузки шихты в большегрузные доменные печи БЗУ лоткового типа позволяет более оперативно регулировать распределение шихтовых материалов по радиусу печи. Наряду с лучшей подготовкой шихты, это позволяет сохранять на должном уровне скорости газовых потоков и производительность печей большого объема.

Приложение 1

Дата добавления: 2014-07-23; просмотров: 699; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!