УДК 622.785-6
ОПТИМИЗАЦИЯ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ТВЕРДОГО АГЛОМЕРАЦИОННОГО ТОПЛИВА В УСЛОВИЯХ ОАО «ЧМК»
© Артюшов Вячеслав Николаевич, Горшков Николай Николаевич, Баринов Валерий Христофорович, Андреев Валерий Александрович, Мягченкова Наталья Петровна, Данилов Владимир Иванович, Скорик Елена Юрьевна
ОАО «Челябинский металлургический комбинат». Россия, г. Челябинск. E-mail : npz59chel59@mail.ru Статья поступила 09.10.2009 г.
Для оптимизации гранулометрического состава коксовой мелочи проведены исследования по определению эффективности грохочения коксовой мелочи на ситовых полотнах REMA TIP TOP и по оценке влияния изменения частоты вращения нижнего валка четырехвалковой коксовой дробилки SKET на показатели качества помола коксовой мелочи. Внедрение указанных мероприятий позволило снизить расход коксовой мелочи на агломерацию без снижения качества агломерата.
Ключевые слова: коксовая мелочь; гранулометрический состав; коксовая дробилка; ситовое полотно; качество дробления.
В агломерационном производстве ОАО «ЧМК» уделяется постоянное внимание вопросам, направленным на совершенствование производства агломерата и повышение качества готового агломерата. Проблемы оптимизации гранулометрического состава топлива и его горения в слое шихты достаточно сложны, потому что горение происходит в узком по высоте слое, частицы топлива разобщены между собой, а тепловые режимы горения и газификации топлива в слое шихты обусловлены химическими реакциями, физическими явлениями, гидродинамическими условиями шлакообразования, размягчения, плавления и т.д. Поскольку реакция окисления углерода топлива происходит на его поверхности, на ее скорость существенное влияние оказывает площадь реагирующей поверхности. Виды топлива с относительно большой долей пор более ре-акционноспособны, но в результате измельчения зависимость реакционной способности топлива от площади его внутренней поверхности практически исчезает, а влияние степени помола и плотности используемого топлива на реакционную способность проявляется более отчетливо (химический состав топлива в данном случае не рассматривается).
Отклонение тонины помола от оптимальных значений приводит к снижению механической прочности агломерата по следующим причинам. Использование топлива крупных фракций вызывает разобщение очагов горения и появление в структуре агломерата оплавленных участков неспекшейся шихты. Переизмельченное топливо, обладая высокой реакционной способностью, сгорает со скоростью, намного превышающей скорость плавления материалов, в результате чего получается рыхлый спек из непроплавленного материала.
5 В ходе окомкования шихты частицы коксовой
. мелочи различной крупности ведут себя по-разному: » основная часть (класс крупностью выше 0,5 мм) в • окомковании не участвует и в подготовленной оком-| кованной шихте располагается между гранулами < шихты. С одной стороны, пылевидное топливо пре-2 пятствует процессу окомкования шихты, в результате
чего слой такой шихты обладает пониженной газопроницаемостью. С другой стороны, часть мелкого топлива закатывается в концентрат, что ухудшает кинетические условия горения топлива в слое: процесс идет неровно, остаются гнезда непропеченного агломерата; из-за увеличения времени горения топлива процесс переходит в зону охлаждения; получающийся спек имеет мелкопористую структуру с пониженной газопроницаемостью. Это приводит к незапланированным остановкам для охлаждения спека, дальнейшему снижению линейной скорости машин и потере производительности. По мере увеличения содержания в топливе класса менее 0,5 мм снижается максимальная температура в слое, в результате чего процесс формирования аглоспека идет при недостаточном развитии расплавления. Если за единицу сравнения 100%-ных показателей агломерации принять процесс, протекающий с использованием коксовой мелочи класса 1-2 мм, то при использовании топлива крупностью
0-0,5 мм скорость фильтрации воздуха через слой составит 84%, вертикальная скорость спекания (производительность агломашины по спеку) — 96%, выход годного — 92% [1].
По данным российских исследователей, при переходе с топлива крупностью 0-3,0 мм на топливо крупностью 0,5-3,0 мм экономия топлива составляет примерно 15% [2]; по данным японских исследователей, сужение диапазона крупности твердого топлива до
1-2 мм в сравнении с обычным 0-3 мм позволяет добиться более 20% экономии топлива [3].
Учитывая, что в агломерационном производстве ОАО «ЧМК» используется коксовая мелочь как собственного производства (в том числе шламы влажностью до 22% и более), так и покупная, сухого тушения, а вследствие отсутствия усреднительного склада топлива суточные колебания фракционного состава топлива по классу 0-0,5 мм могут составлять до 15-18% (абс.), технологические мероприятия по снижению переизмельчения топлива имеют существенное практическое значение. Так, на основании таблицы «Влияние основных технологических факторов на показатели
Таблица 1. Данные по оценке эффективности грохочения твердого топлива
Дата Влажность коксика, Номер Производительность, т/ч Гранулометрический состав (%) по классу крупности, мм Эффективность грохочения, %
% >10 5-10 3-5 <3 <3 -5 мм - 3 мм
2 47,3 28,3 26,1 17,4 28,3
17.06 13 К 5,7 0 13,6 27,3 59,1 23,1 25,4
12 44,7 0 12,8 27,7 59,6
2 47 17,6 29,4 22,1 30,9
18.06 13,8 К 8,4 0 31,3 21,9 46,9 22,9 26,9
12 44 0 8,6 27,1 64,3
2 54,4 14,8 13,6 14,8 56,8
20.06 13,5 К 8,1 0 9,4 18,8 71,9 18,8 18,8
12 51,9 19 0 5,6 18,3 76,1
2 45,4 10,2 16,3 16,3 57,1
23.06 15 К 8,1 0 12,5 25 62,5 21,3 19,7
12 43,6 13 0 6,1 20,4 73,5
2 58,6 8,9 20,3 16,5 54,4
24.06 13 К 10,4 0 7,3 14,6 78 23,4 25,4
12 52,7 0 19 15 22,5 62,5
2 62,6 19,2 17,3 15,4 48,1
25.06 17 К 9,9 0 30 25 45 17,4 15
12 57,8 0 20,3 30,4 49,4
2 65,1 10,5 17,1 15,8 56,6
26.06 16,2 К 8,1 0 12,5 15,6 71,9 15,1 15,8
10 12 57,8 0 19 6,8 23,7 69,5
2 48,7 9,9 22,5 11,3 56,3
01.07 15,5 К 8,4 0 3,3 12,5 81,3 23,7 24,8
12 46,9 0 9,3 18,6 72,1
процесса агломерации», принятой в ОАО «ЧМК», увеличение содержания класса крупностью менее 0,5 мм в дробленом коксе на 1,0% приводит к повышению расхода топлива на агломерацию на 0,19 кг/т агломерата.
С целью оптимизации гранулометрического состава твердого топлива в агломерационном производстве ОАО «ЧМК» были рассмотрены следующие технологические приемы:
• улучшение эффективности отсева коксовой мелочи класса менее 3,0 мм перед дроблением на самобалансных грохотах ГВиСМЖ-4,5;
• применение технологии дробления коксовой мелочи на четырехвалковых дробилках, внедренной в ОАО «Тулачермет»;
• рациональный способ введения переизмельченного топлива в шихту, что требует капитальных затрат на строительство нового отделения сортировки топлива по классу 0-0,5 мм и организации его отдельного дозирования в окомкователи (в данной статье не рассматривается).
В дробильно-сортировочном отделении (ДСО) топливо, поступающее на дробление, проходит предварительную сортировку на двух инерционных самобалансных двухдечных грохотах. Кокс класса 3-40 мм поступает на дробление, класса +40 мм отгружается доменному цеху и класса 0-3 мм не требует дробления, является годным продуктом.
По проекту грохоты оборудовались просеивающими поверхностями двух типов: металлическими шпальтовыми ситами или полиуретановыми картами с ячейкой размерами 5x25 мм. Однако вследствие использования в составе топлива шламов коксохимического производства, не прошедших предварительной сушки и усреднения, отверстия сит забивались s полностью. С целью повышения эффективности от- . сева влажной коксовой мелочи начиная с 2007 г. был g изучен вопрос о применении резиновых ситовых по- • лотен производства фирмы REMA TIP TOP GmbH | (Германия), а с мая по ноябрь 2008 г. проведены % опытно-промышленные испытания существующего s
Таблица 2. Сводная таблица опытных данных для оценки влияния частоты вращения валков на качество помола коксика (начало)
Время отбора проб Номер конвейра Скорость конвейера, м/мин Производительность, т/ч Частота тока, Гц Частота вращения валков, мин-1 Масса пробы, г
16.10.2008 9 86 45,2 50 363,5 8751
12 66 44,6 50 363,5 11 774
12 66 66 61,4 51,4 373,3 15 144
12 66 29,9 52,1 378,3 7962
21.11.2008 9 86 48,0 50 363,5 9304
9 86 86 51,8 51,4 368 373,2 10 033
12 86 66 48,7 50 363,5 12 955
12 66 66 48,3 51,7 373,2 12 202
12 66 39,2 52,1 378,3 9895
09.04.2009 9 86 36,3 50 362,9 1563
9 86 86 35,1 51,4 372,5 1891
12 86 66 35,8 50 362,9 1855
12 66 66 32,9 51,4 372,3 2730
12 66 37,9 52,1 377,5 2926
Значительное влияние на эффективность грохочения оказывает изменение нагрузки на грохот по исходному продукту. На рис. 1 представлена зависимость степени грохочения на ситах TIP TOP от коксовой нагрузки на конвейере, подающем топливо в ДСО.
Избыточное содержание мелкой фракции в топливе, поступающем в ДСО, отрицательно влияет на степень эффективности грохочения: чем больше в поступающем материале содержится класса крупностью 0-3 мм, тем менее эффективно производится отсев (рис. 2), что объясняется высокой адгезией частиц указанной фракции к коксу крупных классов.
Отмечена также зависимость эффективности грохочения от влажности исходного продукта (рис. 3).
Результаты опытно-промышленного испытания показали, что снижение удельного расхода коксовой мелочи при производстве агломерата за счет снижения доли переизмельчения топлива при дроблении его на ситовых полотнах REMA TIP TOP грохотов ГВиСМЖ-4,5 составляет не менее 1,0 кг/т агломерата.
С целью дальнейшего снижения в дробленом топливе содержания класса крупностью менее 0,5 мм в агломерационном производстве ОАО «ЧМК» был опробован способ, предложенный ОАО «Белмеха-нобр» [4] и используемый в агломерационном производстве ОАО «Тулачермет».
Как известно, предел прочности на сжатие для большинства материалов в среднем в 10 раз выше, чем предел прочности на сдвиг. Следовательно, измельчение материала с использованием усилий сдвига требует значительно меньших затрат, чем при
грохота, оборудованного резиновым
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.