УДК 669.162.267.34
ВЫВОД ДОМЕННОЙ ПЕЧИ ИЗ ЭКСПЛУАТАЦИИ
© Русских Владимир Петрович, канд. техн. наук; Аленгос Максим Александрович,
Приазовский государственный технический университет. Украина, 87500, Донецкая обл., г. Мариуполь,ул. Университетская, 7.
Левченко Валерий Иванович, Васькевич Михаил Яковлевич, Витязь Александр Петрович, Чернышев Сергей Васильевич
ОАО «Металлургический комбинат «Азовсталь». Украина, 87500, Донецкая обл., г. Мариуполь, ул. Лепорского, 1. E-mail: oao@azovstal.com.ua
Статья поступила 25.11.2008 г.
Рассмотрены возможные: способы выдувки доменных печей перед проведением капитального ремонта первого разряда или при выводе доменной печи из эксплуатации. Проанализирована вероятность взрыва газов в доменной печи при различных способах выдувки. Описана технология выдувки доменной печи с заполнением рабочего пространства известняком и конвертерным шлаком.
Ключевые слова: выдувка доменной печи, взрывы доменных печей, доменная плавка, шихтовые материалы, система загрузки, сход шихты, технология выдувки.
Современная доменная плавка является продуктом
длительной эволюции и совершенствования как на основе обобщения большого промышленного опыта, так и серьезных научных изысканий. Вместе с тем, необходимо признать, что положения теории доменной плавки и технологические приемы, обеспечивающие ее высокие технико-экономические показатели, глубоко разработаны для условий стабильной работы доменной печи во время кампании. Периоды остановок, выдувок, раздувок доменных печей обычно остаются за пределами внимания большинства научных исследований. Технологии доменной плавки в периоды начала и окончания работы доменной печи строятся главным образом на опыте инженеров-доменщиков многих поколений. В эти периоды многократно возрастает опасность потери контроля и управления многообразными сложными, но не всегда предсказуемыми процессами, протекающими в доменной печи. Следствием этого могут быть не только дополнительные энергетические и экономические затраты, но и тяжелые производственные аварии.
Наиболее тяжелыми авариями в доменном производстве являются взрывы доменных печей и их оборудования: воздухонагревателей, дымовых труб, газоочистки. В периоды остановок и задувок возможность взрыва смеси газов в доменных печах возрастает. Можно без преувеличения сказать, что во время задувок и выдувок доменные печи постоянно работают на грани взрыва.
На доменных печах и их оборудовании происходит 27,8% всех взрывов в черной металлургии [1], в то время как 2,5% в кислородно-конвертерных цехах происходит взрывов. По данным [2], на доменных печах за период наблюдения продолжительностью 35 лет произошло 13 взрывов при пусках и 9 взрывов при остановках доменных печей при выполнении 25 134 пуско-остановочных операций. Вероятность взрывов при остановках, раздувках и выдувках доменных пе-
чей в 900 раз превышает допустимые пределы, установленные ГОСТ 12.1.010-76 «Взрывобезопасность. Общие требования». Таким образом, операции начала и завершения работы доменной печи весьма взрывоопасны и рискованны.
Взрывы доменных печей - явление сравнительно редкое, но резонансное, гак как обычно сопровождается человеческими жертвами. Доменщики со стажем помнят взрыв доменной печи № 7 (ДП-7) Днепродзер-жинского металлургического комбината во время раз-дувки в 1993 г., в результате которого погибло более 20 человек [3]. Взрыв ДП-3 МК «Азовсталь» в 2006 г. привел к травмированию 14 человек. В среднем в мире ежегодно взрывается одна доменная печь. Взрывы доменных печей происходят в разных государствах, в том числе на металлургических предприятиях Австрии и Великобритании, известных высоким уровнем технологии доменного производства. К сожалению, нет оснований для оптимистических прогнозов о снижении количества взрывов доменных печей в ближайшем будущем.
В связи с этим, руководству МК «Азовсталь» необходимо было обеспечить безопасность при срочном выводе из эксплуатации ДП-1.
ДП-1 полезным объемом 1233 м3 оборудована одним литейным двором, двумя чугунными и одной шлаковой летками. Последний капитальный ремонт I разряда проведен в 1990 г. с установкой водоохлаж-даемых панелей шахты. После этого выполнено 11 капитальных ремонтов III разряда, капитальные ремонты I и II разряда не производились.
Период работы доменного цеха в 1990-х годах с^ характеризуется нестабильной работой доменных Я печей из-за отсутствия кокса, железорудного сырья ™ и неритмичного отбора чугуна сталеплавильными цехами комбината. По этим причинам ДП-1 выводили | в резерв (останавливали) четыре раза общей продолжительностью на 213 сут. Частые длительные оста- г
Режим работы печи в процессе ее выдувки
Время, ч Подач/ч Расход дутья, м3/мин Давление Температура горячего дутья, °С Расход природного газа, м3/час Расход/ содержание % 02 в дутье
горячего дутья, кПа под колошником, кПа
19.09.2008
8оо 5 2050 1,30 0,3 950 4000 2000/22,2
щт 11 -«- -«- -<<-
10» 11 -«- -«- -«- -«- -«- -«-
и» 8 2000 -«- -<<-
12® 6 -«- -«- -«- 900 3000
13® 10 -«- -«- -«- -«- -«- -«-
14® 11 -«- -«-
15« 10 -«- -«- -«- -«- закрыт -«-
16® 6 1600 1,20 -<<- закрыт
17® 14 -«- 1,10 0,2 800
18® 13 -«- 1,0 -«- -«- -«- -«-
И» 7 -«- 780
20« 9 -«- -«- -«- -«- -«- -«-
21® 7 -«- -«- -<<- -«-
22® 9 -«- -«- од 750 -«- -«-
23® 2 1400 0,7 0,05 780 -«- -«-
24® - - 0,8 800
20.09.2008
- - од
т® Полная остановка доменной печи
новки привели к образованию трещин брони печи ниже фурменной зоны. Из-за неудовлетворительного технического состояния печи отключено от системы охлаждения 100% холодильников шахты, маратора и заплечиков. 16.08.2008 г. произошел прорыв горна. Для замены прогоревших холодильников горна и восстановления охлаждения печь простояла 7,5 сут. После задувки работа печи характеризовалась частым горением воздушных фурм, амбразур, остановками для их замены и расчистки залитых элементов фурменных приборов. Техническое состояние печи - крайне неудовлетворительное. Необходимо было принять решение о срочном выводе доменной печи из эксплуатации при оптимальной технологии выдувки.
В практике доменного производства применяются три технологии выдувки доменных печей: с заполнением рабочего пространства доменной печи известняком; с заполнением рабочего пространства коксовой мелочью (влажной) и без заполнения рабочего пространства с заливкой и охлаждением освобождающегося объема печи водой. В последние 60-70 лет выдувка доменных печей повсеместно производится третьим способом, наиболее опасным по возможности взрыва газа в доменной печи. Взрывоопасность предопределяется рядом факторов. После опускания 2 поверхности засыгш на глубину 9-10 м в освободив-° шемся объеме создаются условия для быстрого рас-^ пространения пламени и детонации.
Для образования взрывной смеси необходим кис-| лород, отсутствующий в доменном газе. После перехо-< да на низкое давление могут возникнуть условия для 2 подсоса воздуха на колошнике или в газоочистку че-
рез неплотности или открытые атмосферные клапаны на газоотводах. Взрыв инициируется повышением температуры в освободившемся объеме доменной печи. Футеровка доменной печи является катализатором процесса горения. Температура воспламенения доменного газа в присутствии шамота снижается с 650-700 °С до 530 °С, и вероятность взрыва увеличивается.
Наличие в составе доменного газа водорода значительно повышает его взрывоопасность. Концентрация водорода в печном газе повышается при подаче в доменную печь водяного пара и воды при выдувке.
Во время выдувки в доменной печи формируются зоны с окислительной и восстановительной атмосферой. Окислительная атмосфера возникает в фурменных очагах в нижней части доменной печи, в то время как в освобождающемся пространстве печной газ содержит большое количество СО и Я,. Шихтовые материалы выполняют роль перегородки, разделяющей эти зоны. При опускании поверхности засыпи в нижнюю часть шахты, распар и заплечики возникают условия для прорыва кислородсодержащим дутьем шихтовой перегородки, после чего взрыв становится практически неизбежным.
После опускания поверхности шихты на глубину, недоступную для стандартных уровнемеров, измерение уровня засыпи производят периодически, примерно один раз в час, с помощью груза на тросе и ручной лебедки. При этом отсутствуют сведения о характере опускания шихты. Во время выдувки возможны подстои и подвисания шихты. Последующие глубокие обрывы шихты сопровождаются выбросами содержащих кислород горнового и фурменного газов в свободную
от материалов шахту, что способствует образованию взрывной смеси и возникновению взрыва.
При подаче воды в доменную печь на поверхности опускающейся шихты могут образовываться ее локальные скопления (лужи). Если затем произойдет осадка шихты и вода попадет в область высоких температур, может произойти взрыв в результате активного парообразования и выделения Н , и СО при взаимодействии водяного пара с углеродом кокса.
Из-за несовершенства технологии выдувки под влиянием отмеченных факторов взрывы доменных печей при выдувке являются относительно частым явлением. Учитывая изложенное, а также необходимость вывода из эксплуатации доменной печи в сжатые сроки, было принято решение выдувку печи произвести с заполнением освобождающегося объема известняком и конвертерным шлаком.
Выдувка печи начата при ровном сходе шихты и нормальной отработке жидких продуктов плавки. Состав шихты в подаче до начала выдувки: 3,75 т кокса, 14 т агломерата, 4 т окатышей (рудная часть - 18 т), 0,3 т известняка, 0,5 т ильменитовых брикетов. Система загрузки уровень засыпи 1,75 м.
В 8 ч 20 мин закончили загрузку рабочей шихты и начали загрузку материалами выдувки. Загрузили 50 т кокса холостыми подачами и 19 т с известняком. Начали загрузку известняка по 18 т в подачу; всего было загружено 1026 т известняка. Далее продолжали загрузку печи конвертерным шлаком в количестве 900 т. В конце выдувки загрузили 14,5 т кокса (остатки из коксо-
вых бункеров и грохотов). Итого по объему загружено 1409 м3 кокса, известняка и конвертерного шлака.
Сх
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.