UA127126C2 - Спосіб завантаження доменної печі - Google Patents

Abstract

Винахід належить до галузі чорної металургії. Спосіб завантаження доменної печі включає надходження на колошник шихти скіпами та її накопичення на нижньому конусі конусного завантажувального пристрою з подальшим опусканням конуса і завантаженням шихти у піч циклами подач PPККК і КPPКК, з однаковими масами подач, та коксової колоші, при цьому при загальному рудному навантаженні на кокс у циклі подач більше 4,5 кг/кг при здійсненні подач КРКК/ перший скіп завантажують коксом зі ступенем заповнення в межах від до , останній скіп завантажують коксом за ступенем заповнення , де - середній ступінь заповнення скіпів коксу в циклі подач, kmax - максимальний ступінь заповнення скіпа. Винахід дозволяє забезпечити раціональний розподіл шихти і газів перерізом колошника, що знижує питому витрату коксу та збільшує ступінь використання енергії відновного газу.

Description

Винахід належить до чорної металургії і може бути використаний при завантаженні доменних печей (ДП) конусними завантажувальними пристроями (КЗП).

Доменні печі завантажуються шихтою за допомогою завантажувальних пристроїв (ЗП) - конусних і безконусних (БЗП), при цьому шихта подається до приймальної лійки ЗП найчастіше скіпами (1)Ї. Подача, тобто порція шихти, що одночасно завантажується в піч, як правило, складається з шихти чотирьох або п'ятьох скіпів. Шихта представлена рудними матеріалами (агломерат і/або котуни), і коксом, які після завантаження розташовуються на поверхні засипу шихти попередньої подачі прошарками. Досягнення раціонального розподілу шихти, що сприяє високопродуктивній роботі печі та зниженню питомої витрати коксу, забезпечується регулюванням співвідношення рудних матеріалів та коксу радіусом колошника, тобто рудного навантаження на кокс (РН) (2). Більш гнучке регулювання розподілу шихти здійснюється БЗП.

На ДП, обладнаних КЗП, можливості радіального перерозподілу шихти обмежені. Зазвичай регулювання розподілу шихти радіусом колошника здійснюється за допомогою технологічних прийомів, а саме: порядку завантаження скіпів рудних матеріалів і коксу в подачі, зміни рівня засипу шихти, маси подачі та ін. (1-3).

Відомий спосіб завантаження доменної печі 1| спрямований на підвищення інтенсивності газового потоку в центральній зоні колошника. Спосіб включає надходження на колошник шихти скіпами і накопичення на нижньому конусі КЗП шихти подачі ААККК.. (А - скіп агломерату, К - скіп коксу, / - опускання конуса) при рівномірному розподілі маси агломерату по рудних скіпах і маси коксу по коксових скіпах з подальшим опусканням конуса і завантаженням шихти у доменну піч. При використанні якісної шихти даний порядок завантаження є найбільш раціональним. Біля стін печі зосереджується більше агломерату, тобто прямі подачі ААККК.. довантажують рудними матеріалами периферійну зону, сприяючи створенню осьового газового потоку. Ступінь використання відновної та теплової енергій газового потоку підвищується, що забезпечує економію коксу. Однак постійне довантаження периферійної зони рудним матеріалом, особливо при зниженні показників його міцності, ускладнює плавне сходження шихти в печі, тобто приводить до нерівного ходу печі, підвисань шихти та ін., що супроводжується зниженням продуктивності печі та підвищенням питомої витрати коксу, тому найчастіше сумісно з прямими подачами використовують подачі "коксом вперед" КААКК.»..

Зо Найбільш близький спосіб завантаження доменної печі (4 включає надходження на колошник шихти скіпами та її накопичення на нижньому конусі конусного завантажувального пристрою з подальшим опусканням конусу і завантаженням шихти у піч циклами подач: п

РРКК.-;, т КРРК.,, де Р - скіп рудного матеріалу; п і т - кількість відповідних подач у циклі. При цьому кількість рудного матеріалу і коксу розподіляють по відповідних скіпах рівномірно, тобто маса подачі є постійною з однаковою масою коксової колоші (маса двох скіпів коксу).

Співвідношення прямих подач і подач "коксом вперед" визначають на практиці. Найчастіше застосовують цикли 4 ААКК.Ї, КААК.. і З ААКК.). 2 КААК»У.. Для підвищення рудного навантаження біля стін печі збільшують кількість прямих подач у циклі та, навпаки, для розкриття периферійної зони збільшують кількість подач "коксом вперед". При цьому рудне навантаження на периферії змінюється дискретно - пропорційно співвідношенню п і т, а мінімальний розмір осьової "віддушини" за рівних технологічних умов залишається постійним і визначається протяжністю рудного матеріалу радіусом колошника при завантаженні подачі "коксом вперед".

За рахунок завантаження коксового скіпа она початку подачі орудний матеріал перерозподіляється радіусом колошника ближче до осі, зменшуючи розмір осьової "віддушини", яка визначає розвиток осьового газового потоку. Отже, даний спосіб не дозволяє забезпечити поступову зміну рудного навантаження на кокс на периферії та протяжності рудного матеріалу радіусом колошника, що приводить до зниження ступеня використання енергії відновного газу та підвищення питомої витрати коксу.

В основу винаходу поставлена задача вдосконалення способу завантаження доменних печей, в якому нові дії та умови їх здійснення забезпечать раціональний розподіл шихти і газів перерізом колошника, за рахунок чого в доменній печі збільшиться ступінь використання енергії відновного газу та знизиться питома витрата коксу без скорочення продуктивності печі.

Для вирішення поставленої задачі в способі завантаження доменної печі, що включає надходження на колошник шихти скіпами та її накопичення на нижньому конусі конусного завантажувального пристрою з подальшим опусканням конуса і завантаженням шихти у піч циклами подач РРКК.У; і КРРК, з однаковими масами подач, та коксової колоші, відповідно до винаходу при загальному рудному навантаженні на кокс у циклі подач більше 4,5 кг/кг при здійсненні подач КРКК.. перший скіп завантажують коксом зі ступенем заповнення в межах від

К;-еКкКоах до Кі-Ктах, останній скіп завантажують коксом за ступенем заповнення

Ко -2К;К-К КЕ. не : с : . ; де середній ступінь заповнення скіпів коксу в циклі подач, Клтах максимальний ступінь заповнення скіпа.

Суть способу пояснюється З кресленнями, де Фіг. 1 - розташування шарів агломерату і коксу радіусом колошника при завантаженні подачі РРКК.Ї з однаковою масою коксу в скіпах; Фіг. 2 - розташування шарів агломерату і коксу радіусом колошника при завантаженні подачі КРРК.. з різною масою коксу в скіпах; Фіг. З - розподіл рудних навантажень на кокс по радіусу колошника при завантаженні подачі РРКК, з однаковою масою коксу в скіпах і подачі КРРК. з різною масою коксу в скіпах.

На основі спрощеної математичної моделі проаналізовано розташування шарів агломерату і коксу однієї подачі на пологій поверхні засипу, що створюється перед завантаженням чергової подачі без врахування перетоку шихти до осі доменної печі (ОДП), зокрема при псевдозрідженні шару коксу в центральній зоні колошника (|5, 6). Після завантаження в ДП шихта впродовж невеличкого періоду часу розтікається перерізом колошника і створює поверхню засипу з кутом нахилу 57-12". Перед опусканням наступної подачі поверхня шихти стабілізується і вирівнюється майже до пологої, кипіння коксу біля осі припиняється |6Є). При цьому радіальні рудні навантаження (РРН) в діючій ДП дещо вирівнюються, знижуючись біля стін печі та підвищуючись біля її осі. Тобто, представлені на кресленнях результати моделювання лише якісно відображають зміну висот шарів агломерату і коксу та розподілу рудних навантажень на кокс радіусом колошника порівняно з діючою доменною піччю після стабілізації поверхні шихти.

Таким чином, для визначення якісної зміни РРН розглядалося розташування шарів агломерату і коксу при завантаженні шихти з рівнем засипу, що відповідає їхньому укладанню безпосередньо до стін колошника, на пологу поверхню засипу. Моделювання проводилося для доменної печі з радіусом колошника /к-3,45 м і об'ємом скіпа 10 м3 при використанні циклу подач з рудним навантаженням РІН-4,64 кг/кгі масою рудної колоші 24 т (маса двох скіпів агломерату), що за вибраних умов є максимальною, та кутах природного укосу коксу - 277, і агломерату - 327. Вибрані умови моделювання включають створення максимального рудного навантаження біля стін печі в процесі завантаження прямої подачі РРКК., зокрема за рахунок того, що не враховують перерозподіл шихти радіусом колошника і перетікання рудних матеріалів у центральний стовп коксу. Таким чином, вибрані умови моделювання підсилюють

Зо якісні відміни характеру розподілу РРН при завантаженні прямих подач РРКК.. і подач "коксом вперед" КРРК...

Креслення 1 і 2 дають наочне представлення розташування шарів агломерату та коксу при завантаженні прямої подачі (Фіг. 1) ії подачі "коксом вперед" (Фіг. 2) по радіусу колошника за вибраних умов моделювання, де лінія 1 відповідає поверхні засипу шихти, що створюється відразу після завантаження подачі без врахування процесу перетоку шихти до ОДП.

Вважалося, що рудні скіпи завантажують агломератом з максимальним ступенем заповнення 80 95, тобто об'єм агломерату в скіпі становив 8 м3. При насипній масі агломерату 1,5 т/м3 його маса в кожному рудному скіпі становила 12 т. Враховуючи, що рудне навантаження в кожній подачі є однаковим і дорівнює 4,64 кг/кг, маса коксової колоші становить 5,18 т загальним об'ємом 11,50 м3 при його насипній масі 0,45 т/м3. Отже при рівномірному розподілі маси коксу по двох скіпах - об'єм коксу в одному БК становить 5,75 м3, маса коксу 2,59т, а

Кк - пив з о середній ступінь заповнення скіпа 1000 - Ступінь заповнення скіпа розраховують як відношення об'єму шихти в скіпі до загального об'єму скіпа.

При завантаженні прямої подачі першим на поверхню засипу укладається шар агломерату, що складається з шихти, завантаженої двома скіпами АА (Фіг. 1, лінія 2) загальним об'ємом 16,0 м. На його поверхні, показаній лінією 2, розташовується кокс двох скіпів КК загальним об'ємом 11,50 му, завантажених з середнім ступенем заповнення скіпів 57,5 95. Поверхня коксу показана лінією 1 (Фіг. 1). При завантаженні прямої подачі максимальне рудне навантаження спостерігається біля стін печі, а потім плавно знижується в напрямку ОДП (Фіг. 3, лінія 1).

Протяжність агломерату становить 0,49 гїк, а коксу - 0,75 гїк, тобто протяжність коксу перевищує протяжність агломерату на 0,26 їк, що створює умови щодо розвитку осьового газового потоку (Фіг. 1).

При завантаженні подачі "коксом вперед" (Фіг. 2) першим на поверхню засипу укладається шар коксу одного скіпа К, поверхня якого показана лініями: 5 при КіІ-35,0 9; 6 - при Кк - 575 їв. 7 - при К-80,0 95. Відповідно об'єм коксу в скіпі при К-35,0 95 становить Ук-3,50 му (маса коксу 1,58 т), а при кК.-80 95-МК-8,00 м (маса коксу 3,60 т). На його поверхні розташовується агломерат двох скіпів АА загальною масою 24 т і об'ємом 16 м3. Поверхня шару агломерату, укладеного на шар коксу, створеного при завантаженні одного скіпа К з відповідним ступенем не , о/. ке - 35095, о заповнення Кі, показана лініями: 2 - при К/-35,0 90; З - при х4 - при К: - 80,0 95. При цьому відповідно змінюється маса коксу в останньому скіпі подачі т2 при незмінній загальній масі коксової колоші тк-5,18 т. Так, при ступені заповнення коксового скіпа на початку подачі

КІ-35,0 9о (маса коксу т:і-1,58 т) - маса коксу в останньому скіпі становить тг2-Ітк-т:-3,60 т зі ступенем заповнення К2-80,0 9о. При ступені заповнення коксового скіпа на початку подачі

Кі-80,0 95 (т:-3,60 т) - маса коксу в останньому скіпі становить 1,58 т зі ступенем заповнення - о

Кг-35,0 95. При середньому ступені заповнення "КК зло маси коксу в скіпі на початку подачі та в останньому скіпі подачі однакові т:і-т2-2,59 т. Поверхня коксу, завантаженого останнім скіпом, показана лінією 1 (Фіг. 2).

Наявність у циклі п РРКК»У, т КРРКУ. подачі "коксом вперед" (Фіг. 2) збільшує протяжність агломерату по радіусу колошника відповідно до 0,54 гк (лінія 2), 0,58 гк (лінія 3), 0,61 гк (лінія 4), що перевищує протяжність агломерату 0,49 їк при завантаженні прямої подачі, тобто протяжність агломерату при завантаженні подачі "коксом вперед" у даному циклі визначає розмір газопроникної осьової "віддушини".

Спосіб завантаження доменної печі здійснюють наступним чином. Наприклад, доменну піч корисним об'ємом 1719 м3 з радіусом колошника гк-3,45 м завантажують агломератом та коксом за циклом подач З РРКК)) 2 КРРК.), в якому скіпи наповнюють агломератом з максимальним ступенем заповнення 80 95, тобто при ємності скіпа 10 м3 об'єм агломерату в ньому становить 8 м. Маса агломерату в рудному скіпі становить 12 т при його насипній масі 1,5 т/мУ, рудної колоші - 24 т. З урахуванням рудного навантаження на кокс в кожній подачі 4,64 кг/кг, маса коксової колоші становить 24,0/4,64-5,18 т, маса одного коксового скіпа при рівномірному розподілі маси коксу по двох скіпах 5,18/2-2,59 т. Об'єм одного коксового скіпа при його насипній масі 0,45 т/м3 становить 2,59/0,45-5,75 му, тобто середній ступінь заповнення скіпа

Кк -100.575/100 - 57,59

В доменну піч послідовно завантажують три подачі РРКК... і дві подачі КРРКУ, з однаковим - о, ступенем заповнення коксових скіпів у кожній подачі, що становить Кк - 575в (маса коксу в скіпі ті-т2-2,59 т). При цьому в доменній печі формується певний розподіл шихти по радіусу колошника, який обумовлює радіальний розподіл газового потоку.

На діючій доменній печі безперервно контролюють розподіл газового потоку радіусом

Зо колошника за непрямими ознаками, такими як вміст СО» у колошниковому газі (збільшується при підвищенні рудного навантаження на кокс, що скорочує розвиток газового потоку); температура колошникового газу над поверхнею шихти (збільшується при зниженні рудного навантаження на кокс, що сприяє розвитку газового потоку); температура під захисними плитами колошника за показниками термопар, встановлених рівномірно по окружності в стінах колошника (збільшується при посиленні периферійного газового потоку). Так, при раціональному розподілі шихти і газів по радіусу колошника в периферійній зоні температура колошникового газу над поверхнею шихти становить Тоз-140-180 70.

За наявності ознак, що вказують на перевантаження периферійної зони рудними матеріалами - при зниженні Таз менш 140 "С, завантаження коксового скіпа на початку подачі

КРРК»., здійснюють зі ступенем заповнення скіпа 17 к, наприклад, при Кі-80,0 95. Тобто доменну піч послідовно завантажують трьома подачами РРКК.. зі ступенем заповнення - о коксових скіпів у кожній подачі Кк те (ті-то2-2,59 т) і двома подачами КРРКЕ, зі ступенем заповнення коксового скіпа на початку кожної подачі Кі-80 95 (ті-3,60 т) та ступенем заповнення коксового скіпа наприкінці кожної подачі Ко-2.57,5-80,0-35,0 У (то2-1,58 т), що приводить до зміщення максимального рудного навантаження по радіусу колошника до осі печі (Фіг. 3, лінія 4) порівняно з розподілом РРН при завантаженні подачі КРРК»., зі середнім ступенем заповнення коксових скіпів (лінія 2). При цьому РН біля стін печі зменшується, що сприяє розвитку газового потоку на периферії, а протяжність шару агломерату радіусом колошника збільшується, звужуючи осьову "віддушину" та скорочуючи розвиток газового потоку біля осі ДП.

За наявності ознак, що вказують на недовантаження периферійної зони рудними матеріалами - при підвищенні Тез більш 180 "С, завантаження коксового скіпа на початку подачі

КРРК»., здійснюють зі ступенем заповнення Кк «Кк наприклад, при К:-35,0 95. Тобто доменну піч послідовно завантажують трьома подачами РРККУ, зі ступенем заповнення коксових скіпів у кожній подачі -5Т57 (ті-т2-2,59 т) і двома подачами КРРКУ, зі ступенем заповнення коксового скіпа на початку кожної подачі Кі-35,0 905 (ті-1,58 т) та ступенем заповнення коксового скіпа наприкінці кожної подачі Ко-2.57,5-35,0-80,0 95 (т2-3,60 т), що приводить до зміщення максимального рудного навантаження по радіусу колошника до стін печі (Фіг. З, лінія 3) порівняно з розподілом РРН при завантаженні подачі КРРК., із середнім ступенем заповнення коксових скіпів (лінія 2). При цьому РН біля стін печі збільшується, що скорочує розвиток газового потоку на периферії, а протяжність шару агломерату радіусом колошника зменшується, розкриваючи осьову "віддушину" та сприяючи розвитку газового потоку біля осі

ДП, який забезпечує підвищення ступеня використання відновної енергії газового потоку і зниження питомої витрати коксу.

Завантаження доменної печі корисним об'ємом 1719 м3 агломератом та коксом за циклом подач З РРКК.., 2 КРРК»,, зі зміною ступеня заповнення коксового скіпа на початку і наприкінці подачі КРРК.У, в межах 35-80 95 залежно від температури колошникового газу в периферійній зоні над поверхнею шихти забезпечило зниження питомої витрати коксу з 390 до 385 кг/т чавуну, тобто на 1,3 об.

Запропонований спосіб завантаження доменної печі дозволяє поступово змінювати рудне навантаження на кокс біля стін печі та протяжність рудного матеріалу радіусом колошника залежно від ступеня заповнення скіпа коксу на початку подачі "коксом вперед" у межах від

Кк; -еКк -Колах до Кк. З Ктах, що забезпечує досягнення раціонального розподілу шихти і газів радіусом колошника, за рахунок якого знижується питома витрата коксу більше ніж на 1 95 без зниження продуктивності печі порівняно з найближчим аналогом.

Джерела інформації: 1. Ефименко Г.Г. Металлургия чугуна/ Г.Г. Ефименко, А.А. Гиммельфарб, В.Е. Левченко. -

К.: Вища школа, 1981. - 494 с. 2. Тарасов В.П. Газодинамика доменного процесса/ В.П. Тарасов. - М.: Металлургия, 1990. - 216 б. 3. Металлургия чугуна/ Вегман Е.Ф. и др.Ї. - Под ред. Ю.С. Юсфина. - М.: Академкнига, 2004. - 774 с. 4. Тарасов В.П. Теория и технология доменной плавки/ В.П. Тарасов, П.В. Тарасов. - М.:

Интермет Инжиниринг, 2007. - 384 с. 5. Исследованиє массопереноса при потере стабильности граничащих зернистьїх слоев/

Зо В.П. Тарасов, В.Б. Семакова, А.А. Томаш (и др.)// Сталь. - 1991. - Мо 9. - С. 11-14. 6. Федулов Ю.В. Механика формирования слоя материалов на колошнике доменной печи/

Ю.В. Федулов// Сталь - 1991. - Мо 3. - С. 9-14.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

   Спосіб завантаження доменної печі, що включає надходження на колошник шихти скіпами та її накопичення на нижньому конусі конусного завантажувального пристрою з подальшим опусканням конуса і завантаженням шихти у піч циклами подач РРКК.; і КРРК./, з однаковими масами подач, та коксової колоші, який відрізняється тим, що при загальному рудному навантаженні на кокс у циклі подач більше 4,5 кг/кг при здійсненні подач КРКК.. перший скіп завантажують коксом зі ступенем заповнення в межах від Ки еКК Клах до К- Ках , останній с с скіп завантажують коксом за ступенем заповнення Ко З2гкКк-К де Кк. середній ступінь заповнення скіпів коксу в циклі подач, Ктах - максимальний ступінь заповнення скіпа.