УДК 669162 #МЕТ1НВЕСГ
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РЕЖИМОВ ЗАГРУЗКИ ШИХТЫ И ДУТЬЯ ПАО«МК^<азовсталь» НА ДОМЕННЫХ ПЕЧАХ ПАО «МК «АЗОВСТАЛЬ»
© Тонких Дмитрий Александрович1, заместитель начальника доменного цеха по технологии; Кариков Сергей Айдерович1, инженер технологического управления; Тараканов Аркадий Константинович2, д-р техн. наук, проф., Ковальчик Роман Владиславович2, канд. техн. наук; Костомаров Александр Сергеевич2, научный сотрудник
1ПАО «МК «АЗОВСТАЛЬ». Украина, Донецкая обл., г. Мариуполь. E-mail: sergey.karikov@azovstal.com.ua Национальная металлургическая академия Украины, г. Днепропетровск. E-mail: tarakanov@ua.fm Статья поступила 01.08.2013 г.
Рассмотрены основные проблемы и способы оптимизации газодинамического режима работы доменных печей, определяемого, в первую очередь, распределением материалов на колошнике печи. С использованием диалоговой системы «ЗАГРУЗКА», которая моделирует загрузку шихты бесконусным загрузочным устройством, определяет конфигурацию слоев шихты и рассчитывает распределение рудной нагрузки на кокс вдоль радиуса колошника, усовершенствованы режимы загрузки доменных печей № 3 и № 4 ПАО «МК «АЗОВСТАЛЬ». Оптимизация параметров дутья на доменных печах комбината была реализована с помощью диалоговой системы «ДУТЬЕ». Система рассчитывает по заданным параметрам дутья обобщающие характеристики дутьевого режима плавки и определяет необходимые корректировки его параметров для поддержания значений обобщающих параметров дутьевого режима плавки на оптимальном (заданном) уровне.
Ключевые слова: доменная печь; параметры загрузки и дутья; совершенствование технологии.
Доменные печи комбината «АЗОВСТАЛЬ» объемом от 1513 до 2002 м3 работают в уникально сложных условиях, поскольку отсутствует отсев мелочи железорудного сырья, а в самом агломерате, поставляемом на комбинат, содержание фракции 0-5 мм доходит иногда до 40% (по данным контрольных рассевов). Газодинамический режим доменной плавки крайне напряженный. При удельной производительности печей не выше 1,7 т/(м3-сут.) выполнение плановых заданий по производству зачастую осложняется из-за подвисания (или угрозы подвисания) шихтовых материалов.
В сложившихся условиях особую актуальность приобретает согласованная оптимизация параметров загрузки и дутья, что влияет на распределение рудных материалов и газового потока по сечению печи и определяет как производительность доменной печи (ДП), так и удельный расход кокса.
¡2 Принципиально важным вопросом, возни-
о
кающим в процессе решения оптимизационной ® задачи, является установление приоритета в использовании двух видов мер воздействия на £ доменный процесс: «снизу» - изменением па-< раметров дутья и «сверху» - изменением рас-г пределения шихты на колошнике. Высказывались
предложения и делались попытки осуществлять оптимизацию газодинамического режима доменной плавки прежде всего на основе известных экстремальных зависимостей производительности печи и удельного расхода кокса от интенсивности плавки. Действительно, в современных условиях работы ДП такие закономерности проявляются, как правило, достаточно четко, причем экстремумы располагаются так, что в пределах рабочих диапазонов изменения интенсивности плавки с ее увеличением происходит преимущественно одновременный рост и расхода кокса, и производительности печи.
Оптимизация интенсивности плавки в соответствии с подобными статистическими зависимостями была бы целиком оправданной лишь в том случае, если бы они проявлялись при произвольном изменении расхода дутья вне связи с изменениями других параметров плавки. Однако в действительности расход дутья на ДП выбирается, как правило, в полном соответствии с газопроницаемостью столба шихты, которая, в свою очередь, определяется свойствами шихты и степенью равномерности распределения рудных материалов по сечению колошника.
Как показал технологический анализ единичных исходных данных в выборках, где про-
являлись упоминавшиеся экстремальные зависимости, в подавляющем большинстве случаев первопричиной колебаний показателей работы ДП было не изменение интенсивности плавки, а изменение распределения материалов и газа по сечению колошника. Прогрессирующее увеличение расхода кокса при росте интенсивности плавки объяснялось не столько фактами нарушения ровности хода печи, каналообразования и ухудшения в связи с этим использования газа при чрезмерном газовом потоке, сколько тем, что интенсификация плавки изменением параметров дутья становилась возможной при первичном (намеренном или случайном) увеличении неравномерности распределения мелких рудных материалов в печи. Неравномерное распределение шихты, с одной стороны, увеличивает ее газопроницаемость и позволяет интенсифицировать плавку, с другой - приводит к ухудшению использования газа и увеличению расхода кокса. Высокие значения расхода кокса и минимальные значения производительности при самой низкой интенсивности плавки имеют место при явном ухудшении металлургических свойств железорудных материалов и кокса.
Для ДП разного объема, работающих в различных условиях, превалирующее влияние на показатели их работы может оказывать степень загруженности рудными материалами либо центра печи, либо периферии. Как показали экспериментальные исследования, на современных больших ДП, работающих с сильно пониженной рудной нагрузкой в центре, газодинамическая напряженность плавки и степень использования газа в наибольшей степени зависят от распределения рудных материалов и кокса в центральной зоне печи.
На малых и средних по размеру ДП, работающих на агломерате с большим количеством мелочи, степень использования газов зависит преимущественно от степени растянутости «рудного гребня» на периферии.
Таким образом, оценивая значение отдельных регулируемых параметров доменного процесса во взаимосвязанном подборе оптимальных режимов загрузки и дутья, следует признать, что ведущим фактором оптимизации доменной плавки является распределение шихтовых материалов на колошнике. Именно оно определяет, с одной стороны, степень использования газа и, следовательно, удельный расход кокса, а с другой - газопроницаемость столба шихты и, следовательно, возможность интенсификации плавки.
На ДП-2, ДП-5 и ДП-6 комбината установлены типовые конусные загрузочные устройства, и возможности управления распределением шихтовых материалов на колошнике крайне ограничены.
Наличие на ДП-3 и ДП-4 лотковых загрузочных устройств позволяет весьма гибко управлять распределением шихтовых материалов на колошнике. Однако конструкция загрузочного устройства «Азовмаша» и способ установки этого устройства на колошнике ДП-3 и ДП-4 не позволяют в полной мере реализовать главное преимущество лотковых загрузочных устройств, заключающееся в возможности формирования в осевой зоне печи узкой коксовой «отдушины». Минимально допустимые углы наклона лотка на этих печах не обеспечивают подачи кокса непосредственно в осевую зону. Традиционная загрузка одной двухскиповой порции кокса в цикле на вторую или даже на третью угловую позицию лотка приводила к тому, что центральная зона печи с практически постоянными достаточно высокими рудными нагрузками на кокс имела радиус, составляющий более половины радиуса колошника. В периферийной зоне печи рудные нагрузки возрастали почти линейно по направлению к стенкам колошника.
Конусный режим загрузки, когда порции рудных материалов выгружались в печь, как правило, при одном и том же угловом положении лотка в периферийную зону колошника, был вынужденным в связи с необходимостью увеличения газопроницаемости столба шихты и приводил к тому, что максимальная концентрация по массе рудных материалов вблизи стен колошника совпадала с максимальной концентрацией рудной мелочи. Рудный гребень, где сосредотачивалась значительная часть железорудных материалов, имел очень низкую газопроницаемость. Это приводило в конечном итоге к повышенной степени развития прямого восстановления железа и к перерасходу кокса.
Возможности совершенствования режимов загрузки заключались, прежде всего, в оптимизации распределения рудных нагрузок на кокс по радиусу колошника. Однако реализовать это было возможно только лишь при использовании диалоговой системы, позволяющей моде- ^ лировать распределение шихтовых материалов на колошнике при заданных режимах загрузки. ® Применение для этих целей диалоговой системы «ЗАГРУЗКА-ЛОТОК», разработанной в Наци- £ ональной металлургической академии Украины, 5 позволило адекватно оценивать распределение г
рудных материалов и кокса в печи и усовершенствовать режимы загрузки на этих печах.
Пример такого совершенствования режимов загрузки показан на рис. 1, где представлены типовой и усовершенствованный варианты загрузки ДП-3. Следует отметить интересный факт использования на ДП-3 и ДП-4 загрузки смешанных порций кокса и рудных материалов. Здесь многолетняя практика подтвердила, что при высоком содержании мелочи в шихте смешивание рудных материалов и кокса повышает газопроницаемость столба шихты. Поэтому шесть порций из 11 в цикле загрузки представляют собой в приведенном примере смесь кокса и рудных материалов (по одному скипу).
Для совершенствования распределения материалов в печи было рекомендовано сузить зону с почти постоянными значениями рудной нагрузки в центре печи, уменьшить количество рудных материалов в этой зоне и обеспечить максимально быстрый переход к растянутому рудному гребню на периферии. Важно было не только понизить максимальное значение рудных нагрузок на кокс в периферийной зоне, но и рассредоточить расположение вдоль радиуса печи гребней рудной мелочи, которая концентрируется в месте падения потока рудных материалов на поверхность засыпи.
Достигнуть этого можно было, обеспечив загрузку «центрального» кокса не в виде одной двухскиповой порции в цикле загрузки, а в виде двух односкиповых порций кокса, загружаемых перед рудными порциями. Это стимулировало усиление газового потока в центре печи и хороший прогрев центра горна. Применение вместо конусного режима загрузки многокольцевого позволило растянуть «рудный гребень» не только по значениям рудных
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.