Способ загрузки шихтовых материалов в доменную печь Советский патент 1992 года по МПК C21B7/20 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам загрузки и распределения материалов на ко/тошнике доменной печи.

Целью изoбpeteния является снижение удельного расхода кокса и повышение производительности путем повышения испол.ьзования восстановительной способности газа.V

На фиг. 1 представлен график изменения газодинамического сопротивления смесей кокса с мелкими фракциями агломерата, 5 -(10-50) мм; на фиг. 2 - график изменения газодинамического сопротивления см1;сей кокса с крупными фракциями агломерата. К100-50) мм.

Способ осуществляют следующим of |)азом.

Из агломерата предварительно выделяют фракции крупностью 5 - (25 -35) и(25-35) мм, каждую из которых загружают в скипы совместно с коксом и чередуют внутри подач скипы, содержащие мелкий агломерат, и скипы, содержащие крупный агломерат, или чередуют между собой подачи с мелким агломератом и подачи с крупным агломератом.

Разделение агломер1ата на фракции 5 (25-35) мм и(25-35) мм обосновано результатами экспериментов, проведенных на лабораторной установке.

Исследования проводились на установке, выполненной в виде цилиндра с внутренним диаметром 300 мм и высотой 750 мм, имеющего в нижней части штуцер для подвода дутья. Полость цилиндра в месте подвода отделена металлической сеткой от рабочего пространства, заполняемого смесью материалов, Замер давления вподсеточном пространстве цилиндра осуществляют с помощью водяного манометра, что дает представление о величине потери давления в слое материалов,

Исследования проводились при неизменном расходе воздуха, .соответствующем приведенной скорости 0,9 м/с-(в расчете на полное сечение цилиндра), что обеспечивает соблюдение условий автомодельности.

Для исследования используют агломерат крупностью 5-60 мм и кокса 40-80 мм. В разных сериях экспериментов агломерат рассеивают на мелкую и крупную фракции: 5-10 и 10мм, 5-10и 20 мм, 5-25 и 25 мм, 5-30 и 30 мм, 5-35 и 35 мм, 5-40 и, 40 мм, 5-50 и 50 мм. Каждую из перечисленных фракций смешивают с коксом в разном количественном соотношении по объему и Определяют газодинамическое сопротивление получаемых смесей. При этом процентное содержание агломерата в смеси изменяют от 20 до 80% через каждые 20%,

Опыты проводят в следующем порядке.

Вначале готовят смесь кокса с мелкой фракцией агломерата 5-10 мм, содержание которой в смеси составляет 20% по объему. Смесь загружают в установку, продувают воздухом и Определяют потерю давления в слое. Аналогичные измерения выполняют для смесей, в которых содержание агломерата фракции 5-10 мм составляет 40, 60 и 80%. Затем в таком же количественном соотношении смешивают с коксом крупную фрикцию агломерата, 10 мм и определяют для этих смесей потерю давления в слое.

Аналогичным образом измеряют газодинамическое сопротивление мелких и крупных фракций других размеров.

Результаты этих исследований приведены на фиг. 1 и 2.

Кривые на фиг. 1 построены для смесей кокса с мелким агломератом.

По горизонтальной оси отложено процентное содержание .агломерата в смеси по объему, а по вертикальной - потеря давления дутья (Л Р) в пересчете на Ix высоты слоя. Цифры у кривых соответствуют фракциям разной крупности:

1-5-10 мм; 2-5 - 20 мм; 3-5 - 25 мм;

4-5 - 30 мм; 5-5 - 35 мм; 6-5 - 40 мм; 7-5-50 мм.

Приведенные кривые показывают, что при смешивании мелких фракций агломерата с коксом увеличение доли агломерата в смеси сопровождается увеличением ее газодинамического сопротивления. Эта закономерность усиливается с уменьшением крупности агломерата.

Таким образом изменение количественного соотношения между коксом и мелкой

фракцией агломерата в смеси в какой-либо зоне печи позволяет существенно изменять газопроницаемость шихты в этой зоне, что обеспечивает аффективное управление газовым потоком. Причем эффективность такого управления повышается с уменьшением размеров мелкой фракции.

На фиг. 2 приведены результаты исследования газопроницаемости смесей, составляемых из кокса и крупных фракций

агломерата.

На графике по горизонтальной оси отложено процентное содержание агломерата в смеси по объему, а по вертикальной - потеря давления дутья (А Р) в пересчете на 1 м

высоты слоя.

Цифры у кривых соответствуют фракциям:.

1- 10мм; 3- 25 мм; 4- 30 мм; 5- 35 мм; 6- 40 мм;

7- 50 мм.

Представленные кривые показывают, что увеличение доли агломерата в его смеси с коксом по разному влияет на газодинамическое сопротивление смеси в зависимости

от крупности агломерата. Так при смешивании с коксом агломерата фракции 10 мм увеличение его содержания в смеси сопровождается значительным ростом потери давления в слое. Эта зависимость ослабевает с увеличением крупности агломерата. При смешивании с коксом фракции 20 мм увеличение ее содержания в смеси сопровождается менее значительным ростом потери давления, чем при смешивании

фракции 10 мм. При смешивании с коксом фракций крупнее 25 мм газодинамическое сопротивление слоя меняется незначительно с увеличением доли агломерата в смеси. Сущность способа загрузки требует соблюдения двух условий:

1,Изменение количественного соотношения кокса и мелкой фракции агломерата в их Смеси должно сопровождаться значительными изменениями газопроница€;мости этой смеси,

2.Изменение количественного соотношения кокса и крупной фракции агломерата должно сопровождаться минимальным изменением газопроницаемости смеси,

Соблюдение первого из этих условий обеспечивает необходимую эффективность управления радиальным газораспределением в печи при применении предлагаемого способа загрузки.

Соблюдение второго условия обеспечивает возможность подгрузки центральной зоны печи агломератом без снижения газопроницаемости этой зоны.

Анализ приведенных на фиг. 1 и 2 кривых позволяет считать, что такому оптимальному диапазону соответствуют пределы 25-35 мм. Значения граничного размера фракций в этом диапазоне обеспечивают разделение агломерата на такие крупную и мелкую фракции, смешивание которых с коксом обеспечивает выполнение рассмотренных выше условий. В частности, при смешивании крупной фракции с коксом изменения ее содержания в смеси не сопровождается значительными изменениями газопроницаемости смеси (фиг. 2). А при смешивании остающейся мелкой фракции с коксом изменение относительного количества этой фракции в смеси сопровождается значительными изменениями газопроницаемости смеси (фиг. 1). Согласно графику эти изменения газопроницаемости более значительны, чем, например, при смешивании кокса с фракцией 5-50 мм и, тем более, с агломератом, не подвергаемым рассеву на мелкую и крупную фракции.

Пример. Направляемый доменному цеху агломерат подвергают рассеву с выделением двух фракций, например 5-30 мм и 30 мм, которые загружают раздельно в приемные бункеры доменных печей.

При загрузке печи из этих двух фракций подают в скип совместно с коксом, что обеспечивает смешивание рудного и топливного компонентов.

Загрузка обоих компонентов в скип может осуществляться одновременно и поочередно. При поочередной загрузке перемешивание железорудного сырья с коксом происходит в процессе перегрузок этих мйтериалов из скипа на малый конус, с малого конуса на большой и затем в печь. При одновременной подаче в скип агломерата и кокса их перемешивание в значительной мере происходит уже на стадии заполнения скипа.

Один из вариантов реализации способа заключается в том, что в пределах подачи чередуют между собой скипы, содержащие мелкий агломерат с коксом и скипы, содержащие крупный агломерат с коксом. Изменение этой очередности позволяет осуществлять управление газовым потоком.

Такая загрузка применяется как при режиме одновременного ссыпания в скип агломерата и кокса, так и при режиме их поочередного ссыпания.

При режиме одновременного ссыпания управления газовым потоком осуществляют

изменением очередности скипов с мелким и крупным агломератом, например:

Ка Ка КА КА; Ка Ка КА Ка; КА Ка КА КА. При режиме поочередного ссыпания управление газовым потоком осуществляется путем изменения очередности ссыпания в скип агломерата и кокса и изменения очередности скипов, содержащих мелкий и крупный агломерат, например:

К К К К ;а а К К:К А К К.

а а А АК К А Аа К А А

Преимущественно применяют системы загрузки, способствующие размещению крупного агломерата в относительно большем количестве в центре печи, а мелкого в периферийной и промежуточной зонах.

Другой вариант осуществления способа загрузки состоит в том, что мелкий и крупный агломерат подают в скипы совместно с

коксом, но не присутствуют в одной подаче, а загружаются в печь разными подачами. При этом подачи, содержащие мелкий агломерат, чередуют с подачами, содержащими крупный агломерат.

Управление газовым потоком в этом случае осуществляют путем изменения очередности подачи в скип агломерата и кокса, применяя цикличные системы загрузки типа:

. КККК , АААА о -:Не

КККК

а а а а

m -;;h П ..,..., И Т.П.,

Кааа ККАА

где Ь, с, т, п - числа подач разного вида.

При загрузке подач, содержащих крупный агломерат, применяют системы загрузки, способствующие подгрузке центральной зоны печи агломератом. При загрузке подач, содержащих мелкий агломерат, применяют системы, обеспечивающие размещение мелкого агломерата преимущecfвeннo в периферийной и промежуточной зонах.

В течение трех суток на доменной печи полезным объемом 2000 м Западно-Сибирского металлургического комбината им. 50летия Великого Октября проводились опытные плавки с использованием предложенного способа загрузки.

Печь оборудована конвейерной подачей шихты к скипам.

В шихту поступает агломерат ЭСМК, окатыши Лебединского ГОКа, руда железная Таштагольская. Доля окатышей в рудной части шихты примерно 12%, доля руды примерно 8%.

Подача состоит из 38-40 т рудных материалов и 9,7-10,5 т кокса.

Пры йыпояненим опытных плавок фракции агломерата крупностью 5-30 мм и 30 мм загружают раздельно в приемные бункеры доменной печи, а при загрузке печи каждую из этих фракций подают в скип совместно с коксом и чередуют внутри подач скипы, содержащие смесь мелкого агломерата с коксом, и скипы смеси крупного агломерата с коксом или чередуют между собой подачи мелкого агломерата с коксом и подачи крупного агломерата с коксом. , Для осуществления совместной загруз и рудного сырья и кокса в скип порции этих материалов, набираемые в весовые воронки, уменьшают вдвое ло сравнению с обычной загрузкой.

Окатыши и руду подают совместно с мелким агломератом.

В период исследований были опробованы режим одновременного ссыпания в скип рудного и топливного компонентов и режим поочередной совместной подачи этих компонентов в скип.

При одновременном ссыпании управление газовым потоком осуществляют чередованием внутри подач скипов, содержащих смесь мелкого агломерата с коксом, и скипов смеси крупного агломерата с коксом. При этом применяют системы загрузки:

Ка Ка КА КА; Ка КА КА КА; Ка КА Ка КА.

При поочередной подаче в скип агломерата и кокса чередуют между собой подачи мелкого агломерата с коксом и подачи крупного агломерата с коксом, применяя цикличные системы загрузки:

2подачи

и 1 подача

КККК

а аа а ААКК КККК и 2 подачи

2 подачи

аааа ККАА

Применение указанных систем загрузки в период исследований позволяет добиться благоприятного распределения газа в печи.

Сравнительные результаты испытаний способа представлены в таблице.

Чередование подач с мелким агломератом и подаче крупным агломератом, а также чередование внутри подач скипов, содержащих мелкий агломерат с коксом, и Ъкипов, содержащих крупный агломерат с коксом, позволяет увеличить относительное количество рудной составляющей в центральной зоне печи, не снижая газопроницаемости шихты в этой зоне и не ослабляя здесь интенсивности газового потока. Тем самым удается сохранить ровный сход шихты и стабильную работу печи, обеспечивая в то же время повышение степени использования восстановительной способности газа в центральной зоне и в целом по печи.

Увеличение доли рудного сырья в шихте, загружаемой в центральную зону, обеспечивает повышение степени использования восстановительной способности газа в этой зоне и в целом по печи и снижение удельного расхода кокса на 2,1%.

Формула изобретения Способ загрузки шихтовых материалов в доменную печь, включающий загрузку кокса, железорудных материалов, окатышей и агломерата с фракцией 5 мм в скипы,

подачу на колошник и распределение в печи, отличающийся тем. что, с целью снижени удельного расхода кокса и повышения производительности путем повышения использования восстановительной

способности газа, агломерат предварительно разделяют на фракции крупностью42535) мм и (25-35) мм, каждую ii3 которых загружают в скипы совместно с коксом, и

чередуют внутри подач скипы, содержащие

мелкий агломерат, и скипм, содержащие крупный агломерат, или чередуют между собой подачи с мелким агломератом и подачи с крупным агломератом.

Продолжение таблицы

Изобретение относится к доменному производству и может применяться при загрузке шихтовых материалов в доменные печи. Цель изобретения - снижение удельного расхода кокса и повы'шение производительности путем повышения использования восстановительной способности газа. Перед загрузкой шихтовых материалов в печь из агломерата предварительно выделяют фракции б - (25 - 35) и более (25 - 35) мм. Каждую из этих фракций загружают в скипы совместно с коксом, причем чередуют между собой либо скипы с крупным и мелким агломератом, либо, подачи, что Позволяет увеличивать относительное количест- . во рудных материалов в центральной зоне печи, не снижая газопроницаемости этой зоны, что повышает степень использования восстановительной способности газа. 2 ил., 1 табл,^И

60 % агломерата д смеси Ф1/г.1 80 60 % aejfOMepafna

Фиг. г 80 8 смеси