Об условиях, необходимых для эффективного использования коксового орешка в шихте доменной печи Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 669.162.16

A.С. Харченко, Е.О. Теплых

ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

B.Л. Терентьев, А.А. Полинов, С.А. Гришечкин, М.А. Семенюк

ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат»

ОБ УСЛОВИЯХ, НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОКСОВОГО ОРЕШКА В ШИХТЕ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Введение в шихту доменной печи коксового орешка приводит к уменьшению расхода металлургического кокса. Но загрузка его в доменную печь может ухудшать фильтрацию жидких продуктов плавки через слой коксовой насадки [1]. Поэтому для сохранения ровного хода печи необходимы условия, которые компенсируют его негативное влияние на дренажную способность горна печи.

Проведением опытов на физической модели однотрактового компактного загрузочного устройства, изготовленного в масштабе 1:5 по отношению к линейным размерам БЗУ доменных печей № 4 и 6 ОАО «ММК» [2], выявлено, что при размещении коксового орешка в середине объема шихтовых материалов в бункере БЗУ коэффициент равномерности распределения орешка имеет максимальное значение. Ввиду этого на доменной печи № 4 исследовали влияние различных режимов загрузки коксового орешка на дренажную способность горна печи.

Коксовый орешек поступал в средний рудный скип, обозначенный в матрице загрузки как Рор (табл. 1).

В периоде I в среднем рудном скипе материалы располагали следующим образом: на дно высыпали агломерат, затем кварцит, руду михайловскую, окатыши и орешек. Данную загрузку обеспечили режимом «добавки на верх».

Во втором периоде исследовали режим загрузки «добавки на дно». Расположив орешек в ближнем к печи бункере, добились его попадания на дно скипа. Следом за ним поступал кварцит, руда михайловская, окатыши и агломерат.

© Харченко А.С., Теплых Е.О., Терентьев В.Л.,

Полинов А.А., Гришечкин С.А., Семенюк М.А., 2010

Таблица 1

Матрица загрузки доменной печи №4 ОАО «ММК»

Содержание скипа Станц ии лотка

11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

К 1 1 1

К 1 1 1

К 1 1 1

P 1 1 1

P 1 ÜD 1 1 1

P 1 1 1

К 1 1 1

К 1 1 1

К 1 1 1

К 1 1

P 1 1 1

P P ор 1 1 1

P 1 1 1

В периоде III, вернув режим «добавки на верх», поместили орешек в слой шихтовых материалов. Первым в скип поступал агломерат, следом кварцит с михайловской рудой, затем орешек, окатыши и агломерат ЦПАШ. В печь материалы попадали в обратном порядке.

После приведения первого периода к условиям базового коэффициент замены кокса коксовым орешком составил 0,64 кг/кг (табл. 2).

Таблица 2

Основные технологические показатели работы доменной печи № 4

Наименование показателя Период

I II III

Расход коксового орешка (сухого) 19,58 19,84 19,78

Удельный расход кокса (сухого, скипового), кг/т чугуна: фактический приведенный 440,5 462,3 451,8

461,5 458,5 457,3

Производительность, т/сут: по фактическому количеству загруженных подач приведенная 3454 2971 3434

3014 2821 3085

Коэффициент замены кокса косовым орешком, приведенный к условиям базового периода, кг/кг 0,64 0,59 0,85

Во втором периоде коэффициент замены кокса коксовым орешком уменьшился до 0,59 кг/кг, что произошло в результате ухудшения фильтрующей способности кокса в горне печи. В периоде III он увеличился до 0,85 кг/кг. Повышение связано с улучшением перемешивания орешка с шихтовыми материалами, в результате которого создаются условия для более полного его расходования до зоны вязко-пластичного состояния.

Средний коэффициент замены кокса коксовым орешком составил 0,69 кг/кг.

В табл. 3 представлены параметры колошникового газа.

Таблица 3

Параметры колошникового газа_

Наименование показателя Период

I II III

Состав колошникового газа, %:

со2 19,0 26,4 9,5

со 17,7 25,5 8,9

Н2 19,1 26,1 9,9

Степень использования СО, % 44,5 44,2 44,6

Температура в газоотводах, иС 271,7 293,2 259,2

Давление колошникового газа, кПа 139,5 129,5 144,4

В периоде III наблюдали некоторое увеличение степени использования газа СО и уменьшение температуры колошникового газа на 12,5 град.

Температура газа по радиусу представлена на рисунке.

600

О

° 500

03

£ 400

03

& 300

с

ф 200 I-

100

0,40 1,40 2,40 3,40

Расстояние от центра печи, м

А

V4

'-Г*. _|

♦ Период I

Период II— д- - Период III

Температура газа по радиусу печи

В периоде III загруженность осевой и периферийной зон железорудными материалами увеличилась, и это не сопровождалось ухудшением дренажа горна.

В табл. 4 представлены показатели, характеризующие фильтрацию жидких продуктов плавки через слой коксовой насадки в период их накопления. Нижний перепад давления газа характеризует взаимное сопротивление шихты и газов при их противо-точном движении. Изменение расхода дутья учли расчетом сопротивления шихты. Коэффициент сопротивления шихты для нижней части печи вычислили по формуле М.А. Стефановича [3]:

P2 -р2 = Я xVm; (1)

д сш шн д , v '

Р2 - Р 2

Я = рд-рсш ; (2)

шн ~[/т

PI - PL = (Рд + Рсш) x (Рд - Рсш); (3)

АРн = Рд - Рсш; (4)

Р = Р - АР . (5)

сш д ^^ н У/

Таблица 4

Показатели, характеризующие дренажную способность горна в период накопления жидких продуктов плавки

Наименование показателя Период

I II III

Величина нижнего перепада давления, кПа: от конца предыдущего выпуска к середине межвыпускового периода ДРнн от середины межвыпускового периода к началу следующего выпуска ДРнк 94,67 95,53 90,68 92,37 97,75 98,32

Отношение ДРнн/ДРнк 0,991 0,982 0,994

Величина коэффициента сопротивления шихты в нижней части печи: от конца предыдущего выпуска к середине межвыпускового периода Лшнн от середины межвыпускового периода к началу следующего выпуска Лшнк 11,57 11,74 11,01 11,24 11,67 11,81

Отношение Лшнн /Лшнк 0,986 0,979 0,989

Подставляя формулы (4) и (5) в формулу (3), получили:

Pö -РСш = (Рд + Рд -АРн)хАРн. (6)

Подставляя формулу (6) в формулу (2), получили

я = (2 х Рд-АРн) хАР„ , (7)

где Рд - давление горячего дутья, кПа; ДРн - нижний перепад давления газов, кПа; Рсш - давление в середине шахты; V - расход холодного дутья, м3/м3ч.

Уменьшение отношений ДРнн/ДРнк и Лшнн /Лшнк во втором периоде и увеличение в третьем свидетельствуют об ухудшении газодинамического режима печи в периоде II и улучшении в периоде III.

Исследованиями установлено, что в ОАО «ММК» оптимальная продолжительность выпуска с момента открытия летки до времени появления шлака составляет 15 мин.

Изменение режима загрузки коксового орешка путем перемещения его со дна бункера БЗУ наверх сопровождалось увеличением времени появления шлака с 15,35 до 18,43 мин, что свидетельствует об ухудшении дренажной способности горна. При расположении орешка в середине объема шихтовых материалов время появления шлака снизилось до 15,1 мин. Следовательно, фильтрующая способность горна восстановилась.

Заключение

Выявлено, что загрузка в доменную печь коксового орешка в количестве 19,7 кг/т чугуна, при расположении его в середине объема шихтовых материалов в бункере БЗУ, сопровождалась наиболее эффективным его использованием, что подтверждается стабильной дренажной способностью горна.

Средний коэффициент замены кокса косовым орешком составил 0,69 кг/кг.

Список литературы

1. Ярошевский С.Л. Эффективность технологии доменной плавки при использовании в шихте коксового орешка // Сталь. 2006. № 3. С. 2-6.

2. Результаты совместного использования в доменной печи коксового орешка с одновременным улучшением качества скипового кокса / С.К. Сибагатуллин, А.С Харченко, А.А. Полинов, М.А. Семенюк, В.А. Бегинюк // Вестник МГТУ им. Г.И.Носова. 2010. №2. С. 24-27.

3. Стефанович М.А. Анализ хода доменного процесса. Свердловск: Металлургиздат, 1960. 284 с.