Вы здесь

Удосконалення технології доменної плавки з використанням дрібнофракційного коксу

Автор: 
Кузін Андрій Вікторович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2006
Артикул:
3406U003155
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

Раздел 2
АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЗАГРУЗКИ
КОКСОВОГО ОРЕШКА В СМЕСИ С ЖЕЛЕЗОРУДНОЙ ЧАСТЬЮ ДОМЕННОЙ ШИХТЫ НА ПОКАЗАТЕЛИ
ДОМЕННОГО ПРОЦЕССА
Аналитическое исследование
Исходные положения для анализа влияния загрузки коксового орешка в смеси с
агломератом на газопроницаемость слоя, производительность печи и удельный
расход кокса
Для аналитического моделирования влияния загрузки коксового орешка в смеси с
агломератом на важнейшие показатели доменного процесса исходили из следующих
соображений:
* коксовый орешек может загружаться в рудную часть шихты в каждую подачу или
через одну подачу;
* коксовый орешек загружается в агломерат в количестве от 0 до 50 % от
суммарного удельного расхода кокса;
* коэффициент замены скипового кокса коксовым орешком принимается равным
1 кг/кг кокса;
* материалы на колошнике доменной печи расположены слоями, толщина которых
определяется их массой, насыпной плотностью и диаметром колошника, т.е., при
подаче коксового орешка в рудный компонент общая высота столба материалов
подачи не изменяется: на какую величину возрастает высота слоя смеси рудного
компонента и орешка, на такую же величину сокращается высота слоя кокса. При
этом сопротивление слоя кокса сокращается пропорционально уменьшению его
высоты.
С учетом этих исходных предпосылок на кафедре РТП ДонНТУ разработаны, при
участии автора, специальные методики, которые позволили аналитически определить
влияние загрузки коксового орешка в смеси с железорудной частью доменной шихты
на такие важнейшие показатели доменного процесса, как газопроницаемость слоя
шихты в верхней части шахты печи, ее производительность и удельный расход
кокса.
Методика определения изменения перепада давления газа в слое при загрузке
коксового орешка в железорудную часть доменной шихты
Для определения газодинамических характеристик коксового орешка различной
крупности в качестве базовых характеристики металлургического кокса (крупность
от 25 до 80 мм) приняты: порозность – 56 %, пористость – 55 %, объем пор,
доступных прохождению газа, – 60 % от пористости [57, 108].
Для технологических расчетов приняли, что в подаче порозность и пористость
агломерата (полидисперсный слой) составляет соответственно 24 % и 35 %, а объем
пор, доступных прохождению газа, – 20 % от пористости [109]. С учетом этих
данных определяли приведенную порозность материала (коксовый орешек, агломерат,
окатыши) по предложенной нами формуле [110, 111]:
(2.1)
где e ? порозность, доли единицы;
n ? пористость материала, доли единицы;
Vg ? объемная доля пор, доступных прохождению газа, доли единицы.
Тогда приведенная порозность смеси рудного компонента и коксового орешка ()
определяется по формуле:
(2.2)
где ? приведенная порозность соответственно рудного материала и коксового
орешка, доли единицы;
Vм и VОр – объемная доля соответственно рудного материала и коксового орешка в
их смеси, доли единицы.
Сопротивление движению газового потока или потерю напора газа в слое оценивали
по уравнению Дарси?Вейсбаха, причём вместо порозности использовали приведенную
порозность:
Па (2.3)
где f ? коэффициент сопротивления;
Н ? высота слоя, м;
eпр ? приведенная порозность слоя, доли единицы;
r ? действительная плотность газа, кг/м3;
w ? действительная скорость газа (на все сечение печи), м/с;
dЧ ? эквивалентный диаметр частиц, м.
Коэффициент сопротивления f в формуле (2.3) определяли по формуле:
(2.4)
где Re ? критерий Рейнольдса.
Критерий Re для каналов определяется:
, (2.5)
где n ? кинематическая вязкость газа, м2/с.
Для оценки влияния подачи коксового орешка в рудный компонент нет необходимости
определять абсолютные значения DР для слоя рудного компонента и слоя смеси из
этого рудного компонента и коксового орешка, достаточно найти отношение
DРсм /DРруд. комп, используя зависимости (2.3?2.5). Для этого определим
коэффициенты сопротивления fсм и f руд. комп по формулам (2.4 и 2.5) принимая,
что при обычной работе доменной печи (без применения коксового орешка и
принятой в расчет порозности материала на колошнике 0,40 м3/м3) справедлива
зависимость:
(2.6)
Зависимость (2.6) позволяет в случае использования коксового орешка в доменной
печи (загрузка в каждую подачу) определить отношение fсм /f руд. ком, которое
будет меньше 1.
Используя численное значение данного отношения, определяем величину
DРсм /DРруд. комп с применением уравнения (2.3). С целью упрощения выражения
(2.3) принято, что при замене части кокса коксовым орешком с подачей его в
рудный компонент существенно не изменяются w, r, и d Ч, и поэтому данные
величины сокращаются.
При подаче коксового орешка в рудный компонент уменьшение перепада давления
газа в слое их смеси по сравнению с перепадом давления в слое рудного
компонента составляет:
, % (2.7)
Полученные данные позволяют оценить суммарное снижение перепада давления газа
на колошнике в столбе всех шихтовых материалов, входящих в одну подачу, т.е.
определить относительное повышение газопроницаемости столба шихтовых материалов
на колошнике в случае подачи коксового орешка в рудный компонент. Принимаем,
что поскольку на колошнике различные материалы подачи расположены отдельными
слоями, суммарное сопротивление проходу газов будет определяться суммой
сопротивлений отдельных слоев (кокс, агломерат, окатыши, известняк, шлак SiMn и
др.).
Шихтовые материалы в подаче в слое толщиной 1 м оказывают следующее
сопротивление проходу газов [108], Па: агломерат – 4000, окатыши – 3000, кокс –
600, известняк и шлак SiMn – 2000. На основании этих данных для учета влияния
различных материалов на перепад давления газа н