Глава 13. Способы интенсификации работы доменной печи. Энерго- и ресурсосберегающие технологии производства чугуна

13.1. Некоторые понятия об интенсификации

Под интенсификацией доменного процесса понимают увеличение скоро­сти его протекания. Мерой интенсивности хода доменной печи является количе­ство чугуна, получаемое в единицу времени в расчете на единицу полезного объема доменной печи. В условиях производства на металлургических пред­приятиях Украины принято пользоваться только обратной величиной - полез­ным объемом печи, затрачиваемым в течение суток на выплавку 1 т чугуна. Этот показатель называется коэффициентом использования полезного объема доменной печи, к. и. п. о., и определяется как частное от деления полезного объема печи V_пол (м³) на суточную производительность печи Т (т) чугуна/сут:

к. и. п. о. = V_пол / Т , м³ ∙сут / т чугуна.

Чем меньше этот показатель по абсолютному значению, тем интенсив­нее ход доменной печи.

Имеются и другие показатели интенсивности хода доменной печи (рас­ход кокса в час на 1 м² сечения горна, расход кокса в сутки на 1 м³ полезного объема печи, количество железорудных материалов, проплавляемых в сутки на 1 м³ полезного объема и др.), однако они тождественны к. и. п. о.

Увеличить интенсивность хода доменной печи можно двумя путями: 1) созданием условий, при которых в горн доменной печи в единицу времени можно подать большее количество дутья, расходуемого на сжигание углерода горючего; 2) созданием условий, обеспечивающих снижение расхода кокса на единицу выплавляемого чугуна.

При увеличении количества дутья (кислорода), подаваемого в горн в еди­ницу времени, соответственно увеличивается сгорающее в единицу времени количество углерода, а следовательно, и производительность печи. При умень­шении относительного расхода горючего и неизменном количестве дутья про­изводительность печи также возрастает вследствие повышения рудной нагрузки на кокс.

Увеличение интенсивности хода доменной печи путем увеличения рас­хода дутья (кислорода) в единицу времени предполагает улучшение газодинамики процесса. Это может быть достигнуто повышением механической проч­ности кокса и агломерата, отсевом мелких фракций, улучшением однороднос­ти гранулометрического состава шихтовых материалов, повышением давле­ния газов в рабочем пространстве печи, снижением относительного выхода шлака и подбором его состава.

И зменение основных показателей работы доменной печи при интенсифи­кации ее хода увеличением количества дутья в общем виде показано на рис. 13.1.

По мере увеличения степени фор­сирования хода доменной печи дутьем минимальный расход кокса К дости­гается при меньшем количестве дутья, чем максимальная производительность печи Т_таx. Следовательно, максимальная производительность может быть получе­на при некотором увеличении расхода кокса, а минимальный расход кокса- при некотором уменьшении производитель­ности печи. Однако во всех случаях рас­ход дутья не должен быть меньше количества V , соответствующего получе­нию минимального расхода кокса К_тin и больше количества V_max, соответству­ющего получению максимальной производительности Т_тax.

На рис. 13.1 заштрихованная область соответствует оптимальной степе­ни форсирования хода печи количеством дутья. Расход дутья ниже V вызовет уменьшение производительности печи и увеличение расхода кокса вслед­ствие ухудшения распределения газового потока и использования его тепло­вой и восстановительной энергии. Расход дутья более V также вызовет умень­шение производительности и увеличение расхода кокса вследствие наруше­ния ровного хода печи. В производственных условиях оптимальное количе­ство дутья в пределах V_min—V_max устанавливают в зависимости от соответствия шихтовых условий и плановых заданий. При оптимальном подборе парамет­ров доменной плавки возрастает тепловой к. п. д. печи k_T*.

Основные способы интенсификации, энерго- и ресурсосбережения, при­меняемые в доменном производстве в настоящее время можно свести к следу­ющему: 1) высокотемпературный нагрев дутья; 2) увлажнение дутья; 3) обога­щение дутья кислородом; 4) вдувание в горн углеводородсодержащих доба­вок; 5) комбинирование дутья; 6) повышение давления газов в рабочем про­странстве доменной печи; 7) вне доменная обработка жидкого чугуна; 8) ис­пользование энергии сжатого доменного газа; 9) утилизация тепла жидкого шлака; 10) утилизация тепла отходящих газов воздухонагревателей; 11) ути­лизация тепла испарительной системы охлаждения доменных печей; 12) ути­лизация шламов полутонкой и тонкой очистки доменного газа.

Следует отметить, что на современном этапе развития доменного производства наиболее важным средством его совершенствования является высококачественная подготовка железосодержащих компонентов доменной шихты и технология производства металлургического кокса. Ни один из способов интенсификации доменного процесса, перечисленных в п.п. 1-6, не может дать максимального эффекта без подготовки исходных материалов для доменной плавки.