Спосіб ведення доменної плавки

1. Спосіб ведення доменної плавки, що включає вдування в горно гарячого й збагаченого киснем дуття, додаткових видів палива, у т.ч. пилову 3 В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення способу ведення доменної плавки, у якому за рахунок зміни витрати і якості додаткових палив, що вдуваються в горно, удосконалювання й оптимізації технології забезпечується якісне підвищення ефективності використання комбінованого дуття й відповідне підвищення частки заміни коксу додатковими паливами, зниження витрати коксу. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб ведення доменної плавки, що включає вдування в горно гарячого й збагаченого киснем дуття, додаткових видів палива, у т.ч. пиловугільного, здійснення заходів, що компенсують, визначальну відповідну зміну шихтового, шлакового, температурно-дуттьового режимів, згідно з корисною моделлю, одночасно з гарячим і збагаченим киснем, пиловугільним паливом в горно вдувають гарячі відновлювальні гази, одержувані з рядових вугіль в агрегатах для безкоксового одержання чавуну типу Корекс, Ромелт і ін. При цьому ГВГ вдувають 3 в горн із розрахунку заміни 2,0-2,5 м ГВГ на 1 кг 3 ПВП, а витрати ГВГ складають 300-600 м /т чавуну. Для виробництва чавуну й ГВГ можуть успішно використовуватися освоєні у світовій практиці спосіб «Корекс» або агрегат «Ромелт» (без опалювання оксиду вуглецю (II), що пройшов досліднопромислові випробування на Липецькому металургійному комбінаті. Зазначені агрегати є як виробниками рідкого чавуну, так і високопродуктивними й ефективними газогенераторами ГВГ із рядових вугіль. Пропонований спосіб має переваги в порівнянні зі способом найближчого аналога: 1. ГВГ практично не містить золи, тому часткова або повна заміна ПВП ГВГ сприяє зниженню виходу шлаків на 20-30 кг/т чавуну, неминуче також відповідне зниження витрати флюсу. 2. ГВГ містить 5-10 % азоту в порівнянні з 4060 % у горнових газах у доменній печі: отже, вду3 вання 300 м /т чавуни ГВГ забезпечить зниження 3 виходу горнових газів на 100-150 м /т чавуну. Аналогічний вплив здійснює внесення ГВГ додаткового фізичного тепла. Отже, заміна частини або всього пиловугільного палива ГВГ є компенсуючим порушення газодинаміки фактором, що визначає підвищення потенційного ресурсу технології й відповідне збільшення витрати додаткового палива. Істотно сприятливий вплив вдування в горно ГВГ на газифікацію ПВП: відповідне зниження витрат ПВП забезпечить підвищення повноти його згоряння за рахунок росту температури газів у фурменій зоні й вмісту в них кисню. Зазначені додаткові фактори, що компенсують, створюють умови для підвищення оптимальної витрати додаткових палив і, відповідно, частки заміни ними коксу. Необхідно відзначити також економічні переваги застосування ГВГ: особливості пиловугільної технології, тим більше в міру підвищення витрати ПВП, пред'являють жорсткі й зростаючі вимоги до якості ПВП в частині зольності й сірчистості: внаслідок цього, у значній мірі ПВП в сучасних техно 67500 4 логічних умовах виробляється з використанням високоякісних, низкосірчистих, як правило, імпортних вугіль. ГВГ можуть вироблятися з недефіцитних і неспікливих вугіль, у тому числі й з донецьких вугіль марок А, Т, Г та ін. У випадку, коли витрати ПВП граничні по основних визначальних показниках і ГВГ є компенсуючим чинником, коефіцієнт заміни дорівнює 2,03 2,5 м ГВГ на 1 кг ПВП: при такому відношенні досягається максимальний ефект, що компенсує, оскільки зберігається незмінним вихід на 1 т чавуну відновлювальних газів, що необхідно для збереження або поліпшення використання їх теплового й відновлювального потенціалів і, таким чином, збереження ефективності використання додаткового палива. При меншому значенні даного коефіцієнта заміни (наприклад, 1,8) буде мати місце дефіцит тепла й зниження відновлювального потенціалу горнових газів, що приведе до похолодання печі й погіршенню якості чавуну. При величині коефіцієнта заміни вище 2,5 (наприклад, 2,8 м на кг ПВП) у технологічних умовах доменних цехів України, що працюють із надлишком відновлювальних газів, зазначений надлишок газу збільшиться, що приведе до зниження використання теплового й відновлювального потенціалів горнових газів, відповідному зниженню ефективності використання додаткових палив. Оптимальні значення витрати ГВГ на 1 т чаву3 ну рівні 300-600 м /т чавуну. Менше значення показника, наприклад 250 м /т чавуну, буде в даних технологічних умовах недостатнім для досягнення максимальної ефективності застосування додаткових палив і забезпечення номінальної (7 років) окупності пропонованої технології. При витраті ГВГ вище 600 м на т чавуну, витрата коксу може виявитися нижче критичного рівня, що визначить перевищення рівня гранично припустимих значень визначальних параметрів доменної плавки: швидкості газу в розпарі, температури горіння коксу у фурмених зонах, виходів на 1 т коксу шлаків і горнових газів, що неминуче приведе до зниження оптимальної витрати додаткових палив і ефективності їхнього використання. Приклад реалізації. Реалізацію способу ведення доменної плавки здійснювали на доменній печі № 1 ЗАТ «Донецксталь»-МЗ», що освоїла технологію із вдуванням на 1 т чавуну 150-180 кг ПВП. На перспективу, розрахований технологічний режим із вдуванням на 1 т чавуну 210 кг ПВП: як додаткові фактори, що компенсують, застосована більш багата залізовмісна шихта, у т.ч. окатиші. Зниження виходу шлаків до 250 кг/т чавуну, підвищення температури дуття до 1200 °C і вмісту в ньому кисню до 29 %, використання ПВП зі вмістом золи 8,8 % і сірки 0,55 %, приготовленого з вугілля, імпортованого з Кузбасу (Росія). Перерахованими заходами практично вичерпані ресурси компенсації й можливості подальшого підвищення витрати ПВП (табл.). В першій частині таблиці приведені витрати ГВГ у кількості 50, 100, 150 м /т чавуну при витраті ПВП 100 кг/т чавуну, в продовженні таблиці приведені витрати 5 67500 3 ГВГ у кількості 200, 250, 300, 350 м /т чавуну при витраті ПВП 100 кг/т чавуну. Для часткової заміни ПВП застосовували ГВГ, вироблений з донецьких вугіль в установці «Ромелт», з коефіцієнтом заміни коксу газом 0,40 3 кг/м . З табл. видно, що оптимальні витрати ГВГ при 3 витраті ПВП 100 кг/т чавуну дорівнюють 300 м /т чавуну, подальше підвищення його витрати малоймовірно через перевищення граничного значення основного визначального показника плавки: швидкість газу в розпарі, виходу горнових газів і шлаків не повинні перевищувати їхніх критичних 3 значень відповідно 20 м/сек., 4500 м /т коксу, 1000 кг/т коксу. 3 Значення витрати ГВГ до 300 м /т чавуну можливі, але менш ефективні (табл.). Зниження в оптимальному варіанті витрати ПВП на 100 кг/т чавуну, приходу сірки із шихтою на 0,69 кг/т чавуну (12,8 %), виходів шлаків на 21,5 3 кг/т чавуну й горнових газів на 151,5 м /т чавуну, обумовлені заміною частини ПВП ГВГ, створили додатковий резерв компенсації, можливість підвищення сумарної витрати додаткових палив і 6 подальшого поліпшення техніко-економічних показників доменної плавки. Додаткове зниження витрати коксу (35 кг/т чавуну), зниження собівартості на 117,2 грн./т, і приріст продуктивності печі на 15,3 % визначають основну ефективність пропонованої корисної моделі. Додаткова ефективність пропонованого способу доменної плавки визначається зниженням на 110×1,1 = 121,0 кг/т чавуну потреби для виробництва ПВП дефіцитних вугіль із Кузбасу, заміни рядовими донецькими вугіллями, що використані в процесі «Ромелт». Таким чином, вирішується проблема гострого дефіциту вугіль, необхідних для масового промислового впровадження в Україні ПВП- технології (1,1 - коефіцієнт витрати вугілля на виробництво 1 т ПВП). Реалізація способу в доменному цеху ЗАТ «Донецксталь»-МЗ» (дві доменні печі, корисним 3 об'ємом 1033 м ) дозволить забезпечити в річному розрізі зниження імпорту вугіль із Кузбасу на 280,2 тис. т, витрати коксу на 81,0 тис. т, собівартості чавуну на 3006 млн. грн., приріст продуктивності на 283,6 тис. т. Таблиця Окупність капітальних витрат на реалізацію пропонованої в корисній моделі технології складе 3 роки 3 Параметри доменної плавки 3 Об'єм печі, м 3 Питома продуктивність, т/(м ·добу) Сума коксу й коксового горішка, кг/т чавуну Прихід заліза із шихтою, кг/т чавуну Вміст дріб'язку в шихті, % Витрата вапняку, кг/т чавуну Витрата вапна, кг/т чавуну Витрата метало-добавки, кг/т чавуну Витрата окатишів СевГОК, кг/т чавуну 3 Витрата сухого дуття, м /т чавуну 3 Витрата кисню на збагачення дуття, м /т чавуну Температура дуття, °C 3 Вологість дуття, гр/м Температура ГВГ, °C 3 Вихід сухого колошникового газу, м /т чавуну 3 Вихід горнових газів, м /т чавуну Теоретична температура горіння, °С Тиск дуття, атн Температура колошникового газу, °C Прихід сірки із шихтою, кг/т чавуну Вихід шлаку, кг/т чавуну Витрата умовного палива, кг/т чавуну БАЗА 210 кг пвп 100 кг ПВП Vкор Пуд ΣK ΣFeІІІ М И І1 Мет О Vd VO2 Тд Ф ТГВГ Vк.г. Vгг Ттеор рд Тк Sобщ U У.Т. 1033 2,78 325,2 959,8 4,8 12,1 100 100 1325 926 96,2 1200 30 1000 1490 1386 2172 2,4 156 6,24 262 493 1033 2,67 400,2 960 4,8 7,9 100 100 1325 849 88,3 1200 30 1000 1406 1221 2370 2,4 145 6,27 257 441,2 ГВГ, м +100 кг ПВП 50 100 150 1033 1033 1033 2,72 2,78 2,93 380,2 360,1 340,5 959 960,1 959,6 4,8 4,8 4,8 6,7 5,6 4,6 100 100 100 100 100 100 1325 1325 1325 804 767 731 83,5 79,7 76 1200 1200 1200 30 30 30 1000 1000 1000 1363 1352 1341 1210 1213 1216 2340 2310 2280 2,4 2,4 2,4 148154 160 6,13 6,02 5,9 254 251 249 448 455 462 7 67500 8 Продовження табл.1 Окупність капітальних витрат на реалізацію пропонованої в корисній моделі технології складе 3 роки 3 Параметри доменної плавки 3 Об'єм печі, м 3 Питома продуктивність, т/(м -добу) Сума коксу й коксового горішка, кг/т чавуну Прихід заліза із шихтою, кг/т чавуну Зміст дріб'язку в шихті, % Витрата вапняку, кг/т чавуну Витрата вапна, кг/т чавуну Витрата металодобавки, кг/т чавуну Витрата окатишів СевГОК, кг/т чавуну 3 Витрата сухого дуття, м /т чавуну 3 Витрата кисню на збагачення дуття, м /т чавуну Температура дуття, °C Вологість дуття, гр/м Температура ГВГ, °C 3 Вихід сухого колошникового газу, м /т чавуну 3 Вихід горнових газів, м /т чавуну Теоретична температура горіння, °C Тиск дуття, атн Температура колошникового газу, °C Прихід сірки із шихтою, кг/т чавуну Вихід шлаку, кг/т чавуну Витрата умовного палива, кг/т чавуну Vкор Пуд ΣK ΣFeІІІ М И І1 Мет О Vd VO2 Тд Ф ТГВГ Vк.г. Vгг Ттеор рд Тк Sобщ U У.Т. ГВГ, м + 100 кг ПВП 200 250 300 350 1033 1033 1033 1033 3,09 3,15 3,2 3,26 320,7 300 280,2 260 959,5 959,4 959,3 959,2 4,8 4,8 4,8 4,8 3,5 2,3 1,3 0,5 100 100 100 100 100 100 100 100 1325 1325 1325 1325 697 665,6 634 602,4 72,4 69,1 65,8 62,6 1200 1200 1200 1200 30 30 ЗО 30 1000 1000 1000 1000 1306 1246 1187 1127 1223 1228 1234 1241 2250 2220 2190 2160 2,4 2,4 2,4 2,4 166 171 176 181 5,78 5,66 5,55 5,47 246 243 241 238 469 476 482,9 489,9 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601