книги из ГПНТБ / Тарасов, В. П. Загрузочные устройства шахтных печей

Т а б л и ц а 6

Распределение железной руды (с поливкой) по окружности колошника, %

менных факторов (порядка набора шихты, скорости опрокидывания ■скипов и т. д.).

Чтобы выяснить степень влияния на распределение руды перемен­ ных факторов, загрузили несколько подач на станцию 0°, т. е. без поворота воронки малого конуса. В этом случае полностью исключалось влияние погрешностей вращающегося распределителя. Из табл. 7 видно, что количественная неравномерность для одной и гой же станции 0° при загрузке рядовой криворожской руды неоди­ накова. Это полностью совпадает с характером расположения гребня руды в воронке малого конуса действующих доменных печей.

Следовательно, при загрузке железной руды типовым распре­ делителем шихты и после одного скипа, и после целой подачи руда

Т а б л и ц а 7

Распределение железной руды по окружности колошника при загрузке на станцию 0°

•90

распределяется по окружности печи крайне неравномерно с образо­ ванием двух противоположно расположенных количественных мак­ симумов. Положение гребня руды в воронке малого конуса и на колошнике непостоянно и зависит от целого ряда переменных фак­ торов (количества одновременно загружаемой руды, ее физических свойств, скорости опрокидывания скипов и т. д.). Максимум объем­ ной неравномерности смещается меньше, чем максимум количествен­ ной неравномерности, а их положения не соответствуют друг другу. Однако именно это несоответствие лежит в основе зависимости опти­ мального распределения материалов по окружности печи от состава

Рнс. 49. Развертка расположения материала у стенок колошника при загрузке по системе 2РЗК4-:

а — при изменении угла вращения после целой подачи без корректи­ ровки угла смещения; б — то же, с корректировкой угла смещения на 2а

подач, программы вращения воронки распределителя и числа стан­ ций, которыми пользуются в настоящее время для регулирования газовым потоком сверху. Поэтому в практике работы доменных печей часто получают не тот эффект, который следовало бы ожидать, исходя из общепринятых положений. Так, в частности, введение поправоч­ ного угла 2а, согласно существующим представлениям о распреде­

с масштабом абсцисс. Из рис. 49 видно, что при загрузке материалов из правого скипа с корректировкой поворота воронки на угол 2а распределение получается более равномерным, чем при обычной за­ грузке.

91

На большой модели автором было проверено распределение мате­ риалов при обычной загрузке и с корректировкой на угол 2а. В дан­ ном случае угол смещения для левого скипа составил: а х — 215 —

с корректировкой поворота второго скипа на угол 2а она равнялась

11,9 и 7,2%. Увеличение качественной неравномерности отрица­ тельно влияет на количественную неравномерность — от 1,3 при обычной загрузке (рис. 50, кривая 2) она возросла до 3,7% при загрузке с корректировкой на угол 2а (кривая У,а).

Следовательно, при загрузке железной руды с корректировкой на углы смещения получается большая сегрегация и это, вероятно, явилось основной причиной неудачи при попытке применить такую систему загрузки на практике.

Как уже отмечалось, загрузка шихтовых материалов с диаметраль­ ной компенсацией не способствовала улучшению технико-экономи­ ческих показателей работы доменных печей. Нами было исследовано распределение материалов при такой загрузке. На рис. 51 показаны результаты распределения железной руды методом диаметральной компенсации после каждого скипа, т. е. руду каждого следующего

92

скипа загружали на угол очередной станции плюс 180°. Максималь­ ная разность масс руды по секторам колошника при этом составила 7,9% для фракции < 10 мм (рис. 51, кривая ld), а для фракции 25—10 мм 3% (рис. 51, 2d) против 8,8 и 6,4% при обычной загрузке. Распределение крупных кусков руды было таким же неравномерным, как и мелких. Примерно одинаковое качественное распределение руды при загрузке обычным способом и с диаметральной компенсацией после каждого скипа определило также идентичность количественного распределения материала по окружности колошника. Максимальная неравномерность при этом составила соответственно 1,3 и 1,4%.

При подобной загрузке строго диаметрального расположения гребней и откосов руды двух загружаемых скипов не получается. Например, при вращении руды правого скипа на 90° гребень будет находиться по отношению к оси наклонного моста в районе 225° (135° + 90°). Откос же руды из этого же скипа расположится с про­ тивоположной стороны, т. е. на 45° от условной отметки. Следующий скип руды будет уже левым, и гребень материала из него располо­ жится на 215° от оси наклонного моста. Распределительную воронку вместе с рудой необходимо повернуть уже на угол очередной станции 90° +180°, т. е. на 270° (или на 90° против часовой стрелки, как это предусмотрено электросхемой типового распределителя шихты). После поворота воронки гребень руды из левого скипа будет нахо­ диться в районе 125° от оси наклонного моста, т. е. смещен на 100° от гребня руды из правого скипа. Для диаметрального расположения гребней руды из правого и левого скипов необходимо увеличить по­ ворот распределительной воронки с рудой из правого скипа еще на 80°, т. е. на угол 2а.

При загрузке железной руды с диаметральной компенсацией после каждого скипа и с учетом угла смещения 2а сегрегация руды по круп­ ности меньше, по сравнению с обычной загрузкой. Максимальная разность масс руды по секторам составила 2,6% для фракции<10 мм (рис. 51, кривая l d+a) и 4,0% для фракции 25—10 мм (кривая 2d+a). Однако количественная неравномерность, наоборот, увеличилась вдвое (2,6 против 1,3% при обычной загрузке). Метод диаметральной компенсации можно применять и при загрузке каждой следующей подачи. В этом случае гребни кокса и руды второй подачи смещаются на 180° по отношению к гребням первой порции. В третьей подаче большая часть руды и кокса должна иметь сдвиг по отношению к пер­ вой подаче на угол очередной станции (45° при работе на восемь стан­ ций и 60° при работе на шесть станций). Вершины неравномерности четвертой подачи располагаются со сдвигом на угол 180° по отноше­ нию к третьей подаче. Подобным образом располагаются остальные подачи первого цикла, второго и т. д. Следовательно, каждая четная подача должна компенсировать неравномерность, образующуюся при загрузке нечетной. Программа вращения воронки распределителя при восьми станциях в этом случае должна быть следующей:

93

При работе распределителя на шесть станций программа вращения воронки имеет вид:

Результаты загрузки железной руды (две пары подач) методом диаметральной компенсации после каждой подачи показаны на рис. 52. Максимальная разность масс руды по восьми секторам колош-

Рис. 52. Распределение же­ лезной руды по окружности колошника при зеркальной загрузке с компенсацией после каждой подачн (2*. 24)

н при обычной загрузке

<2i. 23):

2, — суммарная масса двух подач, загруженных на стан­

Рис. 53. Характер объемной (О. к.) н ко­ личественной (К. н.) неравномерности рас­

пределения агломерата (из правого скипа) по окружности колошника

ника во время «зеркальной» загрузки первой пары подач ( £ 2) со­ ставила 4,6%, для второй пары подач (У)4) 2,8%. При загрузке руды обычным способом подобная неравномерность составляла 4,4% для первой пары и 2,5% для второй. Значительная количественная неравномерность в распределении руды, загружаемой методом зер­ кальной компенсации, не позволила улучшить показатели доменной плавки, поэтому от нее отказались [124].

Таким образом, при загрузке руды с диаметральной компенсацией после каждого скипа и с компенсацией после каждой подачи коли­ чественная и качественная неравномерности в распределении руды по окружности колошника остаются почти без изменения, а иногда даже хуже,- чем при обычной загрузке.

94

Неустойчивость объемной и особенно количественной неравномер­ ности в распределении материалов в воронке малого конуса и на колошнике еще более усложняет загрузку шихты (с учетом угла смещения) методом диаметральной компенсации. Предлагалось в этом случае систематически контролировать положение гребня в воронке малого конуса и соответственно корректировать настройку схемы распределителя [45, 46], что трудно осуществить на практике.

Следует отметить, что при исследовании распределения железной руды по окружности колошника во все скипы загружали руду одина­ ковой кусковатости и в одном количестве, т. е. создавали идеальные условия для загрузки. Поэтому на действующих агрегатах распре­ деление руды по окружности печи имеет большую неравномерность, чем это получено на модели.

Распределение агломерата и кокса по окружности печи

. Исследование качества распределения агломерата по окружности доменной печи имеет особое значение, так как в настоящее время его доля в шихте составляет более 90%. При загрузке агломерата каче­ ственная и количественная неравномерности отличаются от объемной еще больше, чем при загрузке железной руды. В этом случае в гребне находится в основном крупнокусковый агломерат, а во впадине — мелкий.

При исследовании на большой модели загрузки агломерата ЮГОКа гребень смещался от оси наклонного моста на 135° для пра­ вого скипа и на 215° для левого. Положение гребней в этом случае было более постоянным, чем при загрузке железной руды.

После ссыпания агломерата с малого конуса на большой, а затем в печь объемная неравномерность значительно уменьшалась, но характер ее не изменялся. Количественная неравномерность агло­ мерата по окружности колошника прямо противоположна объемной неравномерности. Наибольшая масса материала находилась со сто­ роны впадины, а наименьшая — со стороны гребня. На рис. 53 показаны результаты замера поверхности засыпи в воронке малого конуса при загрузке агломерата из правого скипа. Из рис. 53 видно, что максимум объемной неравномерности (О. н.) находился в районе 90—180°, а количественный максимум — в районе 270—315°. При загрузке левого скипа максимальные значения объемной и количе­ ственной неравномерностей располагались также прямо противо­ положно, а по отношению к таким же значениям из правого скипа сдвинуты на 80°.

На рис. 54 приведены результаты рассева и взвешивания по фрак­ циям агломерата из восьми секторов модели колошника при загрузке левого и правого скипов. Наибольшая разность суммарной массы всех фракций получилась при загрузке левого скипа и равнялась

6,0% (рис. 54, а).

В трех секторах, соответствующих гребню материала в воронке

95

В трех противоположных секторах, соответствующих откосу агло­ мерата в воронке верхнего конуса, находилось 25% кусков фракции

>•40 мм, 50—60% фракции < 3 мм и 45—50% фракции 10—3 мм.

Наибольшее количество материала крупностью 25—10 мм распола­

воположной ему стороны, при этом следует учитывать «степень ка-

со стороны впадины в воронке малого конуса, не удастся. В этом случае целесообразно сделать осадку шихты с последующей загрузкой в область канала агломерата со стороны его откоса в воронке распре­ делителя.

96

Если надо уменьшить газовый поток в какой-то области окруж­ ности печи или ликвидировать преимущественный ход газа в опре­ деленном районе колошника, то целесообразно загружать туда агло­ мерат со стороны впадины в воронке малого конуса без каких-либо осадок шихты. Так же надо поступать и в случае слабо выраженного канального хода газов.

Случаи, когда агломерат из гребней шихты, загруженный в опре­ деленный сектор окружности печи, не только не понижал в нем высо­ ких температур, но еще более способствовал их увеличению, известны практикам доменного производства давно. Однако в связи с отсут­ ствием экспериментальных данных о распределении материалов по окружности печи это явление толковалось неверно. Так, А. Н. Чечуро и И. Л. Колесник [85] считали, что температура периферийных газов самая низкая там, где поток их и материалов достигает максимальной интенсивности, и самая высокая там, где шихта «подстаивает», или сходит медленно. Этим они объяснили эф­ фективность загрузки в область высоких температур периферии агломерата не из гребня, а из откоса в воронке малого конуса (за­ грузки по системе «наоборот»). Из практики известно, что наибольшие температуры находятся именно в зонах интенсивного хода газов. Успешное применение загрузки «наоборот» на металлургическом заводе им. Дзержинского объясняется тем, что в этом случае в область минимальной температуры попадал агломерат из гребня и газопрони­ цаемость столба шихты в этом районе увеличивалась. На противопо­ ложную сторону с высокой температурой и максимальным количе­ ством газов попадали мелкие фракции из откоса, поэтому газопрони­ цаемость здесь уменьшалась. Таким образом происходило выравни­ вание газового потока.

И. Г. Половченко [117] и А. Б. Шур [127] объяснили такое явле­ ние примерно следующим образом. Распределение газа по секторам над фурмами неравномерно и зависит как от сечения самих фурм, так и от газопроницаемости столба шихтовых материалов над ними. Из этого правильного утверждения сделан, по нашему мнению, не­ верный вывод о том, что канал чаще всего проходит мимо точек рас­ положения термопар и поэтому они фиксируют в этой области печи не повышение, а понижение температуры. Такие случаи маловеро­ ятны, так как сомнительно, чтобы восемь—двенадцать термопар, замеряющих температуру газов на периферии, не попали в область канала и не позволили судить о характере распределения газового потока по всей окружности колошника. И. Г. Половченко правильно указывает на отсутствие существенной разницы давлений газа по горизонтальным сечениям печи. Некоторые авторы [128—130] влияние загрузки «наоборот» объясняли перекосом шихты, централь­ ным ходом газов и т. д., что также неправильно отражало сущность рассмотренного явления [85].

Автор считает, что объемная неравномерность при загрузке агло­ мерата прямо противоположна качественной и количественной не­ равномерностям. Поэтому при загрузке агломерата применили оправ­ давшую себя при работе на железных рудах систему подачи в зону

канала агломерата из гребней. В большинстве случаев ход печей при этом не выравнивался. Поэтому во всех технологических ин­ струкциях появился пункт об исправлении канального хода печей и хода с большим перекосом глубокой осадкой шихты с медленным вы­ ходом на нормальное дутье.

Правильность ранее сделанных автором выводов о качественном и количественном распределении метериалов шихты по окружности лечи [118] полностью подтвердились впоследствии исследованиями А. Б. Шура и Л. А. Вялого [131 ] на Череповецком металлургическом заводе, где впервые было исследовано количественное и качественное распределение агломерата по окружности непосредственно на домен­ ной печи, а не на модели. Агломерат при опускании малого конуса попадал в восемь подвесных брезентовых секторов. Материал из секторов извлекали, рассеивали на фракции н взвешивали. В данном случае применяли методику исследования, аналогичную ранее при­ нятой на большой модели. Различие заключалось только в нумерации секторов, сдвинутых на 90°.

Гребень агломерата из правого скипа смещается на 65—70° от оси печи (слева со стороны пылеуловителя). На модели соответ­ ствующий угол 2а составлял 45°, т. е. был меньше на 20—25°, чем

впредыдущем исследовании на модели. Это объясняется различным объемом печей и соответственно другими конструктивными размерами приемной воронки. Изучение поверхности засыпи материалов в во­ ронке верхнего конуса череповецкой доменной печи показало, что перемещение гребня шихты в основном зависит от массы агломерата

вскипах. Точно такая же закономерность была ранее выявлена при загрузке агломерата на большой модели типового засыпного устрой­

ства [62].

Количество фракции < 3 мм в трех секторах, соответствующих откосу материала в распределительных воронках череповецкой домны и модели, составило соответственно 51,3 и 53,2% от общего количе­ ства мелочи в агломерате. Крупных кусков со стороны откоса в обоих случаях было не более 22—25%. В трех секторах, соответствующих гребню агломерата, находилось основное количество крупных фрак­ ций: 53,1% фракции 40—25 мм, 63,1% фракции > 40 мм для чере­ повецкой печи и соответственно 56,3 и 60,0% для модели. Суммарная масса агломерата со стороны откоса и гребня в данном случае со­ ставляла соответственно 39,4 и 33,0% для череповецкой домны, а также 39,9 и 36,0% для модели. Таким образом, в обоих случаях максимальное количество агломерата находилось со стороны откоса, а не со стороны гребня.

Сопоставление распределения агломерата по окружности печи на большой модели и на доменной печи Череповецкого металлурги­ ческого завода показывает, что результаты почти аналогичны. Наибольшая разница в общей массе со стороны откоса объясняется только различием гранулометрического состава агломератов Чере­ повецкого металлургического завода и ЮГОКа. Это является хоро­ шим подтверждением правильности моделирования и достоверности полученных данных.

98

Позднее результаты исследований автора были подтверждены В. Л. Мельничуком [132], В. М. Паршаковым, Н. М. Бабушкиным, В. Н. Тимофеевым [133, 134], Г. И. Федоренко и др.

При загрузке агломерата, как и при загрузке железной руды, большое значение имеет распределение отдельных подач, так как доменные печи загружаются именно такими порциями. На рис. 55 показаны результаты распределения подач агломерата при загрузке

агломерата было со стороны, противоположной гребню. Наибольшая масса агломерата при загрузке на станцию 0° (У%) Должна была бы быть в секторах 135; 180 и 225°, где располагались гребни материала, однако там обнаружили 35,7% агломерата, в то время как со стороны впадины (секторы 45; 0 и 315°) находилось 41,2%. При загрузке на станцию 180° (S isо) в тРех секторах со стороны гребня располага­ лось 36,7% всего количества агломерата, а в трех секторах впадины — 41,8% . Примерно такие же количественные соотношения масс агло­ мерата со стороны гребня и впадины наблюдали при загрузке на остальные станции.

При сопоставлении количественной неравномерности по окруж­ ности колошника во время загрузки железной руды и агломерата видно, что материалы в обоих случаях распределяются крайне не­ равномерно. Для агломерата степень неравномерности возрастает