CC BY
116
МЕТАЛЛУРГИЯ ЧУГУНА
УДК 669.162.22-52
Ширшов М.Ю., Дружков В.Г., Павлов А.В., Прохоров И.Е.
РЕЗУЛЬТАТЫ ОЦЕНКИ РАВНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДУТЬЯ ПО ФУРМАМ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ
Аннтотация В результате оценки равномерности распределения дутья по фурмам доменных печей установлено, что среднее значение отклонений расходов дутья на доменной печи Б не превышало 14%. Неравномерность распределения дутья по фурмам доменных печей В и Г сохранялась и достигала 55 и 52% соответственно. Выявлены причины более равномерного распределения дутья по фурмам доменной печи Б. Обоснована необходимость внедрения систем автоматического распределения дутья по фурмам (САРД) нового поколения на современных доменных печах.
Ключевые слова: печь доменная, подача горячего дутья, неравномерность распределения его по фурмам, место отбора импульса для замера давления, подвод дутья к кольцевому воздухопроводу.
Контроль распределения дутья по фурмам является одним из важных элементов диагностики и управления технологическим состоянием доменной плавки. В настоящее время в России и за рубежом совершенствуются методы автоматизированного контроля и управления окружным распределением как «сверху», так и «снизу» [1, 2].
В июле 2014 г. на доменных печах Б, В, Г проводились экспериментальные исследования с целью оценки окружного газораспределения. В таблице представлены характеристики исследуемых доменных печей.
Характеристики доменных печей
Наименование Доменная печь
параметра Б В Г
Полезный объем, м3 1381 2014 2014
Количество фурм, шт. 16 25 25
Количество чугунных леток, шт. 2 2 2
Тип загрузочного устройства БЗУ лоткового типа, однотрак-товое БЗУ лоткового типа, однотрак-товое БЗУ лоткового типа, однотрак-товое
Стоит отметить, что оценка распределения горячего дутья по фурмам доменных печей В и Г проводилась ранее (декабрь 2013 г.). Разность расходов дутья по фурмам доменной печи В от среднего достигала 17-28%, на доменной печи Г отклонения составили 13-39% [1]. Графически распределения горячего дутья по фурмам доменных печей В и Г представлены на рис. 1.
Неравномерность распределения дутья по воздушным фурмам доменных печей В и Г сохранялась и в исследуемые периоды (с 1.07.2014 г. по 28.07.2014 г). Изменения расходов дутья доменных печей Г (при расходе 8819-16462 м3/ч) и В (при расходе 4660-13071 м3/ч), представлены на рис. 2.
Разность расходов дутья по фурмам от среднего на доменной печи Г составляла 52%, на доменной печи В достигала 55%.
у. Ось ?' ■ чугунной летки 1
Подача дутья^/"
20 1Э
Подача дутья
Рис. 1. Распределение горячего дутья
по фурмам доменных печей Г и В (декабрь 2013)
Возможные причины неравномерного распределения дутья по фурмам на доменных печах Г и В следующие [2]:
- односторонний подвод горячего дутья к кольцевому воздухопроводу, в результате чего расход его на фурмах в секторах места ввода и диаметрально противоположного ему, как правило, выше;
- разная газопроницаемость материалов в над-фурменных зонах из-за неравномерного окружного распределения шихты;
- изменение сечения фурм при зарастании их
шлаком; Доменная печь Б
Севера
Периферийные термопары 6 фураы 16
Подача дутья, 8гй
Рис. 3. Схема расположения воздушных фурм, чугунных леток (ОЧЛ), термопар по окружности печи, газоотводов (ГО), подачи горячего дутья к кольцевому воздухопроводу ^ г д)
Распределение дутья по воздушным фурмам, характерное для работы доменной печи в исследуемые периоды (с 1.07.2014 г. по 28.07.2014 г.) при расходах
дутья на отдельные фурмы 7033-9313 м3/ч, показано на рис. 4. ОЧЛ №1
в пределах
ОЧЛ №1
ОЧЛ №2
Подача 9 дутья
- перекосы уровня шихты;
- искажение профиля печи в связи с излишним разгаром футеровки (в секторах над чугунными и шлаковыми летками), образованием настылей и гар-нисажа излишней толщины;
- разные значения архимедовой силы по секторам горна на выпуске, а значит, и скорости схода и порозности материалов;
- геометрия фурменных рукавов, попадание в диффузор фурменных приборов фрагментов огнеупорных изделий при частичном разрушении камеры горения воздухонагревателей и воздухопровода горячего дутья.
Таким образом, регулирование расходов дутья по фурмам является важнейшим условием эффективного управления газовым потоком улучшения использования его химической и тепловой энергий [3]. Наиболее убедительным подтверждением этого является опыт работы доменной печи Б и результаты проведенного на ней исследования в период 1.07.2014 г. по 28.07.2014 г.
Расположение фурм, леток, периферийных термопар и подвода горячего дутья к кольцевому воздухопроводу приведены на рис. 3.
ОЧЛ №1
Рис. 2. Распределение горячего дутья по фурмам доменных печей Г и В с 1.07.2014 г. по 28.07.2014 г.: ОЧЛ 1, 2 - ось чугунных леток № 1, 2
Рис. 4. Распределение горячего дутья по фурмам доменной печи Б с 1.07.2014 г. по 28.07.2014 г.: ОЧЛ 1, 2 - ось чугунных леток № 1, 2
Подвод горячего дутья к кольцевому воздухопроводу и фурменный прибор представлены на рис. 5 и 6 соответственно.
Рис. 5. Подвод горячего дутья к кольцевому воздухопроводу: А - вид слева; Б - вид справа
Подача дутья
ОЧЛ №2
ОЧЛ №2
Подача дутья
МЕТАЛЛУРГИЯ ЧУГУНА
ОЧЛ №1
а б
Рис. 6. Фурменный прибор: а — диффузор фурменного прибора; б — место отбора импульса для замера давления
На фурменном приборе имеется место отбора импульса для замера давления с целью определения расхода дутья на каждой фурме по формуле [3,4]
Qi = k, (1)
где АРф! - перепад на фурменном колене (диффузоре) 1-й фурмы;
Qi - расход дутья, м3/ч, на 1-й фурме; k - коэффициент, определяемый по формуле
вД
k =
(2)
!=1
ОЧЛ №2
Подача дутья
Рис. 7. Распределение горячего дутья по фурмам доменной печи Б 20.07.2014 г.
450 400 350 300
где - суммарный расход дутья на печь, м /ч.
Наибольшие отклонения расходов дутья от среднего значения его были на фурмах № 5,8,10,14, работавших с наибольшим диапазоном изменения расходов дутья. Средние значения отклонений составили за период исследования 14%.
Повышенный расход дутья (на 14%) наблюдался на воздушных фурмах № 2-5 со стороны места ввода горячего дутья к кольцевому воздухопроводу, с противоположной стороны подвода горячего дутья на фурме №14, а также на фурмах № 9-11. Указанный характер распределения дутья по фурмам сохранялся на протяжении всего периода исследования. Это подтверждается измерениями 20.07.2014 г., результаты которых представлены на рис. 7 (один из наиболее устойчивых периодов, отклонения от среднего составили 1-14%).
Для определения температуры периферийного газа установлено 6 термопар. На рис. 8 представлена диаграмма изменения средней температуры периферийного газа. Максимальная температура периферийного газа наблюдалась в секторе над чугунной леткой №2 (см. рис. 3).
Рис. 8. Средняя температура периферийного газа
на доменной печи Б с 1.07.2014 г. по 28.07.2014 г.
Распределение расходов горячего дутья по фурмам доменной печи Б равномернее, чем на доменных печах В и Г.
Объяснить это можно следующим:
- доменная печь Б после капитального ремонта (6 месяцев после задувки), и вероятность заполнения диффузоров фрагментами огнеупорных изделий от разрушения футеровки сведена к минимуму;
- «чистота» профиля доменной печи;
- подвод горячего дутья к кольцевому воздухопроводу осуществлен не в горизонтальной плоскости, а под углом (см. рисунок 5), что уменьшает вероятность прямого попадания горячего дутья и фрагментов огнеупорных изделий в диффузоры фурменных приборов этого сектора;
- меньшее количество воздушных фурм (16 против 25).
Средств контроля и регулирования распределения дутья по фурмам на доменных печах недостаточно [1], а влияние его на газовый поток существенно, поэтому необходимо оснащать современные доменные печи системами автоматического распределения дутья по фурмам.
Список литературы
1. Необходимость и возможность оснащения современных доменных печей системами автоматического распределения ду-
тья нового поколения / Дружков В.Г., Ваганов А.И., Прохоров И.Е., Ширшов М.Ю. // Теплофизика и информатика в образовании, науке и производстве: сб. докл. II Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (ТИМ ' 2013) с международным участием. Екатеринбург: УрФУ, 2013. С.182-184.
2. Дружков В.Г., Ширшов М.Ю. Влияние распределения дутья по фурмам на работу доменных печей // Наука и производство
Урала: научно-технический и производственный журнал. 2014. Вып.10. С. 25-27.
3. Разработка и внедрение системы автоматического распределения дутья по фурмам / Н.Н. Сажнев, Н.И. Иванов, М.А. Стефанович и др.// Вопросы теплотехники и автоматизации металлургического производства: сб. науч.тр. МГМИ им. Г.И. Носова. Магнитогорск, 1970. Вып. 76. С.4-9.
4. Сажнев Н.Н. Система автоматического распределения дутья по фурмам доменной печи // Бюл. ЦИИН. 1969. №13. С. 37-39.
Сведения об авторах
Ширшов Михаил Юрьевич - аспирант, институт металлургии, машиностроения и материаллообработки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: shirshov 1989(ajmail .ru
Дружков Виталий Гаврилович - канд. техн. наук, доц., институт металлургии, машиностроения и материалообработ-ки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел. (3519) 29-84-30.
Павлов Александр Владимирович - заместитель главного металлурга по доменному производству ОАО «ММК». E-mail: kanina@mmk.ru
Прохоров Иван Евгеньевич - канд. техн. наук, доц., институт металлургии, машиностроения и материалообработки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».
INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH
RESULTS OF AN ESTIMATION OF UNIFORMITY OF DISTRIBUTION ON BLAST TO THE TUYERES OF BLAST FURNACE
Shirshov Mikhail Yuryevich - Postgraduate Student, Nosov Magnitogorsk State Technical University. E-mail: shirshov 1989@mail .ru .
Druzhkov Vitaly Gavrilovich - Ph. D. (Eng.), Associate Professor, Nosov Magnitogorsk State Technical University. Phone: (3519) 29-84-30.
Pavlov Alexander Vladimirovich - deputy chief metallurgist of blast-furnace production OJSC MMK. E-mail: kani-na@mmk.ru.
Prokhorov Ivan Evgenyevich - Ph.D. (Eng.), Associate Professor, Nosov Magnitogorsk State Technical University.
Abstract. As a result of an assessment for steady distribution of blast on tuyeres of blast furnaces it is set that mean value of rejections of expenditures of blasting on a blast furnace of B didn't exceed 14%. Unsteady of distribution of blast on tuyeres of blast furnaces D and G remained and reached 55% and 52% respectively. The reasons of more uniform distribution of blast on tuyeres of a blast furnace ofB. The necessity need of implementation of systems of automatic distribution of blast on the modern blast furnaces are established.
Keywords: blast furnace, delivery of hot blast, unsteady of its distribution on tuyeres, place of selection of pulse for pressure sensing, supply of blast to hot-blast circulating duct.
References
1. Drouzhkov V.G., Vaganov A.I., Prokhorov I.E., Shirshov M.Y. Need and possibility of equipment of the modern blast furnaces automatic distribution systems of blasting of new generation. Thermophysics and informatics in education, science and production: the collection of reports of the II All-Russian scientific and practical conference of students, graduate students and young scientists (TIM' 2013) with the international involvement. Yekaterinburg: URFA, 2013, pp. 182-184.
2. Drouzhkov V.G., Shirshov M.Y. Effect of distribution on blast to the tuyeres on performance data of blast furnace. Science and production of the Urals: scientific and technical and production log. 2014, no.10, pp. 25-27.
3. Sazhnev N.N., Ivanov N.I., Stefanovich M.A. and other. Development and deployment of automatic distribution system of blast on tuyeres. Questions heating engineers and automations of metallurgical production: Collection scientific. Works MGMI of G. I. Nosov. Magnitogorsk, 1970, no. 76, pp. 4-9.
4. Sazhnev N.N. Blast automatic distribution system on tuyeres of a blast furnace. Bulletin STI, 1969, no. 13, pp. 37-39.
♦ ♦ ♦
