Витрата, температура і вологість дуття

Кількість повітря (дуття), що вдувається, визначається кількістю палива, що спалюється на добу в доменній печі. З поліпшенням якості коксу, зокрема із збільшенням його пористості і міцності, стає можливим підвищити інтенсивність ходу печі – збільшити кількість спалюваного в добу коксу на одиницю корисного об'єму печі і збільшити виплавку чавуну.

При нормальній роботі печі кількість дуття підтримують постійним в межах 2 – 2,5 V м³/хв, де V – об'єм доменної печі. Так, наприклад, для печі з корисним об'ємом 1386 м³ нормальна подача дуття складає 2800-3200 м³/хв. На невеликих печах обсяг повітря, що вдувається, за хвилину повітря досягає трьох обсягів печі і більше. Збільшення кількості дуття понад зазначеного веде до порушення нормальної роботи печі. Зі збільшенням кількості дуття і спалюваного коксу зростає і обсяг продуктів горіння, які стовп шихти повинен пропустити за одиницю часу. Для цього стовп шихти повинен володіти достатньою газопроникністю, а рудна частина шихти – гарною відновлюваністю.

Академік М.А.Павлов зазначає, що, «встановлюючи кількість і тиск дуття для горна даних розмірів, доводиться приймати до уваги не тільки ступінь щільності пального, але і його міцність при роботі в печі (здатність перетиратися і давати сміття при опусканні по колошнику)». Наявність такого сміття, а також пилуватої руди погіршує газопроникність стовпа шихти, наслідком чого є порушення ходу печі. Зі збільшенням кількості дуття зростають тиск і швидкість газів в печі. Підвищення тиску газів в печі можна досягти і без збільшення кількості дуття, частково перекриваючи дросельний клапан, встановлений за пиловловлювачем на газопроводі печі.

Нагрівання дуття застосовується в доменному виробництві з 1828 р. Встановлено, що нагрівання дуття дає значну економію коксу. Величина економії тепла у вигляді скорочення витрат коксу перевищує кількість тепла, яке вносить в доменну піч нагріте повітря. Це пояснюється тим, що тепло, внесене в піч нагрітим повітрям, засвоюється повністю, а тепло, що розвивається в печі при спалюванні коксу, втрачається в значній мірі та відходить з газами. Доменна піч, що працює на гарячому дуття, не тільки отримує більше тепла з дуттям, а й витрачає менше тепла, ніж при роботі на холодному дутті.

При надмірному нагріванні дуття не тільки знижується економія тепла в доменній печі, а й порушується нормальна її робота. Це пояснюється тим, що високий нагрів дуття призводить до зменшення розмірів зон окислення в горні та підвищення температури в цих зонах, а це в свою чергу викликає збільшення обсягу горнових газів і порушення нормального рівного ходу печі, якщо одночасно не поліпшується газопроникність шихти.

Розміри зон окиснення в горизонтальному перетині горна мають велике значення для ходу доменного процесу. Швидкість опускання стовпа шихти найбільша над кільцевим простором зон окислення біля фурм, де утворюються порожнечі внаслідок вигоряння коксу. Чим більше в плані розмір окислювальної зони, тим більше розмір кільцевої воронки, в яку опускаються вищерозміщені шари шихти, тим швидше зходять подачі. Одночасно підвищується розрихленість стовпа шихтових матеріалів, а це в свою чергу створює сприятливі умови для підйому відновлювальних газів від горна до колошника і для протікання реакцій непрямого відновлення заліза з його окислів. Від швидкості опускання стовпа шихти залежить час її перебування в доменній печі (він коливається від 6 до 10 год).

Зволоження дуття (пароповітряне дуття) при досить високій його температурі сприяє збільшенню обсягу окислювальних зон, тому що значна кількість тепла витрачається при цьому на розкладання води. Вміст кисню в продуктах розкладання водяної пари становить 33% (обсяг), тобто в півтора рази вище, ніж в сухому атмосферному повітрі (21%). Зволожене дуття містить більше кисню, завдяки чому форсується хід печі, крім того, збільшується концентрація водню в доменних газах, що сприяє прискоренню процесів непрямого відновлення заліза.

Зволоження дуття компенсують додатковим його нагріванням, причому повітря нагрівають тим вище, чим більше зміст водяної пари в ньому.

В даний час доменні печі працюють на високонагрітому (800 – 950°С) дутті з постійною підвищеною вологістю 15 – 25 г вологи на 1 м³ повітря. В результаті дещо збільшилася продуктивність печей і знизилась питома витрата коксу (приблизно на 2%). Проте зволоження дуття з одночасним підвищенням його температури економічно доцільно тільки в тому випадку, коли доменна піч не приймає незволожене дуття з температурою вище деякої межі і теплова потужність повітронагрівачів не використовується повністю.

Збагачення дуття киснем значно підвищує температуру в зонах окислення в горні, внаслідок збільшення інтенсивності горіння коксу. Концентрація оксиду вуглецю в доменних газах при цьому зростає, а отже, збільшується інтенсивність реакцій непрямого відновлення заліза з його окислів. Все це дає можливість форсувати хід печі.

Збагачення дуття киснем має і негативні сторони: зменшується обсяг зон окиснення і значно підвищується температура в них, що може, як вказувалося, спричинити за собою порушення рівного ходу печі, якщо не вжити заходів для компенсації надмірного нагріву горна (вдування природного газу). Зниження вмісту азоту в дутті, збагаченому киснем, знижує прихід тепла з дуттям, тому що азот вносить в горн значно більше тепла, ніж забирає його через колошник. Це зменшення приходу тепла повинно компенсуватися підвищенням температури нагріву дуття.

Збагачення дуття киснем дає найбільші вигоди при виробництві ливарного чавуну і доменних феросплавів (феросиліцію, феромарганцю та ін), тому що при їх виплавці потрібна витрата великої кількості коксу і висока температура в горні для прямого відновлення кремнію і марганцю. За досвідченими даними, підвищення вмісту кисню в дутті до 25% при виплавці передільного чавуну, до 27% при виплавці чавуну, до 35% при виплавці доменних феросплавів сприяє помітному збільшенню продуктивності доменної печі. При цьому витрата коксу при виплавці переробного та ливарного чавунів залишається без змін, а при виплавці феросплавів знижується на 10 – 15%. Теплотворна здатність колошникового газу при збагаченні дуття киснем збільшується.

У 1957 – 1958 рр. на ряді заводів розпочато промислове застосування природного газу в доменних печах з метою зниження витрати коксу і збільшення продуктивності печей.

При витраті газу 90 – 150 м³/т чавуну витрата коксу знижується на 8 – 15%, продуктивність печей підвищується на 1 – 6%. Особливо ефективно одночасне застосування природного газу, збагачення дуття киснем і високий нагрів дуття.

Дата добавления: 2014-12-07