63. Вдувание мазута в горн печи

Мазут оказывает аналогичное природному газу воздействие на доменную плавку. Отличие заключается в том, что ма­зут при горении у фурм вносит в печь больше тепла (из-за меньшей теплоты разложения и большего количества углерода), образует в гор­не несколько меньше горновых газов и вносит в печь меньше водоро­да. Теплота сгорания мазута у фурм составляет 6100—6400 кДж/кг, т. е. несколько меньше, чем для кокса, и значительно больше, чем для природного газа. Вдувание мазута в горн вызывает некоторое (но меньшее по сравнению с природным газом) снижение температуры в горне печи. Опыт промышленного производства показал, что 1 кг мазута экономит 0,9-1,3 кг кокса. При пересчете с кокса на углерод кокса коэффициент замены 1 кг углерода кокса на 1 кг углерода мазу­та k_т составит следующую величину: до­пускают, что коэффициент замены ра­вен 1,2 кг/кг; в 1,2 кг кокса (при содер-

жании углерода в коксе 85%) содержится 1,2-0,85 = 1,02 кг углерода; в 1 кг мазута, содержащем 84% углерода, находится 1,0*0,84 = 0,84 кг уг­лерода. Тогда коэффициент замены составит 1,02/0,84 = 1,21 кг угле­рода кокса/кг углерода мазута, что существенно ниже, чем в случае за­мены кокса природным газом. С увеличением количества вдуваемого мазута экономия кокса и коэффициент замены кокса мазутом снижа­ются. На рис. 4.112 приведена зависимость коэффициента замены ко­кса мазутом от количества вводимого в горн мазута (по данным фир­мы «Феникс Рейнрор», ФРГ).

Основной эффект воздействия мазута связан с прямой заменой уг­лерода кокса углеродом мазута. Поскольку в печь вносится водорода значительно меньше, чем с природным и коксовым газами, влияние улучшения восстановительных условий, в частности снижение степе­ни прямого восстановления, проявляется в меньшей степени.

По сравнению с природным газом и коксом мазут вносит в печь больше серы. Однако промышленный опыт показал, что на содержа­ние серы в чугуне это не влияет.

Определенной проблемой являются транспортировка мазута в пе­чи и его равномерная подача в зону горения. Высокая вязкость холод­ного мазута вызывает необходимость некоторого его подогрева.

Ограничения количества вдуваемого в печь мазута те же, что и в случае использования природного газа, а именно, ухудшение газоди­намики плавки и снижение температуры в горне печи. Вдуванию большого количества мазута в горн препятствует также то обстоятель­ство, что в фурменной зоне горит только часть мазута; выделяющий­ся сажистый углерод нарушает ход плавки.

64. Вдувание угля в горн печи

Большим преимуществом пылевидного угля по сравнению с другими видами топлива является его низкая стоимость. При вдувании измельченного твердого топлива затраты и тепла на процессы термического его разложения небольшие, что обеспечивает сравнительно высокий (особенно по отношению к при родному и коксовому газам) приход тепла в горн доменной печи.

Основным следствием воздействия измельченного угля на процесс является непосредственная замена углерода кокса углеродом угля Поэтому коэффициент замены кокса углем во многом зависит от свойств угля, в частности от содержания в нем углерода, золы, серы и влаги. Чем выше содержание углерода в угле, тем большее значение имеет прямая замена им углерода кокса, тем выше приход тепла и горн лечи и выше коэффициент замены кокса углем. В отличие от газообразных и жидких восстановителей уголь практически не содержит водорода (кроме содержащегося в летучих и водяном паре), поэтому вдувание угля в горн оказывает слабое влияние на ход восстановительных процессов. Зола угля несколько увеличивает выход шлака в печи, что снижает экономию кокса при вводе угля в печь. Сера, вносимая углем, может частично переходить в чугун, что требует ограничения используемых углей по их сернистости. При вдувании угля газодингамические условия плавки практически не меняются. В связи с этим лимитирующим фактором количества используемого твердого топлива является нагрев горна. Уменьшение прихода тепла в горн из-за меньшей по сравнению с коксом теплоты сгорания угля и наличия водяных паров, претерпевающих в горне диссоциацию, приводит к снижению температуры горна. Поэтому в доменной плавке следует использовать высушенные угли.

На основе результатов многочислен­ных исследований на горячих стендах и на доменных печах в настоя­щее время хорошо известны условия, которые обеспечивают замену до 40—45% кокса вдуваемым пылеугольным топливом. К ним отно­сятся:

1. Высокое качество кокса, применяемого в доменной плавке.

2. Высокое качество угля, используемого для вдувания в доменную печь.

3. Применение специальной техники вдувания, обеспечивающей полноту сжигания угля в фурменной зоне.

4. Обогащение дутья кислородом и вдувание кислорода совместно с углем.

При вдувании большого количества угля уменьшается объемная доля кокса в шихте, что повышает требования к обеспечению газо­проницаемости столба шихты в шахте и коксового тотермана в горне. Главным условием выполнения этих требований является примене­ние высококачественного кокса, обладающего высокой холодной и горячей прочностью.

Требования к качеству углей для вдувания в доменную печь сво­дятся к следующему:

• низкая зольность (не более 10—12%);

• высокое содержание летучих (30-40%);

• низкое содержание серы (не более 1%);

• высокая температура плавления золы (более 1400 °С);

• тонкое измельчение (80% крупностью 200 мм);

• хорошая измельчаемость.

Особое значение имеет зольность вдуваемого угля, которая опре­деляет коэффициент замены кокса углем, влияет на содержание кремния в чугуне и на выход шлака. Кроме того, абразивные свойст­ва угля, влияющие на стойкость трубопроводов системы его вдувания, также определяются зольностью угля.

В связи со снижением газопроницаемости столба шихты при вду­вании значительных количеств ПУТ и для поддержания производи­тельности печей на необходимом уровне расход дутья сокращают, обогащая его кислородом. Особенностью технологии плавки при вду­вании ПУТ является создание в осевой части печи коксовой отдуши­ны из крупного кокса. На печах с конусными аппаратами для этого применяют специальные приемы загрузки. Для вдувания используют угли как с высоким, так и с низким содержанием летучих веществ. В связи с тем, что уголь не успевает сгорать в фурменной зоне, считают что для вдувания лучше использовать угли, несгоревшие частички которых имеют повышенную реакционную способность.