2.6.3. Особенности добавки в дутье мазута
В отличие от подачи природного газа через воздушные, фурмы, мазут подается через сопла с помощью водоохлаждаемых форсунок. Как и в случае подачи природного газа, мазут должен распределяться по воздушным приборам равномерно.
В случае понижения температуры в районе одной или нескольких фурм временно на эти фурмы сокращается расход мазута. Если на фурмах появляется шлак, то временно на них прекращается подача мазута. После повышения нагрева и ухода шлака из фурм расход мазута на них восстанавливается до прежнего уровня.
Во время оползаний гарнисажа и перекрытия сечения фурм немедленно полностью перекрывается мазут на эти фурмы во избежание скопления его в сопле.
Для сохранения теплового состояния при вдувании мазута сокращается расход кокса 1,2 кг/кг мазута. На каждый кг мазута сокращается вдувание природного газа на 0,7-1,1м3 в зависимости от нагрева печи. Как отмечалось в 2.5.2 вдувание мазута совместно с природным газом увеличивает его К3 по отношению к расходу кокса до 1,67 кг/кг мазута [89]. С изменением расхода мазута К3 кокса меняется в меньшей мере, по сравнению с К3 кокса природным и коксовым газами.
Во время прекращения подачи мазута увеличивают подачу природного газа. Если такой возможности нет, то за 7-8 часов до отключения мазута уменьшают рудную нагрузку из расчета 1,2-1,4т кокса на каждую тонну мазута. При внезапном отключении мазута загружают холостые подачи из того же расчета замены мазута коксом и корректируют рудную нагрузку по тепловому состоянию печи.
Следует учитывать, что после прекращения подачи мазута горн некоторое время греется, но это не должно влиять на корректировку рудной нагрузки.
Перед остановкой печи мазут закрывается за 50 минут до остановки, т.е. втрое ранее, чем это имеет место в аналогичном случае при вдувании природного и коксового газов. Отличием является и обязательная продувка паром мазутопроводов и форсунок после прекращения подачи мазута.
Применение мазута особенно удачно совместно с ПУТ в виде мазутоугольной пасты. Наряду с высоким коэффициентом замены кокса увеличивается долговечность эксплуатации всей системы подачи мазутоугольной добавки в доменную печь.
2.6.4. Применение пылеугольного топлива (пут) в дутье
Черная металлургия (ЧМ) является одной из наиболее энергоемких производств. На нее расходуется 11% добываемого топлива. В Японии, например, на нужды ЧМ расходуется 13-15% всей энергии, В целом на нужды ЧМ затрачивается 30% всего добываемого каменного угля.
Доменное производство потребляет 54,3% топлива, расходуемого в ЧМ. Мировые запасы каменного угля составляют 6150 млрд.т (79%), нефть в залежах месторождений 480млрд.т (6,2%), нефть в битуминозных песках 750млрд.т (9,7%). Природный газ 380млрд.т (4,9%), гидроэнергия 3млрд.т (0,05%).
Следовательно, запасы угля в 13 раз больше, чем запасы нефти, и в 16 раз больше запасов газа. Отсюда следует, что в обозримом будущем уголь будет играть ведущую роль в энергетическом балансе мира. Поскольку запасы коксующихся углей ограничены (см. 2.2.5), то вдувание ПУТ на доменных печах России, Украины и Казахстана является одной из первоначальных задач [125, 126, 127].
В таблице 2.22 представлены основные результаты работы доменных печей с вдуванием больших количеств ПУТ. Из таблицы видно, что количество вдуваемого ПУТ достигает 180-212 кг/т чуг. с расходом кокса 300-270 кг/т чуг. Это в два раза меньший расход кокса, по сравнению с его расходом на доменных печах Украины и в 1,5 раза меньше, чем расход кокса в России.
Из таблицы также видно, что в сложных сырьевых условиях (выход шлака 594-550 кг/т чуг.) Донецкого металлургического завода (ДМЗ) на ДП №1 вдували ПУТ 141,8 и 178,4 кг/т чуг. с расходом кокса соответственно 526 и 450 кг/т чуг. против 674 кг/т чуг. без вдувания ПУТ.
Значительный успех по величине вдувания ПУТ, а также в деле более полного сгорания коксового остатка в пылинках угля достигнут за счет локального подвода кислорода в зону горения ПУТ. На рис.2.24 и 2.25 представлены конструкции фурменных приборов фирмы «Thyssen Stahl» и ИЧМ НАН Украины. Кроме того, в зоне горения ПУТ увеличили температуру и количество О2.
Полнота сгорания ПУТ в горне доменной печи определяется следующими стадиями:
τ1 = к1 5,3 1014 Т-4ср.δ0,8; (2.19)
τ2 = к2 0,5 106 δ6; (2.20)
(2.21)
(2.22)
где τ1; τ2; τ3; τ4 – время прогрева до воспламенения летучих (τ1), выгорания летучих (τ2), воспламенения углерода ПУТ (τ3), и выгорания коксового остатка, с (τ4);
к1, к2; к3; к4 – опытные коэффициенты, зависящие от марки угля;
Тср. – температура внешней среды, К;
δ – средний начальный размер частиц, м;
ρу, ρк – кажущаяся плотность угля и коксового остатка, кг/м3;
Аск – внутренняя зольность коксового остатка, %;
О2 – объёмная концентрация кислорода, %;
n – коэффициент, равный для условий доменной печи 0,15-0,25.
Видно, что процесс сгорания ПУТ зависит от размера частиц угля, температуры зоны горения и концентрации О2. Кроме того, эффективность
вдувания ПУТ увеличилась за счет применения смесей углей с высоким и низким содержанием летучих при их соотношении 1:1. Положительные результаты получены также при добавке в ПУТ флюсующих компонентов, которые улучшают режим шлакообразования и процессы десульфурации чугуна.
Значительные успехи наблюдаются в распределении ПУТ по отдельным фурмам, хотя здесь еще не достигнута полная равномерность их распределения по окружности горна. Учитывая важность вдувания ПУТ в доменные печи, можно не сомневаться, что будут совершенствоваться конструктивные и технологические параметры комбинированного дутья с ПУТ.