2 Современная технология выплавки чугуна с использованием пут

1. Вдувание ПУТ в доменную печь

Вдувание в доменную печь пылевидного (или гранулированного) угля, мазута и природного газа может сократить себестоимость жидкого чугуна. Перечисленные материалы являются основными топливными добавками в доменной плавке. Кроме них могут использоваться также каменноугольная смола и другие материалы. Экономическая эффективность применения в доменной плавке каждого из них определяется местными условиями.

До начала 1980 г. наиболее применимым вдуваемым топливом был мазут. Однако изменение соотношения цен на уголь и нефть привело к замене мазута на пылеугольное топливо (ПУТ), приготовление которого из угля и технология вдувания в фурмы требует достаточно высоких инвестиционных расходов. Срок окупаемости этих инвестиций в значительной степени зависит от уровня производства чугуна и количества вдуваемого ПУТ. В настоящее время большинство крупных заводов оборудованы системами вдувания ПУТ. Дефицит кокса и повышение цен на него повышает целесообразность применения ПУТ в доменных печах на небольших заводах. Наиболее важными аргументами в пользу вдувания ПУТ в доменную печь являются следующие:

- Экономия затрат путем уменьшения расхода кокса. Стоимость кокса значительно выше, чем стоимость угля, кроме того, использование вдуваемых топлив позволяет повышать температуру дутья, что также ведет к снижению расхода кокса.

- Увеличение производительности за счет возможности дополнительно обогощать кислородом дутье.

Причина очевидной универсальности доменной печи в части возможности применения любых видов вдуваемого углеводородного топлива заключается в том, что при сгорании в фурменной зоне все виды топлив дают одинаковые газообразные продукты, а именно Н₂ и СО, и за пределами зоны горения доменная печь уже «не знает» какой тип вдуваемого топлива использовался.

Вдувание угольной пыли впервые было применено в доменной печи Аманда компании ARMCO (г. Эшленд, штат Кентукки) в 60е гг. На раннем этапе вдувания угольной пыли обычным был расход угля 60-100 кг на тонну чугуна. Сегодня нормальным считается достижение расхода кокса 300 кг/т при уровне вдувания ПУТ 200 кг и более на тонну жидкого чугуна.

2.2 Установка для приготовления и вдувания пут

Основные агрегаты и узлы установок для приготовления и вдувания ПУТ выполняют следующие функции:

- Измельчение угля. Уголь необходимо измельчить до чрезвычайно тонких фракций. Наиболее часто используется пылевидный уголь, около 60% которого имеет крупность менее 75 мкм. Вдувается также зернистый уголь, частицы которого имеют крупные размеры (до 1-2мм).

Рис. 1 Валковая мельница (80% < 72-150 мкм)

Материал для измельчения подается по центру, попадает на вращающуюся тарелку помола и равномерно распределяется под мелющими шарами. Размолотый уголь выводится через фай тарелки из зоны помола, подхватывается потоком горячего газа, равномерно просушивается и подается вверх в сепаратор. В сепараторе крупные частицы отделяются из потока и оседают вниз для дальнейшего помола. Уголь, измельченный до заданного состояния выносится из мельницы с потоком горячего газа.

Посторонние предметы, которые попадают в мельницу (камни, стальные частицы и т.д.) во время процесса помола отделяются и собираются в шлюзовом выходном отсеке. Зона измельчения в мельнице устроена так, что отложения пыли в ней невозможны.

Давление помола обеспечивается гидравлическим нажимным устройством. Гидравлические цилиндры, установленные по окружности мельницы, через поршневые штоки и натяжные тросы передают тяговое усилие и раму. Рама равномерно распределяет это усилие через пружины на прижимную тарелку, верхнее помольное кольцо и шары. Далее через тарелку помола на редуктор и на фундамент.

В корпусе мельницы имеются две большие двери для смены мелющих элементов, а также большая дверь для осмотра. С мельницей поставляется монтажное устройство, позволяющее легко и удобно, монтировать и демонтировать мелющие элементы.

- Сушка угля. Уголь имеет значительное содержание влаги, от 8% до 10%. Так как вода, попадая в горн доменной печи, увеличивает расход топлива, то влага из вдуваемого угля должна быть удалена как можно полнее. Содержание влаги в ПУТ должно быть не более 1,5 %. Используются процессы инертной сушки угля на основе подачи горячего газа.

- Транспортировка угля по трубопроводам. Немаловажным фактором, влияющим на эксплуатационные затраты, является вид энергоносителя ПУТ в системе вдувания. Чаще всего это азот или воздух с соответствующей системой взрывобезопасности.

Если уголь слишком мелкий, пневматическая транспортировка его может затрудняться из-за образования небольших плен на стенках труб, а также из-за возможной утечки угля через неплотности соединений в трубопроводах.

- Вдувание ПУТ в фурмы: уголь необходимо подавать с одинаковым расходом на все фурмы. Особенно важно поддерживать окружную равномерность вдувания ПУТ при высокой производительности печи и низком расходе кокса.

Каждый из отходящих от распределителя трубопроводов для вдувания оснащен клапаном с пневмоприводом. Если того требует работа доменной печи, они могут закрываться каждый в отдельности и таким образом приостанавливать вдувание угольной пыли через трубопровод. Потом вместо этого через второй клапан подается азот для охлаждения сопла.

Распределитель оснащен легко проверяемым и быстро заменяемым изнашивающимся сменным блоком /

Равномерное распределение обеспечивается симметричной конструкцией распределителя, симметричным притоком в достаточно высокий подъемный трубопровод и, прежде всего, точным расчетом соединительных трубопроводов.

Имеется ряд поставщиков установок для приготовления и вдувания ПУТ, которые обеспечивают выполнение перечисленных функций. Наиболее важной характеристикой таких установок является надежность применяемого в них оборудования, так как при прекращении вдувания ПУТ доменная печь должна быть остановлена в течение одного часа.