Спосіб завантаження доменної печі

Реферат: Спосіб завантаження доменної печі включає подачу в піч рудної складової, яку розподіляють на дві порції розміром 30-70 % від загальної її маси в скіпу, та укладання між цими порціями коксового горішка крупністю 8-40 мм і частини металургійного коксу. Частину коксового горішка крупністю 8-15 (20) мм завантажують в такій кількості, щоб цього горішка було достатньо в повній мірі для прямого відновлення заліза в кількості до 30 %, а частину горішка більш крупної фракції [16 (21) - 40 мм]. Частину металургійного коксу завантажують сумарно в кількості не більше 25 % від загальної маси коксу в подачі, причому весь горішок [фракція 8-15 (20) мм та 16 (21) - 40 мм] і частину металургійного коксу завантажують в суміші в один скіп в кожну подачу. UA 88279 U (12) UA 88279 U UA 88279 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області чорної металургії і може бути використана при виплавці чавуну в доменних печах. Відомий спосіб доменної плавки, по якому з метою підвищення продуктивності печі і скорочення витрати коксу частину коксу крупністю 10-40 мм завантажують разом з рудною складовою шихти (АС СРСР № 253081, заявка від 17.09.1966 p., МПК С21В 3/00, опубл. 01.01.1969 р., бюл. № 30). Недоліком цього способу є те, що в ньому не конкретизовані і не регламентовані технологічні параметри й операції. Це, очевидно, з'явилось причиною того, що цей винахід, будучи пріоритетним у даному напрямку технології доменної плавки, у вітчизняній практиці довго не одержував застосування. Крім того, відомий спосіб завантаження доменної печі при спільному завантаженні коксового горішка фракції 8-40 мм у кількості до 25 % від загальної маси коксу в подачі і рудного складника шихти, відповідно до якого завантаження коксового горішка розміром 8-40 мм проводять у рудний складник шихти, який з усіх завантажувальних рудних компонентів має мінімальну відповідальну здатність, при розділі цього рудного складника на дві порції розміром 30-70 % від загальної маси та початкового укладання між ними коксового горішка, при цьому загальна маса рудного складника повинна бути не менше ніж у 4,0 рази більше маси коксового горішка, а завантаження коксового горішка та рудного складника шихти здійснюють окремим скіпом в кожну подачу або через одну-десять подач (Деклараційний патент України на винахід № 45087 А МПК С21В 5/00, від 14.12.2001 р.; опубл. 15.07.2004 р., бюл. № 7). Однак даний спосіб має той недолік, що вихід власного коксового горішка на кожній печі становить всього 3-7 % від маси коксу, що недостатньо для завантаження горішка в кожну подачу; при завантаженні горішка через декілька подач досягається лише часткове розпушення рудної складової шихти доменної печі та часткова економія коксу. Найбільш близьким аналогом за технічною суттю і результатом, що досягається, до способу, який заявляється, є спосіб завантаження доменної печі рудним компонентом, що розподіляється на дві порції розміром 30-70 % від загальної його маси в скіпу, коксовим горішком крупністю 8-40 мм. До завантажуваного коксового горішка додатково здійснюють завантаження коксу фракції + 80 мм в рівних масових кількостях в кожну подачу в окремий скіп рудного компонента і в той скіп, матеріал якого подається в центральну частину печі, причому загальна маса коксового горішка і коксу фракції + 80 мм, завантажуваних в рудний компонент, не перевищує 30 % від загальної маси коксу в подачі; завантаження коксового горішка здійснюють циклічно через одну-чотири подачі. Істинними ознаками відомого способу, що збігаються з ознаками способу, що заявляється, є: 1. Завантаження в доменну піч коксового горішка крупністю 8-40 мм. 2. Укладання коксового горішка та іншого розпушувача шихти (коксу фракції + 80 мм) в скіп у середину рудної складової при її поділі на дві порції розміром кожна по 30-70 % від її маси. 3. Маса коксового горішка та іншого розпушувача шихти (коксу фракції + 80 мм), завантажуваних в рудний складник шихти, не перевищує 25-30 % від загальної маси коксу в подачі. Сукупність відомих ознак не забезпечує одержання максимального ефекту, зокрема по економії коксу і розпушуванню рудної складової коксовим горішком за наступними причинами. Укладання коксового горішка в суміші з рудним складником створює хороші умови для прямого відновлення заліза по реакції: FeO+С=Fe+CO. За відомими даними можна вважати, що тісний контакт шматочків горішка особливо розміром [8-15 (20) мм] і рудного компонента при температурі 800-1250 °C (і більше 1250 °C) значно прискорює процес прямого відновлення заліза [Тлеугабулов С.М. Диссоционноадросорбционный механизм и кинетика твердофазного восстановления железа углеродом. Сталь, 1991, № 1, - С. 15-18]. Тобто, некрупний горішок 8-15 (20) мм в рудному складнику швидко витрачається на пряме відновлення, його значення як розпушувача шихти досить швидко зменшується або зводиться нанівець. При цьому (швидка витрата коксового горішка на пряме відновлення) починає витрачатись - кокс (який знаходиться в кожній лінзі чи в рудному складнику) на пряме відновлення. Це призводить до перевитрати скіпового коксу в коксовій лінзі, та зменшенню газопроникності всього шару шихти (зменшення частки коксу в шихті та зменшення розміру кусків коксу). Слід також зазначити, що в доменній печі контакт горішка і рудного складника більш тісний із-за постійного перемішування, ніж в лабораторних умовах, коли суміш горішка і рудного складника знаходиться в стаціонарному шарі. 1 UA 88279 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Таким чином, дрібний коксовий горішок лише на верхніх горизонтах печі виконує роль розпушувача рудного складника і шихти в цілому; з середини шахти і далі вниз (зона когезії) розпушування рудного складника і шихти необхідно підсилювати. В основу корисної моделі поставлена задача, що полягає в удосконаленні способу завантаження доменної печі за рахунок організації розпушення рудної складової по всій висоті доменної печі, шляхом застосування як розпушувача горішка, в основному, підвищеної крупності [15 (20) - 40 мм] і металургійного коксу (Металургійний кокс - це кокс який поступає в доменний цех з коксохімзаводу; крупність такого коксу - 25 (40) - 80 (100) мм). Горішок може бути власний - з доменної печі, або з коксохімзаводу. Поставлена задача вирішується тим, що в способі завантаження доменної печі, який включає подачу в піч рудної складової, яку розподіляють на дві порції розміром 30-70 % від загальної її маси в скіпу, та укладання між цими порціями коксового горішка крупністю 8-40 мм і частини металургійного коксу, згідно з корисною моделлю, частину коксового горішка крупністю 8-15 (20) мм завантажують в такій кількості, щоб цього горішка було достатньо в повній мірі для прямого відновлення заліза в кількості до 30 %, а частину горішка більш крупної фракції [16 (21) - 40 мм] і частину металургійного коксу завантажують сумарно в кількості не більше 25 % від загальної маси коксу в подачі, причому весь горішок [фракція 8-15 (20) мм та 16 (21) - 40 мм] і частину металургійного коксу завантажують в суміші в один скіп в кожну подачу, при цьому кількість горішка фракції 8-15 (20) мм для прямого відновлення заліза визначають за формулою: g  k  12 т/скки, Qв ід  Fe 56  Cгор де Qв ід - необхідна маса горішка-відновника фракції 8-15 (20) мм, т/скіп; gFe - маса заліза в одній подачі, т; k - ступінь прямого відновлення Fe горішком-відновником фракції 8-15 (20) мм, частки одиниці; 12 та 56 - атомна вага вуглецю та заліза; Cгор - частка вуглецю в коксовому горішку фракції 8-15 (20) мм, частка одиниці. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак корисної моделі і технічним результатом полягає в тім, що укладання (завантаження) між порціями рудного складення частини коксового горішка крупністю 8-15 (20) мм в такій кількості, щоб цього горішка було достатньо в повній мірі для прямого відновлення заліза, а завантаження частини горішка більш крупної фракції [16 (21) - 40 мм] і частини металургійного коксу здійснюють сумарно в кількості не більше 25 % від загальної маси коксу в подачі, причому завантаження всього горішка [фракція 8-15 (20) мм, та 16 (21) - 40 мм] і частини металургійного коксу роблять в суміші в один скіп кожної подачі, що забезпечує розпушення шихти (рудного складника) по всій висоті доменної печі, практично (майже до горна печі) виключає витрати коксу коксової лінзи на пряме відновлення заліза та зменшення його міцності, що в кінцевому результаті забезпечує приріст продуктивності доменної печі, та зменшення питомої витрати коксу на виплавку чавуну. Вибір приведених істотних ознак корисної моделі, їхня технологічна взаємодія і параметри визначаються наступними факторами. Для розпушення рудної складової (підвищення газопроникності шихтового стовпа) здійснюється укладання розпушувача і відновника оксиду заліза (FeO) в середину цієї складової. Коксовий горішок в залежності від його крупності виконує дві ролі: горішок фракції 815 (20) мм - витрачається для прямого відновлення заліза, а горішок більш крупної фракції [16 (21) - 40 мм] виконує роботу розпушувача. Крім того, для розпушення шихти завантажується в рудну складову (в суміші з коксовим горішком) і частина металургійного коксу (оскільки коксовий горішок майже завжди в дефіциті). Так як кількість відновника - горішка фракції 8-15 (20) мм достатня для прямого відновлення, то по висоті печі горішок-розпушувач [фракції 16 (21) - 40 мм] і розпушувач - металургійний кокс залишаються практично в незмінному стані до горна, що і забезпечує розпушення рудної складової по всій висоті печі. Ефективність крупного горішка [фракція 16 (21) - 40 мм] і металургійного коксу, як розпушувачів, приблизно однакова [Литвинов Л.Ф. и др. Эффективность технологи доменной плавки при загрузке в печь коксового орешка в смеси с железорудной шихтой. Металл и литье Украины, 2004, № 12, с. 5-9]. Сумарна максимальна кількість цих розпушувачів в шихті становить не більше 25 % від витрати коксу, так як збільшення їх вмісту в рудному складнику не призводить до суттєвого подальшого збільшення газопроникності. Завантаження скіпів з розпушеною рудною складовою доцільно робити в центральну частину печі, тобто в зону найбільш напружену по газопроникності; отже 2 UA 88279 U 5 10 при 4-х скіповій подачі розпушувач укладається переважно в 3-й або 4-й скіп кожної подачі. Завантаження в рудну складову горішка - відновника - розпушувача, та розпушувача металургійного коксу роблять в суміші з одного бункера. В бункер-накопичувач завантажують горішок та металургійний кокс в такій пропорції, щоб суміш цих матеріалів мала достатню кількість горішка-відновника [фракція 8-15 (20) мм] для повного забезпечення прямого відновлення заліза, яке міститься в одній подачі і при цьому кількість горішка - розпушувача та кількість металургійного коксу - розпушувача в сумі не перевищувала 25 % від маси коксу в подачі. Кількість горішка-відновника [фракція 8-15 (20) мм] для забезпечення прямого відновлення заліза в одній подачі визначається за такою формулою: g  r  12 Qв ід  Fe d 56  Cгор т/подачу, Qв ід - маса горішка-відновника [фракція 8-15 (20) мм] в одній подачі, т; де gFe - маса заліза в одній подачі, т; rd 15 rd  0,3 - очікуваний ступінь прямого відновлення заліза в печі, частки одиниці (як правило, ); 12 та 56 - атомна вага вуглецю та заліза; Cгор 20 25 30 - частка вуглецю в коксовому горішку, частки одиниці. Приклад Відповідно до запропонованого способу прийняли наступний порядок завантаження суміші горішка (горішок-відновник та горішок-розпушувач) і частини металургійного коксу в середину рудної складової (окатиші) у третій скіп кожної подачі. Суміш горішка і частини металургійного коксу завантажували із окремого бункера; ця суміш забезпечувала завантаження в скіп окатишів 0,61 т горішка-відновника фракції 8-15 (20) мм (вміст заліза в агломераті 53,8 % і в окатишах 61,1 %; сумарно вміст заліза в подачі - 8,92 т) та 1,18 т розпушувача - горішка фракції 16 (21) 40 мм і металургійного коксу. Перша порція окатишів складала (третій скіп) - 3,25 т; на неї завантажували суміш із горішка-відновника 0,61 т, горішка-розпушувача та металургійного коксу 1,18 т (25 % від маси скіпового коксу). Зверху на цю суміш довантажували 3,25 т окатишів. Горішок фракції 8-40 мм містить близько 50 % горішка фракції 8-15(20) мм. Результати випробувань наведені в таблиці, де зазначені показники при існуючій технології і 3 способі, що заявляється, для умов доменної печі обсягом 1033 м . Таблиця Показники 3 Обсяг доменної печі, м 3 Витрата дуття, м /хв. Температура, °C Склад подачі, т: агломерат окатиші вапняк кокс скіповий горішок + металургійний кокс ) Система завантаження ** Продуктивність печі, т/доба Існуючий спосіб доменної Спосіб доменної плавки, що заявляється плавки 1033 1033 2005 2102 980 980 9,2 6,5 1,3 ) 4,7 * ККОА 9,2 3,25+3,25=6,5 1,3 ) 2,91* 1,79 (в кожну подачу, в т.ч. горішок фракції 8-15 (20) мм - 0,61 т) ККО' А  2010 2103 ) * - питома витрата пиловугільного палива - 130 кг/т чавуну; ) ** - О' - скіп окатишів, у який завантажено 3,25 т окатишів, потім 1,79 т суміші горішка і металургійного коксу і зверху - 3,25 т окатишів. Використання запропонованого способу завантаження доменної печі забезпечує, за рахунок організації розпушення рудної складової по всій висоті доменної печі та використання для 3 UA 88279 U прямого відновлення заліза лише дрібнофракційного горішка [8-15 (20) мм], скорочення витрати скіпового коксу та підвищення продуктивності доменної печі. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 Спосіб завантаження доменної печі, який включає подачу в піч рудної складової, яку розподіляють на дві порції розміром 30-70 % від загальної її маси в скіпу, та укладання між цими порціями коксового горішка крупністю 8-40 мм і частини металургійного коксу, який відрізняється тим, що частину коксового горішка крупністю 8-15 (20) мм завантажують в такій кількості, щоб цього горішка було достатньо в повній мірі для прямого відновлення заліза в кількості до 30 %, а частину горішка більш крупної фракції [16 (21) - 40 мм] і частину металургійного коксу завантажують сумарно в кількості не більше 25 % від загальної маси коксу в подачі, причому весь горішок [фракція 8-15 (20) мм та 16 (21) - 40 мм] і частину металургійного коксу завантажують в суміші в один скіп в кожну подачу, а кількість горішка фракції 8-15 (20) мм для прямого відновлення заліза визначають за формулою: Qвід  gFe  k  12 т/скки, 56  Cгор де Qвід - необхідна маса горішка-відновника фракції 8-15 (20) мм, т/скіп; gFe - маса заліза в одній подачі, т; 20 k - ступінь прямого відновлення Fe горішком-відновником фракції 8-15 (20) мм, частка одиниці; 12 та 56 - атомна вага вуглецю та заліза; Cгор - частка вуглецю в коксовому горішку фракції 8-15 (20) мм, частка одиниці. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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 4