книги из ГПНТБ / Применение пылеугольного топлива для выплавки чугуна

ПРИМЕНЕНИЕ

ПЫЛЕУГОЛЬНОГО

ТОПЛИВА ДЛЯ ВЫПЛАВКИ

ЧУГУНА

Издательство «Техніка» Киев -1974

6П3.1 П76

Рассмотрены вопросы использования природного газа и пылеуголь­ ного топлива при выплавке передельного и литейного чугунов, приведены методы расчета эффективности применения различных видов топлива в доменной плавке. Освещен опыт наладки и промыш­ ленной эксплуатации оборудования для вдувания пылеугольного топлива в горн доменной печи, описаны приборы для измерения ко­ личества угольной пыли. Изложены результаты исследований теп­ лового состояния печи и газодинамического режима, оценена воз­ можность регулирования нагрева горна. Определена экономиче­ ская эффективность применения пылеугольного топлива и природ­ ного газа для выплавки чугуна.

Рассчитана на инженерно-технических работников металлургической промышленности, может быть полезной научным работникам.

Табл. 22, илл. 64, библ. 120.

Рецензент докт. техн. наук А. А. Сигов

Редакция литературы по тяжелой промышленности Заведующий редакцией инж. В. И. Кравец

Издательство «Техніка», 1974 г.

Предисловие

Одним из перспективных путей дальнейшего повыше­ ния эффективности выплавки чугуна является примене­ ние комбинированного дутья: повышение его температуры до 1300—1500° С, обогащение кислородом до 35—40%, увеличение расходов дополнительных видов топлива (ма­ зута, природного газа). В настоящее время открываются большие перспективы для широкого использования пыле­ угольного топлива для выплавки чугуна. Это объясняется увеличением потребности, стоимости и дефицитности металлургического кокса, высокой эффективностью при­ менения угольной пыли для выплавки чугуна, наличием в Донбассе огромных запасов углей, пригодных для вду­ вания в горн доменной печи.

Доказано, что в отличие от мазута и природного газа пылеугольное топливо не вызывает существенного изме­ нения температур в горне доменной печи и увеличения вы­ хода горновых газов, что определяет возможность замены значительной (до 30—40%) доли кокса при сжигании в фурменных зонах до 200 кг угольной пыли на 1 т чу­ гуна.

Благодаря значительному повышению износостойкости тракта подачи угля, разработке и внедрению аэрационных питателей, способов ввода угля в печь через воздушную фурму и сопло, приборов непрерывного контроля за рас­ ходом угольной пыли по фурмам, автоматизации работы оборудования была решена задача создания надежного технологического оборудования для вдувания в горн уголь­ ной пыли. Наиболее трудной задачей было освоение тех­ нологии доменной плавки с вдуванием в горн природного газа и пылеугольного топлива. .

Результаты длительных опытно-промышленных плавок свидетельствуют о высокой экономической эффективности

3

Согласно 9-му пятилетнему плану развития народного хозяйства, металлургическим заводам Украины расход кокса на выплавку передельного чугуна должен быть снижен в 1975 г. на 6,6% по сравнению с 1970 г.

Анализ опыта совершенствования технологии выплавки чугуна на передовых металлургических заводах СССР пока­ зывает, что достигнутое в последние 20 лет значительное снижение расхода кокса и повышение производительности печей определено, прежде всего, увеличением доли агло­ мерата в шихте до 90—100%, сокращением выхода шлака до 350—450 кг/т чугуна и расхода известняка до 0—50 кг/т чугуна, повышением температуры дутья до 1100— 1200° С, применением природного газа в сочетании с обо­ гащением дутья кислородом, снижением содержания в чу­ гуне кремния до 0,6 и марганца до 0,2%, повышением давления газов под колошником от 0,8 до 1,7—2,1 ати, улучшением степени использования химической энергии газов от 0,30—0,37 до 0,45—0,48. Эффективность некоторых мероприятий по снижению расхода кокса, таких, как уве­ личение доли агломерата, снижение расхода сырого извест­ няка, повышение температуры и давления дутья, сокраще­ ние содержания в чугуне кремния и марганца, практически использована полностью.

В настоящее время предложены новые мероприятия, обе­ спечивающие значительное улучшение основных технико­ экономических показателей плавки. К таким мероприятиям относятся:

1. Применение предварительно восстановленной шихты Впервые высокая эффективность данного мероприятия от­ мечена Н. И. Красавцевым. В настоящее время проведены опытные плавки нового вида сырья при степени металли­ зации до 90%, подтвердившие возможность дальнейшего значительного снижения расхода кокса и повышения про­ изводительности печи. По данным работ [15, 94], увеличе­ ние степени металлизации шихты на 10% дает снижение расхода кокса на 6,8—7,4% и увеличение производитель­ ности печей на 4,4—10,0%.

Широкое внедрение в промышленность данного меро­ приятия определяется разработкой надежного, произво­ дительного и экономичного способа получения металлизованной шихты, объемом капитальных вложений, соотно­ шением стоимости и расхода топлива, используемого для предварительного восстановления шихты.

6

2. Увеличение объема печей. Увеличение полезного объ­ ема доменных печей в 1957—1972 гг. от 1300—1386 до 2000— 3200 м3 позволило увеличить выплавку чугуна, снизить капитальные вложения на единицу продукции, повысить степень механизации работ и производительность печей на одного работающего. С увеличением объема печей газовый поток и тепловой режим печи более устойчивы, что опре­ деляет лучшую степень использования горновых газов

исоответственно снижение относительного расхода кокса. Сказанное подтверждается опытом работы больших домен­ ных печей Череповецкого, Криворожского металлурги­ ческих заводов и заводов зарубежных стран [42J.

3.Применение в доменной плавке дополнительных ви­ дов топлива. Внедрение в СССР в 1957—1965 гг. мазута

иприродного газа для выплавки чугуна обеспечило сниже­ ние расхода кокса на 7—15% и повышение производитель­ ности печей до 5% [52, 78]. Однако полученные результаты

следует рассматривать как номинальные. Проведенные в последние годы исследования указывают на возможность значительного повышения эффективности применения до­ полнительных видов топлива за счет совершенствования технологического режима доменной плавки, увеличения расхода топлива в сочетании с повышением температуры дутья и обогащением дутья кислородом и др.

Виды дополнительных топлив, применяемых для выплавки чугуна

В настоящее время известно более 80 различных доба­ вок к дутью, большинство из которых является топливными. Топливные добавки классифицируются на газообразные, жидкие и твердые. Наиболее представительной является группа газообразных топлив, включающая коксовый, кон­ верторный, доменный и природный газы, продукты пиро­ лиза и конверсии природного и других газов, мазута, нефти или твердого топлива, чистые газы СО, Н2, СШ идр.

Наибольшее распространение и практическое примене­ ние для выплавки чугуна получил природный газ. Приме­ нение большинства других газов, по-видимому, в ближай­ шие 10 лет не будет иметь значительного распространения из-за дефицитности, дороговизны и малых преимуществ по

1

сравнению с природным газом. Применение горячих вос­ становительных газов, полученных из газообразного, жид­ кого или твердого топлив, несомненно, имеет преимущества по сравнению с применением холодных и неподготовлен­ ных топлив. Данный вывод подтвержден опытными плав­ ками, проведенными на металлургических заводах «Азовсталь» и Ново-Тульском [14, 36].

Наибольшая экономическая эффективность получена на опытной доменной печи в г. Угре (Бельгия) при совмест­ ном вдувании в горн 650—750 м31т чугуна горячего вос­ становительного газа и 57—155 кг/т чугуна мазута, обес­ печивших снижение расхода кокса от 660 до 375 кг/т чу­ гуна (43%) при одновременном увеличении производитель­ ности печи [59].

Применение горячих восстановительных газов пока не вышло из стадии теоретических и опытных исследований. Широкому внедрению данной технологии должны предше­ ствовать разработка надежных и экономичных способов получения конвертированного газа с минимальным содер­ жанием окислительных компонентов, способа введения подогретого до 1200° С и выше газа в доменную печь, теорети­ ческая и опытная проверка преимуществ данного способа плавки по сравнению с применением неподготовленных дополнительных видов топлива..

Таким образом, в настоящее время наибольшее практи­

кокс, полукокс из каменного угля и торфа, торф и другие топлива, не получили и, видимо, не получат в ближайшие годы широкого применения из-за дефицитности и отсутствия преимуществ по сравнению с каменным углем.

8

Таким образом, основными дополнительными видами топлива, которые могут в ближайшие годы широко при­ меняться для выплавки чугуна в доменных печах, являются:

родного газа в решающей степени определяется наличием резервов повышения температуры дутья и сокращения его влажности, обогащения дутья кислородом, определяющих температурный режим горна и компенсирующих суще­ ственное охлаждающее влияние природного газа на горн доменной печи.

А. Н. Рамм допускал возможность снижения теорети­ ческой температуры горения не более чем на 200 град при вдувании природного газа [72, 73]. Опыт широкого внедре­ ния природного газа показал целесообразность снижения теоретических температур горения на 50—150 град. Даль­ нейшее снижение этого показателя сопровождалось ухуд­ шением работы печей. Опытными плавками на Донецком и Днепродзержинском металлургических заводах показано, что в случае отсутствия компенсации повышение расхода природного газа свыше оптимального уровня сопровождается увеличением расхода кокса [47, 67, 87], т. е. в конкретных технологических условиях возможности снижения расхода

применения природного газа значительно возрастает. Так, в 1959 г. на опытной доменной печи в США при увеличении

284 кг/т чугуна, т. е. на 40% при значительном повышении производительности печи [107].

В 1969 г. на доменной печи завода «Криворожсталь» расход природного газа был увеличен от 98,6 до 139,6 мъ/т чугуна, прежде всего, за счет увеличения содержания кисло­ рода в дутье от 23,8 до 29,1%. Коэффициент замены кокса дополнительно введенным природным газом составил около

9