1.1 Понятие экономической эффективности доменного процесса

Экономическая эффективность доменного процесса оценивается по показателям интенсивности доменного процесса.

Для того чтобы оценить интенсивность доменного процесса используют следующие показатели:

• удельный расход кокса(размерность кг/т чугуна чем этот показатель меньше тем интенсивнее работает печь.

• удельная производительность доменной печи Пут т/м³-сут –показывает, какое количество чугуна снимается с 1м³ доменной печи. На интенсивно работают доменная печь 2,5-3,0 т/м³сут и 1,8-2,0 т/м³ (минимум в сутки должна давать 2 своих объёма).

• КИПО- коэффициент использования полезного объёма доменной печи - показывает, какой объем доменной печи используется для выплавки тонны чугуна. Чем значение КИПО меньше, тем лучше работает доменная печь. На интенсивно работающих доменных печах КИПО находится в пределах 0,33-0,35 м³*сут/т.

Интенсификация доменного процесса- это ускорение или увеличение скорости протекания процесса с целью повышения производительности доменной печи.

Повысить интенсивность хода доменной печи можно двумя способами:

• создать условия, при которых в горн можно подать больше количества дутья для сжигания кокса.

• создать условия, обеспечивающие снижение расхода кокса на единицу выплавляемого чугуна.

При условии сохранении tрежима интенсификация будет более эффективной, если мы сможем выполнить сразу два условия.

При увеличении количества вдуваемого дутья необходимо обеспечить повышенную газопроницаемость шихтовых материалов, чтобы они смогли пропустить через себя больше газа.

Для уменьшения расхода кокса необходимо применения заменителей кокса и уменьшать тепловые затраты на процесс.

1.2 Способы интенсификации доменного процесса

`Основные методы интенсификации доменного процесса:

• повышение качества шихтовых материалов;

• повышение давления газов в рабочем пространстве печи;

• подача высокотемпературного дутья (1100 – 1300⁰С).

Способы интенсификации доменного процесса

Применение офлюсованного агломерата высокой основности позволяет частично или полностью удалить известняк из шихты. Для полного исключения известняка из шихты (необходим агломерат с основностью 1,4—2,0. С выводом сырого известняка из доменной шихты уменьшается расход тепла на разложение CaCO3 и на взаимодействие выделившейся CO2 с углеродом кокса. При этом следует ожидать повышения восстановительной способности газов, так как со снижением расхода известняка уменьшается содержание CO₂ в доменном газе. Использование офлюсованного агломерата способствует также более равномерному протеканию процесса шлакообразования, оказывает положительное влияние на ход печи и десульфурацию чугуна. Все это приводит к снижению расхода кокса и повышению производительности печи.

В результате применения офлюсованного агломерата с основностью 1,3—1,4 на передовых заводах расход известняка снизился с 322 до 70 кг/г чугуна, расход кокса — на 11,1%, а производительность повысилась на 12,2%.

Применение повышенного давления на колошнике. В настоящее время большинство доменных печей России работает с повышенным (до 0,6—0,8 и реже до 1,0—1,8 ати) давлением газа на колошнике. Обычное давление составляет 0,06—0,13 ати. Повышение давления газа сопровождается уменьшением объема поднимающихся из печи газов и снижением их скорости. Это приводит к более ровному ходу печи. Большее время пребывания газа в печи способствует лучшему использованию химической энергии газа и при рациональной загрузке шихтовых материалов достигается лучшее распределение газового потока по сечению печи. Повышенное давление газа на колошнике дает возможность форсировать ход печи, увеличивая количество дутья.

При работе на повышенном давлении газа возможна выплавка малокремнистого передельного чугуна без снижения нагрева дутья. Эта связано с зависимостью процесса восстановления углеродом от давления газа.

Повышение давления газа на колошнике до 0,6—0,8 ати на наших заводах позволило поднять производительность доменных печей на 5,6—9,5% за счет увеличения интенсивности плавки на 4,5—6,0% и привело к снижению расхода кокса на 0,5—2 5%. При этом снизился на 20—50% вынос колошниковой пыли и значительно облегчились условия очистки газа.

Применение дутья постоянной влажности. Колебания атмосферной влажности дутья в различные времена года и даже в течение одних или нескольких суток (от десятых долей грамма зимой до 20—25 г/м³ летом) вызывают резкие изменения температуры дутья, а также влияют на ход печи и состав выплавляемого чугуна. В связи с этим печи обычно работали с перерасходом топлива, а следовательно, с пониженной производительностью.

В настоящее время доменные печи большинства заводов России работают на дутье постоянной влажности (15—35 г/м3). С увлажнением дутья увеличиваются восстановительные свойства газа, ускоряются восстановительные процессы и улучшается ход доменной печи: так, с повышением влажности дутья на 10 г/м3 увеличивается содержание кислорода в дутье на 3%, содержание водорода в горновом газе на 1%, а окиси углерода на 0,4%. Одной из причин более ровного хода печей при увлажнении дутья является увеличение размеров окислитель ной зоны в области фурм.

Для сохранения преимуществ увлажненного дутья без изменения расхода кокса или при его сокращении с целью возмещения потерь тепла на разложение влаги увеличивают нагрев дутья. Увеличение содержания влаги на 10 г/м3 должно сопровождаться повышением температуры дутья минимум на 47°С (по другим данным — на 70—90°С)

Применение в доменных печах дутья постоянной влажности (около 25 г/м3), нагретого до 850 950°, привело к повышению производительности их примерно на 7% и снижению расхода кокса на 2%

Дальнейшее повышение технико-экономических показателей при применении дутья с более высокой влажностью возможно при условии нагрева дутья до 1100—1200°С.

Применение дутья, обогащенного кислородом, вызывает ряд существенных изменений в тепловых и физико-химических процессах, протекающих в доменной печи. Эти изменения приводят к интенсификации процесса выплавки чугуна. уменьшается количество газов на единицу чугуна, что позволяет форсировать ход доменной плавки, повышается температура газов; тепла больше, чем обычно, сосредоточивается в горне. Таким образом, создаются благоприятные условия для восстановления кремния и марганца, что весьма важно при выплавке ферросплавов.

Однако концентрация высоких температур в узкой зоне, интенсивный теплообмен между газами и шихтой вызывает значительное сокращение области повышенных и умеренных температур, от чего уменьшается степень косвенного восстановления железа и резко понижается горизонт шлакообразования. При концентрации кислорода в дутье выше 26—28% перераспределение температур по высоте печи при выплавке обычных чугунов приводит к нарушению плавного схода шихты и вызывает неблагоприятные отклонения от нормального хода печи (подвисания, осадки, тихий ход).

Применение дутья, обогащенного кислородом, наиболее эффективно и экономически рентабельно при выплавке ферросплавов. Возможно применение дутья с обогащением до 35% O₂. Производительность печи, выплавляющей ферромарганец, при этом может быть повышена до 90% а выплавляющей ферросилиций — до 50% при одновременном снижении расхода кокса до 15—16%. При выплавке литейного чугуна целесообразно применение дутья, обогащенного кислородом до 23—24%, а при выплавке передельного чугуна — обогащенного кислородом до 25%.

Перспективным, повышающим производительность доменных печей и снижающим расход кокса, является применение дутья, обогащенного кислородом, при одновременном вдувании в горн печи восстановительных газов (коксового или природного), а также вдувание в горн небольшого количества извести.

Удельный расход кокса обычно характеризуют количеством его в кг после отсева мелочи (при загрузке в скипы) в пересчете на сухую массу, приходящуюся на I т чугуна. В современных условиях выплавки предельного чугуна он находится чаще всего в пределах 350 – 450 кг/т чугуна.