Спосіб регулювання параметрів газомазутного факела в мартенівській печі по періодах плавки

Спосіб регулювання параметрів газомазутного факела в мартенівській печі по періодах плавки, який включає регулювання витрати інтенсифікато ра (кисню), що подається у факел у вигляді принаймні одного окремого потоку нижче газомазутного факела, який співнаправлений та взаємодіє з газомазутним факелом, який відрізняється тим, що витрату кисню, який подається у факел на етапах плавки 1 (періоди: «заправка», «завалення», «прогрів»), 2 («злив чавуну», «плавлення»), 3 («доведення з продувкою») та 4 («доведення без продувки»), визначають з співвідношення: Корисна модель відноситься до металургії, переважно до мартенівського виробництва сталі. Відомий спосіб регулювання параметрів газомазутного факелу (далекобійності, «жорсткості», настильності, температурного поля, ступеня чорноти та ін.) в мартенівській печі по періодам плавки, який включає регулювання частки мазуту Zm в тепловому навантаженні печі за рахунок відповідної зміни витрат мазуту та природного газу при фіксованому (постійному в певний момент часу роботи печі) тепловому навантаженні печі [1, стор.80, 208, 209, 213]. Відомий спосіб має такі недоліки: 1) обмеженість діапазону регулювання параметрів факелу: внаслідок різкого скорочення довжини та зменшення ступеня чорноти факелу при зменшенні частки мазуту Zm, в тепловому навантаженні (при поміркованих витратах розпилювача мазуту) для забезпечення оптимальних параметрів факелу в печі в кінці плавлення та в доведення плавки неможливо скорочувати витрату мазуту до оптимального рівня (з урахуванням цін на енергоносії, що змінюються); 2) неможливість практичної реалізації оптима льних параметрів факелу у випадках дефіциту мазуту або природного газу на підприємстві; 3) складність забезпечення постійності теплового навантаження відповідно до теплового режиму роботи печі; 4) велике динамічне запізнювання регулювання у зв'язку з високою інерційністю системи регулювання витрати мазуту та ін. Відомий спосіб регулювання параметрів газомазутного факелу в мартенівській печі по періодам плавки, який включає переміщення кореня факелу у вертикальній площині і, тим самим, зміну кута зустрічі факелу з ванною (шихтою) - . Під час завалення величину а зменшують, щоб факел подовжився, міг вільно розвиватися та підсмоктувати повітря, а в рідкі періоди величину збільшують, щоб отримати більш короткий та «жорсткий» факел [1, стор.79]. Відомий спосіб має такі недоліки: 1) складність реалізації: необхідно забезпечити переміщення корпусу пальника в бічних стінах печі, що порушує герметичність кладки та знижує її міцність; 2) неефективне регулювання параметрів фа ф ф ф ф Vк,1 : Vк,2 : Vк,3 : Vк,4 10 : 11 16 : 11 16 : 0,8 1 4 , , , , , , , ф ф ф ф де Vк,1 : Vк,2 : Vк,3 : Vк,4 - витрата кисню, що подаєть (19) UA (11) 19592 (13) U ся у факел на етапах плавки 1, 2, 3 та 4 відповідно. 3 19592 4 келу: погано регулюється окислювальний потенцігазомазутним факелом, на першому етапі плавки ал, температурне поле та радіаційні характеристи(періоди: «заправка», «завалення», «прогрів») заки факелу; безпечує оптимальну організацію факелу для вка3) низька точність регулювання кута нахилу заного етапу плавки - подовжений, настильний пальника в умовах термічної деформації його кор(для обтікання шихти та відсутності «жорстких» пусу, кладки печі та ін. відображених ударів об склепіння печі) факел з Відомий спосіб регулювання параметрів газоподовженою високотемпературною зоною. ф ф мазутного факелу в мартенівській печі по періодам Подача кисню з витратою Vк,2 1,1 1,6 Vк,1 у плавки [2, стор.102, 103, 108, 109, 116, 117] - провигляді, принаймні, одного окремого потоку нижче тотип, який включає регулювання витрати інтенгазомазутного факелу, який співнаправлений та сифікатора (кисню), що подається у факел у вивзаємодіє з газомазутним факелом, на другому гляді, принаймні, одного окремого потоку нижче етапі плавки («злив чавуну», «плавлення») забезгазомазутного факелу, який співнаправлений та печує оптимальну організацію факелу для вказавзаємодіє з газомазутним факелом. ного етапу плавки - «жорсткий», укорочений факел При цьому може бути забезпечено просте в для осадження шлакової піни, інтенсифікації переалізації та малоінерційне регулювання практичремішування ванни та для допалювання газів, що но всіх основних параметрів факелу: далекобійновиділяються з ванни. сті, «жорсткості», настильності, температурного ф ф поля, ступеня чорноти та ін. Якщо Vк,2 1,1 Vк,1 , то при питомих витратах Проте відомий спосіб не забезпечує оптимапалива (мазуту та природного газу), які звичайно льну організацію газомазутного факелу в робочовикористовуються у вказаний період, газомазутний му просторі печі, оскільки не включає оптимальне факел не має достатньої жорсткості, погіршується співвідношення витрат кисню, що подається у фатепломасообмін між газовою фазою печі та метакел в різні періоди плавки (з урахуванням вимог до левим розплавом, має місце перегрів та переокисвластивостей та параметрів газомазутного факелу лення шлаку, що призводить до зниження ефектизалежно від технологічних та теплотехнічних завності використання палива, подовження плавки, вдань, що вирішуються в конкретний період плавпідвищення вірогідності викидів шлако-металевої ки). емульсії з агрегату. Крім того, при цьому може В основу корисної моделі поставлене завданмати місце недопалювання палива в робочому ня вдосконалити спосіб регулювання параметрів просторі печі (з урахуванням газовиділення з вангазомазутного факелу в мартенівській печі по пени) і воно догоратиме в насадках регенератора, ріодам плавки, в якому за рахунок забезпечення що призведе до зниження теплового ККД печі та оптимального співвідношення витрат кисню, що погіршення умов служби регенеративних насадок. подається у факел по періодам плавки, забезпеф ф чуються оптимальні організація та параметри фаЯкщо Vк,2 1,6 Vк,1 , надмірно коротшає високелу в робочому просторі печі в процесі всієї плавки, інтенсифікується тепло-масообмін в системі котемпературне ядро та зменшується довжина «ванна (шихта) - факел - газова фаза - склепіння факелу, виникає значна нерівномірність нагріву печі», підвищуються коефіцієнт використання паметалу по довжині ванни, має місце перегрів почалива, продуктивність агрегатів, а також точність та ткових ділянок печі поблизу підвідних головок, що надійність управління процесом виплавки сталі, також призводить до зниження ефективності викознижуються питомі витрати палива, енергоносіїв, ристання палива, подовження плавки, зниження чавуну, угар металу та, зрештою, зменшується стійкості футерівки печі, погіршення керованості собівартість сталі. процесом виплавки сталі. ф ф Для вирішення поставленого завдання в споПодача кисню з витратою Vк,3 1,1 1,6 Vк,1 у собі регулювання параметрів газомазутного факевигляді, принаймні, одного окремого потоку нижче лу в мартенівській печі по періодам плавки регугазомазутного факелу, який співнаправлений та лювання витрати інтенсифікатора (кисню), що взаємодіє з газомазутним факелом, на третьому подається у факел у вигляді, принаймні, одного етапі плавки («доведення з продувкою») забезпеокремого потоку нижче газомазутного факелу, чує оптимальну організацію факелу для вказаного який співнаправлений та взаємодіє з газомазутним етапу плавки - подовжений, «жорсткий», настильфакелом, витрату кисню, який подається у факел ний високотемпературний факел, в тому числі для на етапах плавки 1 (періоди: «заправка», «заваефективного допалювання газів, що виділяються з лення», «прогрів»), 2 («злив чавуну», «плавленванни. ня»), 3 («доведення з продувкою») та 4 («довеф ф дення без продувки»), визначають з Якщо Vк,3 1,1 Vк,1 , то при питомих витратах співвідношення: палива (мазуту та природного газу), які звичайно ф ф ф ф Vк,1 : Vк,2 : Vк,3 : Vк,4 10 : 11 16 : 11 16 : 0,8 1 4 , , , , , , , використовуються у вказаний період, газомазутний ф ф ф ф де Vк,1 : Vк,2 : Vк,3 : Vк,4 - витрата кисню, що пофакел не має достатньої жорсткості, настильності та температури в його нижній частині. Це призводається у факел на етапах плавки 1,2, 3 та 4 віддить до зниження ефективності використання паповідно. лива та подовження плавки. Крім того, при цьому ф Подача кисню з витратою Vк,1 у вигляді, приможе мати місце недопалювання газів, що виділяються з ванни. Це, в свою чергу, призводить до наймні, одного окремого потоку нижче газомазутзниження теплового ККД печі та погіршення умов ного факелу, який співнаправлений та взаємодіє з 5 служби регенеративних насадок. 19592 ф ф Якщо Vк,3 1,6 Vк,1 , надмірно коротшає висо котемпературне ядро та зменшується довжина факелу, виникає значна нерівномірність нагріву металу по довжині ванни, має місце перегрів початкових ділянок печі поблизу підвідних головок, що також призводить до зниження ефективності використання палива, подовження плавки, зниження стійкості футерівки печі, погіршення керованості процесом виплавки сталі. ф Подача кисню з витратою Vк,4 ф 0,8 1,4 Vк,1 у вигляді, принаймні, одного окремого потоку нижче газомазутного факелу, який співнаправлений та взаємодіє з газомазутним факелом, на четвертому етапі плавки («доведення без продувки») забезпечує оптимальну організацію факелу для вказаного етапу плавки - подовжений, «жорсткий», настильний високотемпературний факел. ф ф Якщо Vк,4 0,8 Vк,1 , то при питомих витратах палива (мазуту та природного газу), які звичайно використовуються у вказаний період, газомазутний факел не має достатньої жорсткості, настильності та температури в його нижній частині. Це призводить до зниження ефективності теплопередачі від факелу до металевого розплаву, зменшення швидкості нагрівання ванни, надмірної витрати палива та зменшення продуктивності печі. Якщо ф Vк,4 ф 1 4 Vк,1 , , надмірно коротшає висо котемпературне ядро та зменшується довжина факелу, виникає значна нерівномірність нагріву металу по довжині ванни, має місце перегрів початкових ділянок печі поблизу підвідних головок, що також призводить до зниження ефективності використання палива, зниженню стійкості футерівки печі, погіршення керованості процесом виплавки сталі. Величина витрати кисню, що подається у факел на першому етапі плавки повинна забезпечити оптимальну організацію факелу для вказаного етапу плавки (періоди: «заправка», «завалення», «прогрів»). Вона визначається на основі типових рекомендацій, з подальшим їх коректуванням на основі обробки даних досвідних промислових плавок на діючих печах в конкретних умовах виробництва. Приклад конкретної реалізації способу регулювання параметрів газомазутного факелу в мартенівській печі по періодам плавки в 900-т мартенівській печі ВАТ «ММК ім. Ілліча» (м. Маріуполь, Україна). Комп’ютерна верстка Н. Лисенко 6 Піч опалюється мазутом та природним газом високого тиску, які подаються в процесі мартенівської плавки у агрегат через сопловий модуль газомазутних пальників разом з первинним розпилювачем мазуту - стислим повітрям. Природний газ використовується як паливо, а також як вторинний 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 - факелу, в якому здійснюються процеси взаємодії палива та окислювача. Для інтенсифікації процесу горіння палива та підвищення температури нижньої частини факелу використовується інтенсифікатор (кисень), який подається у вигляді одного або двох (в залежності від типу пальника, що використовується) потоків нижче газомазутного факелу, які співнаправлені та взаємодіють з газомазутним факелом. При цьому витрата кисню, який подається у факел у періоди плавки «заправка», «завалення», «прогрів» складає 1400-1700м3/год, у періоди плавки «злив чавуну», «плавлення», «доведення з продувкою» 2000-2200м3/год, у період плавки «доведення без продувки - 1500-2000м3/год. Таким чином ф ф ф ф Vк,1 : Vк,2 : Vк,3 : Vк,4 10 : 12 16 : 12 16 : 0,9 1 4 . В , , , , , , икористання запропонованого способу за рахунок забезпечення оптимального співвідношення витрат кисню, що подається у факел по періодам плавки, дозволить забезпечити оптимальні організацію та параметри факелу в робочому просторі печі в процесі всієї плавки, інтенсифікувати тепломасообмін в системі «ванна (шихта) - факел - газова фаза - склепіння печі», підвищити коефіцієнт використання палива, продуктивність агрегатів, а також точність та надійність управління процесом виплавки сталі, знизити питомі витрати палива, енергоносіїв, чавуну, угар металу та, зрештою, собівартість сталі. ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ: 1. Лисиенко В.Г., Китаев Б.И., Кокарев Н.И. Усовершенствование методов сжигания природного газа в сталеплавильных печах. - М.: Металлургия, 1977. - 280с. 2. Корнфельд В.Н., Войтов А.О., Штейнберг Л.С. Тепловая работа мартеновской печи с применением кислорода. - М.: Металлургия, 1964. 328с. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601