Спосіб ведення доменної плавки

Реферат: Спосіб ведення доменної плавки включає роздільне завантаження порцій коксу та залізовмісних матеріалів у бункери завантажувального безконусного пристрою, розділ маси кожної порції на задану кількість частин, вивантаження кожної порції з бункера на поверхню засипу з розподілом частин порції розподільником по кільцевих зонах колошника, а також періодичне завантаження коксу в осьову зону для формування осьової віддушини, причому за результатами попередньої експлуатації доменної печі визначають для даних умов плавки оптимальні значення повної енергії потоку горнового газу та радіус осьової віддушини, причому при збільшенні повної енергії горнового газу вище оптимальної радіус осьової віддушини зменшують, а при зменшенні повної енергії горнового газу нижче оптимальної радіус осьової віддушини збільшують. UA 103280 U (12) UA 103280 U UA 103280 U 5 10 15 20 25 Корисна модель належить до галузі чорної металургії, зокрема до доменного виробництва, і може бути використана для погодженого керування розподілом шихтових матеріалів на колошнику та газового потоку в горні доменної печі. Відомий спосіб ведення доменної плавки, що включає завантаження в піч коксу і залізовмісних матеріалів, передбачає "розкриття" центральної частини стовпа шихти створенням осьової віддушини, яка повинна забезпечити інтенсивний потік газу в осьовій зоні печі та характеризується значеннями вмісту діоксиду вуглецю СО2 і рудного навантаження на кокс, при цьому розмір осьової віддушини виражається через її діаметр d 0, який визначається, виходячи з виразу: d0  2 (2,25  3Pн )dк 100 , м, де dк - діаметр колошника, м; Pн - рудне навантаження, т/т. [Логинов В.И., Мусиенко К.А., Гончаров А.Д. О размере центральной "отдушины" столба шихтовых материалов в доменной печи. // Сталь. - 1989. - №12. - С. 13-17]. Недоліком способу ведення доменної плавки є те, що він не дозволяє визначити масу коксу, яка повинна вивантажуватись в осьову зону доменної печі для формування осьової віддушини заданих розмірів, та не враховує розподіл газового потоку в горні печі. Найбільш близьким за технічною суттю і результатом, що досягається, до корисної моделі, яка заявляється, є відомий спосіб ведення доменної плавки, що включає розрахункове визначення геометричних параметрів "тотермана" у горні печі, в залежності від розмірів зони циркуляції фурменої зони, роздільне завантаження порцій коксу та залізовмісних матеріалів у бункери завантажувального безконусного пристрою, розподіл маси кожної порції на задану кількість частин, вивантаження кожної порції з бункера на поверхню засипу, розподіл частин порції розподільником по кільцевих зонах колошника, а також періодичне завантаження коксу в осьову зону для формування осьової віддушини, радіус якої визначають з наступного співвідношення: (r  tg  HB )  [Hd  (HT  h0 )] r0  т Hdtg ,м де: r0 - радіус осьової віддушини, м; rт - радіус "тотермана" на рівні осі повітряної фурми, м;  - кут нахилу утворюючих "тотермана", град.; HB - висота від осі фурм до низу шахти печі, м; Hd - відстань від низу шахти печі до уявлюваної точки перетинання утворюючих стін шахти 30 35 40 45 50 печі та осі печі, м; HT - відстань від низу шахти до верхнього рівня захисних плит колошника (технологічний "0"), м; h0 - заданий рівень засипу, м; при цьому, завантажуючи у піч коксові порції, змінюють величину осьової віддушини шляхом вивантаження по осі печі заданої частини коксової порції, масу якої визначають, виходячи з наступного співвідношення:  cos 1 Mк  [r0  hзв ]3  (tg1  tg2 )к , 3 sin( 2  3 ) т де: 1 - кут укосу коксу від стінки до осі печі, град.;  2 - кут укосу коксу від осі до стінки печі, град.;  3 - кут укосу суміші залізовмісних матеріалів від стінки до осі печі, град.; hзв - висота 3 шару суміші залізовмісних матеріалів, м;  к - насипна щільність коксу, т/м [Патент Україні № 94139. МПК С21В 7/20, 5/00. 2011р. Бюл. № 7]. Недоліком відомого способу ведення доменної плавки є те, що величина осьової віддушини визначається на основі таких параметрів як радіус "тотермана", кут нахилу утворюючих "тотермана" та інші, які можуть бути оцінені лише дуже приблизно і суб'єктивно. Крім цього, розподіл газового потоку уздовж радіусу доменної печі залежить не тільки від радіусу осьової віддушини, а ще й від глибини проникнення потоку горнового газу по осі фурми до центра горна. Ефективність та рівний хід доменної плавки значною мірою визначаються формуванням раціональної структури стовпа шихтових матеріалів та розподілу потоку горнового газу у горні доменної печі. Елементи структури стовпа шихтиформуються в процесі завантаження шихтових матеріалів на колошник доменної печі, а розподіл газу в горні печі залежить від параметрів газо-дуттьового потоку, який надходить у горн печі через фурми. В сучасних умовах плавки для забезпечення рівного ходу печі "розкривають" центральну частину стовпа шихти, тобто формують осьову віддушину. Формування осьової віддушини раціональної величини 1 UA 103280 U 5 10 15 20 25 30 забезпечує достатній прогрів центру горна печі та рівність сходу шихти в різних шихтових і дуттьових умовах доменної плавки. Правильно організовані розподіл шихтових матеріалів "зверху" та газового потоку "знизу" значною мірою забезпечують підвищення ступеня використання теплової і хімічної енергії газового потоку і, як наслідок, зменшення витрати коксу та ріст продуктивності доменної печі. В основу корисної моделі, що заявляється, ставиться завдання забезпечити стабільність, рівний хід печі, її високу продуктивність та мінімальну питому витрату коксу. Поставлена задача досягається тим, що спосіб ведення доменної плавки, який включає роздільне завантаження порцій коксу та залізовмісних матеріалів у бункери завантажувального безконусного пристрою, розділ маси кожної порції на задану кількість частин, вивантаження кожної порції з бункера на поверхню засипу з розподілом частин порції розподільником по кільцевих зонах колошника, а також періодичне завантаження коксу в осьову зону для формування осьової віддушини, має суттєві відмінності, які полягають в тому, що за результатами попереднього досвіду експлуатації доменної печі визначають для даних умов плавки оптимальні значення повної енергії потоку горнового газу та радіусу осьової віддушини, причому при збільшенні повної енергії горнового газу вище попередньо визначеної - радіус осьової віддушини зменшують, а при зменшенні повної енергії горнового газу нижче попередньо визначеної - радіус осьової віддушини збільшують. Спосіб здійснюється наступним чином. Порції коксу та залізовмісних матеріалів завантажують у бункери безконусного завантажувального пристрою і вивантажують у піч роздільно відповідно до встановленої програми завантаження. Програма завантаження визначає вид матеріалу і склад порції, її розподіл на частини по позиціях розподільника, що відповідають заданим кутам нахилу лотка, а також режим його роботи при вивантаженні даної порції у піч. Програма завантаження визначає також цикл завантаження, який представляє собою систематично повторювану сукупність порцій матеріалів, що завантажуються у певній послідовності з використанням заданих позицій лотка для забезпечення раціонального розподілу шихтових матеріалів та нормального розвитку процесу доменної плавки по всьому перетину печі. Відповідно до передбаченої програми завантаження, вивантажують в циклі одну або кілька порцій коксу в осьову зону печі для формування осьової віддушини, діаметр якої визначають розрахунком значення рудного навантаження на кокс, яке в осьовій зоні печі не повинно перевищувати 2 т/т. Маючи достовірну інформацію по параметрах газо-дуттьового потоку, визначають повну енергію горнового газу за формулою: Eгг  371,2 35 Qо гг  Т т n  68877 ,6 2 o д  Q3 д  Tд o 2 n3  Sф  Р2 д , Дж/с, Qо гг 3 - вихід горнового газу, приведений до нормальних умов, м /с; Т - температура в  зоні горіння (теоретична температура горіння), К; n - кількість фурм; o д - густина дуття при де S 3 нормальних умовах, кг/м ; Q - витрата дуття, м /с; Tд - температура дуття, К; ф - площа перерізу фурми, м ; Р д - абсолютний тиск дуття, Па. За результатами проведених дослідних плавок на доменній печі, які показали стабільність та високу продуктивність печі при мінімальній витраті коксу, визначаються, для даних умов плавки, оптимальні значення повної енергії потоку горнового газу та радіус осьової віддушини, причому при збільшенні повної енергії горнового газу вище оптимальної радіус осьової віддушини зменшують, а при зменшенні повної енергії горнового газу нижче оптимальної, радіус осьової віддушини збільшують. Приклад здійснення способу 3 На доменній печі об'ємом 5000 м у період дослідних плавок забезпечили продуктивність 9826 т/добу, при питомій витраті коксу - 426,8 кг/т. При цьому параметри дуття були наступними: 3 витрата дуття - 7812 м /хв., тиск дуття - 337 кПа, температура дуття - 1090 °C, витрата 3 природного газу - 87,1 м /т, концентрація кисню в дутті - 30,5 %. Розрахунком було встановлено, що оптимальна повна енергія горнового газу дорівнює Eгг = 5113,7 кВт(Дж/с). При цьому 2 40 45 50 засипним апаратом була сформована оптимальна осьова віддушина, радіус якої визначили через моделювання розподілу по радіусу колошника печі шихтових матеріалів. Оптимальний радіус осьової віддушини при стабільних шихтових та дуттьових умовах доменної плавки дорівнював 2,0 м. В наступний період при зменшенні вмісту фракції -5 мм в агломераті піч 2 UA 103280 U 3 5 10 вийшла на витрату дуття 8400 м /хв., при цьому повна енергія горнового газу підвищилась до Eгг = 5657,9 кВт(Дж/с), що характеризує більшу глибину проникнення горнового газу до центру печі. В даному випадку для збереження продуктивності печі та питомої витрати коксу на заданому рівні, скоригували радіус осьової віддушини, зменшивши його до 1,8 м. В наступному періоді при збільшенні вмісту фракції -5 мм в агломераті і збільшенні загального перепаду тиску 3 в печі, витрата дуття знизилась до 7540 м /хв., при цьому повна енергія горнового газу зменшилась до Егг = 4871,8 кВт(Дж/с), що характеризує зменшення глибини проникнення горнового газу до центру горна печі. В даному випадку для збереження продуктивності печі та питомої витрати коксу на заданому рівні, скоригували радіус осьової віддушини, збільшивши його до 2,3 м. Таким чином запропонований спосіб дозволяє забезпечити стабільність плавки, рівний хід печі, високу її продуктивність та мінімальну питому витрату коксу. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 Спосіб ведення доменної плавки, що включає роздільне завантаження порцій коксу та залізовмісних матеріалів у бункери завантажувального безконусного пристрою, розділ маси кожної порції на задану кількість частин, вивантаження кожної порції з бункера на поверхню засипу з розподілом частин порції розподільником по кільцевих зонах колошника, а також періодичне завантаження коксу в осьову зону для формування осьової віддушини, який відрізняється тим, що за результатами попередньої експлуатації доменної печі визначають для даних умов плавки оптимальні значення повної енергії потоку горнового газу та радіус осьової віддушини, причому при збільшенні повної енергії горнового газу вище оптимальної радіус осьової віддушини зменшують, а при зменшенні повної енергії горнового газу нижче оптимальної радіус осьової віддушини збільшують. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3