Способ определения полноты газификации одного из видов дополнительного углеродсодержащего топлива в доменной плавке Советский патент 1982 года по МПК C21B7/16 C21B7/24 

(St) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛНОТЫ ГАЗИФИКАЦИИ

ОДНОГО ИЗ ВИДОВ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО УГЛЕРОДСОДЕРЖАЦЕГО ТОПЛИВА В ДОМЕННОГ) ПЛАВКЕ

1

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к выплавке чугуна в доменных печах, работающих с применением кроме кокса различных видов дополнительных углеродсодержащих топлив; газообразных, жидких и измельченных твердых, вдуваемых в рабочее пространство печи.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является способ оценки полноты газификации -одного из видов дополнительного углеродсодержащего топлива в доменной плавке, включающий отбор проб, определение содержания, углерода в пробах и удельного расхода загружаемого в печь кокса, вдуваемого в горн печи дополнительного топлива и выносимой из печи-колошниковой пыли О .

Определение формы частиц углерода в отобранных и обработанных соответствующим образом растворами кислот пробах производится на элек- .

тронном микроскопе при увеличении 5000x50-000.

Недостатками этого способа являются не только трудоемкость, громоздкость процесса, связанного со сложностью подготовки проб и эталонов к электронно-микроскопическим исследованиям (извлечение, отмывка углерода с применением реактивов и проведению их), но и отсутствие

10 возможности провести количественную оценку полноты горения (возможно только определение ее качественной оценки).

Цель изобретения - снижение удель15ного расхода и повышения производительности доменной печи.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения полноты газификации одного из видовдо20полнительного углеродсодержащего топлива в доменной плавке, вк.лючающему отбор проб, определение содержания углерода в пробах и удельного рлсхода Зс.1грун аемого в пеиь кокса, вдуваемого в гори дополнительного топлива и выносимой из печи колои никовоГ1 пыли, пробь подвергают изо топному анализу на содержание стабильных изотопов углерода С и С , и по полученным даннь1м определяют коэффициент полноты газификации до полнительного топлива по формуле 8 Сгпт - О бс: - SCSm 100 -Де Cj, удельный расход углеро да дополнительного топ лива, кг/т чугуна; удельный вынос из доме ной печи углерода коло никовой пыли,кг/т чугу на ; величина, определяющая соотношение стабильных изотопов углерода С и L В колошниковой пыли,; величина, определяющая соотношение стабильных изотопов углерода и С в твердом топливе, загружаемом через колош ник доменной печиД; величина, определяющая соотношение стабильных из.)гопов углерода с и С в дополнительном топливе ,/;. Изотопный анализ позволяет использовать естественные свойства углеродсодержащих топлив, состоящие в различии их изотопного состава по углероду. Природнь1е соединения имеют присущий им изотопный состав углерода: уголь 8 С - 23 + , нефть 5с р- 28 -I- метан в природном газе с с - 40 +-+50 . полученная при разложении карбонатов Зс 10,5 + 0 ,5с)полученная при сожжении древесины 5 С - 22 + -26, Изотопный состав 1змеряется на масс-спектрометре в величинах 5 С где 4 Ui ь С ус образца . о:01Г2172 НОУ Продукть сгор-тния и преобразовани этих веш-.--: IB при tibictjKnx температурах (свыше ) сохраняют свой изотопный состав, поэтому, измерив изотопный состав углерода в колошниковой пыли и знап изотопный исходный состав кокса и дополнительного углеродсодержащего оплива , можно установить, за счет какого вещества (или какой их пропорции) внесень: в колошниковую пыль углеродистые частицы. Способ исследования полноты сгорания дополнительного углеродсоде ржащего топлива в доменной печи осуществляют следующим образом. Первоначально производят отбор проб исходных углеродсодержащих топлив (кокс, жидкое или газообразное топливо и др.) и проб колошниковой пыли после каждого агрегата газоочистки доменной печи (пылеуловитель, скруббер, трубы Вентури, электрофильтр, дроссельная группа и др.). После .агрегатов сухой очистки доменного газа пыль отбирают в виде твердых частиц доменной шихты и топлива, а после агрегатов мокрой очистки в виде шламовых вод, из которых выделяют взвесь в виде порошка. Затем определяют удельнь1Й вынос колошниковой пыли на единицу выплавляемого чугуна и составляют в соответствии с удельным выносом общую пробу колошниковой пыли. После этого пробу переводят в вид, удобный для масс-спектрометрического анализа, и по известной методике измеряют на масс-спектрометре величину # С L2J . По данным определения изотопного состава углерода кокса, углерода дополнительного топлива и углерода в колошниковой пыли расчетным путем определяют долю -участия дополнительного топлива в пробах и затем полноту его сгорания. Например, в коксе Карагандинского металлургического комбината 5с -2k ,Э8% В мазуте, использованном для вдувания в доменную печь в качестве дополнительного топлива, 5С -34,13, а в общей пробе колошниковой пили S С -25,2§. Величина ij С колошниковой пнл получена долевой суммой величин С в пробах пыли, осевшей в пьтеуловителе, скруббере, трубах Вентури, россельной группе, доля которой состгэвляет соответственно 0,66i; 0,252; 0,069 и 0,015. Величины В С указанных прг сос тавляют соответственно ,90; ,9 30,75 и 32,51.. Из величины выхода общей колошниковой пыли на единицу чугуна определяют весовой удельный вынос углерода мазута, а исходя из удель ного расхода мазута на единицу чуг на определяют коэффициент полноты сгорания дополнительного топлива. Коэффициент полнеть сгорания до полнительного топлива может быть представлен выражением m - СЭгп С Д-fYi где К, СР|п-.обозначения приведены кп выше; Cgi-y, - количество несгоревше го углерода дополнительного топлива, вынесенного с колошнико 8ОЙ пылью из доменной печи, кг/т чугуна. Величина S С определяется соот ношением количеств углерода твердо топлива и дополнительного топлива, выносимых из печи с колошниковой пылью, и может быть найдена из выражения5С -ttrn-sc crrv, .clrv. cerv. (4-14 fr CiTi обозн где 5 , о С чения даны выше; П1п количество углерода твердого топлива (кокса) выносимого из печи с колошниковой пылью, кг/т чу гуна. Количество углерода в колошнико вой пыли определяется выносимым из печи углерода твердого топлива и д полнительного топлива Сг,,п + Преобразуя выражения (2) получим соответственно: I-V,гъ ,п S Ско,. rfCflni,, з.Т1ъ-са г-н г - г -IYтrn - Вт 26 После подстановки () и (5) и соответствующих преобразований, получим .Зт 7 Подставляя получим окончательно: SCi-nfM - (f СКГА , :illcI ZIIIFj В приведенной формуле выражение ;г Р,г tJLmm- DLrtn обозначает долю участия углерода дополнительного топлива в углероде пробы колошниковой пыли, а разность в числителе дает количество углерода дополнительного топлива, которое полезно использовано в доменной плавке, и отношение ее к углероду вдуваемого дополнительного топлива , умноженное на 100, показывает полноту газификации дополнительного топлива в доменной плавке, в %. Определялась полнота сгорания дополнительного топлива (мазута) в доменной печи № 1 Карметкомбината. С этой целью отобраны пробы твердого топлива (кокса) дополнительного топлива (мазута) и колошниковой пыли. Пробы кокса, мазута и колошниковой пыли, оседающей в сухом пылеуловителе, отбирают обычным путем. Пробы колошниковой пыли, оседающей в мокрой газоочистке получают при фильтрации проб шламовых вод. Содержание углерода в твердом топ-, ливе, дополнительном топливе и колошниковой пыли определяют анализом проб в химлаборатории. Удельный расход твердого топлива и дополнительного топлива определяют по данным учета доменного цеха. Общий вынос колошниковой пыли определяют суммой весов колошниковой пыли, осевшей в сухом пылеулобителе и мокрой газоочистке. Вес колошниковой пьли, осевшей в Сухом пылеуловителе, определяют по данным учета доменного цеха. Вес колошниковой пили, ос ;вшей в мокрой

газоочистке, опрс, 1яют путем отбор проб шламовых вод, определения весовой концентрации твердых частиц в пробах шламовых вод и расчетом,исходя из известного расхода воды на орошение агрегатов мокрой газоочистки, этого количества колошниковой пыли.

Определение отношений стабильных изотопов углерода С и С в пробах твердого топлива дополнительного топлива и колошниковой пыли производят на масс-спектрометре.

В результате вышеуказанных операций установили:

Расход мазута вдува50 кг/т емого в печь , чугана Содержание углерода 83,25 в мазутеД

Общий вынос колошни36,9 кг/т ковой пыли, чугуна Содержание углерода 20,8 в чолошникой пыли ,/

,

Величины и С)

ITV} и сД,т1 соответствен2k,38 но,По полученным данным определяют СЙУЛ и Скп

СсЗгг 50 , 83,25 : 100 -И ,6 кг/т чугуна

СКА 36,9, 20,8 : 100 ,7 кг/т чугуна

После подстановки полученных данных в формулу коэффициента полноты газификации дополнительного топлива, получаем:

L1 А 2,98+25,12

: ЕЖ1зШ ш 1:1

,,6 Использование предлагаемого способа для оценки эффективности работ отдельных агрегатов газоочистного тракта доменной печи осуществляют аналогичным образом, как указано вы ше, только масс-спектрические определения отношений стабильных изотопов в пробах колошниковой пыли, ото ранных после каждого агрегата и, соответственно, определяют долевое участие углерода от неполного сжига ния мазута и эффективность работы каждого агрегата газоочистки. Предлагаемый способ позволяет в промышленных условиях объективно и оперативно производить количественн оценку эффективности мероприятий по использованию в доменной плавке дополнительных углеродсодержащих видов топлива и выдавать объективные рекомендации АЛЯ широкого внедрения;

Применение предлагаемого способа исключает трудоемкие процессы по подготовке проб колсЯиниковой пыли, по извлечению углерода из нее, так как для проведения масс-спектрометрических исследований используются обычные высушенные первичные пробы. Кроме того, применение этого изобретения позволяет проводить количественную оценку эффективности сжигания

дополнительного топлива в доменной плавке.

Внедрение предлагаемого способа в условиях Карагандинского металлургического комбината при вдувании мазута в качестве дополнительного топлива позволяет более эффективно его использовать за счет, наиболее оптимального варианта по обеспечению условий для максимальной полноты его рания в доменной печи и повышения коэффициента замены кокса мазутом, повысить качество чугуна и, соответственно, обеспечить экономию кокса 2- кг/т чугуна.

Предлагаемый способ позволяет также производить количественную оценку эффективности работы газоочистных агрегатов тракта газоочистки доменных печей и выбирать оптимальный вариант по обеспечению условий для лучшего улавливания пыли из доменного газа. Формула изобретения Способ -определения полноты газификации одного из-видов дополнительного углеродсодержащего топлива в доменной плавке, включающий отбор проб, определение содержания углерода в пробах, удельного расхода загружаемого в печь кокса, вдуваемого в горн дополнительного топлива и выносимой из печи колошниковой пыли, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода кокса и повышения производительности доменной печи, пробы подвергают изотопному анализу на содержание стабильных изотопов углерода С и С по полученным данным определяют козффициент полноты газификации дополнительного топлива К, %, по формул г J о к/ ° SC - СЭ с вт расход углерода дополнительного топлива, кг/т чугуна; Скп вынос из доменной печи углерода колошниковой пы кг/т чугуна; величина, определяющая с отношение стабильных топов углерода С и колошниковой пыли, SCmnf величина, определяющая соотношение стабильных мзотопов углерода с и С в коксе Д; величина, определяющая соотношени стабильных изотопов углерода и С в дополнительном топливе, Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1. Известия вузов. Чёрная металургия, 1971, « 8, с. 32. 2. Галимов Э.Н. Геохимия стабильых изотопов углерода. М., Недра, 968, с. 98-115, с. 11-19.