научная статья по теме ФОРМИРОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ СТОЛБА ШИХТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ В ДОМЕННОЙ ПЕЧИ Металлургия

Текст научной статьи на тему «ФОРМИРОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ СТОЛБА ШИХТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ В ДОМЕННОЙ ПЕЧИ»

УДК 660.162.23.002.5

ФОРМИРОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ СТОЛБА ШИХТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ В ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

© Л.Д.Никитин, В.А.Долинский, С.Ф.Бугаев, М.Ф.Марьясов, Ю.М.Денисов, Н.Т.Чуднова, И.П.Федоров

ОАО "Западно-Сибирский металлургический комбинат", Сибирский государственный индустриальный университет

Формирование в доменной печи рациональных профилей поверхности засыпи и структуры столба шихтовых материалов при расширении возможностей регулирования распределения шихты - задача актуальная, так как при этом обеспечивается минимизация расхода кокса при заданной производительности или максимальная производительность при требуемом расходе кокса.

Параметры режима загрузки шихты формируют распределение материалов на поверхности колошника, поэтому они оказывают определяющее влияние на радиальное распределение шихты и газа в печи. Установлено, что в верхней зоне печи в зависимости от параметров загрузки формируется профиль слоя железорудной части шихты, влияющий на газораспределение во всем объеме шахты. Однако при одной и той же системе загрузки распределение шихты и газового потока по сечению печи может быть различным и зависеть от других факторов (содержания мелочи, суммы подачи, уровня засыпи и др.).

На Западно-Сибирском металлургическом комбинате разрабатываются и внедряются дополнительные механические регуляторы распределения шихты с целью создания рациональной структуры столба шихтовых материалов в печи для повышения степени использования энергии газового потока, улучшения основных технико-экономических показателей процесса доменной плавки.

В 1986 г. на доменной печи № 3 полезным объемом 3000 м3 установлены подвижные плиты колошника (ППК), управляемые АСУТП. Это существенно изменило подход к регулированию распределения шихтовых материалов на поверхности колошника и управлению загрузкой, вызвало необходимость разработки новых способов загрузки шихты и методов регулирования газового потока.

При экономичной технологии процесса доменной плавки важной задачей являлось сокращение (в единицу времени) тепловых потерь через стенку доменной печи. С этой целью как одно из наиболее эффективных мероприятий было выбрано сокращение периферийного газового потока за счет активизации его осевого развития. Регулирование величины осевого газового потока осуществлялось изменением не рудной нагрузки, а гранулометрического состава сырья, загружаемого в центральную зону печи. Это позволило влиять на температуру осевого газового потока и степень использования его химической энергии. Реализация такого способа была осуществлена регулировани-

ем гранулометрического состава шихтовых материалов по радиусу колошника благодаря использованию ППК и вращающегося распределителя шихты (ВРШ). При этом появилась возможность целенаправленной загрузки крупной, мелкой и промежуточной фракций материала в осевую, периферийную и промежуточную зоны колошника соответственно.

Благодаря загрузке мелких фракций железорудной составляющей шихты к стенке печи сократился периферийный газовый поток и его температура. В результате повысилась степень использования тепловой и химической энергии газа, стойкость огнеупорной кладки, значительно сократились тепловые потери через стенку печи. Зона пластичного состояния шихтовых материалов в промежуточной зоне и, особенно, у стен печи переместилась на более низкие горизонты, при этом увеличилась высота зоны кусковых материалов и повысилась степень использования энергии газового потока. Развитый осевой газовый поток обеспечивал прогрев конуса кокса в горне печи и снижал вероятность загромождения горна.

Результаты промышленных плавок свидетельствуют о повышении интенсивности процесса доменной плавки по проплавленной руде и суммарному углероду, достигавшей 0,005-0,006 и 0,0010-0,0015 т/м3-сут соответственно. Газовый поток, характеризуемый температурой периферийных газов, стал более стабильным. Разброс значений температур периферийных газов по отдельным точкам уменьшился на 90-120 °С, степень использования газового потока увеличилась на 0,21-0,26%. Повысилась степень подгруженности периферийной и раскрытие центральной зон печи (рис.1). При этом удельный расход кокса уменьшился на 0,20-0,24%, а производительность печи увеличилась на 0,12-0,15%.

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 1 0,6 0,4 0,2 0,1 О Расстояние от стенки печи, доля радиуса

Рис. 1. Газораспределение в доменной печи № Здо и после его регулирования путем изменения гранулометрического состава шихтовых материалов по радиусу колошника

С 1989 г. на доменных печах полезным объемом 2000 и 3000 м3 установлено загрузочное устройство с роторным распределителем шихты, расширяющее возможность управления распределением шихты и газового потока и позволяющее снизить затраты на производство чугуна и продлить кампанию печи.

С роторным распределителем шихты потоки материалов замыкаются на колошнике и образуют виток через кратное число оборотов (1/5 оборота при пяти-лопастном роторном распределителе). При этом происходит дальнейшее их выравнивание и усреднение непосредственно на поверхности засыпи. В зависимости от режима загрузки на поверхности засыпи образуется до 12 замкнутых витков при загрузке одной подачи материалов (2 скипа). Формируемое на колошнике кольцо засыпи может быть образовано концентричными или спиральными пятизаходными витками или их комбинациями.

Управление радиальным распределением шихтовых материалов осуществляется путем изменения направления и частоты вращения роторного распределителя. Конструкция его лопастей обеспечивает незначительный разброс траекторий, требуемое распределение крупных и мелких фракций материалов по радиусу колошника. Снижению эффекта перераспределения материалов способствует также пологая траектория схода шихты с поверхности лопасти при движении до уровня засыпи.

Поток шихты на уровне засыпи перекрывает 2-3 кольцевых зоны, основная масса потока (примерно 0,5-0,7 его объема) укладывается в пределах расчетной кольцевой зоны, соответствующей заданному положению. При загрузке шихты в кольцевую зону, примыкающую к стенке печи, некоторая часть материала (0,15-0,2 объема), не достигнув поверхности засыпи, отражается от стенки колошника, что приводит к неконтролируемому перераспределению материалов по его поверхности. Минимизировать отрицательные последствия этого можно рациональным выбором рабочих траекторий и программ загрузки шихтовых материалов. Роторный распределитель позволяет осуществлять загрузку шихтовых материалов в любую заданную кольцевую зону колошника как по массе, так и по компонентам при постоянном максимальном уровне засыпи.

Как показывают результаты исследований и опыт работы доменных печей ОАО "ЗСМК", рациональное распределение шихтовых материалов по радиусу колошника новым загрузочным устройством осуществляется согласованным изменением частоты вращения роторного распределителя и послойной загрузкой порций типа РР и КК. Плавное регулирование распределения материалов на колошнике осуществляется изменением ширины и толщины укладываемого слоя. При более глубоком регулировании распределения рудных нагрузок по сечению колошника число порций КК1, загружаемых в осевую зону колошника, должно составлять не менее 8,0-12,0%. Спиральная послойная загрузка позволяет достичь необходимого распределения рудных нагрузок в радиальном направлении, обеспечить максимально возможное использование тепловой и химической энергии газового потока.

Возможно также регулировать радиальное распределение материалов изменением толщины их слоев в отдельных кольцевых зонах. Это достигается регулированием массовой скорости выхода материалов путем изменения скорости вращения роторного распределителя шихты по специальному алгоритму. Установлено, что коэффициент окружной неравномерности распределения материалов с увеличением числа подач уменьшается.

>.

И С! И!

Ы 8

о

X

0 чО ОСР-

N

1 о

5 © га х х а

I*

к О

10 8 6 4 2 О

5 7 9

Частота вращения, мин-1

11

Рис. 2. Зависимость окружной неравномерности распределения шихты от частоты вращения роторного распределителя

В результате экспериментов, проведенных в режиме равномерного окружного распределения подач системы РР , получены данные об окружной неравномерности для различной частоты вращения роторного распределителя шихты (рис. 2). Установлено, что коэффициент неравномерности для фракции 0-5 мм не превышает 10%. При этом равномерность окружного распределения возрастает с увеличением частоты вращения роторного распределителя шихты. Ниже приведены значения коэффициента неравномерности для рудной части шихты загрузочных устройств роторного (РЗУ) и типового конусного (КЗУ) (по данным ДонНИИЧермета), %:

КЗУ РЗУ

Общая масса 9,9 4,7

Фракция:

мелкая 10,0 2,9

крупная 17,0 7,3

При загрузке материалов в периферийную зону роторный распределитель формирует пологие траектории их движения, что позволяет располагать его гораздо ближе к опорному колошниковому кольцу печи и, следовательно, уменьшать высоту РЗУ и устанавливать его (при реконструкции) без изменения колошникового строения доменной печи.

Сравнение основных показателей работы доменной печи с использованием типового двухконусного аппарата и РЗУ свидетельствует об увеличении производительности печи (приведенной к сопоставимым условиям) на 5-8% и снижении приведенного расхода кокса на 6-7%.

Результаты исследований по подбору рациональных режимов загрузки позволили обеспечить достаточную степень подгруженности периферийной, растягивание рудного гребня промежуточной и снижение степени подгруженности центральной зонах печи. Содержание диоксида углерода в периферийной зоне

увеличилось с 15-15,5% до 20-21%, в промежуточной с 18,5-19,0% до 20-21,5% и уменьшилось в центральной зоне печи с 15,0-16,0% до 10,5-8,0% (рис. 3).

Более равномерное распределение рудных материалов по зонам колошника, образование в результате концентрированной загрузки кокса отдушины в центре печи способствовало выравниванию газового потока, повышению устойчивости хода печи и улучшению степени использования энергии отходящих газов. Степень использования оксида углерода возросла с 44,5-45

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.

Показать целиком