Файл: 2 1 Прием шихтовых материалов 2 Загрузка материалов в бункера.rtf
Добавлен: 26.10.2023
Просмотров: 68
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
4. Вдувание пылевидного топлива, как средства интенсификации доменного процесса
Вдувание топливных компонентов через фурмы в настоящее время является общепринятой практикой доменного производства во всем мире. Преимущества снижения потребления кокса и повышения производительности благодаря удалению азота из дутья вместе с увеличением объема обогащения кислородом были отмечены экспертами в данной отрасли промышленности. Вид используемого топлива для вдувания в фурмы, как правило, обусловлен особенностями местной экономики и историей каждой отдельно взятой доменной печи. Однако основные технические проблемы, с которыми можно столкнуться при этом, одинаковы для большинства печей.
Уголь - наиболее эффективное топливо для вдувания через фурмы, как с экономической, так и с технической точки зрения благодаря его низкой стоимости, доступности и техническим преимуществам при работе доменной печи. Ожидается рост использования угля в качестве вдуваемого топлива по сравнению с природным газом.
Сравнительный анализ угля и природного газа в качестве вдуваемого топлива. Вдувание природного газа - наиболее распространенная альтернатива технологии с вдуванием угля, особенно в печах североамериканских и восточноевропейских заводов. Основные различия между этими видами топлива - высокое содержание водорода, теплота расщепления природного газа и отсутствие зольных компонентов в отличие от угля. Эти факторы обусловливают основные технологические различия между их эксплуатационными пределами.
Анализ показал, что температура пламени при вдувании природного газа значительно меньше, чем при использовании угля. Возможность обогащения кислородом в первом случае при условии ограничения минимальной температуры на колошнике выше, чем во втором случае для аналогичного уровня, что обусловлено большим объемом газа СО2 на 1 кг природного газа, производимого в печи, по сравнению с углем.
Это ведет к лучшей производительности при более низких расходах природного газа по сравнению с углем. Однако при уровнях выше 120 кг/т чугуна необходим чрезвычайно высокий расход кислорода. При этом температура пламени также приближается к своим нижним пределам, поскольку обогащение кислородом ограничивается тепловым балансом в верхней части печи (низкие температуры на колошнике). На практике непрерывное вдувание природного газа не превышало 120 кг/т чугуна, в то время как вдувание пылеугольного топлива (ПУТ) было внедрено на постоянной основе при расходе более 250 кг/т чугуна. Более высокие уровни вдувания угля приводят к снижению расхода кокса (рисунок 1), что способствует увеличению производительности и сокращению расходов.
Более высокие по сравнению с природным газом, уровни вдувания угля, в свою очередь, ведут к повышению производительности, несмотря на преимущества ввода больших объемов водорода в доменную печь при вдувании природного газа, выражающиеся в более низкой плотности газа и более высокой диффузионной способности.
Такие факторы, как влажность сырьевого материала, химический состав угля и качество шихты, существенно влияют на рабочий баланс и зависят от местных условий на площадке. Подобный анализ можно провести для любой отдельно взятой печи, чтобы количественно определить влияние вдувания природного газа и угля на ее функционирование и установить технологический диапазон рабочих режимов.
Благодаря более низким показателям расхода кокса, достигаемым при вдувании угля, и его более низкой стоимости по сравнению с природным газом, предпочтение в большинстве случаев будет отдано углю, а не природному газу.
Рисунок 1 - Температура пламени, расход кокса, обогащение кислородом и уровень вдувания природного газа (1) и угля (2) в стандартных условиях
Опыт использования системы вдувания ПУТ на заводе Корус. С 2000г. на заводе Корус (Нидерланды) шли по пути развития и создания производства с избыточным выпуском стали и литья. Сократившееся количество остановок печи и случаев снижения уровней дутья, а также возросшая мощность кислородно-конвертерного цеха оказались идеальным стимулом для совершенствования обеих доменных печей. Возросшая потребность в чугуне и акцент на себестоимость послужили толчком к параллельной разработке режима с более низким расходом кокса и более высокой производительностью. Эксплуатационные показатели доменной печи № 6 стали мировым эталоном благодаря ультранизкому общему расходу кокса и рекордным показателям производства для печей без предварительного восстановления железа.
Вдувание пылеугольного топлива (ПУТ) началось в июле 1983 г. вместе с вводом в эксплуатацию двух дробилок для тонкого помола в комбинации с системой вдувания компании “Агmсо” для каждой доменной печи (рисунок 2).
Рисунок 2 - Схема установки дня подготовки и вдувания ПУТ
Третья дробилка была введена в эксплуатацию в 1996 г. после успешного испытания системы с высоким уровнем вдувания ПУТ и низким расходом кокса на печи № 6 в 1992 г. (с достижением показателей 271 кг кокса/т чугуна и 212 кг ПУТ/т чугуна). Уроки, полученные в ходе испытательного периода печи № 6, оказались весьма ценными, и понадобился всего лишь один год после строительства (1996 г.), чтобы снизить расход кокса на обеих печах до 300 - 320 кг/т чугуна, используя фактически всю доступную мощность системы вдувания ПУТ С тех пор постепенно возрастал объем приготовления угля вместе с повышением производительности и уменьшением расхода кокса в соответствии с потребностями печей (рисунок 2).
Три отдельные линии помола с бункером для хранения подаваемого угля, воздухонагревателем, установкой для измельчения и просушки, двумя циклонами и тремя рукавными фильтрами. Все установлено на открытом воздухе. Две системы вдувания с бункером для хранения угля тонкого помола и тремя питающими резервуарами для каждой печи (под азотом), подбором воздуха, статическим распределителем и линиями вдувания, подведенными к каждой фурме обеих доменных печей. Между обеими системами вдувания существуют взаимосвязи для достижения сбалансированного производства в трех контурах помола для двух доменных печей с различными мощностями.
Основной комплект оборудования с тремя дробилками и двумя системами вдувания Dаnieli Согus/Агmсо сегодня все еще находится в эксплуатации, доказал свою высокую степень надежности. Широко обсуждаемое за пределами нашего предприятия отсутствие контроля над уровнем вдувания топлива для каждой отдельно взятой фурмы не представляет особых трудностей, так как ведущим является круговое распределение, описанное в следующем разделе.
Любое повышение сопротивления шихты вследствие уменьшения расхода кокса можно преодолеть поддержанием высокого качества шихты, оптимизацией распределения шихты и принятием других оперативных мер. На практике было доказано, что повышение сопротивления шихты из-за наличия необожженного угля (гари) в зоне циркуляции не ограничивает уровни вдувания топлива. Необожженный уголь, покидая зону циркуляции, как правило, потребляется доменным процессом, чему способствует его более высокая реактивная способность по сравнению с коксом. Тем не менее, при нестабильном доменном процессе гарь и сажа могут переноситься на колошник. В качестве эффективного инструмента оптимизации потребления угля в ходе технологического процесса выступают правильный отбор и грамотное смешение различных видов угля.
Было внедрено несколько усовершенствований для повышения производительности вдувания ПУТ до 200 т/ч, что способствовало достижению расхода кокса не более 255 кг/т жидкого чугуна и угля свыше 250 кг/т чугуна. Несмотря на то, что большинство преобразований коснулось аппаратного обеспечения установки для помола и трубопровода, значительная часть изменений была также направлена на увеличение требуемого размера частиц угля тонкого помола, выбор различных видов угля и улучшение управления технологическим процессом, как системы помола, так и системы вдувания.
Конструкция бункера для хранения угля тонкого помола. Уголь из бункера самотеком движется по загрузочным трубопроводам и поступает в расположенные под ним резервуары, которые подают уголь в пневматическую транспортную систему (рис. 5). Бункер для угля тонкого помола используется для хранения резервного или избыточного количества его в случае перебоев с подачей из системы помола. Бункер должен вмещать достаточное количество угля для стандартного 8-ч рабочего цикла системы при максимальном вдувании в печь, чтобы сделать возможным регулирование расхода кокса в случае возникновения неисправностей основного оборудования в системе помола или логистике рядового угля. В зависимости от местных норм и правил бункер для хранения угля тонкого помола должен быть либо устойчивым к резким перепадам давления, либо рассчитанным на низкое давление, в то время как инертное функционирование гарантируется контролем содержания кислорода и инертированием системы при достижении аварийных уровней. Этот бункер выступает также в качестве расширительной камеры для системы выпуска и разгерметизации питающего резервуара. Для сокращения общей стоимости системы бункер для хранения угля тонкого помола
может быть болтового типа вместо сварного, более распространенного, но и более дорогого.
Конструкции питающего резервуара. Питающие резервуары рассчитаны на работу в непрерывном цикле и предназначены для передачи угля тонкого помола из бункера хранения на линию транспортировки через передаточные линии и смесительный тройник. Работа с тремя питающими резервуарами обеспечивает минимальное потребление азота и возможность его регенерации. При регенерации происходит частичная герметизация питающего резервуара при помощи азота высокого давления из соседнего резервуара, уже закончившего подачу.
Отдельно стоящая конструкция питающих резервуаров позволяет устранить механическое воздействие подготовительного резервуара на систему взвешивания питающего резервуара и на расчетный поток угля. С годами воздействие внешних факторов на систему взвешивания питающего резервуара было сведено к минимуму, что оказало благоприятное влияние на работу системы вдувания:
опора питающего резервуара была изменена с целью обеспечения более гибкой конструкции линии подачи;
компенсаторы разгерметизации трубопровода также можно сделать более гибкими, смонтировав их на участке низкого давления трубопровода;
компенсаторы линии наполнения монтируются со строго неподвижной точкой над ними, что обеспечивает более гибкий тип компенсатора.
В более ранних конструкциях все патрубки (сопла), используемые для герметизации питающего резервуара, были расположены в нижней, конической части резервуара. Герметизация питающего резервуара через верхнюю часть позволила улучшить стабильность вдувания, особенно в конце рабочего цикла питающего резервуара.
Система распределения угля тонкого помола: линия вдувания угля и вдувательные трубки. Линии вдувания предназначены для транспортировки угля тонкого помола от выпускных отверстий распределителя к вдувательным трубкам. Одинаковое распределение к каждой фурме достигается по принципу равного сопротивления в каждой линии. Траектория трубопровода рассчитана на равное сопротивление.
Было разработано несколько типов вдувательных трубок, которые выбирают в зависимости от потребностей системы. Трубки бывают выдвижными или закрепленными при помощи соединительного штифта. В системе Dаnieli Согus/Агmсо, как правило, применяются два типа выдвижных трубок. В трубках первого типа используется шаровой обратный клапан, в трубках второго типа - изоляционный клапан и трубная соединительная муфта. Данная конструкция более прочная, особенно для работы при высоком давлении горячего дутья.