СПОСОБ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ Российский патент 1995 года по МПК C21B5/00 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано на доменных печах с загрузочными устройствами, обеспечивающими заданное распределение шихтовых материалов по радиусу и окружности колошника.

Известен способ доменной плавки, включающий загрузку в печь подач, состоящих из кокса, рудной части шихты и твердой топливной добавки (каменного угля), используемой периодически с периодом от времени пребывания шихты в печи до этого времени, умноженного на отношение насыпных масс кокса и топливной добавки.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ доменной плавки, включающий загрузку в печь железорудных материалов, кокса и твердой топливной добавки, вдувание дутья и топливной добавки через воздушные фурмы, выпуск продуктов плавки, в котором твердую топливную добавку загружают в определенную кольцевую зону колошника.

Недостатками известных способов (аналога и прототипа) являются:
Загрузка топливной добавки как кокса по всему сечению колошника (в аналоге), приводящая к ухудшению газопроницаемости столба шихты в верхней части печи, к засорению угольной мелочью коксовой насадки и ухудшению ее дренажной способности, к снижению подвижности шлаков.

Отсутствие четкой регламентации местоположения и размеров зоны колошника, в которую загружают топливную добавку (область с максимальным содержанием углекислоты в газе) в прототипе, что также приводит к попаданию загружаемой коксовой мелочи (топливная добавка в прототипе) в центр печи или на периферию, ухудшая дренажную способность коксовой насадки или вызывая опасность настылеобразования.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков известных способов, сокращение расхода металлургического кокса на выплавку чугуна путем его замены твердыми топливными добавками без ухудшения показателей доменной плавки.

Указанная цель достигается тем, что в способе доменной плавки, включающем загрузку в печь железорудных материалов и кокса, вдувание в воздушные фурмы дутья и топливной добавки, загрузку твердой топливной добавки в определенную зону колошника, топливную добавку загружают в кольцевую транспортную зону доменной печи, отстоящую от стен на 0,005 радиуса и имеющую протяженность от 0,05 до 0,125 радиуса.

Цель изобретения достигается также тем, что количество загружаемого в печь кокса уменьшают на 0,5.42% заменяя его эквивалентным количеством топливной добавки.

Сущность изобретения заключается в следующем. Транспортная кольцевая зона, отстоящая от стен на 0,005 радиуса и имеющая протяженность до 0,05. 0,125 радиуса, транспортирует шихтовые материалы и кокс, находящиеся в ней, в фурменные очаги. Размеры этой зоны определены путем математического моделирования движения материалов в печи.

Расположение периферийной границы транспортной зоны на расстоянии 0,005 радиуса от стенки колошника обусловлено необходимостью исключить попадание загружаемых топливных добавок непосредственно к стенкам печи и в область выступающих частей воздушных фурм. Это исключает участие топливной добавки в процессах настылеобразования и предотвращает зарастание фурм конгломератом из вязких шлаков и топлива.

Протяженность транспортной зоны (от 0,05 до 0,125 радиуса) определена возможной протяженностью окислительных зон в доменной печи, в которых происходит горение топлива. При попадании загружаемой топливной добавки за пределы фурменных очагов она не сгорает и засоряет коксовую насадку.

Результаты исследований замороженных доменных печей показали, что в кольцевой зоне, соответствующей по размерам и расположению транспортной зоне, порозность столба шихтовых материалов близка к минимальной (0,28.0,3), что обеспечивает некритичность этой зоны к фракционному составу загружаемой топливной добавки и практически исключает ее влияние на газодинамику верхней части доменной печи.

Нижний предел массы металлургического кокса, заменяемого загружаемой топливной добавкой, определен возможностями дозирования и транспортировки отдельных порций материалов существующими системами шихтоподачи с учетом возможной периодичности ее загрузки (не реже 1 порции на объем шихты, занимающий 0,5 объема печи). Этот предел (0,5%) определен также с учетом возможностей математического моделирования, достоверные результаты которого получаются с точностью не более 0,5% относительных.

Верхний предел количества металлургического кокса (42%), заменяемого загружаемой топливной добавкой, получен из условия обеспечения загрузки топливной добавки в кольцевую транспортную зону с заявленными размерами (отстоит от стенки на 0,005 радиуса и имеет протяженность до 0,125 радиуса). Превышение этого предела вызывает растекание загружаемой топливной добавки за пределы транспортной зоны даже при самых высоких углах откоса (27^о) топливной добавки. При этом загружаемая топливная добавка может попадать как стенкам печи, так и в ее центр, вызывая неблагоприятные явления, указанные выше.

Указанные выше газодинамические особенности транспортной зоны позволяют применять в доменной печи в соответствии с настоящим изобретением разнообразные твердые топливные добавки; как например мелкофракционный кокс, каменный уголь, антрацитовую мелочь, отходы пластмасс, фрагментированные автомобильные покрышки и т.п. Наличие в транспортной зоне как вертикальных, так и горизонтальных составляющих потока газа обеспечивает нормальный восстановительный режим и нагрев материалов в этой зоне.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. Доменная печь объемом 5580 м³, оборудованная загрузочным устройством с вращающимся распределительным лотком, работала со следующими параметрами: масса кокса в подаче 30 т, масса железорудных составляющих 120 т, расход природного газа 100 м³, температура дутья 1150^оС, содержание кислорода в дутье 26% давление газа на колошнике 300 кПа.

В соответствии с изобретением массу кокса уменьшили в каждой второй подаче на 6 т. При загрузке каждой второй подачи в зону, ограниченную размерами 0,005. 0,09 радиуса колошника, считая от его стенки, загружали 7 т коксовой мелочи фракции 0.25 мм. Было загружено 300 т коксовой мелочи без изменения интенсивности плавки и нагрева печи.

П р и м е р 2. Доменная печь объемом 5580 м³ работала с параметрами, указанными в примере 1. В соответствии с изобретением массу кокса в каждой подаче уменьшили на 3,5 т. В каждую вторую подачи брали каменный уголь фракции 13.25 мм, который загружали в кольцевую зону колошника, ограниченную размерами 0,005. 0,1 радиуса колошника от его стенки. Порция загружаемого каменного угля составляла 9 т/подачу. Было загружено 500 т угля без отклонения режимных параметров и технико-экономических показателей доменной плавки от обычных пределов.

Таким образом, применение изобретения позволяет осуществлять частичную замену металлургического кокса дешевыми сортами твердого топлива, включая углеродсодержащие природные материалы и отходы, загрузка которых возможна с помощью загрузочных устройств.

Сущность изобретения заключается в загрузке твердой топливной добавке в доменную печь таким образом, чтобы обеспечить ее поступление в фурменные зоны и максимальное ее сжигание на фурмах. Для этого твердую топливную добавку загружают в кольцевую транспортную зону, отстоящую от стен на 0,005 радиуса и имеющую протяженность от 0,05 до 0,125 радиуса колошника. При этом количество загружаемого в печь металлургического кокса уменьшают на 0,5 42% заменяя его эквивалентным количеством твердой топливной добавки, в качестве которой может применяться мелкофракционный кокс, каменный уголь и другие углеродсодержащие материалы. Изобретение позволяет частично заменять кокс некондиционным для доменной плавки твердым топливом. 1 з.п.ф-лы.

1. СПОСОБ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ, включающий загрузку в печь железорудных материалов и кокса, вдувание в воздушные фурмы дутья и топливной добавки, загрузку твердой топливной добавки в определенную зону колошника, отличающийся тем, что топливную добавку загружают в кольцевую зону, отстоящую от стен колошника на 0,005 радиуса и имеющую протяженность 0,05-0,125 радиуса колошника. 2.Способ по п.1, отличающийся тем, что количество кокса в подачах уменьшают на 0,5-42% и заменяют его эквивалентным количеством загружаемой топливной добавки.