Спосіб опалення мартенівської печі

Корисна модель відноситься до металургії, переважно до мартенівського виробництва сталі. Відомий спосіб опалення мартенівської печі, що включає подання в робочий простір мартенівської печі палива та підтримування середнього теплового навантаження під час плавки [1, стор.192-202]. Проте, підтримування приблизно постійного середнього теплового навантаження по періодах плавки не забезпечує ефективне використання палива в мартенівській печі. Так, наприклад, наприкінці плавки, коли вже практично не потрібно підводити теплоту до металевої ванни, рівень теплового навантаження повинен бути лише трохи більший за кількість теплоти, необхідну для покриття витрат "холостого ходу" печі. В цьому випадку генерація в печі зайвої кількості теплоти призводить не тільки до перевитрати палива, але й до зниження стійкості склепіння печі та регенеративних насадок. Навпаки, у періоди плавки "завалення" та "прогрівання" [1, стор.210] потрібно відносно велике теплове навантаження, щоб запобігти зниження продуктивності печі. Відомий спосіб опалення мартенівської печі, що включає подання в робочий простір печі палива, кисню в факел та змінення теплового навантаження по періодах плавки "заправлення", "завалення", "прогрівання", "заливання чавуну", "плавлення", "доведення" та "випуск" [1, стор.210-212] - взятий за прототип. При цьому за рахунок більш раціонального диференційованого розподілу теплового навантаження по періодах плавки підвищується ефективність використання палива в мартенівській печі. В початкові періоди мартенівської плавки тепло сприйняття "холодної" ванни (шихти) велике і тому подання в робочий простір печі палива з підвищеним (відносно середнього за плавку рівня) тепловим навантаженням є закономірним; у "кінцевих" періодах теплове навантаження необхідне, в основному, для компенсації витрат "холостого ходу" агрегату, оскільки внаслідок малої різниці температур паливного факелу та рідкої ванни тепло сприйняття останньої суттєво зменшується. Проте, у відомому способі теплове навантаження печі в період „прогрівання" підтримується постійним незалежно від тривалості зазначеного періоду та плавки в цілому. На практиці дуже часто спостерігаються випадки затримок в постачанні до мартенівських печей рідкого чавуну. Це призводить до того, що тривалість періоду "прогрівання" може істотно збільшуватися щодо її номінального значення (за об'єктивними причинами). У випадку підтримування при цьому постійного теплового навантаження, відповідного номінальному його значенню для періоду "прогрівання", має місце неефективне (нераціональне) використання палива, перегрів, переокислювання та "оплавлення" верхніх шарів шихти (з можливими наступними викидами шлаку та металу з печі), а також погіршення умов експлуатації футерівки агрегату. Отже відомий спосіб не забезпечує оптимальне регулювання теплового навантаження печі в період плавки "прогрівання" залежно від його тривалості. Крім того, відомий спосіб не регламентує регулювання витрати кисню у факел в період "прогрівання" при його тривалості, більшій за номінальне значення. В основу корисної моделі поставлено завдання вдосконалити спосіб опалення мартенівської печі, в якому за рахунок забезпечення оптимальної величини теплового навантаження в період "прогрівання" та регулювання витрати кисню в факел в цей період залежно від його тривалості, а також введення додаткового етапу прогрівання печі (між "прогріванням" та "заливанням чавуну") з регламентованими тривалістю та тепловим навантаженням, підвищується ефективність паливо використання в робочому просторі сталеплавильного агрегату, зменшуються тепловтрати з його робочого простору, знижується ймовірність переокислювання металошихти, поліпшуються умови експлуатації вогнетривів склепіння та насадок при забезпеченні максимальної продуктивності мартенівської печі, що дозволить зменшити тривалість плавки, питому витрату палива (мазуту та/або природного газу), кисню та склепінних вогнетривів на виплавку сталі та, в остаточному підсумку, зменшити її собівартість. Для вирішення поставленого завдання в способі опалення мартенівської печі, що включає подання в робочий простір печі палива, кисню в факел та змінення теплового навантаження по періодах плавки "заправлення", "завалення", "прогрівання", "заливання чавуну", "плавлення", "доведення" та "випуск", при тривалості періоду t1 = (11 - 1,7) × t н , пр "прогрівання" пр теплове навантаження в період «прогрівання» підтримують в діапазоні t 2 = (1,6 - 2,6) × t н пр , при тривалості періоду "прогрівання" пр теплове навантаження в період н ( 0,5 - 0,8) × Q т "прогрівання" підтримують в діапазоні , а при тривалості періоду "прогрівання", більшій за величину ( 0,7 - 0,9) × Q н т t2 пр , теплове навантаження в період "прогрівання" підтримують в діапазоні значення тривалості періоду "прогрівання", ( 0,3 - 0,6) × Qн т , де tн пр - номінальне Qн т - номінальне значення теплового навантаження в період tн "прогрівання". А також, при тривалості періоду «прогрівання», більш за її номінальне значення пр , витрату кисню t1 в факел в цей період зменшують до нуля. Крім того, при тривалості періоду "прогрівання", більш за величину пр , після періоду "прогрівання" перед періодом "заливання чавуну" додатково вводять етап прогрівання печі з ( 0,2 - 0,6) × t н Qн пр тривалістю , на якому теплове навантаження підтримують не менш за величину т . Підтримування теплового навантаження в період "прогрівання" в ( 0,7 0,9) × Q н т , ( 0,5 t2 пр 0,8) × Q н т , ( 0,3 0,6) × Qн т діапазоні t1 = (11 - 1,7) × t н t 2 = (1,6 - 2,6) × t н , пр пр при тривалості цього періоду пр , пр та більший відповідно забезпечує раціональне використання палива та прийнятні умови експлуатації вогнетривів склепіння та насадок при забезпеченні максимальної продуктивності мартенівської печі. При цьому меншим значенням тривалості періоду "прогрівання" з наданих діапазонів відповідають більші значення теплового навантаження з наданих відповідних діапазонів. Якщо величина теплового навантаження в період "прогрівання" буде менш за нижню межу наданих вище діапазонів значень, то в цьому випадку кількість теплоти, яка генерується при спалюванні палива в робочому просторі мартенівської печі, буде недостатньою для компенсації теплових витрат, виходячи з теплового балансу агрегату. При цьому буде зменшуватись ентальпія металошихти, що призведе до збільшення періоду "плавлення" та перевитрат палива. Якщо величина теплового навантаження в період "прогрівання" буде більш за верхню межу наданих вище діапазонів значень, то в цьому випадку кількість теплоти, яка генерується при спалюванні палива в робочому просторі мартенівської печі, буде більш за необхідну, виходячи з теплового балансу агрегату; це призведе до неефективного використання та перевитрат палива, зниження стійкості склепіння печі та регенеративних насадок, перегріву, переокислювання та "оплавлення" верхніх шарів шихти (з можливими наступними викидами шлаку та металу). Зменшення витрати кисню в факел (до нуля) в період "прогрівання" при його тривалості, більш за номінальне значення, забезпечує зменшення середньої температури паливного факела, збільшення його довжини та поверхні взаємодії (тепло- та масообміну) з ванною та склепінням агрегату, зменшення ймовірності перегріву, пере-окислювання та "оплавлення" верхніх шарів шихти, та, як наслідок, зменшення питомої витрати кисню, поліпшення умов експлуатації вогнетривів склепіння мартенівської печі та стабілізування ходу плавки у неї. Введення додаткового етапу прогрівання печі після періоду "прогрівання" перед періодом "заливання чавуну" t = (0,2 - 0,6) × t н Qн пр т , при з тривалістю e , на якому теплове навантаження підтримують не менш за величину t1 тривалості періоду "прогрівання", більшій за величину пр , забезпечує зменшення імовірності "закозління" чавуну всередині металозавалки та підвищення продуктивності печі за рахунок скорочення періодів плавки "плавлення" та "доведення". t При значеннях e , менш за нижню межу наданого діапазону значень, тривалість етапу є замалою для виключення випадків "закозління" чавуну, та цей етап практично не впливає на тривалість наступних періодів плавки. t При значення e , більш за верхню межу наданого діапазону значень, тривалість етапу є занадто великою. При цьому має місце перегрів, переокислювання та "оплавлення" верхніх шарів шихти, що неприпустимо перед заливанням рідкого чавуну в піч. н t Qн т визначають розрахунковим шляхом з теплового балансу агрегату з подальшим їх Величини пр та коректуванням на основі обробки даних промислових плавок на діючих печах в конкретних умовах виробництва. Приклад конкретної реалізації способу опалення мартенівської печі в 650-т мартенівській печі ВАТ "ММК ім. Ілліча" (м.Маріуполь, Україна). Піч опалюється мазутом та природним газом високого тиску, яки подають в процесі мартенівської плавки у агрегат через сопловий модуль газомазутних пальників разом з первинним розпилювачем мазуту - стислим повітрям. Природний газ використовують як паливо, а також як первинний розпилювач мазуту. Паливна суміш витікає через пальник в робочий простір печі та взаємодіє з повітрям, що підігрівається в регенеративному теплообміннику та подається через головку печі, формується у вигляді реагуючого струменя факела, в якому здійснюються процеси взаємодії палива та окислювача. Для інтенсифікації процесу горіння палива та підвищення температури факела використовується інтенсифікатор (кисень), який подається у вигляді одного або двох (в залежності від типу пальника, що використовується) потоків нижче газомазутного факелу, яки співнаправлені та взаємодіють з газомазутним факелом. Згідно карти теплового режиму для 650-т печі при частці (мас.) рідкого чавуну в металошихті 90-65%, брухту tн Qн т відповідно рівні (70-90)хв. та (600-55%, брикетів гарячебрикетованого залізу - 35-0%. величини пр та 63)млн. ккал/год. При тривалості періоду "прогрівання" (при затримках в постачанні рідкого чавуну) до 2 годин, до 3 годин, та більш за 3 години теплове навантаження в цей період підтримують в діапазоні 46,8-55,0млн. ккал/год, 34,06,8млн. ккал/год та 20,0-34,0млн. ккал/год відповідно. Тобто, при ( 0,7 - 0,9) × Q н т ( 0,5 - 0,8) × Q н т t1 = (11 - 1,7) × t н , пр пр теплове навантаження в період "прогрівання" підтримують в діапазоні t 2 = (1,6 - 2,6) × t н пр , при пр теплове навантаження в період "прогрівання" підтримують в діапазоні t2 , а при тривалості періоду "прогрівання", більшій за пр , теплове навантаження в цей період ( 0,3 - 0,6) × Qн т . підтримують в діапазоні Використання запропонованого способу за рахунок забезпечення оптимальної величини теплового навантаження в період "прогрівання" та регулювання витрати кисню в факел в цей період залежно від його тривалості, а також введення додаткового етапу прогрівання печі (між "прогріванням" та "заливанням чавуну") з регламентованими тривалістю та тепловим навантаженням, дозволить підвищити ефективність паливо використання в робочому просторі сталеплавильного агрегату, зменшити тепловтрати з його робочого простору, знизити імовірність переокислювання металошихти, поліпшити умови експлуатації вогнетривів склепіння та насадок при забезпеченні максимальної продуктивності мартенівської печі, що дозволить зменшити тривалість плавки, питому витрату палива (мазуту та/або природного газу) (на 1...4кгу.п./т сталі), кисню (на 0,5...1,5м3/т сталі) та склепінних вогнетривів на виплавку сталі та, в остаточному підсумку, зменшити її собівартість. Джерела інформації: 1. Ойкс Г.Н., Иоффе Х.М. Производство стали. Расчеты Под ред. Г.Н. Ойкса. - М.: Металлургия, 1975. - 480с.