13.6. Комбинированное дутье

Комбинированным принято называть дутье, включающее добавки как в виде окислителей (кислород, пар), так и восстановителей (природный газ, кок­совый газ, мазут, пылеугольное топливо и др.). Наибольшее распространение получило обогащение дутья кислородом с вдуванием природного газа.

О сновной положительный эффект при вдувании природного газа состо­ит в значительном сокращении расхода кокса, а при обогащении дутья кисло­родом - в увеличении производительности печи. Но достижение возможного эффекта при применении обогащенного кислородом дутья ограничивается чрезмерным повышением температуры в горне. При этом объем горнового газа уменьшается. Совместное применение этих двух интенсификаторов позволяет усилить положительный эффект каждого из них и взаимно компенсировать свойственные им недостатки.

Таким образом, наибольший эффект дает совместное использование та­ких добавок к дутью, которые оказывают на доменный процесс противоположное воздействие. В табл. 13.1 показано направление изменения парамет­ров доменного процесса, вызываемых применением обогащенного кислоро­дом дутья и природного газа.

Можно для каждого количества вдуваемого природного газа так подо­брать степень обогащения дутья кислородом, что газодинамические и темпе­ратурные условия работы печи останутся такими же, как и при нормальной работе печи на обычном дутье Теоретические расчеты показывают, что для сохранения нормальных условий работы печи при комбинированном дутье на каждый 1 м³ вдуваемого природного газа содержание кислорода в дутье долж­но быть повышено на 1,3-1,7 м³, а расход дутья уменьшен на 3,8 м³ Изменяя соотношение количества природного газа и кислорода в дутье в указанных пределах (1,3-1,7 м³ кислорода на 1 м³ природного газа), можно в зависимости от обстоятельств в большей мере либо увеличивать производительность, либо снижать расход кокса, что имеет очень важное значение в условиях планового ведения производства. Дополнительными факторами регулирования режима работы печи на комбинированном дутье являются температура и влажность дутья.

Первые опытные плавки при совместном обогащении дутья кислоро­дом и вдувании природного газа были проведены в июле-августе 1958 г. на доменной печи № 12 Днепровского металлургического комбината в Днепродзержинске. Уже в начальном периоде при содержании кислорода в дутье 23-24% и расходе природного газа 110 м³ на 1 т чугуна производительность увеличилась на 9,8%, а расход кокса снизился на 17,1%. В последующих опы­тах содержание кислорода в дутье повысили до 28%, а расход природного газа до 140-150 м³ на 1 т чугуна Производительность печи в отдельные периоды повышалась на 14-15%, а расход кокса снижался на 19-20%. Однако неудов­летворительное качество сырья и, прежде всего, низкая механическая проч­ность агломерата иногда приводили к длительным расстройствам хода печи. Эти опытные плавки показали, что увеличение содержания кислорода в дутье и расхода природного газа может дать максимальный эффект лишь при соот­ветствующем улучшении качества сырья.

На доменной печи Череповецкого металлургического комбината объе­мом 2002 м³, работавшей на прочном, отсеянном от мелочи агломерате, увели­чение содержания кислорода в дутье с 21,54 до 27,63% и расхода природного газа с 85,7 до 116,7 м³ на 1 т чугуна позволило увеличить производительность печи на 18,2%, или на 3% на каждый 1% дополнительного содержания кисло­рода в дутье. Расход кокса при этом сократился с 454 до 428 кг, температура колошникового газа понизилась с 336 до 261 °С, а содержание диоксида угле­рода в нем выросло с 17,1 до 20,4%. Производительность в отдельные сутки достигала 4850 т, а годовая производительность составила 1,5 млн. т.

В перспективе для металлургических предприятий Украины комбини­рованное дутье видится в технологическом тандеме - кислород + пылеуголь-ное топливо.

В последние годы наблюдается тенденция к увеличению расхода при­родного газа в доменных печах некоторых металлургических фирм США и Канады до 170 и даже до 200 м³/т чугуна⁷. Как правило, увеличение расхода газа на этих печах сопровождается повышением содержания кислорода в ду­тье с тем, чтобы обеспечить оптимальные уровень теоретической температу­ры в очагах горения и количество образующегося горнового газа.

Высокий расход природного газа на этих печах объясняется прежде все­го экономическими факторами. Несмотря на высокую стоимость природного газа, его применение в сочетании с обогащением дутья кислородом стимули­рует высокую рентабельность доменной плавки.

Показатели работы некоторых доменных печей металлургических заво­дов США с высоким расходом природного газа и обогащением дутья кислоро­дом приведены в табл. 13.2.