УДК 669.1
ЛАБОРАТОРНЫЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АГЛОМЕРАЦИОННОГО ПРОЦЕССА
© Юрин Николай Иванович, главный доменщик, e-mail: niu@tulachermet.ru;
Юхименко Виктор Иванович, главный специалист производственно-технического отдела;
Искалин Владимир Иосифович, главный специалист производственно-технического отдела;
Шкуратов Игорь Анатольевич, начальник агломерационного цеха ОАО «Тулачермет». Россия, г. Тула Статья поступила 26.05.2015 г.
Представлены материалы исследований влияния нефтекокса и борсодержащей добавки на технологические показатели процесса агломерации. Выявлено влияние на аглопроцесс нефтекокса и борсодержащей добавки, определены закономерности изменения основных показателей и оптимальные параметры их использования в условиях предприятия. Приведены опытно-промышленные результаты по определению оптимального фракционного состава твердого топлива - нефтекокса для повышения технологической эффективности его использования.
Ключевые слова: агломерационный процесс; нефтекокс; бораты; фракционный состав аглотоплива; процесс спекания; технологические показатели.
80 лет
Тулачермет
зультаты спекания приведены в табл. 3.
По результатам опытных спеканий выявлено изменение основных показателей аглопро-цесса, а также содержания БеО и серы в агломерате (рис. 1) и сделаны следующие выводы:
- оптимальное количество нефтекокса по вышеперечисленным параметрам находилось в пределах 40-50%, что приблизительно соответствует количеству коксовой мелочи, приобретаемой со стороны;
- применение нефтекокса увеличило скорость спекания на 60 отн. %, физическую прочность агломерата на 8 отн. % и содержание закиси железа в агломерате;
- при сохранении базы по БеО в агломерате увеличение
С целью повышения технико-экономических показателей агломерационного производства в условиях ОАО «Тулачермет» проведены ряд лабораторных и практических исследований технологического процесса получения агломерата с применением в качестве топлива нефтекокса.
Влияние нефтекокса на технологические показатели агло-процесса. Спекание агломерата проводили в лабораторной аглоча-ше с высотой слоя 400 мм и начальным разрежением 900 мм вод. ст. Расход извести для всех вариантов составлял 80 кг/т, твердого топлива - 63 кг/т (влажного). Расход нефтекокса изменяли ступенчато: 0; 50; 100%. В табл. 1 и 2 показаны типичный химический и фракционный составы нефтекокса, коксовой мелочи из доменного цеха (ДЦ) и от сторонних поставщиков. Ре-
Таблица 1. Химический состав твердого топлива, применяемого в аглопроцессе, %
Вид топлива Зола Сера Летучие H2O С
Коксовая мелочь ДЦ 17,05 0,5 2,2 80,24
Коксовая мелочь сторонних поставщиков 14,0-17,0 0,5 2,5 12,0-17,0 80,0-83,0
Нефтекокс (данные ЦЗЛ) 0,5 2,3 9,6 5,7 87,60
Таблица 2. Фракционный состав твердого топлива
Фракции, мм Содержание фракций в различных видах топлива, %
Коксовая мелочь Нефтекокс
из ДЦ сторонних поставщиков
+2,5 44,9 42,6 16,8
+ 1,6 14,2 14,7 10,3
+ 1,0 11,6 10,6 12,0
+0,63 9,4 9,6 13,7
+0,4 6,5 6,9 16,2
+0,32 2,0 2,2 21,2
+0,1 4,2 5,0 5,5
+0,063 3,0 2,7 4,0
+0,05 0,7 2,4 0,2
-0,05 3,5 3,3 0,1
Таблица 3. Результаты спекания агломерата с использованием нефтекокса
Номер опыта Доля нефтекокса в топливной смеси, % Содержание серы в агломерате, % факт. Скорость спекания, мм/мин Содержание фракции (-5 мм) в агломерате, % Прочность агломерата на удар,% Содержание БеО в агломерате, %
1 0,027 25,1 13,1 66,8 13,37
2 0 0,025 25,2 12,7 67,0 13,56
3 0,022 24,8 13,4 66,7 14,02
Среднее 0,025 25,0 13,1 66,8 13,65
4 0,022 37,0 12,2 66,7 16,07
5 50 0,022 44,4 10,9 69,0 16,75
6 0,022 39,8 11,7 68,9 16,38
Среднее 0,022 40,4 11,6 68,2 16,40
7 0,025 37,4 13,3 66,9 18,95
8 100 0,030 39,7 14,2 66,4 19,02
9 0,025 39,6 13,4 65,9 18,30
Среднее 0,027 38,9 13,6 66,4 18,76
44
а
и
I т
о
С
си 5 I
я *
си <
о
и
О
си
< о
и
си си
Н н
« ^
ш О < й
° Й
^ и
38 32 26 20
69,0 68,0 67,0 66,0 65,0
16,0 14,0 12,0 10,0 8,0
24,0 20,0 16,0 12,0 8,0
0,030
0,025
0,020
0,015
40,4___ 38,9
25,0
0 50 100
68,2
66,8 66,4
0 50 100
13,1 11,6 „-—'13,6
0 50 100
16,40 18,76
13,65
0 50 100
0,025 0,022 0,027
0 50 100
Доля нефтекокса в топливной смеси, %
Рис. 1. Влияние доли нефтекокса в топливной смеси на показатели аглопроцесса
содержания БеО на 2,75% эквивалентно экономии аглотоплива на 6,3 кг/т (сух.) в условиях 50%-ной замены;
- повышения содержания серы в агломерате не произошло;
- количество сернистых газов, уносимых через дымовую трубу в лабораторных условиях не исследовалось, хотя следует прогнозировать его увеличение.
Определение оптимального фракционного состава твердого топлива в условиях использования нефтекокса. Исследование проводили с целью повышения технологической эффективности использования нефтекокса вследствие минимизации содержания фракции (-0,5 мм) в топливной смеси после дробления. В ходе опытно-промышленных испытаний между нижними валками четырехвалковых коксовых дробилок был установлен зазор 1,5 мм. Отбор проб топливной смеси производили до и после дробления для определения содержания фракций (-3 мм), (-0,5 мм). При проведении эксперимента в состав топливной смеси входили коксовая мелочь с печей и нефтекокс в соотношении 60/40. Химический состав агломерата приведен в табл. 4. Технологические показатели аглопроцесса по периодам приведены в табл. 5.
Актуальность данной работы заключалась еще и в том, чтобы путем уменьшения содержания фракции (-0,5 мм) в топливной смеси после дробления снизить негативное влияние ее на колебание содержания серы и углерода в агломерате. Такая зависимость была отмечена ранее при проведении исследований по влиянию расхода нефтекокса на колебания содержания серы и углерода в агломерате. Были
серы расчетный и фактический по периодам представлен в табл. 6.
Необходимость рассмотрения двух экспериментальных периодов работы аглоце-ха была вызвана тем, что в базовом периоде основность агломерата составляла 1,86, в опытном 1 - 1,75, в опытном 2 - 1,60. В табл. 7 представлены данные об изменении содержания серы в агломерате в опытных периодах 1 и 2 по сравнению с базовым периодом.
Анализ табл. 7 показывает, что в обоих опытных периодах расчетное содержание серы в агломерате должно было увеличиться по сравнению с базовым вариантом. Однако фактическое содержание серы в этих периодах значительно ниже, чем в базовом. Это указывает на изменение условий теплового процесса агломерации, приведшего к выгоранию органической серы и в других компонентах шихты.
Кроме того, необходимо отметить, что в базовом периоде расчетное содержание серы в агломерате должно было составить 0,037%, по факту оно составило 0,048%. В опытных периодах расчетное содержание серы практически совпадает с фактическим. Очевидно, это объясняется снижением содержания фракции (-0,5 мм) в дробленой топливной смеси в условиях использования нефтекокса, обеспечивающего полное сгорание органической серы и переход в агломерат только серы, содержащейся в золе аглотоплива.
Анализ изменения производительности процесса показывает, что технология дробления смеси твердого топлива с 30-50% неф-текокса способствует повышению эффективности его использования, дополнительно увеличивает производительность агломашин.
Опытно-промышленные испытания показали следующее:
- содержание фракции (-0,5 мм) после дробления снизилось с 38,6 до 27,7%;
- прочностные характеристики агломерата улучшены по сравнению с базовым периодом: прочность на удар на 0,6% и на истирание на 0,2%.
- оптимизация рассева смеси нефтекок-са и коксовой мелочи предотвратила переход органической серы в агломерат, обеспечила сходимость фактического и расчетного прихода неорганической серы по общему балансу шихты, снизила содержание серы в агломерате в среднем на 25 отн. %.
Таблица 4. Химический состав агломерата, %
Вещество Периоды
Базовый Опытный 1 Опытный 2
Бе 52,91 53,45 54,20
БеО 14,11 13,50 13,38
Б 0,048 0,040 0,036
МяО 1,82 1,73 1,72
Основность (СаО/БЮ2) 1,87 1,79 1,60
Укладка анализов агломерата
Бе (-1,0+1,0%) 88,1 86,5 93,3
БеО (-1,5+1,5%) 73,2 73,1 78,3
МяО (-0,25+0,25%) 97,9 94,8 83,0
Основность (-0,1 +0,1) 85,1 82,3 85,0
Таблица 5. Технологические показатели аглопроцесса по периодам
Наименование Периоды
показателей Базовый Опытный 1 Опытный 2
Производство агломерата (факт.), т 259637 79309 50690
Удельная производительность, т/(м2-ч) 1,49 1,52 1,54
Барабанная прочность, %:
на удар 69,3 69,4 70,3
на истирание 7,9 7,8 7,6
Высота слоя, мм 411 408 409
Разрежение в коллекторе, мм вод. ст. 1017 1006 992
Скорость агломашин, мм/мин 2,2 2,2 2,2
Температура шихты, °С 68 65 65
Расход, кг/т:
извести 60,3 69,9 81,4
топлива 69,9 66,1 63,4
нефтекокса 17,9 18,3 17,9
Содержание фракции (-0,5 мм), %:
до дробления 22,3 21,8
после дробления 38,6 27,7
высказаны предположения о том, что ввиду более низкой прочности нефтекокса относительно традиционной коксовой мелочи при переизмельчении мелкие кусочки нефтекокса, закатываясь вовнутрь комков аглошихты, не сгорают и тем самым вызывают увеличение содержания Б и С в агломерате. Приход
Таблица 6. Приход серы в базовом и опытном периодах (расчетный и фактический)
Материал Содержание, % Расход, кг/т Вносится 8
8 н2о вл. сух. кг/т %
Базовый период
Михайловский концентрат 0,011 10,21 700,6 629,07 0,069 18,96
Лебединский концентрат 0,049 10,17 188,2 169,06 0,083 22,69
Колошниковая пыль 0,23 2,10 39,5 38,67 0,089 24,37
МК-10 - - 5,6 5,6 0,000 0,00
Шлам (неизвесткованный) 0,377 25,29 32,5 24,28 0,092 25,08
Доломит 0,026 6,45 98,6 92,24 0,024 6,57
Мучка 0,032 8,31 167,7 153,76 0,049 13,48
Известь 0,021 60,2 60,2 0,013 3,46
Коксовая мелочь ДЦ (зола - 14,80) 0,530 8,10 52,4 7,1 0,016 4,33
Кокс. мелочь МПС (зола - 15,07) 0,496 12,14 0,0 0,0 0,000 0,00
Нефтекокс (зола - 1,54) 3,322 8,03 17,9 0,3 0,0001 0,02
Б (расчет.), кг/т 0,365 100,00
Б (расчет.), % 0,037
Б (факт.), % 0,048*
Опытный период 1
Михайловский концентрат 0,011 10,21 727,3 65
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.