Способ регулирования вдувания пара в доменную печь

3 СОВЕТСКИМСОИЧЮЛаеиих СПУВЛИК Э(Я) НОМИТЕТ СССРЕТЕНИЙ И ОНРЬ ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ДЕЛАМ ИЭОЬ ПИСАНИЕ РЕТЕНИЯ ЕТЕЛЬСТВУ ТОРСНО ДУВА- ющий к дом и й-; я проива, схоенно исло(21/ 3262727/22-02(71) Институт металлургии Уральского научного центра АН СССР(56) 1, Типовая технологическаяконструкция по доменному проиэводст"ву. Днепропетровск, 1977, с. 98-100,(54)(57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ В НИЯ.ПАРА В ДОИЕННУЮ ПЕЧЬ включ испольэование топливных добавок дутью, обогащение дутья кислоро и добавку пара, о т л и ч а ю щ с я тем, что, с целью повышени иэводительности и экономии топл при повьааении или уменьшении ра да пара одновременно соответств повышают или уменьшают расход к рода на 0,1-2,0 ина 1 кг лараИзобретение относится к черной металлургии, а именно к получению чугуна в доменных печах.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ регулирования вдувания пара 5 в доменную печь, включающий использование топливных добавок к дутью, обогащение дутья кислородом и добавку пара. Способ регламентируется, в частности, типовой технологичес кой инструкцией по доменному производству. Согласно способу расход технического кислорода и расхода пара на увлажнение дутья являются независимыми параметрами, Например, при разогреве печи увеличивают расход пара на увлажнение дутья, не изменяя расход кислорода, при похолодании - уменьшают вплоть до полного закрытия, также не изменяя расход кислорода, и только в случае недостаточности этой меры уменьшают расход дутья, природного газа (или других топливных добавок) и кислода Г 1Неизбежным следствием изменения расхода пара на увлажнение дутья являются изменение теоретическойтемпературы горения, что в некоторых случаях, например, при периферийном ходе печи в сочетании с пониженным расходом дутья может отрицательно З 0 повлиять на стабильность гарниссажа. Поэтому предпочтительнее такой способ доменной плавки, при котором регулирующие свойства пара сохранялись бы в.полном объеме, а теорети ческая температура горения оставалась практически постоянной, т.е. не зависела от расхода пара.Ислользование пара для регулирования теплового состояния доменной 40 печи приводит к перерасходу кокса, в связи с чем верхний предел расхода пара ограничивают, т.е. работают с ограниченным резервом по регулирующему паРаметРУ (пару)Это пРиводит 45 к тому, что снркение влажности дутья до естественной (т.е. закрытие пара) часто оказываетая недостаточной мерой, похолодание печи продолжает развиваться и в этом случае уменьшают расход кислорода, снижая тем самым интенсивность плавки, Это способствует устранению похолодания, но ценой недоиспользования имеющегося кислорода и соответствующего снижения средней производительности печи. В тех случаях, когда интенсивность плавки снижают слишком, и по этой причине эта мера также оказывается уже недостаточной, повышается содержание серы в чугуне. Имеют мес то также тяжелые расстройства, в ре" зультате которых количество использованного кислорода оказывается в конечном итоге меньше заданного и повышается расход кокса, в частности за счет использования холостых подач.Цель изобретения - повышение производительности и экономия топлива.Поставленная цель достигается тем, что в способе регулирования вдувания пара в доменную печь, включающем использование топливных добавок к дутью, обоГащение дутья кислородом и добавку пара, при повышении или уменьшении расхода пара одновременно соответственно повышают или уменьшают расход кислорода на 0,1-2,0 м на 1 кг пара.Верхний предел расхода кислорода ограничивается тем, что его превышение связано с заметным отклонением теоретической температуры горения от оптимального уровня 1900-22000 С, что связано с опасностью подвисания шихты, особенно при горячемходе печи. При расходе кислорода меньше нижнего предела преимущества предлагаемого способа становятся уже неощутимыьщ.Таким образом, один недостаток прототицаможет быть практически полностьюустранен тем, что расходы пара и кислорода изменяются одновременно в отношении (примерно 1,5), обеспечивающем поддержание теоретической температуры горения в оптимальном диапазоне. При этом регулирующее воздействие пара на печь (в калориях) полностью сохраняется, так как обогащение дутья кислородом как таковое, мало или вообще не изменяет приход тепла в доменную печь. Поэтому в случае использования кислорода совместно с паром изменяется лишь механизм воздействия на тепло,вое состояние печи. Охлаждение ее теперь происходит в основном за счет повышения интенсивности плавки и соответствующего повышения тепловой нагрузки на горн,Второй недостаток устраняетсячастично, тем, что низкочастотные,эпизодические, но существенные, апо этой причине не некомпенсируемыеуменьшения расхода технического кислорода при глубоких похолоданияхпечи, заменяются высокочастотныминезначительными уменьшениями, которые компенсируются повышениями приразогревах, При этом глубокие похолодания, а следовательно, и потерикислорода, не устраняются полностью,но частота таких похолоданий уменьшается, так как предлагаемый способпредусматривает более энергичные меры в самом начале любых похолоданий:уменьшают не только влажность дутья,но одновременно и интенсивностьплавки, с последующей, однако, компенсацией этого уменьшения в периодыгорячего хода печи,Энергичное исправление горячегохода печк с помрщью одновременного.воздействия двумя факторами (пар иповышение интенсивности плавки)также должно, в конечном счете,способствовать увеличению среднейпроизводительности печи,Поскольку колебания расхода кислорода в предлагаемом способе будутсравнительно высокочастотными, тов условиях современного завода, особенно при наличии нескольких доменных печей, работающих по этому способу, специальной буферной емкости для кислорода не требуется, в качестве таковой может использоваться существующая сеть потребителей кисло,рода.Особенно эффективен предлагаемый способ доменной плавки при систематическом недоиспользовании мощностей по производству кислорода, т.е,при степени использования имеющегося кислорода значительно меньше еди.ницы, В этом случае возникает задача освоения избыточного кислорода,которая по каким-либо причинам неможет быть решена с помощью известного способа использования кислорода, согласно которому повышениерасхода кислорода на 1 мз должносопровождаться повышением расходаприродного газа на О,б 5-0,7 м 3. Иногда этот способ не может быть использован по причине отсутствияприродного газа (особенно зимой),иногда по техническим причинам(техническое состояние печи, особенно воздушных Фурм) и иногда по технологическим - например, при доменной плавке титаномагнетитовых руд, В последнем случае по мере повышения расхода кислорода и природного газа, из-эа температурных и концект,рационных неравномерностей по окружрости печи усиливаются. процессы греналеобразованйя, ухудшается отработка продуктов плавки, растут потери металла со шлаком. В результате повышение производительности печи ( ЬП:) часто оказывается значительно ниже ожидаемого, равного 1-1,3 т на 1 тыс. мз кислорода.Значения ЬП для варианта использования кислорода совместно с паром выше и составляют при прочих равныхусловиях (в том числе и при постоянном расходе кокса) 1,5-1,7 тна 1 тыс. м кислорода. Причем этацифра более стабильна, так как парподается в дутье и поэтому он, так.,же как и кислород,распределен внем равномерно,Таким образом, привязка дополнительного кислорода к пару, начинаяс нулевого значения последнего, означает дополнительное освоение кислорода в количестве (0,1-2) ПАР,м /ч,где ПАР - средний расход пара наувлажнение дутья в кг/ч. Причемэтот кислород используется с макси"мальной эффективностью, так как рас-ход его повышается при прочих равных условиях,. в том числе, при постоянном расходе кокса.Например, в условиях НТМК расходпара в среднем по цеху составляетв настоящее время 5,5 т/ч, При сред 10 нем коэффициенте связи между пароми кислородом 1,5 дополнительно можетбыть, освоено 1,5 5,58,2 тыс.м 3/ч кислорода,;за счет чего приростпроизводства составит 8,2(1,5"1,7)15 х 24 Зб 0 = 100-120 тыс. т. в год.Такой способ использования кислорода в отличие бт обычного, стационарного (прототипа) целесообразноназвать нестационарным.20 Дополнительные 1,5-1,7 т чугунабудут получены при нулевом расходена них природного газа, так какв периоды горячего хода. нет необходимости повышать его расход, несмотря на убыстрение схода подач. В периоды же холодного и нормальногохода печи пар и связанная с нимчасть кислорода не используются,При базовом расходе природного газа 100 м 3/т чугуна зкономия его соЗ 0 ставит, очевидно, 150-170 м на1 тыс. мЗ кислорода.В том случае, когда общий расходкислорода не изменяется, но частьего используется нестационарно,З 5 прироста производства не будет,а экономия природного газа по указанной причине составит те же 150170 мЗ на 1 тыс. м 3 кислорода.Если расход пара не равен нулю,40 как при нормальном, таки при холод"ном ходе печи, то из-за симметричности (равновероятноати) разогревов и похолоданий явной экономиитоплива не будет, но на 20-25 рас 45 чаиряется диапазон регулирования,обеспечиваемый тем же средним рас-.ходом пара. Объясняется это той же.причиной: в периоды горячего ходапечь охлаждается не только паром,но и тем, что она недополучает 150170 м 3 природного газа на 1 тыс.мЪкислорода, что увеличивает охлаждающее действие пара, а в периоды холодного - наоборотУменьшение диапазона регулирования до прежнегоуровня, т.е. уменьшение среднегорасхода пара на 20-25 обеспечитту же самую экономию топлива, при-чем в приведенной размерности онане зависит от среднего расхода пара60 и коэффициента связи между пароми кислородом,При повышении температуры дутьядиапазон регулирования, обеспечиваемый паром и кислородом, расширяет 65 ся в большей мере из-за продолжиЗаказ 3134/21 Тираж 568ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тельного влияния на тепловой балансдоменной плавки азота дутья. Соответственно увеличивается (при сохранении диапазона регулирования постоянным) экономия топлива,Пример осуществления способа. 5:В качестве базового объекта принимаем доменную печь Рб НТМК, объемом2700 мЗ, выплавляющую 5300 т передельного чугуна в сутки. Допустимыйпредел расхода пара на увлажнение 10дутья установлен равным 3 т/ч, средний фактический расход равен,1,5 т/ч, расход кислорода 20 тыс.м/ч,расход природного газа 22 тыс. мЗ/чили 100 м/т чугуна. 15Одновременно с паром изменяютрасход кислорода на К. м на 1 кг.3пара, где К - коэффициент связимежду паром й кислородом, числеаноезначение которого зависит от числадоменных нечей, работающих с использованием обсуждаемого способа и являющихся одна для другой дополнительной буферной емкостью для кисло"рода (вероятностного характера),от частоты колебаний теплового состояния печей и т.д. Для условий НТМКзначение К принимаем равным 1,0.Следовательно, нестационарно можетбыть использовано в среднем1,5 тыс. м,/ч кислорода или13000 тыс. мЗ в год (13 млн мЗ). Таккак этот кислород будет использоваться только в периоды горячегохода печи, когда нет необходимостиповышать расход природного газа, тоэкономия последнего составит 13(0,15+0,17) = 1,9-2,2 млн. м в год, гдеб,15-0,17экономия природного газа в м.ф на 1 мЭ кислорода при базовом его расходе;100 м /т; чугуна,Экономию природного газа можно оставить в качестве таковой, или преобразовать в экономию кокса, сохранив,средний расход природного газа напрежнем уровне. При коэффициенте замены кокса газом 0,7 экономия коксасоставит 1,3-1,5 тыс, т в год, илив денежном выражении 55-65 тыс,руб.Если диапазон регулирования, обеспечиваемый средним расходом пара1,5 т/ч, был достаточным, то среднийрасход пара объективно уменьшаетсядо 1,1-1,2 т/ч, или на 2,6-3,4 тыс.т в.год. Это уменьшение находитсяв соответствии с указанной выше экономией кокса.В результате уменьшения расходатоплива и частоты расстройств печисопровождающихся уменьшениями расхода дутья и кислорода, увеличится производительность печи,Таким образом, предлагаемый способ позволяет снизить расход кокса,повысить производительность доменнойпечи и дает годовой экономическийэффект 55-56 тыс. руб.