Спосіб виплавки чавуну в доменній печі

Cпосіб виплавки чавуну в доменній печі, що включає вдування в горн пиловугільного палива (ПВП) і введення компенсуючих компонентів, який відрізняє ться тим, що разом з підвищенням ви 3 35186 ламентується склад ПВП, що не забезпечує оптимального режиму ведення плавки. При зміні температурно-дуттьових параметрів, відсутній механізм оптимізації умов згоряння й використання ПВП, що не дозволяє ефективно регулювати теоретичну температуру горіння (Tt), не порушуючи вихід фурмених газів при різних витратах ПВП. Все це приводить до підвищення витрати коксу й собівартості чавун у. В основу корисної моделі поставлене завдання вдосконалення способу виплавки чавуну в доменній печі, у якому за рахунок оптимізації умов згоряння й використання ПВП забезпечується підвищення питомої витрати останнього на 1 т чавуну. Поставлене завдання вирішується тим, що в способі виплавки чавун у в доменній печі, що включає вдування в горн ПВП, введення компенсуючи х компонентів, відповідно до корисної моделі, разом з підвищенням витрати ПВП здійснюють введення компенсуючих компонентів, причому температурний режим у горні вибирають із інтервалу від 1800°С до 2300°С по наступній формулі: é æ (0 ¸ 0,0004) × Q PBP t 1 = t 0 × ê0,4 + ç 0,6 - 0,4 × ç r d0 ê è ë ù ö ÷ × SK з ú, ÷ ø ú û (1) де t1 - теоретична температура горіння коксу в експериментальному періоді, розрахована з умови збереження на базовому рівні температури продуктів плавки на випуску, °С; t0 - теоретична температура горіння коксу в базовому періоді, розрахована з умови збереження на базовому рівні температури продуктів плавки на випуску, °С; rd0 - коефіцієнт прямого відновлення оксиду заліза в базовому періоді, частки одиниці; QПВП - витрата ПВП кг/т чавун у; SK з - сумарний коефіцієнт заміни коксу ПВП При цьому 0 ¸ 0,0004 - зниження показника ступеня прямого відновлення при вдмухуванні в горн ПВП в частках від 1 на 100 кг ПВП/1т чавуну. Тут необхідно, щоб величина SK з була рів ною або вищою 1, а теоретична температура горіння t1 - ви щою або дорівнювала базовій. Крім того, сумарний коефіцієнт заміни коксу ПВП визначається по наступній формулі: D Q кокса- PBP + DQ кокса -к.зах. (2) SK з = D Q PBP де D Qкокса.-ПВП - зниження витрати коксу за рахунок приросту ви трати ПВП; D Qкокса.-к.зах.. - зниження витрати коксу за рахунок здійснення компенсуючих компонентів, кг коксу / кг ПВП. За рахунок зміни компенсуючих компонентів, разом із вдуванням ПВП забезпечується: - відповідне зниження витрати коксу й виходу горнових газів на 1 т чавун у; - поліпшення якості ПВП по змісту золи й сірки; міцності й фракційному складу коксу; залізорудної шихти по змісту заліза й дріб'язку 5-0 мм; системи завантаження шихти; підвищення температури дуття; скорочення витрати природного газу (ПГ) і збагачення дуття киснем та ін. 4 Кінетика процесу відновлення вюститу оксидом вуглецю описана наступним рівнянням: V (3) t= ×j K '×DN де t - час контакту газо-відновлювача з оксидом заліза; V - кількість відновлюваного газу, необхідного для повного відновлення; К' - константа швидкості хімічної реакції, моль; D N — надлишкова концентрація відновлювана в ядрі газового потоку в порівнянні з рівноваговою, часткою одиниці; j - коефіцієнт, що враховує хімічну ланку процесу відновлення. Результати розрахунку по формулі 3 показують, що на 1-му етапі проходження реакції йде інтенсивне відновлення оксиду заліза. Це відбувається за рахунок послідовного наближення ступеня використання відновлюваного потенціалу газу до рівновагового. У даному режимі, що характеризується надлишком відновлюваного газу, застосування додаткового палива забезпечує збереження або збільшення часу контакту відновлювальних газів і оксидів заліза в порівнянні з базовим періодом, збереження або зниження виходу відновлювальних газів на 1 т чавуну. У противному випадку ефект застосування додаткового палива буде нейтралізований зниженням ступеня використання відновлюваного потенціалу всього горнового газу. Застосування додаткових палив, зокрема ПВП, робить певний негативний вплив на технологію завдяки погіршенню киснево-температурного потенціалу фурменої зони, збільшенню виходу відновлювальних газів на 1 т чавуну, зниженню частки коксу в ши хті й погіршенню газопроникності шихти, збільшенню механічних і хімічних навантажень на кокс. Оскільки наслідки даного негативного впливу можна розрахувати, то, мабуть, що одночасно зі збільшенням витрати палива необхідно застосовувати відповідні зміни, так звані "компенсуючі компонентой", які повинні нейтралізувати негативний вплив комбінованого дуття на те хнологічний режим. Зміни газодинамічного режиму, умов згоряння ПВП, хід відновлювальних процесів оцінювали по загальноприйнятим методикам. З розрахунків, виконаних по наведених рівняннях і методиках, аналізу результатів промислових плавок, проведених в Україні й за кордоном, виходить, що при величині сумарного коефіцієнта заміни ( SK з ), рівній 1,0 кг/кг і більше, і теоретичній температурі горіння - рівній або температурі, що перевищує базову, підви щення витрати ПВП не викликає погіршення базових те хнологічних умов. Отже, за даних умов: - вихід відновлювальних газів від 1 кг ПВП й коксу, час контакту відновлювальних газів з оксидом заліза в базовому й експерементальному періодах ( t К) приблизно рівний; - у міру збільшення витрати додаткового палива не відбувається негативних змін у стані техно 5 35186 логічного режиму, які б знижували ефективність його застосування й обмежували величину оптимальної витрати. Відповідно до викладеного, приймаємо, що при величині SK з і t рівних або більших відповідт но 1,0 і базовій теоретичній температури горіння, компенсуючими компонентами забезпечена повна й комплексна компенсація технологічного режиму. Розрахунки й досвід роботи доменних печей показують, що найбільш ефективними компенсуючими компонентами є: - поліпшення якості ПВП, насамперед, за рахунок зниження зольності й сіркості, а також коксу за рахунок підвищення міцності й стиранності, поліпшення фракційного складу; - поетапне скорочення й у підсумку закриття подачі в піч природного газу (ПГ); - поліпшення якості залізорудної сировини, насамперед, за рахунок підвищення змісту заліза, міцності, зниження змісту дріб'язку 5-0 мм; - підвищення тиску й температури дуття, змісту в ньому кисню й скорочення вологості. У конкретних технологічних умовах кожного металургійного підприємства освоєння ПВПтехнології повинне бути забезпечене набором 6 компенсуючих компонентів, що забезпечують повну й комплексну компенсацію негативних змін, обумовлених горінням ПВП й зниженням частки коксу в ши хті доменної печі. Приклад. Розглянемо роботу доменної печі, на якій були освоєні сучасні те хнологічні режими з використанням ПВП, природного газу й кисню О2 (див. табл.). У другому режимі в таблиці в якості компенсуючих заходів використані зниження витрати природного газу від 99 до 65 м 3/т чавун у, підвищення змісту кисню в дутті на 2,85 %, зниження виходу шлаків на 44 кг/т чавун у (10 %), витрати сирого вапняку та ін. В даному випадку застосування ПВП в кількості 138 кг/т чавун у разом з компенсуючими компонентами дозволило знизити витрату коксу на 185 кг/т чавун у (32,7%), тобто ЕК 3 склав 1,34 кг/кг, відповідно ПВП замінено 124 кг коксу (21,9%). Теоретична температура горіння підвищилася на 53°С и склала 2089°С, вихід відновлювальних газів скоротився на 166 м 3/т чавун у (17%), тобто були задоволені всі вимоги режиму повної й комплексної компенсації, що й стало основною причиною досягнення високої ефективності застосування ПВП. 7 35186 8 Таблиця Шихта й технологічні показники роботи доменної печі Показники 1 Виробництв о гарячого чавуну, т/доб. / % Витрата коксу (сухий.), кг/т чавуну Витрата коксу (привед. без ПВП, ПГ, ПРО2), кг/т чуг. Витрата шихтов их матеріалів , кг/т чавуну: агломерату ЮГОК 1 режим 2 2046/100,0 566 566 2 режим 3 2124/103,8 381 427 487 718 окатишів ЛебГОК окалини зварюв альних шлаків в апняку м'яков ідпалений доломіт (МВД) Дуття: тиск, кПа температура, °С зміст ПРО2, % 989 6 5 192 0 240 1085 22,75 893 8 10 63 49 239 1085 25,64 Витрата ПВП, кг/т чавуну Витрата природного газу, м 3/т чавуну Витрата кисню, м3/т чавуну Колошников ий газ: тиск, кПа температура, °С склад, %: СО2 СО 99 37 116 263 15,27 25,68 138 65 81 118 265 20,16 23,93 Зміст у чавуні, %: Si Мп S Зміст у шлаку, %: Аl2О3 MgO S (CaO+MgO)/Si2 Вихід шлаків , кг/т чавуну 0,78 0,24 0,035 6,78 3,42 1,78 1,38 371 0,79 0,12 0,035 5,86 6,27 1,71 1,37 326 Вихід горнов их газів , м3/т Вихід в іднов люв альних газів , м3 /т чавуну Ступінь в икористання CO Ступінь в икористання Н2 Час перебув ання шихтов их матеріалів у печі, г Час перебув ання газів у печі, с Теоретична температура горіння, °С 2266 991 0,374 0,389 6,62 2,51 2036 1713 825 0,457 0,410 7,82 3,16 2018 Ступінь прямого в іднов лення Час контакту газо-в іднов лювача з оксидами Fe, с 0,36 0,262 0,339 0,378 Комп’ютерна в ерстка І.Скворцов а Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601