SU1014892A1

SU1014892A1 - Method for controlling steam blow into blast furnace

Info

Publication number: SU1014892A1
Application number: SU813262727A
Authority: SU
Inventors: Аркадий Васильевич Ченцов; Виктор Васильевич Фролов; Сергей Викторинович Шаврин; Валентин Сергеевич Новиков; Валентин Васильевич Филиппов; Игорь Николаевич Ломака; Владимир Сергеевич Ефремов; Александр Григорьевич Михалевич; Борис Леонидович Жураковский; Геннадий Михайлович Степин; Валерий Иванович Нетронин; Владимир Алексеевич Улахович
Original assignee: Институт металлургии Уральского научного центра АН СССР
Priority date: 1981-03-24
Filing date: 1981-03-24
Publication date: 1983-04-30

Abstract

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВДУВАНИЯ ПАРА В ДОМЕННУЮ ПЕЧЬ, включающий использование топливных добавок к дутью, обогащение дуть кислородом и добавк5{ пара, отличающий-с тем, что, с целью повьппени производительности и эконо1иа1И топлива, при повелении или умены11ении расхода пара одновременно соответственно повьваают или уменьшают расход кислорода на 0,1-2,0 м на 1 кг .A METHOD FOR REGULATING STEAM INTAKE IN THE DOMAIN OVEN, including the use of fuel additives to the blowing, enrichment of blowing with oxygen and addition 5 {steam, which is different so that, in order to reduce performance and economize fuel, with command or skill, steam consumption will simultaneously increase or decrease fuel consumption and, respectively, increase or decrease steam consumption and simultaneously increase or decrease fuel consumption, respectively, or respectively, steam consumption will increase or decrease the consumption of steam, respectively, respectively, or reducing fuel consumption, respectively oxygen at 0.1-2.0 m per 1 kg.

Description

0000

Изобретение относитс к черной металлургии, а именно к получению чугуна-в доменных печах.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to ferrous metallurgy, namely, to the production of iron in blast furnaces.

Наиболее близким к предлагаемом по технической сущности вл етс способ регулировани вдувани пара в доменную печь, включающий использование топливных добавок к дутью, обогащение дуть кислородом и добавку пара. Способ регламентируетс , в частности, типовой технологической инструкцией по доменному производству . Согласно способу расход технического кислорода и расхода пара на увлг1жнение дуть вл ютс независимыми параметрами. Например, при разогреве печи увеличивают расход пара на увлажнение дуть , не измен расход кислорода, при похолодании - уменьшают вплоть до полного закрыти , также не измен расход кислорода, и только в случае недостаточности этой меры уменьшают расход дуть , природного газа (или других топливных добавок) и кислода CllClosest to the proposed technical essence is a method of controlling the injection of steam into a blast furnace, including the use of fuel additives to the blast, enrichment of blowing with oxygen and the addition of steam. The method is regulated, in particular, by a typical blast furnace production instruction. According to the method, the consumption of technical oxygen and the consumption of steam for exhaust blowing are independent parameters. For example, when heating a furnace, steam consumption for humidification is increased; blowing does not change; oxygen consumption decreases during cooling; until it is completely closed; oxygen consumption does not change as well, and only if this measure is insufficient, reduce the consumption of natural gas (or other fuel additives). ) And Oxygen Cll

Неизбежным следствием изменени расхода пара на увлажнение дуть вл ютс изменение теоретической температуры горени , что в нёПкбтЬрых случа х, например, при периферийном ходе печи в сочетании с пониженным расходом дуть может отрицательно повли ть на стабильность гарниссажа Поэтому предпочтительнее такой способ доменной плавки, при котором регулирующие -свойства пара сохран лись бы в. полном объеме, а теоретическа температура горени оставалась практически посто нной, т.е. ,не зависела от расхода пара.The inevitable consequence of a change in steam consumption for humidification of a blow is a change in the theoretical combustion temperature, which in the worst cases, for example, during a peripheral furnace course in combination with a reduced flow rate, may adversely affect the garnish stability, in which the control - steam properties would persist in. full volume, and the theoretical combustion temperature remained almost constant, i.e. , did not depend on steam consumption.

Использование пара дл регулировани теплового состо ни доменной печи приводит к перерасходу кокса, в св зи с чем верхний предел расхода пара ограничивают, т.е. работают с ограниченным резервом по регулирующему параметру (пару). Это приводит к тому, что снфкение влажности дуть до естественной (т;е. закрытие пара) часто оказываетс недостаточной мерой , похолодание печи продолжает развиватьс и в этом случае уменьшают расход кислорода, снижа тем самым интенсивность плавки. Это способствует устранению похолодани , но ценой недоиспользовани имеющегос кислорода и соответствующего снижени средней производительности печи. В тех случа х, когда интенсивность плавки снижают слишком, и по этой причине эта мера также оказываетс уже недостаточной, повышаетс содержание серы в чугуне, Имеют место также т желые -расстройства, в результате которых количество использованного кислорода оказываетс в конечном итоге меньше заданного и повышаетс расход кокса, в частностиThe use of steam to regulate the thermal state of a blast furnace leads to coke overrun, and therefore the upper limit of steam consumption is limited, i.e. work with a limited reserve on the regulating parameter (pair). This leads to the fact that moisture humidity blowing to natural (i.e., vapor closure) is often insufficient, cooling the furnace continues to develop and in this case reduces the oxygen consumption, thereby reducing the intensity of melting. This helps to eliminate the cold snap, but at the cost of under-utilizing the available oxygen and a corresponding decrease in the average productivity of the furnace. In cases where the smelting rate is reduced too, and for this reason this measure also turns out to be insufficient, the sulfur content in the pig iron increases. There are also severe disorders, as a result of which the amount of oxygen used is ultimately lower than the target and increases. coke consumption in particular

за счет использовани холостых подач .through the use of idle feed.

Цель изобретени - повышение производительности и экономи топлива.The purpose of the invention is to increase productivity and save fuel.

Поставленна цель достигаетс .тем, что в способе регулировани вдувани пара в доменную печь, включающем использование топливных добавок к дутью, обогащение дуть кислородом и добавку пара, при повышении или уменьшении расхода пара одновременно соответственно повышают или уменьшают расход кислорода на 0,1-2,0 м на 1 кг пара.The goal is achieved. In the method of controlling the injection of steam into a blast furnace, including the use of fuel additives to blowing, enrichment with oxygen and steam addition, increasing or decreasing the steam consumption simultaneously increases or decreases the oxygen consumption by 0.1-2, 0 m per 1 kg of steam.

Верхний предел расхода кислорода ограничиваетс тем, что его превышение св зано с заметным отклонением теоретической температуры горени от оптимального уровн 1900-2200°С, что св зано с опасностью подвисани шихты, особенно при гор чемходе печи. При расходе кислорода меньше нижнего предела преимущества предлагаемого способа станов тс уже неощутимьп м .The upper limit of the oxygen consumption is limited by the fact that its excess is associated with a noticeable deviation of the theoretical combustion temperature from the optimum level of 1900-2200 ° C, which is associated with the danger of charge suspension, especially when the furnace is hot. When the oxygen consumption is less than the lower limit, the advantages of the proposed method are no longer perceptible.

Таким образом,один недостаток прототида может быть практически полност устранен тем, что расходы пара и кислорода измен ютс одновременно в отношении (примерно 1,5), обеспечивающем поддержание теоретической температуры горени в оптималыном диапазоне. При этом регулирующее воздействие пара на печь (в калори х ) полностью сохран етс , так как обогащение дуть кислородом как таковое, мало или вообще не измен ет приход тепла в доменную печь. Поэтому в случае использовани кислорода совместно с паром измен етс лишь механизм воздействи на тепловое состо ние печи. Охлаждение ее теперь происходит в основном за счет повьЕпени интенсивности плавки и соответствующего повышени тепловой нагрузки на горн.Thus, one disadvantage of the prototide can be almost completely eliminated by the fact that steam and oxygen consumption vary simultaneously in a ratio (approximately 1.5), ensuring that the theoretical combustion temperature is maintained in the optimal range. At the same time, the regulating effect of steam on the furnace (in calories) is completely preserved, since enrichment by blowing with oxygen as such does not change the heat input to the blast furnace at all. Therefore, in the case of using oxygen together with steam, only the mechanism of influence on the thermal state of the furnace changes. Its cooling now takes place mainly due to the increase in the intensity of melting and the corresponding increase in the heat load on the forge.

Второй недостаток устран етс частично, тем, что низкочастотные, эпизодические, но существенные, а по этой причине не некомпенсируемые уменьшени расхода технического кислорода при глубоких похолодани х печи, замен ютс высокочастотными незначительными уменьшени ми, которые компенсируютс повышени ми при разогревах. При этом глубокие похолодани , а следовательно, и потери кислорода, не устран ютс полностью но частота таких похолоданий уменьшаетс , так как предлагае1уый способ предусматривает более энергичные меры в самом начале любых похолоданий уменьшают не только влажность дуть но одновременно и интенсивность плавки,с последующей, однако, компенсацией этого уменьшени в периоды гор чего хода печи. Энергичное исправление го| чего хода печи о помрщью одновременного воздействи двум факторами (пар и повышение интенсивности плавки) также должно, в конечном счете, способствовать увеличению средней производительности печи. Поскольку колебани расхода кислорода в предлагаемом способе будут сравнительно высокочастотными, то в услови х современного завода, осо бен1;о при наличии нескольких домениых печей, работающих по этому способу , специальной буферной емкости дл кислорода не требуетс , в качес ве таковой может использоватьс существук ца сеть потребителей кисло рода . Особенно эффективен предлагаемый способ доменной плавки при систематическом недоиспользовании мощноетей по производству кислорода, т.е. при степени использовани имеющегос кислорода значительно меньше еди ницы. В этом случае возникает задача освоени избыточного кислорода, котора по каким-либо причинам не может быть решена с помощью известного способа использовани кислорода , согласно которому повышение расхода кислорода на 1 м должно сопровождатьс повышением расхода природного газа на 0,65-0,7 м. Иногда этот способ не может быть использован по причине отсутстви природного газа (особенно зимой), иногда по техническим причинам (техническое состо ние печи, особен но воздушных фурм) и иногда по технологическим - например, при доменной плавке титаномагнетитовых руд. В последнем случае по мере повышени расхода кислорода и природного газа, из-за температурных и концент рационных неравномерностей по окруж печи усиливаютс процессы 17рёналеобразованй , . ухудшаетс отработка продуктов плавки, растут потери металла со шлаком. В результате повышение производительности печи ( ЛП: ) часто оказываетс значи тельно ниже ожидаемого, равного 1-1,3 т на 1 тыс. м кислорода. Значени ДП дл варианта исполь зовани кислорода совместно с паром выше и составл ют при прочих равных услови х (в том числе и при посто н ном расходе кокса) 1,5-1,7 т -fea 1 тыс. м кислорода. Причем эта цифра более стабИ1ьна, так как пар подаетс в дутье и поэтому он, также как и кислород, распределён в нем равномерно. Таким образом, прив зка дополнительного кислорода к пару, начина с нулевого значени последнего, означает дополнительное освоение кислорода в количестве (0,1-2) ПАР,м/ где ПАР - средний расход пара на увлажнение дуть в кг/ч. Причем этот кислород используетс с максимальной эффективностью, так как расход его повышаетс при прочих равных услови х,.в том числе, при посто нном расходе кокса. Например, в услови х НТМК расход пара в среднем по цеху составл ет в насто щее врем 5,5 т/ч. При среднем коэффициенте св зи между паром и кислородом 1,5 дополнительно может быть i освоено 1,5-5,5 8,2 тыс. кислорода,;за счет чего прирост производства составит 8,2«(1/5-1,7) 24-360 100-120 тыс. т. в год. Такой способ использовани кислорода в отличие от обычного, стационарного (прототипа) целесообразно назвать нестационарным. Дополнительные 1,5-1,7 т чугуна будут получены при нулевом расходе на них природного газа, так как в периоды гор чего хода нет необходимости повышать его расход, несмотр на убыстрение схода подач. В периоды же холодного и нормального хода печи пар и св занна с ним часть кислорода не используютс . При базовом расходе природного газа 100 чугуна экономи его со-ставит , очевидно, 150-170 м на 1 тыс. м кислорода. В том случае, когда общий расход кислорода не измен етс , но часть его используетс нестационарно, прироста производства не будет, а экономи природного газа по указанной причине составит те же 150170 м на 1 тыс. м кислорода. Если расход пара не равен нулю, как при нормальном, так и при холодном ходе печи, то из-за симметричности (равноверо тности) разогревов и похолоданий вной экономии топлива не будет, но на 20-25% расшир етс диапазон регулировани , обеспечиваемый тем же средним рас- ходом пара. Обь сн етс это той же ;причиной: в периоды гор чего хода печь охлаждаетс не только паром, но и тем, что она недополучает 150170 м природного газа на 1 тыс.м кислорода, что увеличивает охлаждающее действие пара, а в периоды холодного - наоборот. Уменьшение диапазона регулировани до прежнего уровн , т.е. уменьшение среднего расхода пара на 20-25% обеспечит ту же самую экономию топлива, причем в приведенной размерности она не зависит от среднего рйсхода пара и коэффициента св зи между паром и кислородом. , , При повышении температуры дуть диапазон регулировани , обеспечИва- . емый. паром и кислородом, расшир етс в большей мере из-за продолжительного вли ни на тепловой баланс доменной плавки азота дуть . Соответственно увеличиваетс (при сохранении диапазона регулировани посто нным ) экономи топлива.The second drawback is partially eliminated by the fact that low-frequency, episodic, but significant, and for this reason non-compensable reductions in the consumption of technical oxygen during deep cooling of the furnace, are replaced by high-frequency slight reductions, which are compensated by increases during heating. At the same time, deep cooling, and consequently, oxygen loss, are not completely eliminated, but the frequency of such cooling decreases, since the proposed method provides for more vigorous measures at the very beginning of any cooling reduces not only the humidity to blow but also the intensity of melting, followed, by compensating for this decrease during periods of hot-running furnace. Vigorous fix go | Making the furnace stroke at the same time affecting two factors (steam and the increase in melting intensity) should also ultimately contribute to an increase in the average productivity of the furnace. Since fluctuations in oxygen consumption in the proposed method will be relatively high-frequency, in the conditions of a modern plant, especially if there are several blast furnaces using this method, a special buffer capacity for oxygen is not required, as such a network can be used. consumers sour kind. The proposed method of blast-smelting is especially effective when systematically under-utilizing oxygen-producing power chains, i.e. with the degree of utilization of the available oxygen, significantly less than one. In this case, the problem arises of the development of excess oxygen, which for some reason cannot be solved using a known method of using oxygen, according to which an increase in the oxygen consumption per 1 m should be accompanied by an increase in the consumption of natural gas by 0.65-0.7 m. Sometimes this method cannot be used due to the absence of natural gas (especially in winter), sometimes for technical reasons (technical condition of the furnace, especially air tuyeres) and sometimes according to technological ones - for example, in blast furnace smelting nomagnetitovyh ores. In the latter case, as the consumption of oxygen and natural gas increases, due to temperature and concentration irregularities around the kiln surroundings, the processes of 17elenation, increase. The mining of smelting products deteriorates, metal losses with slag increase. As a result, an increase in furnace productivity (LP:) is often significantly lower than expected, equal to 1-1.3 tons per 1 thousand meters of oxygen. The DP values for the variant of using oxygen together with the steam are higher and, all other conditions being equal (including with a constant consumption of coke), are 1.5-1.7 tons -fea 1 thousand meters of oxygen. Moreover, this figure is more stable, since steam is supplied to the blast and, therefore, it, like oxygen, is evenly distributed in it. Thus, the attachment of additional oxygen to a pair, starting from the zero value of the latter, means additional development of oxygen in the amount of (0.1-2) PAR, m / where PAR - average steam consumption for humidification to blow in kg / h. Moreover, this oxygen is used with maximum efficiency, since its consumption rises, ceteris paribus, including at a constant rate of coke. For example, under NTMK conditions, the average steam consumption in the workshop is currently 5.5 t / h. With an average coupling coefficient between steam and oxygen 1.5, an additional 1.5–5.5 8.2 thousand oxygen can be i utilized, thereby increasing production by 8.2 ”(1 / 5–1.7 ) 24-360 100-120 thousand tons. Per year. Such a method of using oxygen, in contrast to the usual, stationary (prototype), is appropriately called unsteady. An additional 1.5–1.7 tonnes of pig iron will be obtained with zero consumption of natural gas on them, since during periods of hot running there is no need to increase its consumption, despite the acceleration of supply flow. During periods of cold and normal running of the furnace, steam and the associated oxygen are not used. At the base consumption of natural gas of 100 cast iron, saving it co-sets is obviously 150-170 m per 1 thousand m of oxygen. In the case when the total consumption of oxygen does not change, but a part of it is used non-stationary, there will be no increase in production, and the economy of natural gas for this reason will be the same 150170 m per 1 thousand m of oxygen. If the steam consumption is not zero, both during normal and cold-running furnaces, then because of the symmetry (uniformity), there will be no warm-ups and cooling of the fuel, but the control range provided by the same average steam consumption. Ob it is the same; the reason: during periods of hot stroke, the furnace is cooled not only with steam, but also with the fact that it loses 150170 m of natural gas per 1 thousand m of oxygen, which increases the cooling effect of steam, and during periods of cold - on the contrary . Decreasing the adjustment range to the previous level, i.e. reducing the average steam consumption by 20–25% will provide the same fuel economy, and in the reduced dimension it does not depend on the average steam rise and the coupling coefficient between steam and oxygen. When the temperature rises, the regulation range is blown, providing-. em. steam and oxygen expands to a greater extent due to the prolonged effect on the heat balance of the blast furnace nitrogen blow. Accordingly, fuel economy is increased (while maintaining the adjustment range constant).

Пример осуществлени способа. :В качестве базового объекта принимаем доменную печь №6 НТМК, объемо 2700 м, выплавл ющую 5300 т передельного чугуна в сутки. flonycTHNHft предел расхода пара на увлажнение дуть установлен равным 3 т/ч, средний фактический расход равен :1,5 т/ч, расход кислорода 20тыс.м/ч расход природного газа 22 тыс. или 100 чугуна.An example of the method. : As the base object, we take blast furnace No.6 NTMK, with a volume of 2,700 m, smelting 5,300 tons of pig iron per day. flonycTHNHft the steam consumption limit for humidification blowing is set to 3 t / h, the average actual consumption is: 1.5 t / h, oxygen consumption 20 thousand m / h, natural gas consumption 22 thousand or 100 cast iron.

Одновременно с паром измен ют расход кислорода на на 1 кг пара, где К - коэффициент св зи между паром и кислородом, численное значение которого зависит от числа доменных печей, рабо1ающих с использованием обсуждаемого способа и вл ющихс одна дл другой дополнительной буферной емкостью дл кислорода (веро тностного характера), от частоты колебаний теплового состо ни печей и т.д. Дл условий НТМК значение К принимаем равным 1,0. Следовательно, нестационарно может быть использовано в среднем , 1,5 тыс. м,/ч кислорода или 13000 тыс. м в год (13 млн м). Так как этот кислород будет использоватьс только в периоды гор чего хода печи, когда нет необходимости повышать расход природного газа, то экономи последнего составит 13(0,15 0,17) 1,9-2,2 млн. м в год, где б,15-0,17 -- экономи природного газа в м на 1 М кислорода при базовом его расходе ;1&0 м /т: чугуна. Экономию природного газа можно оставить в качестве таковой, или преобразовать в экономию кокса, сохрани средний расход природного газа на прежнем уровне. При коэффициенте заме ы кокса газом 0,7 экономи кокса (составит 1,3-1,5 тыс. т в год, или в денежном выражении 55-65 тыс.руб.Simultaneously with steam, the oxygen consumption is changed by 1 kg of steam, where K is the coupling coefficient between steam and oxygen, the numerical value of which depends on the number of blast furnaces that use the method under discussion and which are one for the other, an additional buffer capacity for oxygen ( probabilistic nature), on the frequency of oscillations of the thermal state of the furnaces, etc. For NTMK conditions, the value of K is taken equal to 1.0. Consequently, non-stationary can be used on average, 1.5 thousand m / h of oxygen or 13000 thousand m per year (13 million m). Since this oxygen will be used only during periods of hot-running furnace, when there is no need to increase the consumption of natural gas, the savings of the latter will be 13 (0.15 0.17) 1.9-2.2 million m / year, where , 15-0.17 - saving natural gas in m per 1 M of oxygen at its basic consumption; 1 & 0 m / t: pig iron. Saving natural gas can be left as such, or converted to saving coke, keeping the average consumption of natural gas at the same level. With a coke replacement ratio of 0.7 gas, coke saving (will be 1.3-1.5 thousand tons per year, or 55-65 thousand rubles in monetary terms.

Если диапазон регулировани , обес печитваемый средним расходом пара 1,5 т/ч, был достаточным, то средний расход пара объективно уменьшаетс до 1,1-1,2 т/ч, или на 2,6-3,4 тыс. т в.год. Это уменьшение находитс в соответствии с указанной выше экономией кокса.If the adjustment range provided by an average steam consumption of 1.5 t / h was sufficient, then the average steam consumption is objectively reduced to 1.1–1.2 t / h, or by 2.6–3.4 thousand tons in .year. This reduction is in accordance with the aforementioned coke savings.

В результате уменьшени расхода топлива и частоты расстройств печи, сопровождакмцихс уменьшени ми расхода дуть и кислорода, увеличитс производительность печи.As a result of a decrease in fuel consumption and a frequency of furnace breakdowns, accompanied by a decrease in the consumption of blowing and oxygen, the productivity of the furnace will increase.

Таким образом, предлагаемый способ позвол ет снизить расход кокса, повысить производительность доме.нной печи и дает годовой экономический эффект 55-56 тыс. руб.Thus, the proposed method allows to reduce the consumption of coke, increase the productivity of the house. The furnace and gives an annual economic effect of 55-56 thousand rubles.

Claims

, METHOD FOR REGULATING THE BLOWING OF 'STEAM IN A DOMAIN FURNACE, including the use of fuel additives for blasting, enriching the blast with oxygen and the addition of steam, distinguishing-with the fact that, in order to increase productivity and save fuel, at the same time increasing or decreasing steam consumption respectively increase or reduce oxygen consumption by 0.1-2.0 m ³ per 1 kg of steam.