книги из ГПНТБ / Применение пылеугольного топлива для выплавки чугуна

ние прихода тепла от горения топлива частично компенси­ руется увеличением тепла от реакций косвенного восста­ новления водородом (II период) и повышением теплосо­ держания дутья (IV период) (табл. 15). Однако общий при­ ход тепла при вдувании угольной пыли сократился на 20— 130 ккал. Соответственно расход тепла на выплавку 1 кг чугуна при вдувании угольной пыли уменьшился от 2691,5 до 2649,5; 2561,4 и 2673 ккал. Полезный расход тепла при вдувании угольной пыли увеличился в результате пре­ вышения расхода тепла на диссоциацию окислов железа. Таким образом, вдувание угольной пыли способствовало увеличению полезного использования тепла от 79 в доопытном периоде до 80,5—83,5 % в периоды опытной плавки

(табл. 15).

Коэффициент полезного использования тепла повысил­ ся вследствие сокращения потерь тепла в окружающее про­ странство, с охлаждающей водой и с колошниковыми газа­ ми. Последнее изменение вызвано уменьшением выхода колошникового газа на 80—200 м9/т чугуна при вдувании угольной пыли.

Потери тепла в окружающее пространство и с охлаж­ дающей водой определяли как разность между приходом тепла и учтенными статьями расхода. Поэтому этот пока­ затель содержит все ошибки в учете сырых материалов и не­ учтенные статьи балансов: теплосодержание угольной пыли, транспортирующего воздуха и агломерата.

от последовательности его поступления в бункера. По­ скольку в I и II периодах опытной плавки в печь загружали часть агломерата с рудного двора, то его теплосодержание было на 15—25 ккалікг чугуна меньше, чем агломерата, вы­ гружаемого из вагонов непосредственно в бункера домен­ ного цеха (III и IV периоды). Таким образом, неучтенные статьи прихода тепла составляют приблизительно 5—40 ккалікг чугуна, что при тепловом значении 1 кг углерода 4300—4500 ккал равноценно расходу 1—10 кг кокса на 1 т чугуна.

Принимая во внимание неучтенные статьи баланса, по­ тери тепла на 1 кг чугуна в окружающее пространство и с

94

терь в IV периоде было вызвано уменьшением производи­ тельности печи.

Аналогичное уменьшение потерь тепла отмечалось и при освоении технологии доменной плавки с применением природного газа на заводах им. Петровского и «Запорожсталь» [31]. Снижение потерь тепла при вдувании уголь­ ной пыли и природного газа связано, по-видимому, с ох­ лаждающим влиянием этих добавок на прифурменную зо­ ну. Уменьшение температуры в этой зоне снижает тепло­ отдачу излучением, так как интенсивность излучения по закону Стефана —Больцмана изменяется пропорциональ­ но температуре в 4-й степени.

Уменьшение потерь тепла на фурменной зоне доменной печи № 3 Донецкого металлургического завода при вдувании угольной пыли было установлено экспериментально в 1972 г. Так, потери тепла с охлаждающей водой в нижней части печи (лещади, горне и фурменной зоне) при вдувании уголь­ ной пыли сократились на 27—38% и составили 1660—1810 ккал/ч против 2020—2031 при работе печи без вдувания. Из данных, приведенных в табл. 16, видно, что потери тепла

* В числителе указаны диапазоны изменений потерь тепла на разных фурмен­ ных зонах, в знаменателе — средние величины.

95

В верхней зоне доменной печи процессы восстановления при вдувании угольной пыли не изменились. Расход тепла заметно уменьшился лишь в III периоде (на 57 ккал!кг чу­

угольной пыли использование тепла улучшилось и в верх­ ней зоне доменной печи. Некоторое увеличение расхода тепла в периоды вдувания угольной пыли объясняется увеличением доли сырого доломита в шихте, разложение которого происходит в верхней зоне.

Результаты зональных балансов свидетельствуют об обеспеченности теплом всех зон доменной печи. Расчетная температура газов на границе зон составила 937, 952, 975 и 973° С соответственно периодам плавки, т. е. была выше температуры шихтовых материалов в наиболее на­ пряженной зоне (850° С), что обеспечило нормальное про­ текание процессов восстановления. Вдувание угольной пыли способствовало уменьшению расхода тепла во всех температурных зонах доменной печи, причем наиболее за­ метное снижение теплопотребления происходит в нижней зоне. Наглядным примером этому являются представлен­ ные на рис. 20 температурно-тепловые диаграммы домен­

4*

Глава I V

РАЗРАБОТКА И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСТАНОВОК ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ВДУВАНИЯ ПЫЛЕУГОЛЬНОГО ТОПЛИВА В ГОРН ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

, Особенности установок для вдувания пылеугольного и других видов топлива

В настоящее время в доменном производстве широкое распространение получило применение дополнительных топ­ лив (природного газа, мазута, пылеугольного топлива идр.) в качестве заменителей дорогостоящего кокса. Широкое распространение в СССР и США получило вдувание природ­ ного газа. Строительство газопроводов, газопонизитель­ ных станций и систем для распределения газа по фурмам не представляло трудностей и не требовало значительных капитальных вложений.

Использование жидкого топлива, в основном нефти и мазута, становится более сложной задачей, для решения которой необходимо строительство хранилищ, насосных станций, устройств для подогрева топлива, вспомогатель­ ных помещений и т. п. Однако экономическая эффективность вдувания жидкого топлива в ряде стран способствует его быстрому промышленному внедрению. Успешно работа­ ют с применением нефти и мазута доменные печи Япо­ нии, Франции и других стран.

Еще большие капитальные вложения требуются для сооружения установок для вдувания пылеугольного топ­ лива. Стоимость их в 5—7 раз превышает стоимость по­ добных установок для жидкого и газообразного топлива [43, 108]. Основная часть капиталовложений (до 70%) расходуется на строительство отделений для приготовле­ ния угольной пыли. Создание централизованных фабрик по приготовлению угольной пыли для обслуживания группы заводов будет способствовать значительному снижению затрат на капитальное строительство.

Ш0

Эффективность применения дополнительного топлива оп­ ределяется количеством вдуваемого топлива, коэффициен­ том замены кокса, стоимостью дополнительного топлива, капитальными и эксплуатационными расходами, связан­ ными с его вдуванием [43].

О перспективности пылеугольного топлива свидетель­ ствует тот факт, что мировые запасы угля соответствуют 250 годам его потребления на современном уровне, а запасы нефти — всего 35 годам [43]. На Украине разведанные за­ пасы угля составляют более 90% от общих энергетических ресурсов. По мере повышения потребности доменных пе­ чей в дополнительном топливе, что станет неизбежным при повышении температуры дутья и обогащении его кисло­ родом, а также по мере повышения дефицитности нефти и природного газа преимущества пылеугольного топлива будут становиться все более значительными.

Установки для вдувания угольной пыли состоят, как правило, из двух отделений: 1) отделения для приготов­ ления и сушки угольной пыли; 2) распределительно-дози­ ровочного отделения для дозированной подачи и распреде­ ления угольной пыли по фурмам.

Отделение для приготовления угольной пыли должно обеспечить: заданную производительность, требуемые фрак­ ционный состав и влажность пыли, надежную и безопас­ ную работу оборудования в течение длительного периода времени, простоту его обслуживания и максимальную ав­ томатизацию производства. Это отделение следует макси­ мально приближать к распределительно-дозировочному отделению. Угольную пыль целесообразно транспортиро­ вать сжатым воздухом, а на расстоянии свыше 1000 м — специальными автомашинами или железнодорожными цистернами.

Распределительно-дозировочное отделение должно обес­ печивать: а) надежную работу, оборудования в течение дли­ тельного периода времени; б) безопасную работу оборудо­ вания и'простоту его обслуживания; в) надежный транспорт угольной пыли в доменную печь с минимальным расходом транспортирующего агента; г) непрерывную во времени, равномерную и регулируемую подачу угольной пыли как через все, так и через отдельные фурмы доменной печи; д) полное сгорание угольной пыли в горне доменной печи.

Конструкции установок для вдувания угольной пыли в доменные печи отличаются узлами для приготовления угля,

101

средствами доставки приготовленного топлива к распреде­ лительно-дозировочным отделениям, дозирующими и рас­ пределительными устройствами.

Установки для приготовления и вдувания пылеугольного топлива, разработанные за рубежом

В настоящее время наибольшее распространение за рубежом получила установка для приготовления и пнев­ матической подачи пылеугольного топлива в доменную печь, разработанная фирмой Петрокарб [16]. Впервые подобная

Рис. 21. Схема установки для приготовления и пневматиче­ ской подачи пылеугольного топлива в горн доменной печи (фирма Петрокарб, США):

I — воздуходувка; 2 — воздухоподогреватель; 3 — сушилка; 4 — дробилка;

вод; 17 — промежуточный резервуар; 2Ö — фурма.

установка (без устройства для сушки угля) была опро­ бована на доменной печи объемом 465 м3 завода фирмы

и пневматической подачи пылеугольного топлива в горн до-

102

менной печи. Особенностями этой установки являются инди­ видуальная подача угольной пыли к фурмам доменной печи из резервуара-питателя 18, пневматический способ до­ зирования угольной пыли, равные гидравлические сопро­ тивления трасс, подводящих угольную пыль к фурмам. Распределительно-дозировочное отделение оборудовано уст­ ройствами для взвешивания угольной пыли в промежуточном резервуаре 17, регуляторами расхода воздуха и угольной пыли на каждую фурму доменной печи. Расход пыли на каждую фурму автоматически регулируется изменением расхода воздуха и перепадом давления между резервуа­ ром и коллектором горячего дутья доменной печи в преде­ лах от 2,2 до 7,3 кг/мин.

Для равномерного распределения угольной пыли по фурмам пылепроводы подвергали калибровке и добивались одинакового расхода угля по каждому трубопроводу с от­ клонением до +5% [43]. Установка становится более рацио­ нальной при использовании ее для двух доменных печей, расположенных рядом. При этом каждая камера-питатель работает на одну доменную печь.

Простота конструкции распределительно-дозировочной установки и высокая надежность ее работы способство­ вали широкому распространению данной системы за ру­ бежом. Пневматическая система фирмы Петрокарб полу­ чила широкое распространение в США и Англии. Во Фран­ ции вдувание угля осуществлено по схеме, приближаю­ щейся к схеме фирмы Петрокарб. В США и Англии вдували уголь крупностью до 3 мм и влажностью до 3%, а во Фран­

фирмы Петрокарб способом доставки приготовленного топ­ лива из отделения приготовления угольной пыли в распре­ делительно-дозировочное отделение, отсутствием перепу­ скных камер и камер-питателей, наличием механических роторных питателей специальной конструкции и рассека­ телей, делящих поток углевоздушной смеси на два равных потока.

От узла приготовления угольная пыль влажностью 3— 4% и фракцией до 3,2 мм с помощью транспортеров 1 и7 доставляется в бункер 8 распределительно-дозировочной

ЮЗ