Файл: Применение пылеугольного топлива для выплавки чугуна..pdf

контакта. Это объясняется существенным снижением'температуры горения и значительно большим выходом продуктов горения единицы топлива по сравнению с выходом продук­ тов горения единицы кокса.

При вдувании первых порций топлива время контакта изменяется незначительно (благодаря наличию компенси­ рующих изменений температурно-дутьевого режима). В этих условиях степень использования газа остается практически

и с точки зрения использования восстановительной энер­ гии газов, вдувание мазута и природного газа должно сопровождаться компенсирующими технологическими из­ менениями (увеличением температуры дутья, снижением выхода шлака), обеспечивающими дополнительное сокра­ щение расхода кокса и выхода горновых газов.

Вдувание высокоуглеродистого пылеугольного топ­ лива не вызывает существенного увеличения выхода га­ зов-восстановителей, но сопровождается значительным снижением расхода кокса, что обеспечивает увеличение времени контакта. Следовательно, как с точки зрения со­ хранения температурного режима горна, так и с точки зрения использования восстановительной энергии газов-

54

восстановителей, применение пылеугольного топлива не сопровождается неблагоприятными последствиями и по­

оптимального вида топлива в зависимости от технологи­ ческих условий плавки. Разделим поле рис. 14 на участки, характеризующие определенные технологические условия работы доменных печей.

На участке /, характеризуемом высоким расходом кокса (более 900 кг/т чугуна) и избытком газов-восстановителей (выплавка ферросилиция, ферромарганца, зеркального и литейного чугунов), целесообразно применение высоко­ углеродистого пылеугольного топлива с минимальным содержанием летучих. Применение пылеугольного топли­ ва в данных условиях обеспечит существенное увеличение времени контакта и, следовательно, улучшение степени использования восстановительной энергии газов, снижение степени прямого восстановления железа и потерь тепла с колошниковым газом. Эти обстоятельства определят по­ лучение коэффициента замены кокса углем существенно большим 1, возможность применения угольной пыли в зна­ чительных (до 300—500 кг/т чугуна) количествах. Эконо­ мический эффект применения пылеугольного топлива в дан­ ных условиях будет максимальным по сравнению с други­ ми технологическими условиями. Применение мазута и особенно природного газа в данных технологических усло­ виях может дать отрицательный или, при очень высокой компенсации, минимальный положительный эффект.

На участке II (при выплавке литейного или передель­ ного чугуна с расходом кокса от 900 до 600 кг/т чугуна) наибольшую эффективность может обеспечить применение пылеугольного топлива, поскольку данное топливо обес­

сация охлаждающего влияния пыли не обязательна. Эффективным в данных условиях может оказаться при­

менение газовых углей, сочетающих в себе преимущества природного газа и высокоуглеродистого пылеугольного

55

образно с полной или избыточной компенсацией охлаж­ дающего влияния газа на температуру горна доменной

печи.

На участке III целесообразно применение пылеуголь­ ного топлива с высоким содержанием летучих или высоко­ углеродистого пылеугольного топлива в сочетании с при­ родным газом. При значительном отдалении фактической величины времени контакта вправо от критического зна­ чения ткр, равного 0,75, наиболее целесообразно примене­ ние природного газа, мазута или угля с высоким содержа­ нием летучих. Эти виды топлива обеспечат как значитель­ ное снижение суммарного расхода топлива, так и замену

Таким образом, применение пылеугольного топлива рас­ ширяет возможности и повышает эффективность приме­ нения комбинированного дутья практически во всех тех­ нологических условиях. Важнейшим преимуществом при­ менения комбинированного дутья на участке III является возможность снижения rd до 0, что способствует достиже­ нию максимального экономического и технологического эффекта от применения данной технологии.

В заключение рассмотрим влияние времени контакта на эффективность применения пылеугольного топлива в условиях работы доменной печи № 3 Донецкого металлур­ гического завода.

Из рис. 14 видно, что увеличение времени контакта в диапазоне от 0,3 до 0,7 вызывает улучшение степени ис­ пользования газа от 0,4 до 0,8, что, при условии сохране­ ния на исходном уровне выхода восстановительных газов на единицу чугуна, может вызвать снижение rd на 4% на каждые 0,1 сек времени контакта. Фактическое снижение rd при отмеченных изменениях ткр составляет 1 % на каждые 0,1 сек времени контакта, что объясняется значительным снижением выхода газов-восстановителей. Из рис. 3 видно, что применение пылеугольного топлива- в количестве до 200 кг!т чугуна вызвало увеличение времени контакта на 0,12 сек, прежде всего, за счет увеличения доли агло­ мерата в шихте на 5—10%, увеличения высоты зоны замед­ ленного теплообмена на 0,4—0,5 м, снижения выхода гор­

56

новых газов на единицу чугуна. Отмеченное увеличение тк может сопровождаться снижением степени rd на 2—4% на каждые 100 кг угля, расходуемые на 1 т чугуна, и может обеспечить дополнительное снижение расхода кокса на 10—20 кг. Таким образом, улучшение степени использо­ вания газов и снижение rd при вдувании угольной пыли определяют увеличение номинального коэффициента замены кокса углем на 10—20%. Получение коэффициента замены кокса углем выше 1 объясняется также максимальной эф­ фективностью использования в печи углерода угля. Извест­ но, что в течение 6—8 ч пребывания в печи углерод кокса расходуется на многочисленные непроизводительные про­ цессы — потери с колошниковой пылью и продуктами плавки, реакции восстановления С 02 и Н20 , образование метана, цианидов и т. д., в результате чего доля углеро­ да, сгорающего на фурмах, составляет 65—75%. Угле­ род угольной пыли при нормальных условиях плавки пол­ ностью сгорает на фурмах в кислороде дутья. Поэтому коэффициент замены кокса углем в предельном теорети­ ческом случае может быть равен отношению

Так, на Карагандинском металлургическом заводе при­ менение пылеугольного топлива в количестве до 100 кгіт чугуна сопровождалось снижением rd на 2—4% [271. На заводе «Запорожсталь» при вдувании до 30 кг уголь­ ной пыли на 1 т чугуна rd также снизился [533. На До­ нецком металлургическом заводе в наиболее характер­ ных периодах работы печи rd уменьшился на 1—3%. Во многих случаях зарубежной практики применение пы­ леугольного топлива сопровождалось улучшением степени использования восстановительной энергии газов и получе­ нием коэффициента замены углерода кокса углеродом угля выше 1, что, несомненно, может быть следствием снижения rd [3, 92, 95, ПО, 118, 119].

Таким образом, в отличие от мазута или природного газа, применение пылеугольного топлива в случае отсутствия температурной или иной компенсации сопровождается улуч­ шением условий использования восстановительной энер­

57

гии газов в печи, что определяет сохранение на высоком уровне коэффициента замены кокса углем даже при высо­ ких расходах топлива. Сопутствующее снижение rd опре­ деляет получение коэффициента замены кокса углем >1, что способствует повышению эффективности применения угля.

Изменение газодинамического режима плавки и производительности доменной печи

Применение пылеугольного топлива при сохранении на исходном уровне прочих условий плавки может сопро­ вождаться ухудшением газодинамического режима и, сле­ довательно, снижением производительности печи.

Существует ряд методов теоретической оценки влияния технологических условий на производительность доменной печи.

Во многих работах изменение производительности печи при вдувании в горн дополнительного топлива рассчиты­ вали исходя из условия сохранения на исходном уровне интенсивности плавки по выходу горновых газов [72, 112]. Принципиальным недостатком такого метода являет­ ся то, что в нем не учитывается влияние на производитель­ ность печи газопроницаемости шихты, определяемой отно­ сительным расходом кокса и выходом шлака на единицу чугуна. При значительных изменениях расхода кокса влия­ ние этих факторов на производительность печи является определяющим.

Нами предложен метод расчета производительности печи по скорости газов в определяющей, с точки зрения газо­ динамики, зоне печи — распаре:

что скорость газа в распаре в данных условиях существен­

58