Введение к работе
Актуальность работы. В последние годы в Украине резко возросли стоимость и дефицит энергоресурсов, в первую очередь коксующихся углей и природного газа, что стало одной из причин значительного снижения объема производства и эффективности доменной плавки.
Отечественный и зарубежный опыт показывают, что значительное -30-50% - снижение расхода кокса на выплавку чугуна может быть обеспечено за счет повышения удельного расхода и эффективности применения пылеугольного топлива (ПУТ) в сочетании с комплексом высокоэффективных компенсирующих мероприятий. К числу последних относятся повышение температуры дутья, содержания в нем кислорода, сокращение расхода природного газа (ПГ), улучшение качества железорудного сырья, кокса и ПУТ.
Из изложенного следует высокая актуальность и перспективность технологии доменной плавки с вдуванием в горн на 1 т чугуна 150-200 кг ПУТ на увлажненном дутье при исключении вдувания природного газа, теоретическому обоснованию и промышленному внедрению которой посвящена настоящая диссертационная работа.
Цепью работы является разработка теоретических основ и освоение в промышленных условиях технологии доменной плавки с повышенным расходом ПУТ с целью исключения вдувания ПГ, при сохранении на базовом уровне или улучшении других определяющих показателей плавки.
Научная новизна состоит в следующем:
обоснована возможность и эффективность замены природного газа ПУТ и паром, ПУТ и очищенным колошниковым газом (ОКГ);
исходя из позиций теории комплексной компенсации , обоснована возможность повышения расхода и эффективности использования ПУТ, увеличения доли замененного им кохса до 30-50%;
показана возможность значительной интенсификации сгорания ПУТ в фурменных зонах за счет дополнительного увлажнения дутья паром, что связано с переходом режима горения из "негорящего" в "двойной горящий пограничный слой";
- обоснован оптимальный состав шлака исходя из требований
технологии при работе доменной печи с вдуванием ПУТ;
Обоснованы и предложены способы:
- регулирования расхода окислителей по фурмам доменной печи;
доменной плавки с подачей в горн раздельно через фурму кислородо-угольного и воздушного потоков;
управления тепловым режимом горна изменением количества и состава вдуваемых в горн топлива и реагентов;
Практическая ценность работы определяется тем, что в ней решены следующие задачи: теоретически обоснованы и рассчитаны
технологические режимы доменной плавки с высоким - 200-500 кг/г чугуна - расходом ПУТ на кислородном дутье при вдувании в горн пара, горячего дутья, очищенного колошникового газа (ОКГ), обеспечивающие снижение расхода кокса на 30-50%. Разработана и внедрена технология доменной плавки с вдуванием на 1 т чугуна 150-200 кг ПУТ на увлажненном дутье при исключении вдувания ПГ. Основные положения, выносимые на защиту:
метод интенсификации горения частиц ПУТ в фурменных зонах за счет увлажнения дутья;
методика расчета основных параметров технологического режима при замене природного газа ПУТ и паром;
метод интенсификации сгорания частиц ПУТ при локальном повышении концентрации кислорода в зоне введения ПУТ;
конструкция фурмы, обеспечивающая введение в горн двух раздельных потоков - кислородо-угольной смеси и горячего дутья или ОКГ;
технология доменной плавки при вдувании на 1 т чугуна 150-200 кг ПУТ на увлажненном дутье при исключении вдувания ПГ;
технологические режимы доменной плавки на холодном кислородном дутье с вдуванием на 1 т чугуна 200-500 кг ПУТ совместно с 500-1000 м3 горячего ОКГ.
Методы исследования. Для проведения исследований использовались:
- прибор комплексного термического анализа SETERAM - механизм
и кинетика процессов превращения твердых то плив;
- устройство LECO модели AF-600 - размягчение и плавление
шлаков;
вискозиметрическая установка торсионного типа с высокочастотной печью ЛПЗ-67 - вязкость и температура плавления шлаков.
Основные результаты исследований получены в ходе длительных опытно-промышленных плавок, проведенных на современных доменных печах, анализа материально-тепловых балансов, статистической обработки экспериментальных и производственных данных
Реализация результатов работы. Впервые в странах СНГ освоена в промышленных условиях технология доменной плавки с вдуванием на 1 т чугуна 150-200 кг ПУТ на увлажненном дутье, что позволило снизить расход кокса на 1 т чугуна до 450-500 кг при повышении производительности печи и качества чугуна. В ходе трехмесячных плавок получен экономический эффект в размере 547 тыс. гривень.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на совещании начальников доменных цехов Украины,
г.Запорожье, май 1996 г.; симпозиуме по проблемам применения пылеугольного топлива в доменной плавке, г.Донецк, 9-10 декабря 1992 г., два доклада; межгосударственной научно-технической конференции "Пробле&лы развития металлургии Урала на рубеже XXI века", г.Магнитогорск, 14-17 мая 1996 г.; международном коллоквиуме горной академии, г.Фрайберг, Германия. 1-4 июля 1992 г., два доклада; международной конференции "Экологически чистые технологии горения*, г.Лисабон, Португалия, 3-6 июля 1995 г.; в Министерство промышленности Украины; технических совещаниях на ОАО "Енакиевский металлургический завод", ОАО Мариупольский металлургический комбинат "Азовсталь*; техническом совете ОАО "Донецкий металлургический завод"; научных семинарах в ДонНИИЧермете, декабрь 1996 г.; институте черной металлургии АН Украины, апрель 1997 г.; ДонГТУ, апрель1997 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 20 печатных работ: 1 книга, 14 статей в отечественных и зарубежных журналах, 3 авторских свидетельства на изобретения и 2 патента Украины.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и выводов, содержит 48 рисунков, 27 таблиц и 3 приложения, список литературы из 93 наименований, всего 204 страницы.