Файл: Применение пылеугольного топлива для выплавки чугуна..pdf

но не изменяется и, по-видимому, равна предельно допу­ стимому, исходя из условия сохранения ровного схода шихты, уровню — 8—12 м/сек [87]. По мере увеличения расхода угля скорость газов в распаре существенно повы­ шается, что определяется увеличением выхода шлака и гор­ новых газов на единицу кокса. Опыт применения пыле­ угольного топлива на Донецком металлургическом заводе показал, что при замене до 15% кокса пылеуголь­ ным топливом производительность печи существенно не изменяется, несмотря на увеличение скорости газов в рас­ паре. Это можно объяснить малым изменением скорости, наличием в печи определенных резервов газодинамического режима, благоприятным влиянием первых порций уголь­ ной пыли на сход шихты (оптимизацией и стабилизацией фи­ зических условий в фурменных зонах, увеличением ак­ тивного веса шихты, снижением выхода горновых газов на единицу чугуна).

Считая, что при дальнейшем увеличении расхода угля неблагоприятное влияние ухудшения газопроницаемости шихты станет определяющим, мы рассчитали изменение производительности печи исходя из условия сохранения скорости газов в распаре на предельно допустимом уров­ не (скорости, получаемой при вдувании в горн 60 кг уголь­ ной пыли на 1 т чугуна). При дальнейшем увеличении расхода уѵолыюк пыли производительность печи сущест­ венно снижается.

Предлагаемый метод расчета не учитывает благоприят­ ного влияния на производительность увеличения актив­ ного веса шихты при снижении расхода кокса, поэтому полученные потери производительности следует считать завышенными. Это предположение подтверждается другими работами.

Так, А. Рист и Н. Мейсон при графическом исследовании работы доменной печи с применением увлажненного дутья и вдуванием топлив рассчитывали изменение производи­ тельности печи исходя из условия сохранения на постоян­ ном уровне сопротивления газового потока в определяю­ щей зоне доменной печи [113]. Согласно исследова­ нию, применение пылеугольного топлива вызывает наимень­ шее, по сравнению с вдуванием природного и коксового газов, снижение производительности, составляющее около 6—8% на каждые 100 кг угля, расходуемые на 1 m чугуна.

5 9

Наиболее совершенный, на наш взгляд, метод расчета производительности печи при изменении технологических условий плавки предложен А. А. Похвисневым и В. М. Клемпертом [6&]. Авторы предложили уравнения для определе­ ния насыпного веса слоя шихты в распаре (ут.ж) и подъемной силы газового потока (АР). Взаимное уравнивание действую­ щих навстречу друг другу сил определяет предельный, кри­ тический уровень производительности:

снижение расхода кокса за счет вдувания угольной пыли будет сопровождаться снижением интенсивности плавки по

60

выходу горновых газов и соответственно производитель­ ности печи. Сохранение производительности печи на исход­ ном уровне при вдувании 150 кг угольной пыли на 1 т чугуна может быть достигнуто за счет снижения выхода шлака от 470 до 310 кг/т чугуна.

В заключение рассмотрим результаты опытно-промыш­ ленных плавок с применением пылеугольного топлива. Наи­ больший интерес для сравнения представляют результа­ ты применения угля на заводах в Караганде, Донецке и Ашленде (США). Технологические условия работы доменных печей на этих заводах отвечают современному уровню. В Караганде опыты проводились на доменной печи объ­ емом 1719 м3 при исходном расходе кокса около 600 кг/т чугуна. Вдувание в горн до 100 кг/т чугуна высокозоль­ ного (до 35% золы) пылеугольного топлива сопровожда­ лось снижением расхода кокса на 6,5—10,5% и повыше­ нием производительности печи на 0,5—1,5% [27]. На за­ воде в Ашленде снижение расхода кокса от 588 до 439 кг/т чугуна не препятствовало сохранению высокой для усло­ вий США производительности печи (К. И. П. О = 0,65) [91, 108].

На Донецком металлургическом заводе в 1968—1972 гг. при вдувании 20—70 кг угольной пыли на 1 т чугуна в со­ четании с природным газом расход кокса снизился на 3,3— 15%, производительность печи при этом, как правило, су­ щественно не изменялась. Только при вдувании более 80 кг угольной пыли на 1 т чугуна и замене 20% кокса углем отмечалось снижение интенсивности плавки и производи­ тельности печи. На заводе «Запорожсталь» и польском за­ воде «Гута Флориан» при вдувании в горн пылеугольного топлива в сочетании с природным газом производительность печи также существенно не изменилась [53, 120].

Таким образом, как теоретический анализ, так и опыт­ ные плавки показывают, что замена кокса пылеугольным топливом не создает предпосылок к увеличению произво­ дительности печей. При вдувании в горн до 60—80 кг угольной пыли на 1 т чугуна и замене углем до 15% кокса производительность печи может существенно не из­ мениться, а при благоприятных технологических условиях незначительно повыситься. Дальнейшее увеличение рас­ хода угля, например, до 200 кг/т чугуна, и снижение рас­ хода кокса на 30—40% может сопровождаться существен­ ным снижением производительности печи.

61

Следовательно, применение пылеугольного топлива, осо­ бенно в количестве выше 100 кг/т чугуна, целесообразно сочетать с мероприятиями, улучшающими газодинамический режим доменной плавки. К таким мероприятиям относят­ ся повышение температуры дутья, снижение выхода шлака, обогащение дутья кислородом, улучшение фракционного состава шихты, в первую очередь, крупности и одно­ родности кокса, оптимизация технологического режима плавки.

кк к

Вглаве рассмотрены основные причины, которые могут препятствовать освоению технологии доменной плавки со значительным расходом угольной пыли.. Показано, что при вдувании сухого, тонкоизмельченного угля в количестве до 200 кг/т чугуна теоретические температуры горения снижаются незначительно — 20—40 град на каждые 100/сг угля, расходуемые на 1 т чугуна, что может быть ком­ пенсировано изменением температурно-дутьевого режима или же сопутствующим применению угля снижением степени прямого восстановления железа.

За счет повышения температур горения, снижения то­ нины помола угля до 25—50 мкм, удаления места ввода угля на 600—800 мм от носка фурмы могут быть созданы условия для полного сгорания значительных количеств угольной пыли в пределах фурменной зоны. Условия ис­ пользования восстановительной энергии горновых газов улучшаются за счет увеличения времени контакта газоввосстановителей с окислами железа. Перечисленные вы­ ше факторы не могут служить принципиальным препят­ ствием для применения значительных количеств угольной пыли.

Газодинамические условия плавки, видимо, являются лимитирующим фактором. Расчеты, выполненные по раз­ личным методам, а также опыт работы доменных печей с применением угольной пыли показывают, что увеличение расхода угля до 80—100 кг/т чугуна не вызывает значи­ тельного изменения производительности печи. При увели­ чении расхода угольной пыли выше 100 кг/т чугуна со­ хранение и увеличение производительности печи может быть обеспечено за счет обогащения шихты и снижения выхода шлака, улучшения крупности и однородности кокса, сни­

62

Г л а в а I I I

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ПЫЛЕУГОЛЬНОГО ТОПЛИВА

Опытно-промышленная установка для вдувания пылеугольного топлива в горн доменной печи была построена по проекту Гипростали в 1967 г. В 1968—1972 гг. проводи­ лась работа по совершенствованию оборудования установки для вдувания угольной пыли, позволившая внедрить в про­ мышленную эксплуатацию надежное и технологичное обо­ рудование, обеспечивающее равномерную и контролируе­ мую во времени и по окружности печи (фурмам) подачу пылеугольного топлива. Отмеченные принципиальные осо­ бенности оборудования, определяющие наиболее благопри­ ятные условия для полного сжигания в фурменных зонах значительных количеств топлива, способствовали успеш­ ной разработке технологического режима доменной плавки с вдуванием в горн пылеугольного топлива и природного газа.

В 1968—1972 гг. проведены промышленные плавки чу­ гуна с применением пылеугольного топлива* общей про­ должительностью более 300 суток. В ходе опытных плавок использовано более 20 тыс. т угля, выплавлено около 300 тыс. т чугуна, получен экономический эффект в раз­ мере 400 тыс. руб.

В 1972 г. освоена технология доменной плавки с вдува­ нием 60—70 кг угольной пыли на 1 т чугуна, позволившая

* В проведении опытно-промышленных плавок с применением пылеугольного топлива принимали участие: от Донецкого металлур­ гического завода — Г. А. Панев, А. Г. Кузуб, В. В. Степанов, М. А. Залевский, Г. П. Кавторин, Г. М. Нестерович, Г. Н. Толстиков и др., от ДонНИИчермета— Ю. А. Мартынов, 3. К. Афа­ насьева, Т. П. Гладкоскок, Г. В. Звягинцев.

64

получить снижение расхода кокса на 15% и стоимости топлива — на 2—3 руб/т чугуна. Рассмотрим результаты проведенных опытно-промышленных плавок.

Условия проведения опытных плавок

Доменная печь № 3 полезным объемом 700 м3 построе­ на по типовому проекту в июне 1956 г. (рис. 17).

Печь имеет 20 бункеров для шихты, из них тринадцать занято агломератом, два — известняком, один — марган­ цевой рудой и три — металлодобавкой. Запас шихты в бун­