Способ ведения доменной плавки

 

Изобретение относится к доменному производству, конкретнее к вдуванию природного и коксового газа в горн доменной печи, и может быть использовано для совершенствования технологического режима плавки. Способ ведения доменной плавки включает загрузку в осевую зону печи доли кокса и вдувание природного газа. В процессе плавки осуществляют частичную или полную замену вдуваемого природного газа коксовым, долю загружаемого в осевую зону печи кокса определяют из соотношения где К_пг и К_кг - доля кокса, загружаемого в осевую зону печи при вдувании природного или коксового газов (долей единицы); Q_д, Q_пг и Q_кг - расходы дутья, природного и коксового газов (м/мин). При использовании изобретения повышается экономия кокса, увеличивается надежность и долговечность загрузочного устройства.

Изобретение относится к доменному производству, конкретнее к вдуванию природного и коксового газа в горн доменной печи, и может быть использовано для совершенствования технологического режима плавки.

Известны способы ведения доменной плавки с применением комбинированного дутья, в частности с раздельным или совместным вдуванием природного и коксового газов для снижения удельного расхода кокса на выплавку чугуна. При этом расход газов определяется уровнем теоретической температуры горения (1. Рамм А. Н. Современный доменный процесс. М., Металлургия, 1980, с. 172-229; 2. Авторское свидетельство SU N 1068481 A, C 21 В 5/00, 1984 г.).

Недостаток известных способов в неполном использовании возможностей экономии кокса при замене природного газа коксовым, так как предельный расход углеводородов определяется не только теоретической температурой горения и газодинамическими условиями доменной плавки, а также степенью использования восстановительного и теплового потенциалов газового потока.

Наиболее близок к предлагаемому изобретению но достигаемому результату способ доменной плавки с загрузкой кокса в осевую зону колошника (3. Авторское свидетельство SU N 1423594 A, C 21 B 7/20, 1988 г. - прототип). Прототип частично устраняет недостаток аналогов, так как улучшает использование восстановительного и теплового потенциалов газового потока путем увеличения газопроницаемости осевой зоны печи загрузкой кокса в эту зону. При этом траектория восходящего потока газа становится более пологой, большая часть газа проходит через высокотемпературные промежуточную и осевую зоны печи, а не покидает ее с периферийным потоком.

Однако в этом способе не учитывается существенное возрастание мощности струи дутья с увеличением расхода углеводородной добавки при замене природного газа коксовым и это является недостатком прототипа, поскольку снижает возможную экономию кокса на выплавку чугуна и намного ухудшает условия работы важнейших узлов загрузочного устройства.

Экономичная и высокопроизводительная работа доменной печи (особенно большого объема) обеспечивается организованной в столбе шихты осевой "отдушиной", но высокая газопроницаемость этого участка печи органически приводит к низкой степени использования здесь восстановительного и теплового потенциалов газового потока (4. "Металлург", 1987, N 3, с. 14-15). При неизменном радиальном распределении рудной нагрузки в столбе шихты, с увеличением мощности струи дутья увеличивается интенсивность осевого газового потока, т.е. возрастает доля печного газа с низкой степенью его использования в процессе. Кроме того, при большей интенсивности осевого потока газа увеличивается нагрев важнейших узлов загрузочного устройства, ухудшаются условия его эксплуатации.

Задача, решаемая изобретением, состоит в повышении экономии кокса при замене в дутье доменной печи природного газа коксовым и увеличении надежности и долговечности загрузочного устройства.

Показанный технический результат достигается за счет того, что в способе ведения доменной плавки, включающем загрузку в осевую зону печи доли кокса и вдувание природного газа, осуществляют частичную или полную замену вдуваемого природного газа коксовым и определяют долю загружаемого в осевую зону печи кокса из соотношения где K_пг и K_кг - доля кокса, загружаемого в осевую зону печи при вдувании природного или коксового газов, (долей единицы); Q_д, Q_пг и Q_кг - расходы дутья, природного и коксового газов, (м³/мин).

Изобретение поясняется следующими положениями Показатели работы доменной печи во многом зависят от распределения газового потока по ее сечению. Целесообразность развитого осевою потока, особенно для печей большого объема, обоснована теоретически и подтверждена практикой (5. "Сталь", 1977, N 1, с. 6 - 9). Но естественно и стремление технологического персонала к оптимизации количества газа, проходящего через осевую "отдушину" с повышенной порозностью шихты, из-за худшего использования здесь его теплового и химического потенциалов в сравнении с остальным сечением печи.

По условиям окисления вдуваемых углеводородов у фурм и газодинамики плавки (т.е. постоянства объема образующегося в горне газа), природный газ заменяется большим количеством коксового и это приводит к значительному увеличению мощности струи дутья, а значит и к большему потоку газа через осевую "отдушину". Мощность струи находится в квадратичной зависимости от ее скорости, которая в свою очередь пропорциональна суммарному расходу дутья и дутьевой добавки. Изменение доли загружаемого в осевую часть печи кокса, соответствующее квадрату соотношения этих суммарных расходов, сохраняет установившуюся оптимальную интенсивность осевого газового потока. Остальная часть печного газа используется на промежуточном и периферийном участке рабочего объема печи в лучшей степени, что обеспечивает дополнительную экономию кокса.

При этом температура на оси печи остается на прежнем уровне и нет причин для перегрева главного редуктора и газоуплотнительных узлов шлюзового бункера загрузочного устройства.

Пример применения предлагаемого технического решения На оборудованной бесконусным загрузочным устройством фирмы "Пауль Вюрт" доменной печи N 5 АО НЛМК, установившийся цикл загрузки при вдувании природного газа состоит из шести подач, ссыпающих кокс и рудные компоненты шихты в периферийный и промежуточный участки колошника при изменении угловых положений лотка от 9-го до 5-го. При этом, с целью максимального использования объема скипов и организации осевой "отдушины" в столбе шихты, одна дополнительная двухскиповая подача кокса выгружается с угловых положений лотка 4... 2. Такая система загрузки обеспечивает оптимальное радиальное газораспределение по сечению печи при расходах дутья Q_д 4800 м³/мин и природного газа Q_пг = 25000 м³/ч или 416.7 м³/мин и доля загружаемого в осевую часть печи кокса составляет K_пг = 1/7 = 0.143 (долей единицы). Рудная нагрузка на кокс в столбе шихты равна 4.0 т/т, измеряемая стационарными термозондами температура над уровнем засыпи в центре печи - 450-500^oC и расход кокса - 420 кг/т чугуна.

При полной замене вдуваемого природного газа очищенным коксовым газом азотнотукового производства комбината, коэффициент замены (определяемый постоянством выхода горновых газов, т.е. постоянством газодинамических условий плавки и полнотой превращения углеводородов добавки в фурменном очаге) равен Q_кг/Q_пг = 1.8 м³/м³ и отсюда установили Q_кг = 1.8·416.7 м³/мин.

Долю загружаемого в осевую часть печи кокса при вдувании коксового газа определили из соотношения Чтобы обеспечить такую долю загружаемого в осевую часть кокса из всего ссыпаемого в печь, одну дополнительную двухскиповую подачу кокса в цикле загрузки при вдувании коксового газа установили после семи, а не шести, как при вдувании природного газа, подач кокса и руды, ссыпаемых при изменении угловых положении лотка от 9-го до 5-го. Таким образом, доля загружаемого в осевую часть печи кокса составила требуемые 1/8=0,125 (долей единицы). При этом характер газораспределения по сечению печи не изменился, так как увеличение мощности струи дутья с большим расходом добавки к нему было компенсировано уменьшением газопроницаемости (порозности) осевой части столба шихты, рудная нагрузка на кокс в столбе шихты возросла до 4,05 т/т и удельный расход кокса уменьшился до 415 кг/т чугуна. Температура в центре печи осталась на прежнем уровне, нагрев редуктора и узла нижних клапанов загрузочного устройства не повысился.

Формула изобретения

Способ ведения доменной плавки, включающий загрузку в осевую зону печи доли кокса и вдувание природного газа, отличающийся тем, что осуществляют частичную или полную замену вдуваемого природного газа коксовым и определяют долю загружаемого в осевую зону печи кокса из соотношения К_кг = К_пг [Q_д+Q_пг/Q_д+Q_кг]²,
где К_кг и К_пг - доля кокса, загружаемого в осевую зону печи при вдувании природного или коксового газов (долей единицы);
Q_д, Q_пг и Q_кг - расходы дутья, природного и коксового газов, м³/мин.