книги из ГПНТБ / Применение пылеугольного топлива для выплавки чугуна

Наиболее совершенный, на наш взгляд, метод расчета производительности печи при изменении технологических условий плавки предложен А. А. Похвисневым и В. М. Клемпертом [6&]. Авторы предложили уравнения для определе­ ния насыпного веса слоя шихты в распаре (ут.ж) и подъемной силы газового потока (АР). Взаимное уравнивание действую­ щих навстречу друг другу сил определяет предельный, кри­ тический уровень производительности:

снижение расхода кокса за счет вдувания угольной пыли будет сопровождаться снижением интенсивности плавки по

60

выходу горновых газов и соответственно производитель­ ности печи. Сохранение производительности печи на исход­ ном уровне при вдувании 150 кг угольной пыли на 1 т чугуна может быть достигнуто за счет снижения выхода шлака от 470 до 310 кг/т чугуна.

В заключение рассмотрим результаты опытно-промыш­ ленных плавок с применением пылеугольного топлива. Наи­ больший интерес для сравнения представляют результа­ ты применения угля на заводах в Караганде, Донецке и Ашленде (США). Технологические условия работы доменных печей на этих заводах отвечают современному уровню. В Караганде опыты проводились на доменной печи объ­ емом 1719 м3 при исходном расходе кокса около 600 кг/т чугуна. Вдувание в горн до 100 кг/т чугуна высокозоль­ ного (до 35% золы) пылеугольного топлива сопровожда­ лось снижением расхода кокса на 6,5—10,5% и повыше­ нием производительности печи на 0,5—1,5% [27]. На за­ воде в Ашленде снижение расхода кокса от 588 до 439 кг/т чугуна не препятствовало сохранению высокой для усло­ вий США производительности печи (К. И. П. О = 0,65) [91, 108].

На Донецком металлургическом заводе в 1968—1972 гг. при вдувании 20—70 кг угольной пыли на 1 т чугуна в со­ четании с природным газом расход кокса снизился на 3,3— 15%, производительность печи при этом, как правило, су­ щественно не изменялась. Только при вдувании более 80 кг угольной пыли на 1 т чугуна и замене 20% кокса углем отмечалось снижение интенсивности плавки и производи­ тельности печи. На заводе «Запорожсталь» и польском за­ воде «Гута Флориан» при вдувании в горн пылеугольного топлива в сочетании с природным газом производительность печи также существенно не изменилась [53, 120].

Таким образом, как теоретический анализ, так и опыт­ ные плавки показывают, что замена кокса пылеугольным топливом не создает предпосылок к увеличению произво­ дительности печей. При вдувании в горн до 60—80 кг угольной пыли на 1 т чугуна и замене углем до 15% кокса производительность печи может существенно не из­ мениться, а при благоприятных технологических условиях незначительно повыситься. Дальнейшее увеличение рас­ хода угля, например, до 200 кг/т чугуна, и снижение рас­ хода кокса на 30—40% может сопровождаться существен­ ным снижением производительности печи.

61

Следовательно, применение пылеугольного топлива, осо­ бенно в количестве выше 100 кг/т чугуна, целесообразно сочетать с мероприятиями, улучшающими газодинамический режим доменной плавки. К таким мероприятиям относят­ ся повышение температуры дутья, снижение выхода шлака, обогащение дутья кислородом, улучшение фракционного состава шихты, в первую очередь, крупности и одно­ родности кокса, оптимизация технологического режима плавки.

кк к

Вглаве рассмотрены основные причины, которые могут препятствовать освоению технологии доменной плавки со значительным расходом угольной пыли.. Показано, что при вдувании сухого, тонкоизмельченного угля в количестве до 200 кг/т чугуна теоретические температуры горения снижаются незначительно — 20—40 град на каждые 100/сг угля, расходуемые на 1 т чугуна, что может быть ком­ пенсировано изменением температурно-дутьевого режима или же сопутствующим применению угля снижением степени прямого восстановления железа.

За счет повышения температур горения, снижения то­ нины помола угля до 25—50 мкм, удаления места ввода угля на 600—800 мм от носка фурмы могут быть созданы условия для полного сгорания значительных количеств угольной пыли в пределах фурменной зоны. Условия ис­ пользования восстановительной энергии горновых газов улучшаются за счет увеличения времени контакта газоввосстановителей с окислами железа. Перечисленные вы­ ше факторы не могут служить принципиальным препят­ ствием для применения значительных количеств угольной пыли.

Газодинамические условия плавки, видимо, являются лимитирующим фактором. Расчеты, выполненные по раз­ личным методам, а также опыт работы доменных печей с применением угольной пыли показывают, что увеличение расхода угля до 80—100 кг/т чугуна не вызывает значи­ тельного изменения производительности печи. При увели­ чении расхода угольной пыли выше 100 кг/т чугуна со­ хранение и увеличение производительности печи может быть обеспечено за счет обогащения шихты и снижения выхода шлака, улучшения крупности и однородности кокса, сни­

62

Г л а в а I I I

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ПЫЛЕУГОЛЬНОГО ТОПЛИВА

Опытно-промышленная установка для вдувания пылеугольного топлива в горн доменной печи была построена по проекту Гипростали в 1967 г. В 1968—1972 гг. проводи­ лась работа по совершенствованию оборудования установки для вдувания угольной пыли, позволившая внедрить в про­ мышленную эксплуатацию надежное и технологичное обо­ рудование, обеспечивающее равномерную и контролируе­ мую во времени и по окружности печи (фурмам) подачу пылеугольного топлива. Отмеченные принципиальные осо­ бенности оборудования, определяющие наиболее благопри­ ятные условия для полного сжигания в фурменных зонах значительных количеств топлива, способствовали успеш­ ной разработке технологического режима доменной плавки с вдуванием в горн пылеугольного топлива и природного газа.

В 1968—1972 гг. проведены промышленные плавки чу­ гуна с применением пылеугольного топлива* общей про­ должительностью более 300 суток. В ходе опытных плавок использовано более 20 тыс. т угля, выплавлено около 300 тыс. т чугуна, получен экономический эффект в раз­ мере 400 тыс. руб.

В 1972 г. освоена технология доменной плавки с вдува­ нием 60—70 кг угольной пыли на 1 т чугуна, позволившая

* В проведении опытно-промышленных плавок с применением пылеугольного топлива принимали участие: от Донецкого металлур­ гического завода — Г. А. Панев, А. Г. Кузуб, В. В. Степанов, М. А. Залевский, Г. П. Кавторин, Г. М. Нестерович, Г. Н. Толстиков и др., от ДонНИИчермета— Ю. А. Мартынов, 3. К. Афа­ насьева, Т. П. Гладкоскок, Г. В. Звягинцев.

64

получить снижение расхода кокса на 15% и стоимости топлива — на 2—3 руб/т чугуна. Рассмотрим результаты проведенных опытно-промышленных плавок.

Условия проведения опытных плавок

Доменная печь № 3 полезным объемом 700 м3 построе­ на по типовому проекту в июне 1956 г. (рис. 17).

Печь имеет 20 бункеров для шихты, из них тринадцать занято агломератом, два — известняком, один — марган­ цевой рудой и три — металлодобавкой. Запас шихты в бун­

проведены ремонт и ревизия механического, электрического и контрольно-измерительного оборудования. Во время ре­ монта было обнаружено «проседание» защитных сегментов в верхней части шахты. Тем не менее защитные сегменты сме­ щены не были, что, возможно, послужило причиной интенсив­ ного износа кладки в верхней части шахты уже через 3—4 мес. после задувки. Впоследствии износ кладки шахты стаби­ лизировался и не оказывал существенного неблагоприят­ ного влияния на распределение материалов и расход кок­ са. Анализ работы печи в 1968—1972 гг. в периоды с вду­ ванием и без вдувания угля дает основание утверждать, что состояние доменной печи и механического оборудова­ ния в указанные периоды было удовлетворительным и не оказывало существенного влияния на показатели плавки.

До 1969 г. в шихте использовались преимущественно сырые руды Криворожского месторождения, а также в коли­ честве до 200 кг/т чугуна железная руда Лебединского ме­ сторождения КМА. Расход сырого флюса составлял 800— 1000 кг/т чугуна, кокса — 850—900 кг/т чугуна. Пер­ вая опытная плавка чугуна с применением пылеугольного топлива была проведена в октябре — ноябре 1968 г. при

В последующие годы шихта доменной печи, по существу, не изменялась и состояла из кокса, агломерата ЮГОК, марганцевой руды, известняка и металлодобавки. С ав­ густа 1972 г. 20—30% агломерата стали заменять окаты­ шами ЦГОК.

Втабл. 7 приведен химический состав агломерата ЮГОК

впериоды проведения опытных плавок. За четыре года хи­ мический состав агломерата ЮГОК принципиально не из­

как правило, составляет 25—30% (поданным поставщика). В подавляющем большинстве случаев агломерат ЮГОК поступал в бункера доменных печей, минуя рудный двор. В тех же случаях, когда агломерат выгружался в «резерв»— на рудный двор, содержание в нем мелочи при погрузке в бункера доменной печи возрастало до 30—40%. Окаты­ ши имеют более ровный фракционный состав и содержат на 3—4% больше железа при меньшей основности. Все окатыши поступают в печь через рудный двор.

66

Таблица 7

Показатели качества сырья при работе доменной печи с применением пылеугольного топлива

В качестве марганцевосодержащего компонента исполь­ зовали карбонатную руду Никопольского месторождения. В качестве металлодобавки в шихту вводили стружку и скрап, часто в равном соотношении. Для офлюсования пу­ стой породы использовали известняк Еленовского место­

ствии от этого флюса отказались из-за имевших место на­

тился до 100—120 кгіт чугуна вследствие повышения со­ держания железа в шихте и основности агломерата.

До 1969 г. в шихте доменной печи № 3 частично или полностью использовался кокс Донецкого КХЗ. С 1969 г., после перехода печи на агломерат, от применения этого кокса полностью отказались из-за его плохих металлургичес­ ких свойств. В шихту был введен кокс Рутченковского КХЗ.

Кокс Рутченковского КХЗ имеет удовлетворительные

в июне — июле 1970 г.) отмечались значительные ухудше­ ния качества кокса, вызванные применением лежалых уг­ лей или другими причинами.

Анализ проведенных в СССР и за рубежом плавок показывает, что для вдувания в горн могут успешно исполь­ зоваться самые различные виды углей, в первую очередь, полуантрациты, антрациты и тощие, а также газовые, длин­ нопламенные угли и даже промпродукт с содержанием до

32—40% золы [3, 271.

Теоретические расчеты и опытные плавки подтвержда­ ют, что в современных технологических условиях наибо­ лее целесообразно вдувать в горн доменной печи угли с мак­ симальным содержанием углерода и минимальным — золы,

В настоящее время, однако, доказано, что в доменной печи наибольший экономический эффект обеспечивается при

68

Таблица 8

использовании тонкоизмельченного (даже до 0,025 мм), подсушенного (менее 1% влаги) и горячего пылеугольного топлива (50—100° С). Применение такого топлива обеспе­ чивает наиболее благоприятные условия для его пневмо­ транспорта и сжигания, минимальное изменение темпера­ туры фурменных зон.

В 1968—1970 гг. на Донецком металлургическом заводе для вдувания в горн доменной печи № 3 использовался полуантрацит (ПАРШ — полуантрацит, рядовой штыб) стоимостью 12—14 рубіт (табл. 9). Уголь отвечал основ­ ным технологическим требованиям.

69