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

восстановления в кипящем шлаковом слое (так назы­ ваемый процесс КШС) предложен И. Ю. Кожевнико­ вым и Н. А. Ярхо. Сущность процесса заключается в следующем. Окатыши размером 20—30 мм равномерно подаются на поверхность расплавленного шлака, в окру­ жении которого, при температуре 1500—il6'50°C, происхо­ дит их восстановление без изменения агрегатного со­ стояния. Металлизованные окатыши затем расплавляют­ ся и оседают, образуя на подине слой жидкого металла.

Эксперименты на печи садкой 10 т [215] продемонст­ рировали преимущества отопления печи мазутом по сравнению с работой ее на природном газе. Максималь­

мена природного газа комбинированным тазо-мазутным топливом позволяет экономить до 30—35% кислорода, расходуемого на ведение процесса.

Несмотря на ряд преимуществ описанных плавильновосстановительных процессов по сравнению с доменным, главным из которых является возможность применения дешевого и недефицитного топлива, они характеризуют­ ся повышенным расходом кислорода и низкой утилиза­ цией тепла уходящих газов. Возможно, эти недостатки смогут быть устранены при реализации процессов в промышленном масштабе. Пока же процессы прямого получения жидкого металла в большинстве случаев не вышли из стадии лабораторных исследований и полу­ промышленных испытаний.

Новые процессы получения крицы и губчатого желе­ за уже нашли промышленное применение. В настоящее время в мире производится ежегодно примерно 2,6 млн. т губчатого железа и 2 млн. т крицы [167] с использова­ нием относительно дешевых восстановителей.

В 11969 г. 50% губчатого железа, полученного в про­ мышленных установках, произведено во вращающихся трубчатых печах, отапливаемых мазутом или природ­ ным газом [216]. Технологическим восстановителем слу­ жит твердое топливо (лигнит, битуминозный уголь, антрадит, коксовая мелочь). При получении губчатого железа

использовали метод многостадийного сжигания мазута, заключающийся в предварительной газификации топли­ ва в горелочном устройстве, установленном с торца пе­ чи, и распределении подачи воздуха вдоль всей длины печи. Таким путем достигалось мягкое вытянутое пламя с широкими возможностями регулирования его темпера­ туры, что для данного процесса совершенно необходи­ мо, поскольку перегрев шихты сверх 1000—il060°C при­

ние годы расход жидкого топлива в мартеновском про­ изводстве возрастает. В 1970 г. из всего жидкого топли­ ва, потребленного в черной металлургии СССР, 51,2%

нашли применение в мартеновском производстве стали (1965 г. —43,6%) [1]- Таким образом, мартеновские, пе­ чи являются основными потребителями жидкого топлива •в металлургии.

Сжигание природного газа с карбюрацией факела мазутом является в настоящее время основным способом отопления мартеновских печей. Расход мазута по теплу

ливном балансе мартеновского производства стали коле­

казал не только желательность, но и необходимость до­ бавки мазута к газообразному топливу в количестве до 30% общей тепловой нагрузки [220], несмотря на ряд трудностей, возникающих при работе печей на жидком топливе.

Вместе с тем технология мартеновской плавки предъ­ являет к жидкому топливу специфические требования* Поскольку теплоотдача излучением от факела к ванне приобретает в мартеновских печах первостепенное зна­ чение, светимость факела должна быть максимальной. Поэтому, в соответствии с требованиями ГОСТ <14298— 69 (табл. 18), мазут марок МП (малосернистый) и МПС (сернистый) должен обладать показателем коксуемости не ниже 8%. ГОСТ устанавливает также, что для ряда предприятий, выпускающих высококачественные стали, нижний предел коксуемости мазута МП повышается до 10%.. В нормах нашли отражение результаты исследо­ ваний Уральского политехнического института >(УПИ) им. С. М. Кирова, показавших, что увеличение показате­ ля коксуемости с 8 до 12% позволяет повысить темпе­ ратуру факела в отдельных плавках на ®0—Ю0 град, снизить расход топлива на 12,7—117,2 и увеличить про­ изводительность печи на 3,7—4,4% [221, с. 17—28].

эффективности использования топлива в мартеновских печах. ВНИИМТ на огневом стенде провел обстоятель­ ные исследования радиационных характеристик факела, получаемого при сжигании мазута разных свойств: кине-

радиационных свойств факела с .каждым из перечислен­ ных показателей топлива не обнаружено и оптимальные соотношения между ними применительно к требованиям технологии мартеновской плавки пока не известны.

Способы сжигания жидкого топлива в мартеновских печах

Существует огромное разнообразие конструкций го­ релочных устройств, разработанных специально для ис­ пользования в мартеновских печах. В этом обстоятель­ стве нашла, в частности, отражение специфика условий эксплуатации печей.

Примечателен в этом смысле опыт работы ММК, на мартеновских печах которого было проведено промыш-

ленное опробование целого ряда способов сжигания жидкого топлива.

Первоначально мазут вводили в печь с помощью па­ ровой 'форсунки конструкции Днепропетровского метал­ лургического института (ДМИ), установленной в инжек­ торе газового кессона на месте воздушного сопла. Ос­ новным топливом являлся смешанный коксо-доменный газ, подогретый в регенераторах до 950—Ы00°С. Не­ смотря на то что благодаря комбинированному отопле­ нию температура факела возросла на 60—70 град и не­ сколько повысилась производительность печи, увеличи­ лись и потери тепла с уходящими газами, а также был обнаружен занос насадок регенераторов, стенок верти­ кальных каналов и шлаковиков сажистыми частицами. Последнее обстоятельство свидетельствовало о том, что продукты пиролиза мазута, происходившего не только в факеле, но и в струе высокотемпературного газа в га­ зовом кессоне, не успевали полностью сгореть в преде­ лах рабочего пространства печи.

С целью устранения этого явления был опробован способ подачи мазута в газовый шлаковик с помощью

Рис. 81. Схема подачи мазута в шлаковики мартеновской печи:

форсунки того же типа. Схема подачи .мазута в шлако­ вики показана на рис. 61. Благодаря перегреву пара на 60—70 град в змеевиках, встроенных в торцовые стенки шлаковиков, его температура у форсунок достигала 220—230°С.

мазута в шлаковики является их постепенное закоксовывание. В том случае, когда коксовые отложения дости­ гали уровня перевальной стенки, наступало резкое ухуд­ шение условий сжигания мазута, немедленно отражав­ шееся на технико-экономических показателях работы печи.

'При переводе газовых мартеновских печей на отоп­ ление одним мазутом форсунки устанавливали по обе стороны бывших газовых кессонов, через которые пода­ вали вентиляторный воздух с целью создания высоко­ скоростного осевого потока газов в ванне. Форсунки были наклонены под углом 10—Ы° к поверхности ван­ ны, угол между их осями^ (в плане) составлял 14°. Хоро­ шие результаты на отдельных печах дала и установка форсунок в торце бывших газовых кессонов под таким же углом к зеркалу ванны. При этом по бывшему газо­ вому пути направляли подогретый до 900—М50°С воз­ дух в -количестве, не превышавшем 35—38%. от общего расхода воздуха на печь. .Газификация и пиролиз ма­ зута, происходившие в условиях недостатка воздуха, приводили к получению полугаза, обладавшего высокой светимостью благодаря повышенной концентрации са­ жистых частиц.

На отдельных заводах может найти применение опыт ММК по комбинированному отоплению мартеновских печей мазутом и холодным коксовым газом. На трехканальных мартеновских печах (с использованием также газового тракта для подачи воздуха) коксовый газ низ­ кого давления вводили в печь через две пары комбини-

подобных горелочных устройств такой способ отопления признан нецелесообразным.

Наличие природного газа на большинстве металлур­ гических предприятий страны привело к разработке и широкому применению на мартеновских печах комбини­ рованных способов отопления, которые в ряде случаев оказывались наиболее эффективными.

При переводе трехканальных мартеновских печей ММК на отопление природным газом в торце каждого центрального (бывшего газового) вертикального канала были установлены две горелки: газовая .(нижняя) — на уровне порогов рабочих окон и газо-мазутная — на оси кессона. Через нижнюю горелку подавали 60—70% об­

ции изображенной на рис. 83. В качестве распылителя

всего колебалась около 10%. Была отмечена слабая эф­ фективность карбюрации факела мазутом на 900-т пе­ чах, вызванная, по-видимому, тем, что увеличение дли­ ны печи и площади тепловоспринимающей поверхности, по сравнению с печами меньшего тоннажа, снижает зна­ чение светимости факела. Сокращение расхода жидкого топлива можно компенсировать пропорциональным уве­ личением подачи кислорода в факел.

Выходные сечения газо-мазутных горелок располага­ ются обычно на уровне V2—2/з ширины вертикального канала с тем, чтобы область максимальных температур факела находилась в зоне входа факела в рабочее про­ странство. Однако при обогащении дутья кислородом до 25% выходное сечение газо-мазутной горелки может находиться на уровне перевальной стенки $223].

На Магнитогорском металлургическом комбинате с 1964 г. применяется распыливание жидкого топлива природным газом, поступающим к форсункам под дав­ лением не более 0,2 Мн/м2 (2 ат), в комбинированном

горелочном устройстве (р.ис. 84). В форсунку вводится и компрессорный воздух, подача которого осуществляется непрерывно, в том числе и после перекидки клапанов. Назначение воздуха в 'последнем случае — эффективное

Рис. 84. Комбинированная газо-мазутная горелка ММК с распиливанием мазута природным газом:

J — мазут; 2 — природный газ; 3 — компрессорный воздух; 4 — ох ­ л а ж д а ю щ а я вода

охлаждение мазутного сопла, удаление оставшегося в нем мазута, защита от засорения сопла твердыми части­ цами, содержащимися в продуктах сгорания. В рабочий период сжатый воздух является первичным распылите­ лем, Расход воздуха невелик (0,06—0,15 кг «а 1 кг ма-