Файл: Применение пылеугольного топлива для выплавки чугуна..pdf

водительности печи до 850 т/сутки. В течение этого пери­ ода были два длительных (до двух суток) расстройства хода печи. Есть все основания считать эти расстройства следствием значительного ухудшения качества кокса, выз­ ванного введением в шихту лежалых углей. Несомненно, что высокие рудные нагрузки и низкая доля кокса в шихте, вызванные применением пылеугольного топлива, усугу­ били влияние плохого качества кокса на работу доменной печи. Из-за кратковременности периода не удалось подо­ брать оптимальных систем загрузки шихты и, расхода при­ родного газа. Тем не менее к 15—17 октября удалось до­ биться относительно ровного, хотя и замедленного схода подач. Так, 17 октября сход шихты в основном был ров­ ным, хотя и замедленным — 5—6 подач в час против обыч­

считать, что внедрение новых мероприятий по улучшению условий сжигания и равномерности распределения уголь­ ной пыли по фурмам, оптимизация основных технологи­ ческих показателей плавки (системы загрузки шихты, рас­ хода природного газа, интенсивности плавки и т. д.) позволят при вдувании до 100 кг угольной пыли на 1 т чу­ гуна и снижении расхода кокса на 20—25% сохранить производительность печи на исходном уровне.

Данный расход угольной пыли — 100 кг/т чугуна — в сочетании с природным газом, согласно теоретическим расчетам, по-видимому, является предельным, если исходить из условия сохранения на исходном уровне производитель­ ности печи. Дальнейшее увеличение расхода угольной пыли и эффективности ее применения, по-видимому, будет сопро­ вождаться снижением производительности печи, что мо­ жет быть предотвращено лишь с помощью специальных мероприятий.

Коэффициенты замены кокса углем и использования углерода в доменной печи. Промышленные плавки с вдувани­ ем до 100 кг угольной пыли на 1 m чугуна, проведенные на Донецком металлургическом заводе в 1968—1972 гг., под­ твердили выводы теоретического анализа и зарубежных опытных и промышленных плавок о возможности получе­ ния коэффициента замены кокса углем выше 1. Из данных,

78

приведенных в табл. 10, видно, что при вдувании в горн до 40 кг угольной пыли на 1 т чугуна коэффициент за­ мены углерода кокса углеродом угля изменялся от 1,16 до 2,0. По-видимому, получение коэффициентов замены выше 1,4—1,5 (теоретически максимального) объясняется недо­ статочно строгим приведением расхода кокса к равным условиям, а также влиянием других, недостаточно контро­ лируемых факторов: качество агломерата и кокса, распре­ деление газового потока и др.

В опытных плавках 1971 г. при увеличении расхода

угольного топлива до 100 кг/т чугуна коэффициент за­ мены существенно не изменялся во всем диапазоне расхода угольной пыли и составлял в среднем около 1,2. Примене­ ние пылеугольного топлива сопровождалось снижением общего расхода углерода.

Расход природного газа при увеличении расхода пыле­ угольного топлива сокращался с целью компенсации охлаж­ дающего влияния топлива и оптимизации прихода водо­ рода на единицу шихты. В среднем на каждые 2—3 кг угольной пыли (плавки 1972 г.) расход природного газа сокращался на 1 м9/т чугуна. Дополнительное снижение расхода кокса при вдувании пылеугольного топлива по­ степенно, по мере освоения и совершенствования оборудо­ вания для вдувания и технологии плавки повысилось от

17—30 до 70—100 кг/т чугуна.

Получение высокого коэффициента замены кокса углем и значительное снижение расхода кокса объясняются пол­ ным сжиганием угольной пыли в объеме фурменных зон, улучшением степени использования восстановительной энергии горновых газов, снижением непроизводительных затрат углерода и тепла на единицу чугуна.

Рассмотрим причины высокой эффективности примене­ ния пылеугольного топлива.

Для изучения распределения углерода угольной пыли между продуктами плавки были исследованы пробы колош­ никовой пыли, чугуна и шлака. С помощью химического анализа не было установлено увеличение содержания угле­ рода в перечисленных компонентах: некоторое увеличение выноса углерода объясняется увеличением выноса пыли, что

79

определено снижением доли кокса в шихте и поэтому менее благоприятными газодинамическими условиями плавки.

В результате микроструктурного анализа установлено, что частицы углерода в колошниковой пыли значительно крупнее частиц угольной пыли. Кроме того, все частицы углерода в колошниковой пыли имеют характерную струк­

туру кокса.

Из литературных источников известно, что часто при повышенных расходах мазута и угольной пыли наблюдает­ ся вынос с колошниковыми газами несгоревших частиц дополнительного топлива. Из проведенных на Донецком металлургическом заводе исследований следует, что подоб­ ные явления не имели места даже при расходе угольной пыли 100 кгіт чугуна.

Аналогичные исследования проведены с верхним шла­ ком. С помощью визуального наблюдения и химического анализа не установлено увеличения содержания углерода :в шлаке. С помощью микроструктурного анализа показано, что даже при расходе угольной пыли 100 кгіт чугуна в шла­ ке не обнаружено увеличения содержания твердых включе­ ний, в том числе и углеродистых частиц.

Зависимость степени науглероживания чугуна от со­ держания кремния при работе доменной печи с вдуванием и без вдувания угольной пыли не изменилась. Содержание углерода в чугуне в сравниваемых периодах изменялось

впределах 4,2—4,4% и определялось, прежде всего, тем­ пературой и химическим составом чугуна.

Применение пылеугольного топлива, как правило, со­ провождалось улучшением использования восстановитель­ ной энергии газов. Это объясняется некоторым снижением прихода восстановительных газов на единицу чугуна. Так,

вопытных плавках 1969 г. выход восстановителей сокра­ тился на 23 м3/т чугуна, или 2,5%, в 1971 г. это снижение составило 30,5—91 м3/т чугуна, или 3,4—10%.Характер­

но, что снижение выхода восстановителей произошло за счет снижения прихода окиси углёрода при практически постоянном приходе водорода. Последнее обстоятельство способствовало сохранению содержания водорода в колош­ никовом газе на постоянном уровне — 4,5—5,2%.

Снижение выхода восстановительных газов, сниже­ ние доли кокса в шихте на 2—8%, увеличение высоты зоны умеренных температур и другие благоприятные измене­ ния определили существенное увеличение времени контак-

80

та газов-восстановителей с окислами железа, что, в свою очередь, явилось основной причиной улучшения использо­ вания восстановительной энергии газов. Из данных табл. 10 видно, что в 1971 г. в отдельные периоды плавки гщо повы­ сился на 0,005—0,035, или 1,7—11 %. По результатам пла­ вок 1972 г. степень использования восстановительной энер­ гии газов повышалась пропорционально расходу угольной пыли на 1,0—1,5% на каждые 10 кг угля. При расходе угольной пыли 60—70 кг/т чугуна т]со повысилось от 0,33 до 0,36, или на 8%. Эффективному использованию восста­ новительной энергии горновых газов, несомненно, способ­ ствовал ровный и устойчивый сход шихты, отмечающий­ ся, как правило, при работе доменных печей с вдуванием угольной пыли.

Наиболее характерными в этом отношении являются

количество принудительных осадок, температура дутья, производительность печи и другие показатели, качественно характеризующие сход шихты, существенно не изменились при увеличении расхода угольной пыли до 60—70 кг/т чугуна. Весьма характерным показателем схода шихты явля­ ется время работы печи с приоткрытым клапаном «снорт». С целью выравнивания схода шихты и предупреждения дли­ тельных расстройств в необходимых случаях приоткры­ вали клапан «снорт» для снижения перепада давления до уровня, обеспечивающего ровный, хотя и замедленный, сход шихты. По мере улучшения работы печи клапан «снорт» закрывался. Это мероприятие оказалось более эф­ фективным, чем изменение расхода дутья или выполнение принудительных осадок. Время работы с приоткрытым клапаном «снорт» изменялось незначительно во всех периодах, кроме одного, когда расход угля был высоким и составлял 84,4 кг/т чугуна.

Распределение газового потока по радиусу колошника также существенно не изменялось: содержание двуокиси углерода на периферии и в центре печи несколько повы­ силось, что, однако, не препятствовало сохранению ров­ ного схода шихты и объясняется снижением доли кокса в шихте и соответственным увеличением ее активного ве­ са. Стойкость воздушных и шлаковых фурм при работе доменной печи с вдуванием угольной пыли была достаточно высокой и существенно не изменилась.

81