Способ регулирования вдувания пара в доменную печь Советский патент 1983 года по МПК C21B3/00 

00

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к получению чугуна-в доменных печах.

Наиболее близким к предлагаемом по технической сущности является способ регулирования вдувания пара в доменную печь, включающий использование топливных добавок к дутью, обогащение дутья кислородом и добавку пара. Способ регламентируется, в частности, типовой технологической инструкцией по доменному производству. Согласно способу расход технического кислорода и расхода пара на увлг1жнение 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 Cll

Неизбежным следствием изменения расхода пара на увлажнение дутья являются изменение теоретической температуры горения, что в нёПкбтЬрых случаях, например, при периферийном ходе печи в сочетании с пониженным расходом дутья может отрицательно повлиять на стабильность гарниссажа Поэтому предпочтительнее такой способ доменной плавки, при котором регулирующие -свойства пара сохранялись бы в. полном объеме, а теоретическая температура горения оставалась практически постоянной, т.е. ,не зависела от расхода пара.

Использование пара для регулирования теплового состояния доменной 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 к тому, что снфкение влажности дутья до естественной (т;е. закрытие пара) часто оказывается 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 место также тяжелые -расстройства, в результате 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 1900-2200°С, что связано с опасностью подвисания шихты, особенно при горячемходе печи. При расходе кислорода меньше нижнего предела преимущества предлагаемого способа становятся уже неощутимьп м.

Таким образом,один недостаток прототида может быть практически полност устранен тем, что расходы пара и кислорода изменяются одновременно в отношении (примерно 1,5), обеспечивающем поддержание теоретической температуры горения в оптималыном 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 тепловое состояние печи. Охлаждение ее теперь происходит в основном за счет повьЕпения интенсивности плавки и соответствующего повышения тепловой нагрузки на горн.

Второй недостаток устраняется частично, тем, что низкочастотные, эпизодические, но существенные, а по этой причине не некомпенсируемые уменьшения расхода технического кислорода при глубоких похолоданиях печи, заменяются высокочастотными незначительными уменьшениями, которые компенсируются повышениями при разогревах. При этом глубокие похолодания, а следовательно, и потери кислорода, не устраняются полностью но частота таких похолоданий уменьшается, так как предлагае1уый способ предусматривает более энергичные меры в самом начале любых похолоданий уменьшают не только влажность дутья но одновременно и интенсивность плавки,с последующей, однако, компенсацией этого уменьшения в периоды горячего хода печи. Энергичное исправление го| ячего хода печи о помрщью одновременного воздействия двумя факторами (пар и повышение интенсивности плавки) также должно, в конечном счете, способствовать увеличению средней производительности печи. Поскольку колебания расхода кислорода в предлагаемом способе будут сравнительно высокочастотными, то в условиях современного завода, осо бен1;о при наличии нескольких домениых печей, работающих по этому способу , специальной буферной емкости для кислорода не требуется, в качес ве таковой может использоваться существукяцая сеть потребителей кисло рода. Особенно эффективен предлагаемый способ доменной плавки при систематическом недоиспользовании мощноетей 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 не может быть решена с помощью известного способа использования кислорода, согласно которому повышение расхода кислорода на 1 м должно сопровождаться повышением расхода природного газа на 0,65-0,7 м. Иногда этот способ не может быть использован по причине отсутствия природного газа (особенно зимой), иногда по техническим причинам (техническое состояние печи, особен но воздушных фурм) и иногда по технологическим - например, при доменной плавке титаномагнетитовых руд. В последнем случае по мере повышения расхода кислорода и природного газа, из-за температурных и концент рационных неравномерностей по окруж печи усиливаются процессы 17рёналеобразованйя, . ухудшается отработка продуктов плавки, растут потери металла со шлаком. В результате повышение производительности печи ( ЛП: ) часто оказывается значи тельно ниже ожидаемого, равного 1-1,3 т на 1 тыс. м кислорода. Значения ДП для варианта исполь зования кислорода совместно с паром выше и составляют при прочих равных условиях (в том числе и при постоян ном расходе кокса) 1,5-1,7 т -fea 1 тыс. м кислорода. Причем эта цифра более стабИ1ьна, так как пар подается в дутье и поэтому он, также как и кислород, распределён в нем равномерно. Таким образом, привязка дополнительного кислорода к пару, начиная с нулевого значения последнего, означает дополнительное освоение кислорода в количестве (0,1-2) ПАР,м/ где ПАР - средний расход пара на увлажнение дутья в кг/ч. Причем этот кислород используется с максимальной эффективностью, так как расход его повышается при прочих равных условиях,.в том числе, при постоянном расходе кокса. Например, в условиях НТМК расход пара в среднем по цеху составляет в настоящее время 5,5 т/ч. При среднем коэффициенте связи между паром и кислородом 1,5 дополнительно может быть i освоено 1,5-5,5 8,2 тыс. кислорода,;за счет чего прирост производства составит 8,2«(1/5-1,7) 24-360 100-120 тыс. т. в год. Такой способ использования кислорода в отличие от обычного, стационарного (прототипа) целесообразно назвать нестационарным. Дополнительные 1,5-1,7 т чугуна будут получены при нулевом расходе на них природного газа, так как в периоды горячего хода нет необходимости повышать его расход, несмотря на убыстрение схода подач. В периоды же холодного и нормального хода печи пар и связанная с ним часть кислорода не используются. При базовом расходе природного газа 100 чугуна экономия его со-ставит, очевидно, 150-170 м на 1 тыс. м кислорода. В том случае, когда общий расход кислорода не изменяется, но часть его используется нестационарно, прироста производства не будет, а экономия природного газа по указанной причине составит те же 150170 м на 1 тыс. м кислорода. Если расход пара не равен нулю, как при нормальном, так и при холодном ходе печи, то из-за симметричности (равновероятности) разогревов и похолоданий явной экономии топлива не будет, но на 20-25% расширяется диапазон регулирования, обеспечиваемый тем же средним рас- ходом пара. Обьясняется это той же ;причиной: в периоды горячего хода печь охлаждается не только паром, но и тем, что она недополучает 150170 м природного газа на 1 тыс.м кислорода, что увеличивает охлаждающее действие пара, а в периоды холодного - наоборот. Уменьшение диапазона регулирования до прежнего уровня, т.е. уменьшение среднего расхода пара на 20-25% обеспечит ту же самую экономию топлива, причем в приведенной размерности она не зависит от среднего рйсхода пара и коэффициента связи между паром и кислородом. , , При повышении температуры дутья диапазон регулирования, обеспечИва- . емый. паром и кислородом, расширяется в большей мере из-за продолжительного влияния на тепловой баланс доменной плавки азота дутья. Соответственно увеличивается (при сохранении диапазона регулирования постоянным) экономия топлива.

Пример осуществления способа. :В качестве базового объекта принимаем доменную печь №6 НТМК, объемо 2700 м, выплавляющую 5300 т передельного чугуна в сутки. flonycTHNHft предел расхода пара на увлажнение дутья установлен равным 3 т/ч, средний фактический расход равен :1,5 т/ч, расход кислорода 20тыс.м/ч расход природного газа 22 тыс. или 100 чугуна.

Одновременно с паром изменяют расход кислорода на на 1 кг пара, где К - коэффициент связи между паром и кислородом, численное значение которого зависит от числа доменных печей, рабо1ающих с использованием обсуждаемого способа и являющихся одна для другой дополнительной буферной емкостью для кислорода (вероятностного характера), от частоты колебаний теплового состояния печей и т.д. Для условий НТМК значение К принимаем равным 1,0. Следовательно, нестационарно может быть использовано в среднем , 1,5 тыс. м,/ч кислорода или 13000 тыс. м в год (13 млн м). Так как этот кислород будет использоваться только в периоды горячего хода печи, когда нет необходимости повышать расход природного газа, то экономия последнего составит 13(0,15 0,17) 1,9-2,2 млн. м в год, где б,15-0,17 -- экономия природного газа в м на 1 М кислорода при базовом его расходе ;1&0 м /т: чугуна. Экономию природного газа можно оставить в качестве таковой, или преобразовать в экономию кокса, сохрани средний расход природного газа на прежнем уровне. При коэффициенте заме ы кокса газом 0,7 экономия кокса (составит 1,3-1,5 тыс. т в год, или в денежном выражении 55-65 тыс.руб.

Если диапазон регулирования, обес печитваемый средним расходом пара 1,5 т/ч, был достаточным, то средний расход пара объективно уменьшается до 1,1-1,2 т/ч, или на 2,6-3,4 тыс. т в.год. Это уменьшение находится в соответствии с указанной выше экономией кокса.

В результате уменьшения расхода топлива и частоты расстройств печи, сопровождакмцихся уменьшениями расхода дутья и кислорода, увеличится производительность печи.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет снизить расход кокса, повысить производительность доме.нной печи и дает годовой экономический эффект 55-56 тыс. руб.

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВДУВАНИЯ ПАРА В ДОМЕННУЮ ПЕЧЬ, включающий использование топливных добавок к дутью, обогащение дутья кислородом и добавк5{ пара, отличающий-с я тем, что, с целью повьппения производительности и эконо1иа1И топлива, при повелении или умены11ении расхода пара одновременно соответственно повьваают или уменьшают расход кислорода на 0,1-2,0 м на 1 кг .