УДК 669.162.14
ПЕРВЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПЫЛЕУГОЛЬНОГО ТОПЛИВА В ДОМЕННЫХ ПЕЧАХ ^й
^ШМг и uuunnan
vS/леi
и инновации
© Филатов Сергей Васильевич; Власов Валерий Сергеевич, е-mail: vlasov_vs@nlmk.ru; Мясоедов Сергей Викторович, е-mail: myasoedov_s.v.@nlmk.ru; Грачев Сергей Николаевич, е-mail: grachev_sn@nlmk.ru; Курунов Иван Филиппович, е-mail: kurunov_if@nlmk.ru; Титов Владимир Николаевич, е-mail: Titov_VN@nlmk.ru ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат». Россия, г. Липецк Статья поступила 03.09.2014 г.
Приведено описание комплекса приготовления и вдувания пылеугольного топлива (ПУТ) в доменные печи ОАО «НЛМК». Представлены первые результаты освоения технологии вдувания ПУТ в доменные печи объемом 2000 и 3200 м3.
Ключевые слова: комплекс приготовления и вдувания ПУТ; расход ПУТ; расход кокса; суммарный расход вдуваемого топлива.
В августе 2013 г. в ОАО «НЛМК» были
начаты горячие испытания комплекса приготовления и вдувания пылеугольного топлива (ПУТ) на доменной печи № 5 (ДП-5) объемом 3200 м3. Рабочий проект комплекса выполнен ОАО «Липецкий Ги-промез» и ЗАО «Метпромпроект» на основе базисного инжиниринга, разработанного фирмой Paul Wurth (Люксембург) в рамках контракта на поставку технологии, инжиниринга и оборудования для системы вдувания ПУТ в ДП-3 и ДП-5. В связи с выводом из эксплуатации в 2013 г. ДП-3 проект был реализован применительно к ДП-4 и ДП-5. В состав комплекса входят: участок производства, хранения и подачи азота (рис. 1); участок приема и складирования сырого угля (рис. 2); главное здание установки приготовления и вдувания ПУТ, в котором размещены пылеподгото-вительное отделение (ППО), две установки помола и сушки угля, распределительно-дозировочное отделение (РДО ДП-5) и пневмотранспорт ПУТ, РДО ДП-4, статические распределители ДП-5 и ДП-4. Технологическая схема комплекса приготовления и вдувания ПУТ представлена на рис. 3.
Участок помола и сушки угля включает две идентичные установки с тарельчатыми валковыми мельницами, снабженными динамическими центробежными сепара-
торами для возврата в мельницу крупных частиц угля. Одновременно с помолом сырого угля осуществляется его сушка газом, который производится в генераторе горячего газа путем сжигания доменного газа.
Приготовленное ПУТ хранится в общем бункере хранения на ДП-5, из которого пневмотранспортом подается к бункеру хранения ПУТ на ДП-4. Из бункеров хранения в плотнофазном потоке ПУТ транспортируется через установки вдувания к ДП, где через копья вдувается в воздушные фурмы ДП. В качестве транспортирующего газа используется азот. В каждой
Рис. 1. Схема производства и подачи азота к установке вдувания ПУТ:
1 - пятиступенчатый турбокомпрессор «Центак»; 2 - пусковые компрессоры; 3 - фильтры азота; 4 - узел понижения давления азота: 5 - группа реципиентов хранения азота для аварийной инертизации и технологии у здания УВП; 6 - ресивер азота для выравнивания давления; 7 - группа реципиентов у здания РДО-4 для хранения азота и технологии
Рис. 2. Схема подачи сырого угля для приготовления ПУТ от открытого склада углей до здания УВП: 1 - перегрузочный узел № 4-С; 2 - здание магнитного сепаратора; 3 - конвейерная галерея КУ-1; 4 - здание установки предварительного грохочения и дробления; 5 - конвейерная галерея КУ-2 с металлодетектером; 6 - перегрузочная станция ПС-1с отсечным лотком и желобом для сброса угля на склад; 7 - конвейерная галерея КУ-3
Рис. 3. Технологическая схема установки приготовления и вдувания ПУТ в ДП-5 и ДП-4: 1 - бункеры хранения сырого угля; 2 - генератор сушильного газа; 3 - двухвалковая вертикальная мельница «ЛЕШЕ»; 4 - главный рукавный фильтр; 5 - бункер для хранения ПУТ (1000 м3); 6 - инжекционные бункеры для ДП-5; 7 - промежуточные инжекционные бункеры; 8 - бункер для хранения ПУТ (1000 м3); 9 - инжекционные бункеры для ДП-4; 10 - статические распределители
из установок вдувания ПУТ имеются по три инжекци-онных сосуда. Общий поток ПУТ для вдувания в фурмы ДП из инжекционных сосудов подается по транспортной линии к статическому распределителю вблизи ДП, в котором поток распределяется по фурмам. Общий расход вдуваемого ПУТ контролируется путем измерения массы инжекционных сосудов и регулируется с помощью специального клапана или (с меньшей точностью) путем изменения давления в инжекционном сосуде.
После проведения пусконаладочных работ и решения основных вопросов по надежности работы оборудования всего комплекса приготовления и вдувания ПУТ (см. рис. 3) 25.08.2013 г. началось вдувание ПУТ на ДП-5 (полезный объем 3200 м3, 32 воздушные фурмы, четыре чугунные летки, однобункерное БЗУ фирмы Paul Wurth).
На первом этапе ПУТ вдували через четыре воздушные фурмы с общим расходом 2 т/ч. В дальнейшем пошагово увеличивали число используемых фурм до 32 и общий расход ПУТ до 41 т/ч.
Основными причинами аварийных остановок системы помола и вдувания ПУТ в начальный период освоения технологии были: попадание в мельницу крупных кусков угля из-за неудовлетворительной работы щековой дробилки и забивание решеток сброса недробимых предметов; попадание в мельницу металлических предметов; сбои в работе газовых клапанов генератора сушильного газа; сбои в работе компрессоров азота; превышение содержания кислорода в системе после главного рукавного фильтра.
Для приготовления ПУТ в начальный период использовали антрацит с содержанием летучих веществ менее 4% с целью защиты мертвых зон установки помола и сушки от возможного воспламенения ПУТ. В дальнейшем для приготовления ПУТ использовали уголь мономарки «Т», что позволило достичь стабильной работы мельницы при низкой вибрации. Характеристики угольного концентрата марки «Т» приведены ниже:
Содержание летучих веществ, % 14
Содержание золы, мас. % 9
Общее содержание влаги, мас. % 8
Индекс Hard Grove 65
Размер кусков, мм 0-70
Содержание серы, % 0,4
Плавкость золы, °С 1175-1360
Низшая теплота сгорания, МДж/кг 34 Содержание щелочи в угле, % <0,3
Вдувание ПУТ на ДП-5 началось в период реализации мероприятий по повышению качества кокса в коксохимическом производстве НЛМК. Печь работала на шихте, состоящей из агломерата (68-70%) и окатышей (22-30%). В течение всего пе-
Таблица 1. Основные показатели работы ДП-5 в период освоения технологии вдувания ПУТ
Месяцы 2013 г. П*, т/(м2'сут.) Расход £Т , вдув' кг/т Дутье Т , °С теор'
кокс, кг/т ПУТ, кг/т ПГ м3/т V, м3/мин О2, % Т, °С
Июль 71,56 379 - 129 103 5634 30,2 1202 2067
Август 68,61 386 9 118 102 5794 30,43 1205 2076
Сентябрь 70,15 352 80 89 135 5555 28,1 1141 2057
Октябрь 74,15 318 118 79 158 5986 29,58 1142 2060
Ноябрь 64,58 337 117 70 150 4058 30,3 1204 2073
Декабрь 73,22 319 133 67 160 6085 28,58 1151 2180
* Производительность в фактические сутки работы печи.
69 ■
хр 67 -
65 -
63 -
О 61 59
н
2 & 375
345 -
& й ^ о а 315
§■ -о" ~ ° £ £ 8 ° " 8300 7800 -
оЗ н
С ¡4 7300
н 135
>> 110
С 85 -
а Й 60 -
X с 35
СЗ 10
160 -
а
140 -
№ 120 -
и 100 -
8 9 10 11 Месяцы 2013 г.
Рис. 4. Динамика изменения показателей работы ДП-5 в период отработки технологии вдувания пылеугольного топлива
у =-1,0124* + 487,54 В = 0,9766
а
<
о X и
СЗ
100 110 120 130 140 150 160 170
ЕТ , кг/т
вдув'
Рис. 5. Влияние количества вдуваемого топлива на удельный расход кокса
170
160
н 150
140
№ 130
и 120
110
100
у = 6,7089х-293,27 /
К = 0,2989 ♦
♦ —
♦ ♦
60
61
62
63 64 СБК, %
65
66
67
риода освоения технологии горячая прочность (СБЕ) производимого кокса сухого тушения поддерживается достаточно высокой: например, в период июль - декабрь 2013 г. СБЕ. = 61-66%. Это способствовало поддержанию показателей производства ДП-5 на высоком уровне при одновременном вдувании ПУТ и природного газа, расход которого по мере увеличения расхода ПУТ сокращался (табл. 1).
Удельный расход кокса уменьшался с увеличением суммарного расхода вдуваемого топлива в коксовом эквиваленте, величина которого рассчитана как ЕТ = 0,8ПГ+0,8ПУТ.
вдув
В декабре 2013 г. на ДП-5 был достигнут максимум среднесуточного количества ПУТ (1100 т), использованного для вдувания в печь. При этом
Рис. 6. Влияние уровня горячей прочности кокса (С8К) на количество вдуваемого топлива
удельный расход ПУТ составил 133 кг/т чугуна, а удельный расход кокса 319 кг/т. Динамика изменения показателей работы ДП-5 показана на рис. 4. Снижение расхода кокса в зависимости от суммарного расхода вдуваемого топлива соответствует уравнению регрессии (рис. 5). При достаточно высоком уровне горячей прочности кокса (СБЕ = 61-66%) на основе обработки статистических данных можно говорить лишь о наличии качественной зависимости суммарного расхода вдуваемого топлива от СБЕ (рис. 6). Следует отметить, что применение кокса с высоким уровнем горячей прочности позволило сохранить газо-
Таблица 2. Показатели работы ДП-4 в период освоения технологии вдувания ПУТ
Месяцы 2014 г. П*, т/(м2'сут.) Расход £Т , кг/т вдув' Дутье Ттеор, °С
кокса, кг/т ПУТ, кг/т ПГ м3/т V, м3/мин O2, % Т, °С
Апрель 78,43 379 - 125 100 4180 29,17 1202 2106
Май 78,08 367 31 103 107 4185 29,12 1191 2171
Июнь 75,22 329 109 58 134 4185 28,03 1162 2212
Июль 72,2 308 150 38 150 3989 27,8 1146 2179
* Производительность за фактические сутки работы печи.
проницаемость столба шихты, что, в свою очередь, способствовало (при увеличении расхода дутья) повышению производительности доменной печи.
Первые месяцы работы печи с применением ПУТ показали возможность дальнейшего увеличения расхода ПУТ до уровня более 150 кг/т с одновременным снижением расхода кокса до 300-310 кг/т.
В 2014 г. производительность печи снизилась из-за ухудшения состояния системы охлаждения печи. В связи с этим общее количество ПУТ, вдуваемого за сутки в январе-июле 2014 г., не превышало достигнутого максимума, хотя удельный расход ПУТ в отдельные сутки достигал 170 кг/т и более.
Вдувание ПУТ на ДП-4 (полезный объем 2000 м3, двухконусное загрузочное устройство, 24 воздушные фурмы, два литейных двора) началось в мае 2014 г. Освоение технологии вдувания ПУТ проходило, как и на ДП-5 при применении
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.