UA155058U - Спосіб промивки горна доменної печі - Google Patents

Abstract

Спосіб промивки горна доменної печі включає подачу у фурми печі високонагрітого дуття з підвищеною концентрацією кисню і паливної добавки, подачу якої змінюють після відкриття чавунної льотки з періодичним повторенням цієї операції на всіх фурмах або по секторах. Як паливну добавку використовують пиловугільне паливо, витрату якого періодично знижують на 20-40 % від його поточної витрати через 10-15 хв після початку випуску чавуну на 25-35 хв.

Description

Корисна модель належить до чорної металургії і може бути використана в доменному виробництві для ліквідації захаращення горна доменної печі.

Періодичне погіршення металургійних властивостей коксу /особливо в останній час/ призводить до захаращення сгорнів доменних печей, викликаючи тривалі технологічні розладження ходу, які супроводжуються зниженням продуктивності, різким збільшенням витрат коксу, виплавкою нестабільного за складом чавуну. Проведення промивок в цих умовах вимагає додаткової витрати коксу і сприяє дестабілізації теплового стану доменних печей.

У традиційних способах промивання горна доменної печі здійснюється завантаження в доменну піч промивних о шихт з високим вмістом закису заліза. Як такі матеріали використовують: - зварювальний шлак Деклараційний патент України на винахід Мо 31216 А, С218 3/00, 15.12.2000), - високозакисні окатиші, агломерат (Деклараційний патент України на винахід Мо 33828А,

С218 3/00, 15.02.2001); - залізовмісні брикети, у тому числі з вмістом прокатної окалини 50-88 мас. 95, шламу 5- мас. 965, колошникового пилу 5-20 мас. 90 |Деклараційний патент України на корисну модель

Мо 3210, С218 3/00, 15.03.20061, - карбонатну марганцеву руду Деклараційний патент України на винахід Мо 68521 А, С218 3/00, 16.08.2004, 20 - кусковий марганцевмісний шлак (Патент України на винахід Мо 20205 А, С218 3/00, 15.07.1997, 27.02.19981 - окалину прокатного виробництва (Патент України на винахід Мо 43872, С218 3/00, 26.02.1999, бюл. Мо 1; 15.01.20021, - суміш залізної руди та шлаків киснево-конвертерного рафінування електропічного феронікелю |Патент України на корисну модель Мо 67122, С218В 3/001, - зварювальний шлак і залізисті концентрати ванадійвмісних вуглекремністих сланців

ІАвторское свидетельство СССР Мо 1560553 А1, С218 3/00, 5/00,5/02, 30.04.1990).

Промивні матеріали, які використовуються, характеризуються низьким вмістом заліза, що погіршує техніко-економічні показники доменної плавки, знижує продуктивність доменних печей та збільшує питому витрату коксу на виплавку чавуну.

Крім того, при опусканні в доменній печі оксид заліза ГеО відновлюється до заліза Бе, що знижує промивальну здатність матеріалів: - зварювальний шлак, який містить 20-2295 5іОг та до 5095 РеО, приходить на рівень середини заплечиків зі ступенем відновлення ЕРео до Ее, що дорівнює приблизно 45 95; - високозакисний агломерат, зі ступенем відновлення Рео до Ге на рівні 15-20 95; - брикети БМС -55, містять закис заліза на рівні 45-50 95; - марганцева руда з відновленням МпО до Мп близько 2-3 95, але кількість МпО в шлаку обмежена у зв'язку з виплавкою низькомарганцевмісних чавунів; - переробні шлаки, що мають ступінь відновлення не більше 5-10 95, але через незначний вміст у них заліза їх використання як промивних шихт недоцільно; - залізна руда зі ступенем відновлення 5-10 95 залежно від мінералогічного складу, крім того, початковий зміст ГеО в більшості залізних руд знаходиться на рівні декількох відсотків.

У зв'язку з цим були запропоновані, так звані, кисневі промивання горна доменної печі шляхом змінення (зниження, скорочення, припинення) подачі в доменні печі відновлювальних добавок (Авторское свидетельство СССР Мо 1404524 А1, С218 3/00, 23.06.1988), за які використовують паливо - природний газ. При зменшенні витрат відновлювальних добавок чи припиненні їх подачі на деякий проміжок часу посилюється вторинне окислювання елементів чавуну в окислювальній зоні, збільшується вміст монооксиду заліза в шлаку, що і необхідно для промивання горна.

Однак ці способи промивання горна мають істотний недолік. При зменшенні або припиненні подачі природного газу перед випуском чавуну, особливо при високому вмісті кремнію в чавуні, доменні печі нерідко "підвисають". Пояснюється це тим, що перед випуском чавуну гідростатичний тиск рідких продуктів плавки на стовп шихтових матеріалів зростає, шихта ущільняється, газопроникність знижується, а перепад тиску газу по висоті печі збільшується.

Припинення подачі природного газу в цей час призводить до ще більшого зростання перепаду тиску газу за рахунок зростання теоретичної температури горіння, який може перевищити критичний, і схід шихти припиняється.

Найближчим аналогом корисної моделі, що пропонується, є спосіб промивання горна доменної печі, який включає подачу в фурми печі високонагрітого дуття з підвищеною бо концентрацією кисню та відновлювальних добавок, за які використовують паливо - природний газ, подачу якого припиняють через 5-10 хв після відкриття чавунної льотки з періодичним повторенням цієї операції на всіх фурмах або по секторах (Авторское свидетельство СССР

Мо 1528793 А1, С218 3/00, 15.12.1989).

За будь-якого нагріву доменної печі такий спосіб промивки не призводить до підвисання шихти, так як зростання теоретичної температури горіння і збільшення в зв'язку з цим перепаду тиску газу в печі відбувається при зниженні гідростатичного тиску рідких продуктів плавки на стовп шихтових матеріалів і його розпушення з ростом газопроникності. Але істотне зниження використання природного газу в доменному виробництві є причиною, що унеможливлює впровадження у галузі чорної металургії даного способу промивки горна.

В основу корисної моделі поставлена задача у створенні об'єкта, характеристики якого відповідають заданим вимогам: збільшити робочий об'єм горна, забезпечити раціональне витікання чавуну і шлаку при їх випуску з доменної печі, забезпечити рівний хід доменної печі, що дозволить збільшити продуктивність печі та знизити питомі витрати коксу на виплавку чавуну. Цим об'єктом може бути спосіб, який базується на впровадженні технології доменної плавки з вдуванням в горн пиловугільного палива та дозволяє використовувати зміну витрати пиловугільного палива для промивки горна.

Поставлена задача вирішується тим, що спосіб промивки горна доменної печі, який включає подачу в фурми печі високонагрітого дуття з підвищеною концентрацією кисню і паливної добавки, подачу якої змінюють після відкриття чавунної льотки з періодичним повторенням цієї операції на всіх фурмах або по секторах, згідно з корисною моделлю, в якості паливної добавки використовують пиловугільне паливо, витрату якого періодично знижують на 20-4095 від його поточної витрати через 10-15 хвилин після початку випуску чавуну на 25-35 хвилин.

Спосіб, згідно з корисною моделлю, змінюють час і кількість зменшення подачі пиловугільного палива, та регулюють збільшення робочого об'єму горна.

У результаті порівняльного аналізу пропонованого способу і прототипу установлено, що вони мають наступні загальні ознаки: - подача у фурми печі високонагрітого дуття з підвищеною концентрацією кисню і паливної добавки, - подачу паливної добавки змінюють після відкриття чавунної льотки з періодичним

Зо повторенням цієї операції на всіх фурмах або по секторах, а також відмінні ознаки: - як паливну добавку використовують пиловугільне паливо, витрату якого періодично знижують на 20-40 Фо від його поточної витрати через 10-15 хв після початку випуску чавуну на 25-35 хв, - зміною часу і кількості зменшення подачі пиловугільного палива регулюють збільшення робочого об'єму горна.

Таким чином, пропонований спосіб промивки горна доменної печі має нові умови виконання операцій, нове використання речовин, а саме вихідної сировини.

Між відмітними ознаками й технічним результатом що досягається існує причинно- наслідковий зв'язок.

Завдяки тому, що як паливну добавку використовують пиловугільне паливо, витрату якого періодично знижують на 20-40 905 від його поточної витрати через 10-15 хв після початку випуску чавуну на 25-35 хв, стало можливим збільшити робочий об'єм горна, забезпечити раціональне витікання чавуну і шлаку при їх випуску з доменної печі, забезпечити рівний хід доменної печі, що дозволить збільшити продуктивність печі та знизити питомі витрати коксу на виплавку чавуну. Крім того спосіб дозволяє використовувати зміну витрати пиловугільного палива для промивки горна.

Виключення із зазначеної сукупності ознак будь якої відмітної ознаки не забезпечує рішення поставленої задачі.

Технічне рішення, яке заявляється, невідоме з рівня техніки, тому воно є новим. Технічне рішення, яке заявляється, промислово застосовне, тому що його виконання не має труднощів на будь-якому металургійному комбінаті України.

Таким чином, пропонованому технічному рішенню може бути представлена правова охорона, тому що воно є новим і промислово застосовним.

Під час промивки горна доменної печі подають у фурми печі високонагріте дуття з підвищеною концентрацією кисню та паливну добавку, причому кількість цієї паливної добавки у дутті змінюється після відкриття чавунної льотки з періодичним повторенням цієї операції на всіх фурмах або по секторах. Особливість способу є те, що замість дорогого природного газу як паливну добавку використовують пиловугільне паливо та кількість такого палива періодично бо знижують на 20-40 Фо від його поточної витрати через 10-15 хв після початку випуску чавуну на

25-35 хв. Крім того, зміною часу і кількості зменшення подачі пиловугільного палива регулюють збільшення робочого об'єму горна.

Зменшення витрат паливної добавки нижче 20 95 і часу зниження її витрати менше 25 хв знижує ефективність промивки. Збільшення зниження витрати більше 40 95 ії часу зниження витрати більше 35 хв прямо пов'язане з похолоданням доменної печі.

Суттєві ознаки корисної моделі, що заявляється, впливають на технічний результат, якого можна досягти, і знаходяться у причинно-наслідковому зв'язку із зазначеним технічним результатом, що підтверджується наступним прикладом.

Доменна піч корисним об'ємом 1800 м? обладнана двома чавунними льотками, 10 випусків чавуну на добу, тривалість випуску 1,2-2,0 години.

Технологічний режим роботи печі характеризується наступними параметрами: витрата дуття 3600 м/хв, тиск 2,9-3,0 кг/сме, витрата кисню 10000-12500 мз/год. Витрата пиловугільного палива 130-160 кг/т чавуну, тиск на колошнику 1,45-1,50 кг/смг. Продуктивність печі 4000- 4300 т/добу, витрата коксу 310-330 кг/т чавуну.

Відповідно до програми проведення експерименту здійснено поетапне зменшення витрат пиловугільного палива на 20-60 кг тривалістю 30 хв під час випуску чавуну.

Зроблено розрахунок збільшення робочого об'єму горна доменної печі при скороченні витрати пиловугільного палива за такою методикою: 1. Визначалась маса скороченого пиловугільного палива під час промивання. 2. Визначалась маса вуглецю, що не надійшла в піч у зв'язку зі скороченням маси пиловугільного палива. При цьому вміст вуглецю в пиловугільному паливі приймався рівним 70 о. 3. Визначали масу кисню, не використаного на окислення вуглецю скороченої маси пиловугільного палива. При цьому розглядались два варіанти: а) окислення вуглецю до СО по реакції С-5О2-СО; б) окислення вуглецю до СО:» по реакції СО2-СО»2 4. Визначали масу газифікованого вуглецю коксового сміття при його взаємодії з закисом заліза, утвореним окисленням його киснем закису заліза, не використаним на окислення вуглецю пиловугільного палива при скороченні його витрати. При цьому брали, що на

Зо окислення заліза витрачалось 50 і 70 9о відсотків вивільненого кисню. Масу газифікованого вуглецю визначали при його окисленні до СО і до СО». 5. Визначали масу газифікованого коксового дрібняку при вмісті в ньому вуглецю 70 95.

Розглянуто чотири варіанти: а) окислення до СО з витратою 50 95 кисню на окислення заліза; б) окислення до СО з витратою 70 95 кисню на окислення заліза; в) окислення до СО» з витратою 50 95 кисню на окислення заліза; г) окислення до СО» з витратою 70 905 кисню на окислення заліза. 6. Визначали збільшення робочого об'єму горна при різній масі газифікованого коксового дрібняку.

Нижче наведено приклад виконаних розрахунків по вказаній методиці.

Початкові дані: - маса скороченої витрати пиловугільного палива 4 т; - вміст вуглецю в пиловугільному паливі 70 905; - окислення вуглецю до СО і СО»5; - витрата кисню на окислення заліза 50 і 70 905; - вміст вуглецю в коксовому дрібняку 70 95; - насипна маса коксового дрібняку 0,7 т/м3.

Розрахунок: 1. Маса вуглецю в скороченому ПВП: 4-0,7-2,8 т. 2. Маса невикористаного кисню: а) при окисленні до СО 2,8:16/12-3,7 т; б) при окисленні до СО» 2,8:32/125-7,4 т. 3. Маса газифікованого вуглецю: а) при 50 95 кисню на окислення заліза: - окислення до СО 3,7:0,5:12/16-1,39 т; - окислення до СО» 7,4:0,5-12/16-52,78 т, б) при 70 95 кисню на окислення заліза: - окислення до СО 3,7:0,7-12/16-1,94 т; - окислення до СО»5 7,4:0,7-12/16-3,88 т. бо Маса газифікованого коксового дрібняку:

а) при 50 95 кисню на окислення заліза: - окислення до СО 1,39:0,7-1,99 т; - окислення до СО» 2,78:0,7-3,97 т, б) при 70 95 кисню на окислення заліза: - окислення до СО 1,94:0,7-2,77 т; - окислення до СО» 3,88:0,7-5,54 т.

Збільшення робочого об'єму горна: а) при 50 95 кисню на окислення заліза: - окислення до СО 1,99:0,7-2,84 м3; - окислення до СО»5 3,97:0,7-5,67 м3, б) при 70 95 кисню на окислення заліза: - окислення до СО 2,77:0,7-3,96 му; - окислення до СО»5 5,54:0,7-7,91 м3.

Експерименти по зниженню маси пиловугільного палива. що вдувається в горн на доменній печі Мо 3, почали проводити з 12 травня 2021 року. Зменшення витрат ПВП на 20 кг провели на одному випуску 12 травня. Зниження витрати ПВП на 30 кг провели на одному випуску 17 травня і на одному випуску 18 травня. У зв'язку з малою кількістю експериментів у розрахунках їх впливу на стан горна і роботу доменної печі в подальшому не враховували.

Експерименти по зниженню витрати пиловугільного палива на 40, 50 і 60 кг протягом 30 хвилин під час випусків рідких продуктів плавки проводилися з 27 травня по 8 червня. Вихідні дані для проведення експериментів представлено в таблиці 1. Результати експериментів представлено в таблиці 2.

Таблиця 1

Вихідні дані для проведення експерименту

Маса -

Маса КИСНЮ. т дріб'язку, т

Скоро-| Маса |вуглецю : 7 - - -

При окисленні До При окисленні до При окисленні До При окисленні до

ПВП, кг пилу, т ому Окислен- Окислен- /50 95 02170 96 О2| 50 96 О» | 70 96 О» | 50 96 О» | 70 96 О» | 50 96 О» | 70 96 О» пилу, т ня до ССіня до СО»| на на на на на на на на окислен- окислені окислен- |(окислен-іокислен-Іокислен-окислен-| окислен- ня Бе | -ня Ре | ня Ее ня Ге ня Ее ня Ее ня Ее ня Ге

І 6о | 542 | 379 | 505 | ло | 789 | 265 | 378 | 53 | 27 | 378 | 54 | 756

Таблиця 2

Вплив промивок на показники доменної плавки со со» со СО» | 11,05.21 | 08.06.21 11.05.21 08.06.21

АЕН МААЕВ ен | вве | зва | ото |нно| но 322,6 326,0 318,7 | 4178,0 | 41802 4211,0

І 60 | 27 | 54 | 378 | 756

Маса невикористаного кисню на окислення вуглецю при скороченні витрати пиловугільного палива розраховувалась за двома варіантами: окислення вуглецю до СО і другий варіант - окислення вуглецю до СО». Крім того, брали, що не весь звільнений кисень витрачається на вторинне окислювання заліза, а тільки 50 або 70 95 його окисляє залізо, і ця кількість його у

Зо вигляді ГеО переходить у шлак і газифікує вуглець коксового сміття, яке захаращує горн.

Був проведений аналіз 131 випуску (з Мо 59795 по Мо 59939) у період з 27 квітня по 11 травня 2021 року до початку експерименту і 135 випусків (з Мо 60066 по Мо 60214) з 25 травня по 8 червня під час експерименту з метою визначення черговості виділення з льотки чавуну і шлаку (часу появи шлаку після відкриття чавунної льотки).

У період з 27 квітня по 11 травня (131 випуск) кількість випусків, коли випуск рідких продуктів плавки відкривався з першочерговим виходом шлаку або шлак з'являвся разом з чавуном, склав 58 випусків (44,3 9о) від усіх випусків за даний період.

При проведенні промислового випробування по скороченню ПВП в період з 25 травня по 8 червня було вироблено 133 випуску продуктів плавки, з яких на 29 (21,8 95) спочатку випускався шлак або спільно випливав чавун і шлак.

Наведена продуктивність печі в дослідний період збільшилася на 33 т/добу (0,78 Об), приведена витрата коксу знизилася на 3,9 кг/т чавуну (1,2 95). Кількість випусків, коли через чавунну льотку виходив шлак перед чавуном зменшилася з 44,6 до 22 Об.

Таким чином, отримані результати досліджень є доказовою базою впливу суттєвих ознак корисної моделі на технічний результат, якого можна досягти, та високу ефективність об'єкта.

Claims (2)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Спосіб промивки горна доменної печі, який включає подачу у фурми печі високонагрітого дуття з підвищеною концентрацією кисню і паливної добавки, подачу якої змінюють після відкриття чавунної льотки з періодичним повторенням цієї операції на всіх фурмах або по секторах, який відрізняється тим, що як паливну добавку використовують пиловугільне паливо, витрату якого періодично знижують на 20-40 95 від його поточної витрати через 10-15 хв після початку випуску чавуну на 25-35 хв.

2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що змінюють час і кількість зменшення подачі пиловугільного палива та регулюють збільшення робочого об'єму горна.