Способ заполнения загрузочного устройства доменной печи

 

Изобретение относится к доменному производству и может применяться при загрузке шихты в доменную печь лотковым загрузочным устройством. Сущность способа: осуществляют подачу инертного газа, выравнивание и некоторое превышение давления в лотковом загрузочном устройстве и дополнительную подачу инертного газа в течение всего времени опускания порции шихты в печь включительно до полного закрытия нижнего затвора, при этом расход в течение всего времени подачи шихты в печь осуществляют в объеме, превышающем объем замещаемой им шихты приблизительно на 15%, для создания тампона под нижним затвором загрузочного устройства, предотвращающего проникновение доменного газа из печи в загрузочное устройство.

Изобретение относится к доменному производству и может применяться при загрузке доменной печи шихтой лотковым загрузочным устройством.

Известны способы заполнения загрузочных устройств для снижения вредных выбросов в атмосферу [1] согласно которым более эффективными являются способы заполнения загрузочных устройств компримированным чистым доменным газом, азотом или их смесью с помощью инжектора для подавления вредных выбросов из загрузочного устройства с отводом газа из загрузочного устройства после каждого опускания подачи шихты в печь в газопровод чистого доменного газа низкого давления, а затем сброса остатков газа в атмосферу.

Недостатками известных способов заполнения загрузочных устройств для подавления вредных выбросов в атмосферу являются: применение получистого доменного газа для выравнивания давления в загрузочном устройстве, для удаления которого из загрузочного устройства в печь после опуска подачи шихты в печь требуется как минимум двукратная продувка загрузочного устройства компримированным чистым доменным газом, азотом или их смесью, что с учетом абсолютного давления в загрузочном устройстве связано с большими энергетическими затратами; применение компримированного чистого доменного газа для выравнивания давления в загрузочном устройстве с последующим сбросом газа из загрузочного устройства в газопровод чистого доменного газа низкого давления, что с учетом противодавления в нем приводит к сбросу в атмосферу свыше 40% содержащегося в загрузочном устройстве доменного газа и загрязнению атмосферы монооксидом углерода; применение компримированного азота для додавливания и двухкратной продувки загрузочного устройства избыточный азот попадает в выходящий из печи доменный газ, снижая его качество как топлива; при применении смеси компримированного азота и чистого доменного газа имеют место те же недостатки, но при более высоких энергозатратах, так как для работы инжектора необходимо более высокое давление азота.

Наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению является способ заполнения загрузочного устройства доменной печи, включающий подачу в загрузочное устройство чистого газообразного агента с давлением, превышающим давление газа в печи, перед и во время подачи шихты через нижний затвор в печь с дополнительной подачей газообразного агента в загрузочное устройство после опускания подачи шихты включительно до полного закрытия нижнего затвора [2] Недостатки этого способа состоят в следующем.

Способ распространяется только на конусные загрузочные устройства, что подтверждается описанием изобретения и приведенным в нем примером.

В примере указана запыленность газа межконусного пространства 100 мг/м³, поэтому сброс его в коллектор чистого доменного газа с нормативным содержанием пыли не более 4 мг/м³ не допускается.

В известном способе на операцию по сбросу газа в коллектор чистого доменного газа низкого давления дополнительно тратят 10 с на каждую подачу шихты в печь, или, как минимум, 200 подач в сутки · 360 суток · 10 с/3600 200 ч в год, что снижает производительность загрузочного устройства и доменной печи.

При абсолютном давлении в коллекторе чистого доменного газа 110000 Па, а в межконусном пространстве 271000 Па более 40% (110000·100/271000=40,6%) оставшегося в межконусном пространстве газа после сброса его в коллектор чистого доменного газа при наборе очередной подачи шихты поступает в атмосферу, загрязняя окружающую среду монооксидом углерода.

Уплотнительные поверхности нижнего конуса истираются шихтой при сходе в печь, происходит разгерметизация и проникновение грязного газа из печи в загрузочное устройство.

Технический результат настоящего изобретения заключается в предотвращении вредных выбросов в атмосферу за счет исключения проникновения грязного колошникового газа из печи в загрузочное устройство, упрощения процесса, уменьшения времени подачи шихты в печь, оптимизации расхода инертного газа.

Технический результат применительно к лотковому загрузочному устройству достигается тем, что в способе заполнения загрузочного устройства доменной печи, включающем подачу в загрузочное устройство чистого газообразного агента с давлением, превышающим давление газа в печи перед и во время подачи шихты через нижний затвор в печь включительно до полного закрытия нижнего затвора, в качестве чистого газообразного агента в лотковом загрузочном устройстве используют инертный газ, расход которого в течение всего времени подачи шихты в печь осуществляют в объеме, превышающем объем замещаемой им шихты приблизительно на 15% предотвращающего проникновение грязного газа из печи в загрузочное устройство.

После набора порции шихты закрывают верхний затвор над бункером, в бункер подают инертный газ, создают в бункере несколько большее давление, чем в печи, после чего открывают под бункером нижний затвор, состоящий из шихтового и газоплотного клапанов, и регулируют шихтовым клапаном сход шихты в печь через расположенный под бункером канал и распределительный лоток. При этом инертным газом замещают занимаемый шихтой объем в бункере, сдувают пыль в печь и создают тампон в канале под бункером, для чего оптимальным является объем инертного газа, превышающий приблизительно на 15% объем шихты в бункере. После схода шихты в печь закрывают нижний затвор под бункером, сбрасывают избыточный инертный газ из бункера в атмосферу и набирают очередную порцию шихты. Нижний затвор устроен так, что исключается соприкосновение с движущейся шихтой и износ уплотнительных элементов газоплотного клапана, обеспечивается его герметичность, что при наличии тампона инертного газа в канале под бункером полностью исключает переток грязного газа из печи в бункер и из бункера в атмосферу.

Пример 1. Загрузочное устройство лоткового типа доменной печи объемом 2000 м³ имеет бункер геометрической вместимостью 40 м³ с полезной вместимостью 60% (или 24 м³ шихты) и подбункерный канал геометрической вместимостью 2 м³ (диаметр 0,8 м, длина 4 м). Абсолютное рабочее давление в печи 0,3 МПа, в бункере создают избыточное давление по отношению к давлению в печи и поддерживают в течение всего времени схода шихты в печь до полного закрытия нижнего затвора, обеспечивают замещение инертным газом объема шихты в бункере, для чего требуется объем сжатого инертного газа (с учетом коэффициента плотности шихты 0,6), равный 24 · 0,6 14,4 м³, а для создания тампона в канале 14,4 · 0,15 2,16 м³.

Пример 2. Загрузочное устройство лоткового типа доменной печи объемом 3200 м³ имеет бункер геометрической вместимостью 60 м³ на объем шихты 36 м³ и канал под бункером геометрической вместимостью 3 м³, абсолютное рабочее давление в печи 0,35 МПа. Объем сжатого инертного газа для замещения объема шихты в бункере (с коэффициентом плотности 0,6) составит 36 · 0,6 21,6 м³ и для создания тампона 21,6 · 0,15 3,24 м³.

Приведенные расчеты показывают, что подача в загрузочное устройство сжатого инертного газа в объеме, приблизительно на 15% превышающем объем замещаемой им шихты, является оптимальной, так как при меньшей подаче инертного газа не гарантируется создание тампона в канале под бункером, а при большей избыток инертного газа поступает в выходящий из печи доменный газ, снижая его топливный потенциал.

Пример 3. Применением только инертного газа для заполнения лоткового загрузочного устройства исключают сброс газа из бункера в коллектор чистого доменного газа и этим упрощают процесс заполнения и экономят на каждой подаче шихты 10 с (по 3 с на открытие и закрытие сбросного клапана и 4 с пауза между ними). При осуществлении 400 двухскиповых подач в сутки и работе печи 360 суток в год экономия времени составит 10 · 400 · 360/3600400 ч/год.

Применение изобретения позволяет исключить загрязнение окружающей среды вредными выбросами из лоткового загрузочного устройства, упростить процесс, уменьшить время заполнения устройства сжатым инертным газом и оптимизировать его расход.

Формула изобретения

Способ заполнения загрузочного устройства доменной печи, включающий подачу в загрузочное устройство чистого газообразного агента с давлением, превышающим давление газа в печи перед и во время загрузки шихты через нижний затвор в печь, включительно до полного закрытия нижнего затвора, отличающийся тем, что в качестве чистого газообразного агента в лотковом загрузочном устройстве используют инертный газ, подачу которого в течение всего времени загрузки шихты в печь осуществляют в объеме, превышающем объем замещаемой им шихты приблизительно на 15% для создания тампона инертного газа под нижним затвором, предотвращающего проникновение доменного газа из печи в загрузочное устройство.