УДК 669.162.212
ВЛИЯНИЕ ТОПЛИВНО-СЫРЬЕВЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ФУТЕРОВКИ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ
© Семенов Юрий Станиславович, канд. техн. наук, e-mail: yuriy.semenov@isi.gov.ua;
Можаренко Николай Михайлович; канд. техн. наук, e-mail: nikolay.mozharenko@isi.gov.ua;
Горупаха Виктор Владимирович, e-mail: viktor.horupakha@isi.gov.ua; Шумельчик Евгений Игоревич, e-mail: ievgen.shumelchyk@isi.gov.ua; Наследов Александр Витальевич, e-mail: oleksandr.nasliedov@isi.gov.ua Институт черной металлургии им. З.И.Некрасова НАН Украины (ИЧМ). Украина, г. Днепропетровск
Кузнецов Александр Михайлович, канд. техн. наук, начальник доменного цеха, e-mail: aleksandr.kuznetsov@enakievosteel.com; Зубенко Александр Вячеславович, начальник аглодоменного отдела -главный специалист по аглодоменному производству, e-mail: aleksandr.zubenko@enakievosteel.com
ПАО «Енакиевский металлургический завод». Украина, г. Енакиево Статья поступила 30.07.2014 г.
Представлены результаты анализа температуры футеровки шахты, распара и заплечиков доменной печи за 2,5 года кампании. Показано влияние на изменение температуры футеровки по высоте и окружности печи таких технологических и сырьевых изменений как: изменение программы загрузки, использование в шихте различного количества марганецсодержащих материалов, расположение и количество закрытых воздушных фурм, качество используемых шихтовых материалов, компонентный и химический состав железорудной части шихтовых материалов и их распределение по сечениям печи.
Ключевые слова: доменная печь; футеровка; температура футеровки доменной печи; шихтовые материалы; режим загрузки; технология доменной плавки.
Аомеиная печь № 3 (ДП-3) ПАО «Енакиевский металлургический завод» (ЕМЗ), введенная в эксплуатацию в 2011 г. после реконструкции [1, 2], оборудована термопарами футеровки шахты по высоте и окружности печи. Термопары установлены на семи горизонтах шахты ДП-3, на уровнях распара и заплечиков, на восьми уровнях по высоте горна, а также на четырех уровнях в центральном стакане лещади. По окружности печи термопары установлены следующим образом: на уровне заплечиков, распара и трех нижних горизонтах шахты установлено по восемь термопар, на следующих выше двух горизонтах - по шесть термопар и на верхнем горизонте - четыре термопары.
Для анализа неравномерности температуры футеровки шахты и соответственно неравномерности распределения температуры газового потока по окружности печи данные термопар шахты печи по девяти уровням от фурменного пояса до колошника были разделены по секторам и усреднены по высоте печи. Величина сектора — 60° — выбрана в соответствии с используемым режимом
работы лотка БЗУ по окружности печи.
С учетом особенностей процессов доменной плавки, структуры столба шихты, включающей сухую зону, расположенную в верхних горизонтах шахты и зону вязкопластичного состояния для анализа температуры футеровки шахты ДП-3 была условно разделена на два участка: низ шахты — заплечики — область, расположенная условно ниже зоны вязкопластичного состояния, и верх шахты — область, расположенная условно выше зоны вязкопластичного состояния.
Изменение среднемесячных температур футеровки шахты ДП-3 по окружности с начала ее кампании по разработанному алгоритму показано на рис. 1. Шесть секторов печи, по которым представлены температуры, соответствуют гаражным положениям лотка БЗУ и ориентированы по расположению оборудования ДП-3 следующим образом:
сектор 30°—90° — чугунная летка ЧЛ-2, газоотвод ГО-4, воздушные фурмы ВФ-18—22;
сектор 90°—150° — ЧЛ-1, ГО-1, ВФ-22—2;
сектор 150°—210° — электромеханический зонд (ЭМЗ), ВФ-2—6;
сектор 210°—270° — ГО-2, ВФ-6—10;
сектор 270°—330° — ГО-3, ВФ-10—14;
сектор 330°—0°—30° — монтажный люк БЗУ (МЛ), ВФ-14—18.
Как следует из полученных результатов (см. рис. 1) в первые месяцы кампании ДП-3 5 (декабрь 2011 г. — июнь 2012 г.) ^ при работе на коксе класса ® «Премиум» (табл. 1) и на при- ^ возном агломерате производ- Ц ства ЮГОКа и Мариупольского |
Рис. 1. Изменение температуры футеровки ДП-3 по окружности с начала ее
кампании
Таблица 1. Характеристики кокса, используемого на ДП-3 в 2012 г.
Показатель Кокс класса «Премиум» (январь-июнь 2012 г.) Обычный кокс (июль-декабрь 2012 г.)
Содержание кокса, % 58 42 10 74 16
CSR / CRI 55/28 46/35 52/33 43/39 38/42
Примечание. Показатели качества кокса: CSR -горячей прочности CRI - реакционной способности.
МК им. Ильича температура футеровки шахты верхней части печи изменялась в диапазоне 150-250 °С, нижней части - 150-300 °С. С июля
2012 г. при переходе на высокоосновный агломерат (1,81-2,22 ед.) местного производства и кокс ухудшенного качества (см. табл. 1), температура постепенно увеличивалась в верхней части до 400 °С, а в нижней части резко возросла до 400-450 °С, при этом расширился и диапазон изменения температуры по окружности печи как верхней, так и нижней зон.
В феврале 2013 г. после изменения на ДП-3 программы загрузки [3], вызванного интенсивным горением воздушных фурм и вынужденной работой с малой массой подачи, а также использованием для промывок горна марганецсодержа-щих материалов температура футеровки шахты (как нижней, так и верхней зон) начала снижаться. Температура футеровки нижней части шахты, распара и заплечиков уменьшилась в апреле
2013 г. до 201 °С по сравнению с 342 °С (в декабре
2012 г. - январе 2013 г.). Температура верхней части шахты в отчетном периоде снизилась с 400 до 376 °С.
В апреле и октябре 2013 г. для увеличения срока службы лотка БЗУ была поэтапно увеличена длина его ребристо-ячеистой футеровки. В апреле ее длина была уменьшена на 38%, в октябре - на 65% по сравнению с длиной футеровки лотка, установленного после реконструкции ДП-3 в 2011 г. При изменении соотношения гладкой и ребристо-ячеистой частей футеровки лотка увеличился коэффициент трения материалов на лотке, что привело к необходимости изменения рабочих углов его наклона для попадания центра потока в соответствующую угловому положению лотка кольцевую зону колошника. С учетом указанного выше изменения расчетным способом были определены и в начале октября на ДП-3 установлены новые рабочие углы наклона лотка. Для проверки расчетных углов наклона лотка специалисты ИЧМ при ближайшей остановке ДП выполнили исследования, позволившие определить характеристики потока шихтовых материалов при выгрузке в печь по методике [1]. Результаты исследований показали правильность выбранных расчетным способом углов наклона лотка и явились основанием для дальнейшего их использования в АСУ загрузкой ДП-3. Следует отметить, что после первого изменения соотношения длины гладкой и ребристо-ячеистой частей футеровки лотка в апреле 2013 г. рабочие углы наклона лотка не корректировались, о чем свидетельствует увеличение температуры шахты ДП-3 как в верхней, так и в нижней зонах (см. рис. 1).
После установки в октябре 2013 г. новых рабочих углов наклона лотка, а также в результате применения усовершенствованного способа попарного смещения начала выгрузки порций цикла загрузки по окружности существенно уменьшился диапазон изменения температуры шахты верхней части ДП-3 по окружности печи (см. рис. 1). За период с октября 2013 г. по май 2014 г. среднеквадратичное отклонение температуры составило 51 °С по сравнению с 79 °С в предшествующем
Рис. 2. Изменения среднемесячного содержания в шихте ДП-3 марганецсодержащих материалов
Упг-кпкпг^ кем 1фу1 у))^ ¡У.У /гаткп />.1У Дкл кощхгк туухм
Рис. 3. Изменение расхода приведенного к коксу топлива и среднеквадратичного отклонения температуры футеровки шахты ДП-3 по окружности печи
периоде (апрель - сентябрь 2013 г.) Указанные изменения температуры шахты, как верхней, так и нижней зон ДП-3 в достаточной степени согласуются с расходом приведенного к коксу топлива (см. рис. 1 и 3). Коэффициент корреляции среднеквадратичного отклонения температуры футеровки шахты по окружности верхней зоны ДП-3 составил 0,63, нижней зоны - 0,59.
В период с ноября 2013 г. по март 2014 г. наблюдалось увеличение диапазона изменения температуры нижней части шахты, распара и заплечиков по окружности печи. Это было обусловлено уменьшением количества используемых для промывок горна марганецсодержащих материалов с 15 до 6 кг/т чугуна (рис. 2 и 3). Анализ изменения абсолютных значений температуры футеровки низа печи показал тесную взаимосвязь их с содержанием в шихте окатышей (рис. 4), и поскольку этот параметр изме-
Рис. 4. Изменение температуры футеровки низа шахты, распара и заплечиков при различном содержании в шихте окатышей
нялся на ДП-3 в достаточно широком диапазоне (20-55%), температура футеровки низа печи также изменялась от 175 до 360 °С. Это связано, в первую очередь, с влиянием содержания окатышей в шихте на формирование устойчивого гарнисажа, предусматривающее необходимый для этого порядок набора компонентов шихты в скипы. При рациональном формировании порций шихтовых материалов обеспечивается приемлемый для обеспечения устойчивого гарниса-жа диапазон изменения содержания окатышей в пристенной зоне колошника, составляющий 3-4% при более широком диапазоне их изменения в целом в смеси с агломератом. Абсолютное значение необходимого содержания окатышей в пристенной зоне печи определяется требованиями к первичным шлакам, в зависимости от качества агломерата и окатышей, а также их соотношения.
Для разграничения факторов влияния технологии на температуру футеровки шахты и с учетом ее износа в процессе эксплуатации был выполнен анализ температуры шахты ДП-3 для пяти периодов работы печи с начала ее кампании: первый - 24.11.2011-30.06.2012, второй - 01.07.2012-31.12.2012, третий - 01.01.201330.06.2013, четвертый - 01.07.2013-31.12.2013 и пятый - 01.01.2014-31.05.2014. Температуры шахты были отсортированы по изменению таких технологических параметров, как расход холодного дутья, температура горячего дутья, расход природного газа, температура газов на периферии и отношение температуры периферии к температуре колошника. Предварительно технологические параметры были разделены на три диапазона изменен
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.