книги из ГПНТБ / Применение пылеугольного топлива для выплавки чугуна

та газов-восстановителей с окислами железа, что, в свою очередь, явилось основной причиной улучшения использо­ вания восстановительной энергии газов. Из данных табл. 10 видно, что в 1971 г. в отдельные периоды плавки гщо повы­ сился на 0,005—0,035, или 1,7—11 %. По результатам пла­ вок 1972 г. степень использования восстановительной энер­ гии газов повышалась пропорционально расходу угольной пыли на 1,0—1,5% на каждые 10 кг угля. При расходе угольной пыли 60—70 кг/т чугуна т]со повысилось от 0,33 до 0,36, или на 8%. Эффективному использованию восста­ новительной энергии горновых газов, несомненно, способ­ ствовал ровный и устойчивый сход шихты, отмечающий­ ся, как правило, при работе доменных печей с вдуванием угольной пыли.

Наиболее характерными в этом отношении являются

количество принудительных осадок, температура дутья, производительность печи и другие показатели, качественно характеризующие сход шихты, существенно не изменились при увеличении расхода угольной пыли до 60—70 кг/т чугуна. Весьма характерным показателем схода шихты явля­ ется время работы печи с приоткрытым клапаном «снорт». С целью выравнивания схода шихты и предупреждения дли­ тельных расстройств в необходимых случаях приоткры­ вали клапан «снорт» для снижения перепада давления до уровня, обеспечивающего ровный, хотя и замедленный, сход шихты. По мере улучшения работы печи клапан «снорт» закрывался. Это мероприятие оказалось более эф­ фективным, чем изменение расхода дутья или выполнение принудительных осадок. Время работы с приоткрытым клапаном «снорт» изменялось незначительно во всех периодах, кроме одного, когда расход угля был высоким и составлял 84,4 кг/т чугуна.

Распределение газового потока по радиусу колошника также существенно не изменялось: содержание двуокиси углерода на периферии и в центре печи несколько повы­ силось, что, однако, не препятствовало сохранению ров­ ного схода шихты и объясняется снижением доли кокса в шихте и соответственным увеличением ее активного ве­ са. Стойкость воздушных и шлаковых фурм при работе доменной печи с вдуванием угольной пыли была достаточно высокой и существенно не изменилась.

81

Следствием высокого коэффициента замены кокса уг­ лем является снижение общего расхода углерода, прихода и расхода тепла на единицу чугуна, а также улучшение коэффициента использования тепла в доменной печи. Так, в лучших опытных периодах с вдуванием угольной пыли в 1971 г. к. п. д. тепла в печи повысился от 79 до 82%, а тепловой эквивалент единицы углерода — от 4795 до

4995 ккал/кг.

Таким образом, промышленными плавками с расходом угольной пыли до 100 кг/т чугуна, проведенными на домен­ ной печи № 3 Донецкого металлургического завода, пол­ ностью подтверждены теоретические выводы о том, что вопросы полного сжигания топлива в фурменных зонах, компенсации его охлаждающего влияния, использования восстановительной энергии горновых газов в печи не созда­ ют принципиальных и практических затруднений при ос­ воении технологии плавки с высоким расходом пылеуголь­ ного топлива. В полном соответствии с теоретическими вы­ водами показано, что наиболее существенно изменяющимся фактором является газодинамический режим, определя­ ющий производительность доменной печи. Показано, что при условии оптимизации технологического режима плав­ ки замена до 15% кокса пылеугольным топливом не вызывает существенного изменения производительности печи и интенсивности плавки.

Экономическая эффективность технологического ре­ жима плавки с вдуванием пылеугольного топлива. Эконо­ мический эффект определялся по суммарной стоимости топлива (кокса, угольной пыли и природного газа), из­ расходованного на 1 т чугуна. Принимали, что при сохра­ нении состава шихты и производительности печи все прочие (кроме стоимости топлива) статьи калькуляции существен­ но не изменялись. Стоимость угольной пыли рассчитывали с учетом потерь угля при сушке и на выпыливание, а так­ же с учетом стоимости приготовления пыли, составляющей, согласно данным Укрэнергочермета, 10% стоимости угля.

Во всех опытных периодах при работе доменной печи как на сырой руде, так и на агломерате применение уголь­ ной пыли позволило существенно снизить суммарную стои­ мость топлива, израсходованного на 1 т чугуна, прежде всего, за счет снижения расхода кокса и природного газа.

Наиболее высокие экономические показатели были до­ стигнуты при расходе 60—70 кг угольной пыли на 1 т

84

чугуна, когда стоимость кокса, израсходованного на 1 т чугуна, снизилась на 3,0—3,5 руб., природного газа — на 0,4 руб. при стоимости угольной пыли около 1,1—1,2 руб.

Принимая коэффициент замены кокса природным газом, равным 0,9, можно подсчитать, что применение природного газа позволило снизить расход кокса на 11,6% и стои­ мость топлива на 2 руб/т чугуна; применение же пыле­ угольного топлива и природного газа позволило снизить

с плавкой при вдувании одного природного газа, повысить эффективность применения комбинированного дутья.

Таким образом, проведенные на Донецком металлурги­ ческом заводе опытные плавки подтвердили теоретический вывод о высокой экономической эффективности совместного применения пылеугольного топлива и природного газа.

Фактически полученный экономический эффект при вдувании в горн до 100 кг угольной пыли на 1 т чугуна совпадает с расчетным теоретическим, рассчитанным из ус­ ловия снижения степени прямого восстановления железа на 2% на каждые 100 кг угольной пыли. Линейная зави­ симость эффекта от расхода угольной пыли и совпадение фактических и расчетных значений эффекта несомненно свидетельствуют о возможности дальнейшего увеличения расхода угольной пыли и повышения эффективности разра­ ботанного технологического режима до 4—5 руб. на 1 т чугуна.

Опыт проведения промышленных плавок с вдуванием пылеугольного топлива позволил наметить эффективные мероприятия по дальнейшему совершенствованию разра­ ботанного технологического режима. Основными задачами остаются: улучшение распределения пылеугольного топ­ лива по фурмам и условий сжигания топлива в фурменных зонах, оптимизация технологического режима доменной плавки при расходе угольной пыли до 100—150 кг на 1 т чугуна. С целью освоения технологии плавки с высоким расходом угольной пыли намечено внедрение: 1) системы автоматического равномерного распределения пылеуголь­ ного топлива по фурмам; 2) устройств ввода угля через сопло (перпендикулярно потоку дутья на расстоянии 700—

85

* Расчетное количество колошникового газа измерялось в м*/т чугуна, а содержание серы в колошниковом газе в мг/л.

800 мм от фурмы); 3) повышение температуры дутья до 1100—1150° С и снижение расхода природного газа до 30— 40 м?/т чугуна; 4) оперативного контроля за нагревом гор­ на с помощью измерения температуры чугуна и шлака на выпуске; 5) оптимизации системы загрузки шихты, режи­ ма выпуска продуктов плавки, состава шлака на выпуске.

Впоследствии, после строительства самостоятельного узла приготовления угольной пыли, по-видимому, станет возможным освоение технологического режима при увели­ чении расхода угольной пыли до 200 кг/т чугуна при от­ ключении подачи природного газа.

Материальные и тепловые балансы

Для оценки влияния угольной пыли на показатели до­ менного процесса и анализа причин изменения этих пока­ зателей по методу А. Н. Рамма были рассчитаны материаль­ но-тепловые балансы в доопытный период (30 мая — 11 июня) и в различные периоды опытной плавки, отличаю­ щиеся расходами угольной пыли [71] (табл. 10).

Основные показатели работы печи в исследуемых пери­ одах представлены в табл. 10. Расходы сырых материалов на 1 т чугуна определялись по суточным данным цехового учета с поправкой на рассчитанное по балансу железа про­ изводство. Для определения влияния угольной пыли на содержание серы в чугуне были рассчитаны балансы серы

(табл. 12).

При вдувании угля приход серы с шихтой на 1 т чу­ гуна снизился на 1,5—8,3%. Поэтому качество чугуна (табл. 10) по содержанию серы во II и III периодах улуч­ шилось по сравнению с доопытным периодом, несмотря на снижение основности шлака и уменьшение уноса серы со шлаком от 9,27 до 8,03 кг/т чугуна (табл. 12). Снижение содержания серы в чугуне было вызвано также увеличением на 3,5—4,9% количества серы, уносимой с колошниковыми газами. Последнее можно объяснить преимущественным го­ рением угольной пыли в узком периферийном кольце горна.

Общий расход сырых материалов на выплавку 1 т чу­ гуна при вдувании угольной пыли уменьшился от 4863 кг

13). В расходной части баланса по этой же причине умень­ шился на 3,5—11 % выход колошникового газа. Вынос ко-

88

зано с ухудшением газопроницаемости столба шихты изза сокращения расхода кокса. Так, выход горновых газов на 1 кг кокса составил 3,62 м3 в доопытном периоде и 3,76; 3,95 и 4,1 м3 во II—IV периодах опытной плавки.

Снижение расхода кокса определялось расходом уголь­ ной пыли, а также величиной температурной компенса­ ции. Наибольшее снижение расхода кокса (на 13,4%), по

89

Таблица 14

Показатели тепловой и восстановительной работы

90

Продолжение табл. 14

нии 40 кг угольной пыли на 1 т чугуна при высокой темпера­ турной компенсации: температура дутья была увеличена на 42 град. Кроме того, был сокращен на 9 м3!т чугуна

рате от 26,6 до 28,3% и, возможно, неполным сгоранием угольной пыли из-за неравномерного распределения ее по фурмам. По-видимому, оптимальный расход природного газа при вдувании угольной пыли и отсутствии темпера­ турной компенсации должен уменьшаться. При этом улуч­ шаются процессы теплообмена в горне и использование теп­ ловой и химической энергии газов по высоте печи, что способствует дополнительной экономии кокса.

Уменьшение количества углерода кокса, сгоревшего на фурмах, на 30—68 кгіт чугуна, а также более низкая тепло­ отдача угольной пыли (1761—1792 ккал/кг) привели к умень­ шению теплоты горения топлива у фурм (табл. 15). Сниже-

91