2.3 Характеристика углей для вдувания

Марки угля различаются по содержанию летучих веществ. Содержание летучих веществ определяется посредством взвешивания угля до и после его нагрева до 900 ^оС в течении трех минут. Уголь с содержанием летучих веществ от 6 до 12% классифицируется как «уголь с низким содержанием летучих веществ», от 12 до 30» - как «уголь со средним содержанием летучих веществ», и свыше 30% - как «уголь с высоким содержанием летучих веществ». Все марки угля успешно используются.

Наиболее важными характеристиками угля для вдувания являются следующие:

- Высокий коэффициент замены им кокса. Состав и влажность угля определяют количество кокса, заменяемого этим углем. Формула для расчета

- Состав: высокое содержание серы и фосфора может привести к увеличению затрат на обработку стали в сталеплавильном цехе. Содержание этих элементов необходимо оценить до закупки угля определенного типа. Известно, что «молодые» угли (с высоким содержанием кислорода) более подвержены саморазогреву и возгоранию в атмосфере газа, содержащего кислород. Это также является важным фактором, который необходимо принимать во внимание в отношении ограничений системы транспортировки пылеугольного топлива.

- Летучие вещества: уголь с высоким содержанием летучих веществ легко газифицируется в зоне циркуляции, однако имеет более низкий коэффициент замены кокса.

- Прочность: Прочность угля, характеризуемая индексом Хардгрова, должна соответствовать характеристикам оборудования для размола. Получающийся размер частиц угольной пыли также зависит от этого параметра и должен соответствовать возможностям системы транспортировки и вдувания угля.

- Содержание влаги: необходимо учитывать содержание влаги в сыром угле, а также поверхностную влажность угольной пыли. Поверхностная влажность угольной пыли может привести к слипанию частиц и к с проблемам с транспортировкой по трубопроводам.

Угли, которые предполагается использовать для вдувания, необходимо оценивать на основе «ценности использования», с учетом всех факторов, влияющих на затраты. Зачастую возможно использовать смеси из двух или трех типов углей для вдувания, таким образом, чтобы «сгладить» влияние их отрицательных свойств.

2.4 Вдувание пут в фурмы

Уголь вдувается в фурмы с помощью трубки (пики), вводимой через сопло фурменного прибора, воспламеняется и газифицируется. Уголь находится в зоне циркуляции в течение очень короткого промежутка времени (5 миллисекунд), таким образом, характеристики реакции газификации крайне важны для эффективности системы вдувания ПУТ, Газификация угля состоит из нескольких этапов.

Сначала уголь нагревается, затем испаряется влага. При дальнейшем нагреве происходит выделение из угля летучих веществ. После этого летучие компоненты воспламеняются и сгорают, что приводит к увеличению температуры, наконец, воспламеняется и газифицируется полукокс, образовавшийся из частиц угля. Все эти этапы последовательно сменяют друг друга с некоторым наложением.

Исследования показали, что эффективность сжигания вдуваемого ПУТ зависит от конструкции пик, используемых для вдувания ПУТ, от концентрации кислорода в дутье, от марки используемого угля. Первоначально для вдувания ПУТ использовались прямые стальные трубки, которые вводили через сопло к месту стыковки сопла с фурмой. В общем, эта простая конструкция работает хорошо, хотя иногда в колошниковом газе обнаруживались частицы «полукокса» (уголь после выделения из него летучих веществ) или «сажа» (мельчайшие частицы углерода, образовавшегося при разложении СО). Чтобы устранить эту проблему, особенно при высоких расходах ПУТ, компании применяют различные технические решения:

- Коаксиальные трубки с одновременной подачей через них кислорода и ПУТ

- Специально разработанные трубки с форсункой на конце для обеспечения большей турбулентности струи ПУТ на выходе

- Вдувание ПУТ в каждую фурму через две трубки

- Предварительный подогрев ПУТ перед его вдуванием в фурмы

При использовании ПУТ иногда наблюдаются отложения угольной золы на наконечнике пики или внутри фурмы. Эти отложения можно удалять путем периодической продувки пик воздухом или азотом, отключив для этого подачу ПУТ и сохранив расход воздуха (или азота). Скорость сгорания вдуваемого ПУТ увеличивается при:

- увеличении содержания летучих веществ в угле

- уменьшении размера угольных частиц

-улучшение смешивание дутья и ПУТ

Кроме того, полнота газификации (сжигания) вдуваемого ПУТ зависит от его расхода, с увеличением которого увеличивается количество несгоревших частиц угля (полукокса), выходящих из зоны циркуляции.

Газификация вдуваемого угля зависит также от процентного содержания в нем летучих веществ. При использовании угля с низким содержанием летучих веществ достаточно большая доля частиц угля не газифицируется в зоне циркуляции и переносится с газом в зону активного движения кокса. Этот «полукокс», как правило, используется в процессе, однако он может повлиять на распределение газа. При использовании угля с высоким (более 30%) или сверхвысоком (более 40%) содержанием летучих веществ в зоне циркуляции образуется большее количество газа и небольшое количество полукокса. Если газ сгорает не полностью, может образоваться сажа. Для исключения этих явлений для приготовления ПУТ можно использовать смесь углей различных марок, в частности, углей с высоким и низким содержанием летучих веществ.

При работе доменных печей с высоким расходом ПУТ на границе между зоной циркуляции и коксовым тотерманом образуется область с повышенным содержанием коксовой мелочи, получившая за свою форму название «птичье гнездо».