книги из ГПНТБ / Гилод В.Я. Сжигание мазута в металлургических печах

устойчиво работала в диапазоне 80—400 кг/ч. Удельный расход распылителя (компрессорного воздуха) при по­ вышенных расходах топлива снижался до 0,25—0,06 кг на 1 кг мазута. Форсунки устойчиво работали при подо­ греве вентиляторного воздуха, идущего на горение, до 180—200° С. Эмульсионные форсунки ВНИИМТ, анало­ гичные изображенной на рис. 18, но с дырчатым нако­ нечником, удовлетворительно работали на обжиговой машине в течение 10 месяцев, вплоть до перевода ее на газообразное топливо. Длина факела этих форсунок при расходе мазута до 300 кг/ч и коэффициенте расхода воздуха 1,25 не превышала 2 м [154].

На агломерационной машине Камыш-Бурунского горно-обогатительного комбината взамен форсунок низ­ кого давления с успехом применены горелочные устрой­

свода горна, и прямого конвективного теплообмена, при котором острый факел направлен на поверхность ших­

тимости установки форсунок в своде и рациональности расположения их на задней поперечной стенке горна правильны лишь для наиболее употребительных в на­ стоящее время типов форсунок. Применение новых кон­ струкций форсунок, в особенности компактных горелоч­ ных устройств с высокими тепловыми напряжениями в индивидуальных камерах горения, может коренным об­ разом изменить подход к конструированию горнов. Так, вполне закономерной может стать установка на агломашинах низких зажигательных горнов со сводовыми горелочными устройствами.

Обжиг окатышей

Известен опыт отработки технологии обжига окаты­ шей с применением жидкого топлива на двух конвейер­ ных обжиговых машинах горно-обогатительного комби­ ната в Сан-Хуане (Перу) [157].. Размеры первой из них 2,5Х'54 м, второй 3X88 м. На машине № 1 при произ­ водительности 150 т/ч удельный расход мазута составил 20—21 кг/т. Благодаря непосредственной, без промежу­ точного вентилятора, подаче из зоны охлаждения в горн воздуха, нагретого до 980° С, расход топлива на маши­ не № 2 был снижен до 13—15 кг/т. Единичная произво­ дительность форсунок в горнах обжиговых машин со­ ставила соответственно 300 и 210 кг/ч.

Конвейерный обжиг окатышей постепенно вытес­ няет более старый способ обжига в шахтных печах. Од­ нако на долю последних в мировом производстве окаты­ шей приходилось в 1965 г. еще около 30% продукции [158].. В 1970 г. в мире функционировало 12 фабрик ока­ тышей, оборудованных шахтными печами. Шахтная обжиговая печь с мазутным отоплением, сооруженная на фабрике Сэведж Ривер в Тасмании, является по про­

ществленных в Швеции с использованием жидкого топ­

печь. Годовая производительность рассматриваемых об­ жиговых установок одинакова (по 1,8—2,0 млн. т ока­ тышей). На всех фабриках сырьем служит магнетито­ вий концентрат с содержанием 75% фракции менее 44 мкм. Оказалось, что средний удельный расход жидко­ го топлива на конвейерной машине, в шахтных печах и на установке решетка — трубчатая печь практически оди­ наков (18—20 кг/т).

В Пражском научно-исследовательском институте

черной металлургии (ЧССР) предложено применить для

ная гомогенная топливо-воздушная смесь вводится в ре­ актор, заполненный сырыми окатышами, при температу­ ре ниже точки ее воспламенения и со скоростью, превы­ шающей скорость распространения пламени. Благодаря столкновению с окатышами скорость газового потока снижается настолько, что начинается процесс горения— либо на поверхности окатышей, либо в тонком газовом слое вокруг нее. Разогрев поверхности окатышей вызы­ вает диссоциацию некоторых окислов с выделением кис­ лорода, что еще более интенсифицирует процесс горения. Таким образом, температура поверхности окатышей на •несколько сот градусов выше температуры окружающей

Были проведены исследования на огневой модели, представляющей собой реактор непрерывного действия шахтного типа с размерами поперечного сечения рабо­ чей камеры 1 8 0 x 3 0 0 мм. При работе на сырых окаты­ шах из гематитового концентрата производительность опытного реактора составила от 120 до 250 кг/ч (по про­ дукту), на магнетите она была вдвое выше. По результа­ там экспериментов, удельная производительность уста­ новок такого типа оценена в 60 — 250 т/(м2- сутки). Об эко­ номичности установки свидетельствует то обстоятельст­ во, что температуры уходящих газов и выгружаемых окатышей не превышали 100°С.

Пока новый процесс отработан лишь для газообраз- _ ного теплоносителя, однако вполне возможно использо­ вание жидкого топлива в случае его предварительной газификации.

Предварительная металлизация окатышей

Частичное восстановление железорудного концентра­ та или окатышей вне доменной печи с помощью дешево­ го источника энергии является одним из средств сниже­ ния расхода кокса. Известны примеры осуществления процесса внедоменного восстановления с применением жидкого топлива.

На одном из отечественных заводов в промышленных масштабах осуществлено частичное восстановление (ме­ таллизация) крупной партии окатышей на обжиговой машине конвейерного типа [162]. Подогрев и восстанов­ ление окатышей осуществляли в продуктах сгорания ма­ зута. Предварительную сушку сырья на конвейере про­ изводили рециркуляционными газами, которые в ряде случаев, наряду с разбавленными воздухом продуктами сгорания мазута, из выносной топки направляли в зону восстановления. В качестве технологических восстанови­ телей были применены различные сорта твердого топли­

ным сырьем. Оказалось, что на качество продукта суще­ ственно влияет химический состав газообразного тепло­ носителя. Для твердого восстановителя с более высоким содержанием летучих требуется ограничивать окисли­ тельную способность газов. Так, в случае использования буроугольного полукокса содержание кислорода в зонах

центрации кислорода в указанных зонах до 15%'. Расход

тельного восстановления железа достигала 50%.

2.ПРОИЗВОДСТВО КОКСА

Впроизводстве металлургического кокса жидкое топливо используется для решения вспомогательных за­ дач.

Известен [163] способ обогащения доменного газа, предназначенного для обогрева коксовых печей, путем

промышленности способом явилось получение для той же цели заменителя смешанного газа с теплотой сгора­ ния 18 Мдж/м3 (4300 ккал/м3) путем добавки в домен-

фицита в газовом балансе металлургического завода мо­ жет быть рекомендован способ повышения выхода кок­ сового газа путем добавки к коксующимся углям тяже­

менения 210—250°С, коксуемость 4,2—4,9%', содержание фракций с температурой кипения 380°С—48—68%. Тем­ пература коксования во всех опытах составляла около 1300°С. Добавки жидкого топлива были невелики: от 1,3 до 2,5%' по отношению к влажному углю. Наилучшие результаты были получены при минимальной из указан­ ных доле жидкого топлива: теплота сгорания газа при

продолжительности коксования при вводе жидкого топ­ лива, что объясняется задержкой роста температур при испарении в топливе тяжелых углеводородов в диапазо­ не температур порядка 350—450°С, соответствующих ин­ тервалу размягчения угля. По этой причине на произво­

Проблема экономии металлургического кокса и ча­ стичной замены его дешевым и менее дефицитным топли­ вом становится все более актуальной. В качестве заме­ нителей кокса предлагаются горючие газы (в особенно-

использование заменителей кокса, в том числе мазута, является одним из основных направлений технического прогресса и в отечественном доменном производстве [170].

Выбор вида вспомогательного топлива должен, в об­ щем случае, определяться технико-экономическим расче­ том. Согласно анализу, проведенному ЦНИИЧМ [171], наиболее выгодным реагентом для условий ряда метал­

вторичных энергетических ресурсов доменного процесса, показали (табл. 14), что для районов европейской части, особенно Северо-Запада страны, применение мазута бо­ лее рентабельно. В районах Казахстана и Сибири мазут, с учетом точности проведенных расчетов, также не усту­ пает в экономичности угольной пыли.

Применению мазута в доменном процессе 'благопри­

таллургического завода показал, что качество чугуна не

менным газом.

Теплотехнические и технологические основы использования жидкого топлива

Применение углеводородов в домен-ном тфоцессе ос­ новано на частичной замене углерода кокса, расходуе­ мого на восстановление окислов железа, углеродом вно­ симого извне реагента и развитии непрямого восстанов­ ления благодаря наличию в реагенте такого сильного восстановителя, как газообразный водород.

В то же время замена кокса жидким или газообраз­ ным топливом, при прочих равных условиях, приводит к снижению температуры в фурменной зоне вследствие следующих причин: 1) увеличения количества образую­ щихся газов; 2) различий в тепловом эффекте реакций

горения углеводородов и кокса; 3) охлаждения фурмен­ ной зоны относительно холодными реагентами; 4) расхо­ дования тепла на разложение углеводородов; 5) сокращения вносимого в 'печь физического тепла кокса в свя­ зи с частичной заменой последнего углеводородами.

В табл. 15 [174] сопоставлены свойства кокса и вспо­ могательного углеводородного топлива применительно к доменному процессу. Табличные данные показывают, что хотя с реакционно-кинетической точки зрения ввод природного и коксового тазов, вносящих в фурменную зону существенно большее количество водорода, выгод­ нее, подача мазута в горн связана со значительно мень­ шим охлаждающим влиянием па фурменную зону. При использовании угольной пыли тепловой эффект реакций еще выше, чем у жидкого топлива, но содержание водо­ рода значительно ниже.

В ряде случаев оказывается возможным компенсиро­ вать противоречивое воздействие упомянутых факторов повышением температуры дутья, снижением его влажно­

мнению авторов изобретения, может практически снять количественные ограничения по добавке углеродсодер­ жащих топлив.

Однако необходимо иметь в виду, что ввод жидкого топлива, как и других заменителей кокса, в доменную

собно поддерживать и разрыхлять столб шихты в до­ менной печи.

Оптимальные количественные показатели ввода вспо­ могательного топлива в доменную печь должны выби­ раться с учетом конкретных условий ведения доменной плавки на данном металлургическом предприятии. В ка­ честве первого приближения можно, однако, исходить из данных ЦНИИЧМ ['171], основанных как на обобщении опыта работы доменных печей СССР, так и на теорети­ ческом анализе и свидетельствующих, что при работе на атмосферном дутье, нагретом до температуры порядка 1000—11О0°С, оптимальный расход мазута для отечест­ венных доменных печей составляет 65—70 кг на И г чу­ гуна (соответствующие расходы природного газа — 70—

го газа и угольной пыли этот коэффициент соответствен­

жидкого топлива о доменную печь является подача его через воздушные фурмы.

К устройствам для вдувания жидкого топлива предъ­ являются в первую очередь требования предельной на­ дежности при максимальной простоте конструкции, лег­ кости обслуживания и замены их в ходе кампании до­ менной печи, хорошего распыливания топлива. Послед­ нее условие имеет большое значение для эксплуатации печи, поскольку если в окислительной зоне перед фур­ мами не удается осуществить полную 'газификацию топ­ лива, возможно отложение сажи в столбе шихты, что чревато опасностью зависания материалов в печи, а также приводит к снижению экономичности работы аг­ регата. Однако в ряде случаев, стремясь облегчить об­ служивание, ограничиваются горелочными устройствами упрощенных конструкций. Так, на одном из заводов во Франции мазут подавали в фурму без пневматического распыливания, под давлением 1,57 Мн/м2 ( 1 6 ат), через