книги из ГПНТБ / Применение пылеугольного топлива для выплавки чугуна

1 кг/м3, приведенный расход кокса — 435 кг/т чугуна — рекордно низкий для условий Украины.

Овысокой эффективности применения природного газа

всочетании с обогащением дутья кислородом свидетель­ ствуют также опытные плавки, проведенные на доменных печах Череповецкого, Ждановского («Азовсталь»), Енакиевского и Ново-Тульского металлургических заводов [54],

Мазут. В СССР первые опыты по применению мазута для выплавки чугуна были проведены в 1960 г. на Чусов­ ском металлургическом заводе [78]. После получения поло­ жительных результатов в октябре 1963 г. с применением

та в СССР сдерживается в основном наличием столь же эф­ фективной, но более надежной и простой технологии с применением природного газа.

По данным Б. Н. Старшинова, в условиях неизменной температуры и влажности дутья применение мазута в коли­ честве до 40—80 кг/т чугуна приводит к снижению расхода кокса на 4,3—8,8% и повышению производительности пе­ чей на 1,9—8,8% при коэффициенте замены кокса мазутом

1,52—3,02 кг/кг [78].

За рубежом вдувание 40—100 кг мазута на 1 т чугуна дает сокращение расхода кокса на 8—20% при увеличении производительности печей на 2—25% [17]. Лучшие резуль­ таты применения мазута за рубежом по сравнению с СССР

объясняются, прежде всего, наличием температурной ком­ пенсации, а также низкой исходной интенсивностью плав­ ки. Опыт применения мазута, так же как и природного га­ за, полностью подтвердил прямую зависимость эффектив­ ности нового технологического режима от возможностей компенсации охлаждающего влияния дополнительного топ­ лива на температурный режим горна. Из работы П. Ишебека следует, что в случае отсутствия температурной компен­ сации максимальная эффективность достигается при рас­ ходе мазута 25—50 кг/т чугуна. Дальнейшее увеличение расхода мазута сопровождается значительным снижением производительности печи и ухудшением коэффициента за­ мены кокса мазутом. При наличии же температурной или же иной компенсации расход мазута может быть увели­ чен до 100 кг и выше при сохранении высоких значений

10

идороговизной оборудования для приготовления и вдувания угля. На первых этапах развития новой технологии эти обстоятельства сделали более конкурентоспособными при­ менение природного газа и мазута. Тем не менее к 1967 г. в капиталистических странах установками для приготов­ ления и вдувания угольной пыли были оборудованы 22 до­ менные печи. Применение пылеугольного топлива не всег­ да сопровождалось температурной компенсацией его ох­ лаждающего влияния, что, тем не менее, не препятство­ вало значительному снижению расхода кокса на 10—25% при коэффициенте замены кокса углем, равном или боль­ шем 1, повышению производительности печи и снижению себестоимости чугуна [3, 92, 95, ПО, 118, 119].

Наиболее убедительным является опыт длительной про­ мышленной эксплуатации установки для вдувания уголь­ ной пыли в горн мощной доменной печи металлургического завода в Ашленде (США) [91, 93, 105, 108, 111]. Примене­ ние угольной пыли в количестве 132 кг/т чугуна в домен­ ной печи полезным объемом 1400 м3 и производительностью 2300 т/сутки позволило снизить расход кокса на 28,0% (до 439 кг/т чугуна) при коэффициенте замены кокса углем 1,1. Стоимость 1 т чугуна снизилась на 1 доллар 40 цен­ тов. В течение 1966 и 8 месяцев 1967 г. в горн доменной печи вдули более ПО тыс. т угля. В период работы печи с вдуванием угля температура дутья сохранялась на уровне 930° С при естественном содержании в дутье влаги и кис­ лорода. По данным [85] в 1971 г. в США работали четыре промышленные установки для вдувания угля.

ческая эффективность применения в доменной печи природ­ ного газа, мазута и пылеугольного топлива, обеспечиваю­ щих в наиболее благоприятных технологических условиях снижение расхода кокса на 20—30%.

Выбор вида топлива в конкретных условиях плавки определяется рядом причин: а) наличием свободных ре­ сурсов того или иного вида топлива, а также ценами на дан­ ное топливо по отношению к другим и металлургическому коксу; б) наличием надежного оборудования для приго­ товления и вдувания топлива; в) технологическими усло­ виями работы доменной печи.

После опубликования данных о работе промышленной установки для вдувания угля в Ашленде, а также после

12

Таблица I

Основные характеристики природного газа, мазута, топлива

в обычных условиях минимальную влажность (менее 0,5%) при выходе летучих до 10%, требует в 2—4 раза меньше затрат тепла на его подготовку к сжиганию. Это опреде­ ляет принципиальные технологические преимущества пыле­ угольного топлива.

Рассмотрим аналитические и экспериментальные рабо­ ты, посвященные сопоставлению эффективности применения газообразного, жидкого и твердого топлив для выплавки чугуна.

В работе, выполненной фирмой Бисра (Англия), ана­ литическим путем определена эффективность применения различных добавок к дутью. В качестве условия расчета было принято, что при вдувании топлива сохраняются на исходном уровне теоретическая температура горения и интенсивность плавки по выходу горновых газов. Резуль­ таты расчета для двух случаев — повышения температуры дутья на 100 град и обогащения его кислородом до 25% — приведены в табл. 2.

Как в первом, так и во втором случаях наибольшее сни­ жение расхода кокса определяет применение антрацита, допустимый расход которого оказался в 2—4 раза выше, а получаемая экономия кокса в 1,2—1,7 раза больше, чем при вдувании метана или мазута. В обоих случаях приме-

14

Таблица 2

15

нению антрацита соответствует почти максимальное повы­ шение производительности печи (13,5%), улучшение ис­ пользования восстановительной энергии горновых газов, определяемое содержанием в колошниковом газе двуокиси углерода и отношением С0/С02 [112].

В работе французских исследователей, выполненной для металлургического завода в Шассе, в качестве усло­ вий расчета приняты неизменными: теплосодержание гор­ новых газов, выход горновых газов в единицу времени, степень использования окиси углерода и водорода, тем­

ных в табл. 3, видно, что наибольшее количество тепла на

калорийности топлива. Аналогичные выводы получены в работе, выполненной английскими исследователями для условий завода в Стентоне [118, 119].

Результаты, полученные в работах [95, 112, 118], сле­ дует рассматривать лишь для качественной оценки эффек­ тивности примененияразличных видов топлива, поскольку описанные методики расчета имеют существенные недостат­ ки. Их общим недостатком является невозможность стро­ гого учета изменения показателя прямого восстановле­

ния rd и степени использования газа (т]со, г]н ) и в связи с этим изменения расхода кокса. Из практики работы до­

менных печей известно, что эти показатели изменяются при вдувании добавок, причем величина изменения зави­ сит и от вида топлива. На наш взгляд, при строгом учете

изменения показателей rd, г\со и т]н расчетный расход кокса

может существенно измениться. Весьма приближенно мож­ но оценить изменение производительности печи исходя из условия постоянного выхода горновых газов в единицу времени (интенсивность по газу), как принималось в ряде работ [112, 114]. При значительном (более 10%) снижении расхода кокса интенсивность по газу при прочих равных условиях уменьшается из-за ухудшения газопроницае­ мости шихты. Более строго учесть изменение производи­ тельности печи при вдувании дополнительных топлив мож­ но исходя из условия сохранения на постоянном уровне перепада давлений горновых газов в определяющей зоне.

16

Эффективность применения дополнительного топлива в случае отсутствия значительных изменений температурно-дутьевого режима

Дополнительное топливо

рода — существенно не изменялись. Это свидетельствует о том, что полученный экономический эффект определяет­ ся, прежде всего, видом дополнительного топлива. При­ менение коксового, природного газов и мазута позволило, при отсутствии существенной компенсации снижения на­ грева горна, сократить расход кокса на 6,3—12,0% при увеличении производительности печи на 0,2—2,2%. При­ менение пылеугольного топлива в данных условиях по­ зволило снизить расход кокса на 28% при расходе топлива 132 кг/т чугуна. Таким образом, в соответствии с теорети­ ческими выводами опытные плавки подтвердили, что в случае отсутствия компенсации охлаждающего влияния топлива снижение расхода кокса за счет вдувания угля

18

оказалось вдвое большим, чем за счет вдувания других добавок.

Вывод о существенных экономических преимуществах вдувания пылеугольного топлива, по сравнению с вдува­ нием мазута или природного газа, получен после прове­ дения длительных промышленных плавок на металлурги­ ческом заводе в Ашленде (США) [91, 93, 105, 108]. Авторы утверждают, что выгоды от вдувания угольной пыли в 5—9 раз выше, чем от вдувания мазута или природного

ному вопросу посвящена работа А. А. Бачинина (ДонНИИчермет). Расчет выполнен исходя из условия сохранения на исходном уровне теоретической температуры горения. Из рис. 2 видно, что при сохранении параметров дутья наибольшую эффективность обеспечивает замена природного газа пылеугольным топливом. Вдувание 100 кгіт чугуна пылеугольного топлива может обеспечить дополнительное снижение расхода кокса на 60 кгіт чугуна при сокраще­ нии расхода природного газа на 50 м31т чугуна. Замена природного газа мазутом в аналогичных условиях сопро­ вождается дополнительным снижением расхода кокса на 43 кгіт чугуна и расхода природного газа на 80 м3/т чу­ гуна.

В 1970 г. нами была выполнена работа по оценке эффек­ тивности применения природного газа в сочетании с пыле­