3.2 Влияние коэффициента замены кокса (кзк) пылеугольным топливом на стабильность теплового состояния печи

По результатам расчета влияния расхода природного газа на удельный расчет кокса коэффициент замены кокса природным газом составляет 0,6-0,7.

Коэффициент замены кокса ПУТ рассчитывается по методике, приведенной в таблице 3.2 [25].

При его расчете необходимо учитывать, что уголь является источником тепла и газа восстановителя, имеет повышенную зольность и высокое содержание в летучих водорода и метана.

Методика расчета.

В таблице 3.1 приведена методика расчета и средние значения коэффициента замены кокса углем при содержании летучих 10 % и золы 12 %.

Таблица 3.2 – Методика расчета и средние значения коэффициента замены кокса углем

	Формула	Поправка	С учетом поправки
Теоретический коэффициент замены кокса углем, кг/кг			0,854
Поправка коэффициента замены с учетом затрат на шлакообразующие		0,964	0,823
Поправка коэффициента замены с учетом водорода летучих		1,169	0,962

Здесь - тепловой эквивалент кокса, кДж/(кг кокса на тонну чугуна). Для условий работы доменных печей НТМК составляет 13000-14000.

1. Рассчитывается коэффициент замены по балансу углерода

2. Выполняется корректировка, учитывающая также затраты тепла на шлакообразование, в связи с увеличением количества золы и флюсов, необходимых для ее офлюсования. Снижает коэффициент замены кокса углем.

3. Выполняется корректировка связанная со снижением степени прямого восстановлении при увеличении восстановительных газах содержания водорода. Существенно увеличивает коэффициент замены кокса углем.

5. Суммарный коэффициент замены составляет 0,927

При дальнейших расчетах будем принимать коэффициент замены 0,9, что снижает риски при принятии решений. Принимаем, что при вдувании ПУТ расход природного газа равен 0. Содержание кислорода в дутье не изменяется.

Для расчета изменения удельного расхода кокса предлагается использовать следующее уравнение:

(3.1)

Результаты расчета приводятся в таблице 3.3.

Таблица 3.3 – Изменение удельного расхода кокса

Расход ПУТ, кг/т	Расход ПГ, м3/т	Расход кокса, кг/т
0	120	400
125	0	371,5
150	0	349
175	0	326,5
200	0	304

Исключение подачи природного газа приводит к снижению количества Н₂, поступающего с дутьем и общего количества газов восстановителей. В тоже время в летучих пылеугольного топлива содержится Н₂, СО, СО₂ и углеводороды. В зависимости от состава летучих содержание этих компонентов изменяется от 0,6 до 0,8 м3 на 1 % летучих. Зависимость количества газов восстановителей от расхода кокса при полном выводе природного газа и вдувании ПУТ с содержанием летучих 10 % приводится на рисунке 3.10.

Рисунок 3.10 – Зависимость удельного количества газа восстановителя от удельного расхода кокса при замене природного газа и кокса пылеугольным топливом

Выполнен расчет требуемого количества ПУТ для сохранения постоянного количества газов восстановителей при содержании летучих 10 % (рисунок 3.11) и 16% (рисунок 3.12).

Рисунок 3.11 – Зависимость расхода ПУТ от удельного расхода кокса (содержании летучих 10 %)

Рисунок 3.12 – Зависимость расхода ПУТ от удельного расхода кокса (содержании летучих 16 %)

Приведенные на рисунках 3.11 и 3.12 данные показывают, что при вдувании ПУТ возможно снижение количество газов восстановителей на единицу чугуна. Наибольшее снижение количества восстановительных газов наблюдается при малых расходах ПУТ с низким содержанием летучих. Снижение количества газов восстановителей может сопровождаться повышением прямого восстановления и удельного расхода кокса.