Файл: Тарасов, В. П. Загрузочные устройства шахтных печей.pdf

неравномерность в распределении материалов по окружности печи, создаваемая распределителем Маи-Ки, сохраняется по всей высоте печи вплоть до горна.

Позднее изучением распределения шихтовых материалов на ко­ лошнике доменной печи занимались многие научные работники и инженерно-технический персонал металлургических заводов [54, 111—122, 125, 126 и др.). Исследованием размещения шихты по ок­ ружности печи много занимался В. К. Грузинов, который установил математическую зависимость расположения материалов в воронке малого конуса от ее диаметра:

Ф— угол откоса неравномерно распределенного объема мате­ риалов, град.

Исходя из формулы (42), он вывел следующие важные зависи­ мости распределения материалов по окружности воронки от ее радиуса и от объема разовой засыпи шихты [4]:

Таким образом, увеличение радиуса воронки и уменьшение объема загружаемого за один раз материала увеличивают объемную нерав­ номерность. Если не принимать во внимание изменения конфигура­ ции поверхности материалов перед очередной подачей и факторы, влияющие на их распределение по радиусу печи, то поверхность должна иметь винтовую или близкую к ней конфигурацию. Такое упрощение, по мнению В. К. Грузинова, вполне возможно, так как при этом количественное распределение материалов по окружности колошника почти не меняется. Приняв такое упрощение, он рассчи­ тал объемную неравномерность на колошнике доменной печи для кокса и руды [45]. Эти выводы получены расчетным путем и требуют экспериментального подтверждения.

За рубежом на основании расчетов для различных вариантов загрузки шихтовых материалов была рекомендована загрузка с диа­ метральной компенсацией («зеркальная» система загрузки) как наи­ более рациональная для получения в печи равномерного газового потока. Такой метод загрузки был впервые применен на заводе в Парк-Гейт [4], но он не получил значительного распространения за рубежом. На некоторых отечественных заводах также приме­ няли «зеркальную» систему загрузки, однако желаемых результатов не получили и поэтому от нее отказались. Следовательно, рекомен­ дованные условия распределения материалов по окружности печи, полученные расчетным путем, не отвечают действительным. Оче­ видно, объемная неравномерность не всегда соответствует количе­ ственному распределению материалов на колошнике действующих доменных печей.

82

Экспериментальных исследований распределения шихты по кон­ центрическим окружностям печи долгое время ие было, что объяс­ няется большой сложностью их проведения. А. Ф. Новоспасский по этому поводу писал, что, кроме количественной неравномерности, сегрегация материала по крупности при скатывании с наклонной плоскости приводит к неравномерному распределению в двух поло­ винах воронки крупных и мелких кусков, что не представляется возможным определить количественно [3, с. 232]. Но без проведе­ ния экспериментальных работ трудно выявить существующие зако­ номерности в распределении материалов по окружности печи ввиду большого числа переменных факторов, влияющих на такое распре­ деление. Технико-экономические показатели доменной печи во мно­ гом зависят от регулирования ее хода соответствующим изменением параметров загрузки, которые изучены еще недостаточно.

В. К- Грузинов во всех своих работах подчеркивает, что, несмо­ тря на большое количество исследований по распределению мате­ риалов в доменной печи, в этом вопросе остается еще много неясного и что дальнейшее углубление знаний в этой области и усовершен­ ствование контрольной аппаратуры обеспечат еще более произюдительную работу печей.

Кроме того, для автоматизации управления работой доменных печей необходимо иметь математическое описание закономерностей распределения шихты по окружности печи. С этой целью автором этой книги проведены эксперименты с целью изучения распределе­ ния материалов по окружности колошника.

Распределение железной руды по окружности колошника на большой модели

Для изучения количественной и качественной неравномерности по окружности печи использована модель типового засыпного устрой­ ства. Для удобства исследований в нижней цилиндрической части колошника, под защитными плитами было смонтировано горизон­ тальное днище, к нему приварено восемь перегородок, которые де­ лили колошник на восемь равных секторов (по 45°). Первый сектор располагался под наклонным мостом, причем ось моста приходилась на центр сектора. Нумерация остальных секторов шла по часовой стрелке. В днище каждого сектора имелось специальное отверстие, через которое после проведения опытов выпускали материалы.

Методика исследования сводилась к следующему: скип материа­ лов высыпался в воронку малого конуса, которая поворачивалась на соответствующий программе распределителя угол._Затем малый конус опускали и таким образом набирали на большой конус всю подачу или отдельные ее части (рудную, коксовую). При открытии большого конуса шихту ссыпали в секторы модели колошника, откуда затем ее выбирали вручную, рассеивали на фракции

>40; 40—25; 25—10 и <10 мм и взвешивали.

Таким образом, исследовали распределение рядовой криворож­ ской железной руды, агломерата ЮГОКа и ‘ кокса Ждановского

коксохимического завода. При этом загружали материалы, кусковатость которых соответствовала как условиям моделирования, так и обычным условиям доменной плавки. Результаты их распределения по окружности колошника в обоих случаях получались идентичными.

Ввиду того, что размеры засыпного устройства модели соответ­ ствовали размерам устройств действующих доменных печей с полез­ ным объемом 200—400 м3, загружали обычно применяемые для до­ менной плавки материалы. В воронке малого конуса они располага­ лись крайне неравномерно — гребень руды из левого скипа нахо­ дился на расстоянии 215°, а из правого — на расстоянии 135° от оси наклонного моста. Расположение гребней в воронке модели точно соответствовало расположению гребней в воронке малого конуса действующей печи, в которой их положение определяли перед за­ дувкой. Соответствие поверхности засыпи материалов в воронках малого конуса модели и работающей печи подтверждает правиль­ ность моделирования. Расположение гребней руды из одного и того же скипа между отдельными загрузками несколько различается

(табл. 5).

При повороте воронки на 180° поверхность засыпи изменяется незначительно.

Подставляя данные замера поверхности засыпи в воронке малого конуса (рис. 44) в формулу В. К. Грузинова для объемной неравно­

84

Равномерно распределенный объем руды будет равен:

Рис. 44. Расположение же­ лезной руды в воронке ма­ лого конуса на модели ти­ пового засыпного устройства

Рнс. 45. Распределение же­ лезной руды нз правого (а) и

левого (б) скипов. Фракции руды, мм:

/ —10 —0; 2 —25—10;

3 — 40—25; 2 — суммарная масса всех фракций

Находим параметры Vlt V2 и V а:

Vx = 3,14-0,41 (0,472 + 0,47-0,41 + 0,412)/3 = 0,25 м3; У2 = 3,14-0,322 (0,413 + 0,41 -0,07 + 0,072)/3 = 0,07 м3; У 3= 3,14-0,072-0,47 = 0,007 м3.

Тогда

Vp. р = 0,25 — 0,07 — 0,007 = 0,173 м3.

Масса всего объема руды составляет

Р = (0,13 + 0,173) 2,25 = 0,675 т, или 675 кг,

где 2,25 — объемная масса руды, т/м3.

85

При взвешивании руды данного скипа после опускания ее с ко­ нусов получили результат 665,4 кг; следовательно, несмотря на то, что геометрия поверхности засыпи руды в коронке малого конуса не всегда соответствует принятой В. К. Грузиновым при выводе фор­ мулы (42), последняя с достаточной точностью отражает величину объемной неравномерности.

На рис. 45 обобщены результаты количественного и качествен­

дили на обычных стандартных ситах, применяемых на Ждановском металлургическом заводе им. Ильича.

Наибольшую разность масс по секторам ф вычисляли в процентах:

Для левого скипа наибольшая разность масс составила 4,3%, для правого 2,8%. Максимальная неравномерность в распределении отдельных фракций для частиц < 10 мм составила 12,5%; для фрак­ ций 25—10 мм 8,2%; для фракции 40—25 мм 6,9% и т. д.

В некоторых случаях для оценки распределения материалов по окружности колошника вводят коэффициент неравномерности ф, который равен [121 ]:

где Рср — средняя масса равномерно распределенного материала

Таким образом, значение коэффициента неравномерности ф зави­ сит от числа секторов по окружности печи. Его можно использовать для сравнения качества горизонтального распределения только в случае одинакового числа секторов, что значительно сужает гра­ ницы его применения.

На кривой количественного распределения руды одного скипа по окружности печи имеется два максимума (рис. 45, а, кривая 2). Первый максимум соответствует положению гребня руды в воронке верхнего конуса и находится для правого скипа в районе четвертого сектора (135°). Второй максимум находится с противоположной сто­ роны, т. е. со стороны откоса материала в распределительной во­ ронке (восьмой сектор для правого скипа). От левого скипа основной максимум располагался в районе шестого сектора, а во втором сек­

86

торе находился еще один максимум. Появление второго максимума со стороны впадины объясняется попаданием сюда основной массы мелочи (рис. 45, а), которая имеет большую насыпную массу, чем крупные куски.

Подобное распределение рудной мелочи на колошнике противо­ речит общепринятому положению о наибольшем количестве мелочи

вгребне материалов (рис. 46). Такая схема сегрегации материалов

вворонке малого конуса соответствует их распределению при ссыпании в кучу, где наибольшее количество мелочи находится в гребне,

акрупные куски откатываются к ее основанию. Указанное представ­ ление о размещении шихты в распредели­ тельной воронке не соответствует действи­ тельности. Максимальное количество фрак­

Этому обстоятельству способствовал также и вынос мелочи с колош­ никовыми газами. Поэтому общепринятый метод ликвидации канала путем загрузки в эту область гребня руды оказывается в большин­ стве случаев вполне эффективным.

Однако на практике бывают случаи, когда при определенном гра­ нулометрическом составе шихты и малом выносе колошниковой пыли каналы нужно ликвидировать такой загрузкой, чтобы в этой области образовался откос руды. Применение повышенного и высо­ кого давления газа на колошнике доменных печей значительно уменьшило вынос колошниковой пыли, поэтому обычным стало регу­ лировать ход печи «наоборот», т. е. загрузкой откосов руды в зону с повышенным нагревом.

Управление газовым потоком сверху затрудняется наличием на колошнике двух количественных максимумов руды и расположе­ нием большей части фракции < 10 мм со стороны откоса. Поэтому для получения желаемого эффекта при регулировании хода печи наряду с другими факторами необходимо учитывать гранулометри­

87